电子书材料~化工设备与管路知识讲座（第四章 第二、三、四、五、六节）

第二节  隔膜式计量泵

隔膜式计量泵工作原理：

利用隔膜之前后动作使隔膜与泵头间变化造成球阀上下移动形成真空吸附与推挤现象达到液体输送之目的。   

①当膜片往后拉时，出口球阀掉下与球座紧紧密合，入口球阀因膜片后拉时与泵头间产生真空而往上浮起，液体跟着被吸上来。

②当膜片往前推时，入口球阀与球座气密，使液体不会通过，而出口因膜片往前推挤使球阀开启。隔膜式计量泵利用特殊设计加工的柔性隔膜取代活塞，在驱动机构作用下实现往复运动，完成吸入－排出过程。由于隔膜的隔离作用，在结构上真正实现了被计量流体与驱动润滑机构之间的隔离。

隔膜计量泵的操作方法：

隔膜式计量泵开机前的准备：检查站泵内的油质、油量（传动箱内以油标水平中线为准，三阀油杯和隔膜腔内以不得底于红色指示线为准）是否符合要求；检查进出料管路上的焊缝、连接处螺栓、密封面性能等是否完好，检查泵的吸入、排出管道是否畅通；首次起动的泵起动前应盘动连轴器数次，不得有任何卡阻现象，检查站电机旋转方向与泵上标示是否一致。启动时一定要从“0”行程启动，无负荷运转5分钟后，再将活塞行程调节到所需位置，进行负荷运转加压运转：关闭隔膜泵三阀油杯内的放气阀，逐渐增加压力到期额定压力

隔膜式计量泵停车及其它：

先将调量机构调到“0”位，曲轴停止转动，但电动机仍在运行，然后切断电源，电动机停止转动。如果泵需较长时间停运，则需对泵内料液排除干净，以防泵体堵塞、锈蚀。

第三节 自吸泵

自吸泵结构及工作原理

气液混合式自吸泵：

     利用液体与气体混合将气体排出，经汽液分离后，液体再次参与汽液混合，带出气体。

外混式：气液分离室中的液体回流到泵叶轮出口处，空气和水在叶轮外缘处混合。

内混式：液体回流到叶轮进口处，空气和水在叶轮进口处混合

自吸性能的影响因素：

1.叶轮圆周速度对自吸性能的影响

2.叶轮与泵体隔舌间隙

  叶轮外圆与隔舌间隙愈小，吸程愈大，通常控制在0.5-lmm范围内。

  自吸性能还和叶轮后盖板与泵盖的间隙有关。

  该间隙大于6mm。无论怎样调整其它结构几何参数，自吸高度始终不超过3m。经校对图纸并在泵盖上镶一块木板使间隙d=2.5mm，自吸高度在100s内超过了6m

3. 储液室容积

  自吸泵储液容积应是指泵吸入口最低点以下的泵体容积，也即泵停机后泵体内能储存液体部分的体积，

   随着储液量的增加，自吸时间就能逐渐缩短。但是如果储液量过多，且储液高度大于压水室扩散管出口高度，气液分离室中的水位太高，就会影响从液体中分离出来的气体顺利地排出泵外，从而也会延长自吸时间。

4.气液分离室容积

    实践证明:气液分离室容积越大，气液混合体的分离效果越好，气液分离得越快，自吸性能越好，但对泵的效率有所影响，并使泵体结构体积变得庞大，也增加了泵的重量。

5.回流孔(阀)对自吸性能的影晌

6.叶轮出口宽度

7. 吸入管路

  自吸时间与吸入管的面积成正比

8. 影响自吸性能的外部因素

(1)轴封的气密性;

(2)吸入管路的气密性;

(3)浸入液面下的管路深度;

(4)入口管路的容积。

  在相同的液面爬升速度下，浸入液面下的管路深度越短.则在入口管路中析出的气体越多。最小浸没深度要求

第四节 螺杆泵

螺杆泵是容积式转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。 螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双、三和五螺杆泵。螺杆泵的特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠;而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感，可输送高粘度介质。

螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等。图为双螺杆泵。当主动螺杆转动时，带动与其啮合的从动螺杆一起转动，吸入腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐增大，压力降低。液体在压差作用下进入啮合空间容积。当容积增至最大而形成一个密封腔时，液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动，直至排出腔一端。这时排出腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐缩小，而将液体排出。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，只是在结构上用螺杆取代了齿轮。表为各种螺杆泵的特点和应用范围。螺杆泵的流量和压力脉冲很小，噪声和振动小，有自吸能力，但螺杆加工较困难。泵有单吸式和双吸式两种结构,但单螺杆泵仅有单吸式。泵必须配带安全阀(单螺杆泵不必配带），以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机 。 螺杆泵因其有可变量输送、 自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在污水处理厂中，广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液方面。螺杆泵选用应遵循经济、合理、可靠 的原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、维修带来麻烦，所以选用一台按生产实际需要，合理可靠的螺杆泵既能保证生产顺利进行，又可降低修理成本。

按螺杆数量分类

单螺杆泵——单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵。

双螺杆泵——由两个螺杆相互啮合输送液体的泵。

多螺杆泵——由多个螺杆相互啮合输送液体的泵

螺杆泵的优缺点

优点：

1、压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm 2，流量可达18600cm3/分；

2、运送液体的种类和粘度范围宽广；

3、因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速；

4、吸入性能好，具有自吸能力；

5、流量均匀连续，振动小，噪音低；

6、与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；

7、结构坚实，安装保养容易。

缺点：

螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。

螺杆泵常见问题：

1.泵体剧烈振动或产生噪音：

产生原因：水泵安装不牢或水泵安装过高；电机滚珠轴承损坏；水泵主轴弯曲或与电机主轴不同心、不平行等。

处理方法：装稳水泵或降低水泵的安装高度；更换电机滚珠轴承；矫正弯曲的水泵主轴或调整好水泵与电机的相对位置。

2.传动轴或电机轴承过热：

产生原因：缺少润滑油或轴承破裂等。

处理方法：加注润滑油或更换轴承。

3.水泵不出水：

产生原因：泵体和吸水管没灌满引水；动水位低于水泵滤水管；吸水管破裂等。

螺杆泵的维护：

螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系的连接必须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接管路时应独立固定，尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好采用悬吊固定的方法，避免因放置不平而造成的变形公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理仍为现代螺杆泵所利用。

1.单螺杆泵的压力确定：

单螺杆泵最大输出压力是根据衬套级数即衬套的导程数来确定：

1级：最高工作压力为0.6 MPa；

2级：最高工作压力为1.2 MPa；

4级：最高工作压力为2.4 MPa；

2.材料组合选择：

输送不同性质的介质，需不同材料组合。

3.性能表：

一般单螺杆泵的性能表或特性曲线都是以20C清水为介质（粘度为1cst）时的数据，对于输送不同粘度下的流量与轴功率不同。

4.轴封：

根据需要和输送介质，可采用机械密封和填料密封两种，且这两种结构具有互换性。

5.泵的驱动方式：

由于单螺杆泵为低速泵，泵的驱动方式较多，一般有低速电机直联（6级、8级）、齿轮减速电机驱动、无级变速电机驱动等方式。

第五节 隔膜泵

隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调制单元输出的控制信号。隔膜泵借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵其有四种材质:塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。电动隔膜泵其有四种材质:塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚偏氟乙烯、聚四六乙烯。以满足需要。安置在各种特殊场合，用来抽送各种常规泵不能抽吸的介质。

隔膜泵的类型

隔膜泵按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动隔膜泵，以电为动力源的电动隔膜泵，以液体介质（如油等）压力为动力的电液动隔膜泵，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型隔膜泵等。隔膜泵的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。 隔膜泵 - 适用场合 由于气动隔膜泵具有以上特点，所以在世界上隔膜泵自从诞生以来正逐步侵入其他泵的市场，并占有其中的一部分。如：喷漆、陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位，而在其他的一些行业中，像环保、废水处理、建筑、排污、精细化工中正在扩大它的市场份额，并具有其他泵不可替代的地位。气动隔膜泵的优势在于：1、由于用空气作动力，所以流量随背压（出口阻力）的变化而自动调整，适合用于中高粘度的流体。而离心泵的工作点是以水为基准设定好的，如果用于粘度稍高的流体，则需要配套减速机或变频调速器，成本就**的提高了，对于齿轮泵也是同样如此。

2、在易燃易爆的环境中用气动泵可靠且成本低，如燃料、**、**的输送，因为：第一、接地后不可能产生火花；第二、工作中无热量产生，机器不会过热；第三、流体不会过热因为隔膜泵对流体的搅动最小。

3、在工地恶劣的地方，如建筑工地、工矿的

废水排放、由于污水中的杂质多且成分复杂，管路易于堵塞，这样对电泵就形成负荷过高的情况，电机发热易损。气动隔膜泵可通过颗粒且流量可调，管道堵塞时自动停止至通畅。

4、另外隔膜泵体积小易于移动，不需要地基，占地面极小，安装简便经济。可作为移动式物料输送泵。

5、在有危害性、腐蚀性的物料处理中，隔膜泵可将物料与外界完全隔开。

6、或是一些试验中保证没有杂质污染原料。

7、可用于输送化学性质比较不稳定的流体，如：感光材料、絮凝液等。这是因为隔膜泵的剪切力低，对材料的物理影响小。

隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯。以满足不同用户的需要。QBY系列气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。

隔膜泵的特点

1、不需灌引水，自吸能力达7米以上。

2、通过性能好，直径在10毫米以下的颗粒、泥浆等均可以毫不费力地通过。

3、由于隔膜将被输送介质和传动机械件分开，所以介质绝对不会向外泄漏。且泵本身无轴封，使用寿命**延长。根据不同介质，隔膜分为氯丁橡胶、氟橡胶、丁晴橡胶等，完全可以满足不同用户的要求。

4、体积小重量轻：由于采用了行星摆线传动结构，故使泵型获得小尺寸如与同类型泵来比较，其体积重量均下降一半左右。

5、泵体介质流经部份，可根据用户要求，分为铸铁、不锈钢、衬胶、电机分为普通式、防爆式、调速式，目前该泵正应用在下列场合。

第六节 屏蔽泵

普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作，而屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。

屏蔽泵把泵和电机连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。

此外，屏蔽泵的制造并不复杂，其液力端可以按照离心泵通常采用的结构型式和有关的标准规范来设计、制造。

屏蔽泵的构成

屏蔽泵主要构件是离心泵的叶轮和蜗壳.但由于泵的主体和驱动机都封闭在一个被水泵送介质所充满的压力容器内，该压力容器有静密封.但却没有传统的旋转泵动密封.而静密封比动密封更容易实现完全密封.所以屏蔽泵可以实现完全无泄漏.

屏蔽泵主要被选用为输送易燃、易爆、具有剧毒等石油化工液体，以便提高石油化工装置运行的安全可靠性.

屏蔽泵是用同一根轴将电机的转子和泵的叶轮固定在一起，然后用屏蔽套将这一组转子屏蔽住.而电机的定子围绕在屏蔽套的四周，屏蔽套是由金属制成的，因此动力可以通过磁力场传递给转子.而整个转子都在被泵送液体中运转.而屏蔽的端部靠法兰或焊接的结构实现静密封.屏蔽套实际上是一个压力容器.

除了屏蔽套之外，还有一个部件是循环管.利用泵送液体对轴承润滑与冷却，有时也对电机冷却都起到非常重要的作用.

定子的内表面和转子的外表面装有耐腐蚀金属薄板制造的定子屏蔽套和转子屏蔽套.各自端面用耐腐蚀金属薄板与它们焊接.与被输送液体分隔，使定子绕组铁芯和转子铁芯不受浸蚀.

循环管一般是从泵排出口引入少部分被输送液体(约1%～3%总流量)，经过滤后，通过循环管，先润滑冷却后轴承，然后再通过定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的间隙进行冷却，然后再润滑冷却前轴承，最后经叶轮平衡孔回流到叶轮进口眼.

屏蔽泵的屏蔽套，即定子屏蔽套与转子屏蔽套，用来防止输送介质浸人定子绕组和转子铁芯.但由于屏蔽套的存在，使电机定子和转子之间的间隙加大，造成屏蔽套中产生涡流，造成电机性能下降，功率损耗加大.

为了减少功率损耗，屏蔽电机定子内径通常比较小，屏蔽套壁厚尽可能薄，屏蔽套材料选用非导磁材料.所以屏蔽电机通常是细长式结构.屏蔽套材料多为304、304L、316，316L不锈钢.哈氏C、钛材料虽然涡流损失小，但成本高，因此较少被选用.屏蔽套厚度一般为0.2～1mm.