基于泵阀滞后角的三缸泵流量动态特性

平衡 状 态时 空气 包 内气 体 体积 ；
ｍ—— 空气 包 内气 体 多变 过程 多 变指 数 。 图 １中 ，在 ８点 附近 瞬 时压 力 Ｐ ＝ ， Ｐ 。Ｐ 取决 于空 气包 后 部排 出管路 中的液 体 流 动阻力 和流 动惯 性 。假 定 液 体 摩 阻与 瞬时 流量 的平 方 成 正 比 ，即
（ 肃 工业 大 学 机 电 工程 学 院 ） （ 黎 石 油 学校 ） （ 州 通 用 机 器 厂技 工 学校 ） 甘 培 兰
摘 要 三缸 单 作用 往 复泵 排 出管 内的压 力脉 动 是 由流 量脉 动 引起 的 ，为减少 压 力脉 动 ，通 常 在排 出管路 上 安装 空 气包 。建 立 了空气包 排 出管路 系 统 的动 力 学模 型 ，得 到 了排 出管 路流 量 的 动
・ 韩 致 信 ，副 教 授 ，生 于 １ ５ ９ ６年 ，１ ８ ９ １年 毕 业 于 甘肃 工 业 大 学 石 油 矿 场 机 械 专 业 ， 现 从 事 机 械 振 动 和 自动 控 制 方 面 的 教 学 和 研 究 工
作 。地 址 ：（ ３ ００） 甘肃 省 兰 州市 。 电 话 ： （９ １ ２ ５ ３ １ Ｅ—ｍ ｉ：ｈｎｘ ｇｕ ｄ 、 ｎ ７０５ ０ ３ ） ７７ ３ 。 ａｌ ａｚ＠ ｓｔｅ ｕ ｃ 。
（ ＋ ｑ （ ｇ ｇ Ｍｄ 景 Ｍ ２２ ３ ／ ＋ ２ ） ＋
３
ｄ２ ｑ
１
Ｒ３ｄ ｑｌ
＋ －
．
ｍｐ６
，
Ｉ Ｔ
＋
ｇ －
（ ３
Ａ
图 ｌ 空 气 包排 出 管路 系统 动 力 学模 型
在 考 虑 泵 阀 的开启 和关 闭滞 后 角 的情 况 下 。三
（ 稿 日期 ：２０ —１ —２ 收 ０ １ １ ３；修 改 稿 收 到 日期 ：２０ ０ —０ ） ０ ２— ３ ４
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ３ Ｏ卷 第 １ Ｏ期
韩 致 信 等 ：基 于 泵 阀 滞 后 角 的 三 缸 泵 流 量 动 态特 性
压 力和 容积 。
一
Ｐｏ ＋ ｓ ２ Ｃ２ ｑ
＋
式 中
质量 ；
— —
—— 空气 包 后 部 排 出 管 路 内 的 等 效 液 体 空气 包后 部 排 出管 路 内 的摩 阻系 数 ；
Ｐ —— 空 气包 内的预 压力 。 。 将 式 （ ）代 人 式 （ ） ２ １ ，由 ｑ ＝ｑ 一ｑ ，则有 ， 。
ｂ＝２
一
（ 孚］ … ）
㈣
１ Ｐ＼ ｍ ｂ
ｔ∈ ［ ，。 ０ ）
Ａ［ ｓ ＋ｎｔ ｒｓ ｔ ｉ ｓ ＋ ｉ 一 ｔ ｉ ｎ （
孚］ ）１ｉ… ）
ｔ 詈 （
ｃ ＝
Ａｒ
。
Ａ：
式 （ ） 即为 考 虑 泵 阀 开 启 和 关 闭 滞 后 角 。 ５
Ａｄ。誓＋６ ＝￡ ㈩ ：￡ 景ｄ。 Ａ￡ 。 ｄ ‘ ：
＋
式 中
—— 空 气 包人 口管路 内液 体 的 等效 质量 ； 田 —— 空 气包 人 口管 路 内 的摩 阻 系数 ； Ｐ —— 平衡 状 态时 空气 包 内气 体 压力 ； ｂ
— —
包 衰减 后 的流 量 脉 动残存 量 引起 的。弄 清 空气 包后 部 管路 内的流 量 变化 规律 ，对完 善 空气 包 和 三缸往 复 泵设 计 理论 具 有重 要 意义 。
－ ３・ ２
缸往 复 泵 的瞬 时流 量 为 以 曲柄转 角 ＝ｔ ｏ ｔ＝ ２ｒ３ ｒ ／ 为周 期 的 函数 ，如 图 ２所 示 。瞬 时流 量 的表 达 式 为
可 得
［ （ ） ｓ… 一 ｉ ｎ
ｓ
（＋／２荟 等 Ｍｄ＋ ＋ ２ ｑ（ ２
２ ＋ ）
其中 ， ＝ ｏ
维普资讯
石 油 机 械
Ｃ ＩＡＰ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｍ Ｃ ＩＥ Ｙ ＨＮ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ａ ＨＮ Ｒ
２０ ０２年 第 ３ ０卷 第 １ ０期
． 设 计 计 算 ．
基 于 泵 阀滞 后 角 的 三 缸 泵 流 量 动 态 特 性
韩 致 信 ’ 安 宗 文 胡 玉 霞 李 钫
流 量 动 态 方 程
安 装有 空 气包 的往复 泵管 路 系 统 的动力 学模 型 如 图 １所示 ，图 中 ，Ｐ 、ｑ和 Ａ 分别 为空 气 包前 部 。 。 。 管路 内 的压力 、 流量 和横 截 面 面积 ，Ｐ 、ｑ 和 Ａ 分 别 为空 气 包 后 部 管 路 内 的 压 力 、 流 量 和 横 截 面 面 积 ，Ｐ ｑ和 Ａ 分 别 为 空 气 包 人 口管 路 内 的 压 力 、 ” ， ， 流量 和 横 截面 面积 ，ｐ 和 分 别 为 空气 包 内部气 体
态 方程 。 实 际算例 的结 果分 析 表 明 ，在其 它条件 不 变 的情 况 下 ，三缸 泵 曲柄 连 杆 长 度 比增 大 时 ，
空 气包 后部 管 路 内流量 脉 动率 略 有增 大 ；空 气包 入 口颈管 内径 增 大 时，流 量脉 动 率略 有减 小 ；对
流量 脉 动率 影 响最 大 的是 泵 阀开 启和 关 闭滞 后 角 ， 当滞后 角增 大 时 ，流 量脉 动 率迅 速增 大 。 关键 词 三缸 往 复泵 空 气包 泵 阀 动 态方 程 动 力 学 三 缸单 作 用往 复 泵工 作时 液 缸 内 和排 出管 路 内
的 压力 脉 动是 不 可 避 免 的。 为 了 减 少 这 种 压 力 脉 动 ，通 常 在排 出管 路 上安 装 空气 包 。 往 复 泵排 出管路 内的压力 脉 动 是 由流量 脉 动 引 起 的 。空气 包 后 部排 出管 路 内 的压 力 脉动是 经 空气 空气 包 排 出管 路 系统 的动 力学 方 程 为