高压柱塞泵的神话之谜

艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
石 化 工 艺 流 程
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炼 厂 工 艺 流 程
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
• 各行业用泵的品种： –化肥行业尿素用泵：液铵泵、甲氨泵、二甲泵、 高压清洗泵 –建 筑 行 业 ： 水 泥 保 湿 喷 雾 泵 ， 流 量 160 ～ 200L/min 压力8～10 MPa时，喷雾头其转速为 50～60 r/min。 –纺织行业：水刺无纺布用高压射流泵，洗涤剂 料浆泵， –机械行业:工业浆料泵, 是用于为水平钻孔稳定 地传送浆料。 最大流量 2-20m3/h 最大压力 105MPa.
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.5 往复泵的正常吸入条件
(1)吸入液面压力 Psr 越小则 Ps 越小，吸入条件 越差。 (2)吸高 Zs 越大则 Ps 越小，吸入 条件越差。一般许用吸高5~6m，有 时为流注吸高(倒灌)。 (3)吸入管流速 Vs 和 ∑hs 越大则 Ps 越小。 (管径、长度；沿程阻力、局部阻力) 流 注 吸 高
三缸三作用 (曲柄夹角120°) °
单缸单作用
1-排出管 2-排出阀 3-吸入阀 4-吸入管 5-工作腔 6活塞 7-活塞杆 8-十字头 9-连杆 10-曲柄
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1-排出管 2-排出阀 3-吸入阀 4-吸入管 5-工作腔 6活塞 7-活塞杆 8-十字头 9-连杆 10-曲柄
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1.2 往复泵的类型
1.2.1 按照动力来源分 ①电动往复泵 电动往复泵由电动机驱动，是往复泵中最常见的 一种。电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连， 把旋转运动变为往复运动。 ②汽动往复泵 汽动往复泵直接由蒸汽机驱动，泵的活塞和蒸汽 机的活塞共同连在一根活塞杆上，构成一个总的机组。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.1 往复泵的组成和工作原理
1.1.1、基本组成 活塞、活塞杆、泵缸、泵阀、曲柄连杆机构 1.1.2、工作原理 主要由工作部件、柱塞和吸入、压出阀门组成，活塞在外力推 动下作往复运动，由此改变工作腔内的容积和压强，在工作腔内 形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入工作腔内。当柱塞往复的 运动打开和关闭吸入、压出阀门时，工作腔内液体受到挤压，压 力增大，由排出阀排出达到输送液体的目的。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.4 液力端结构
• 原理:依靠活塞的往复运动并依次开启吸入阀 和排出阀,从而吸入排出液体. • 构件:泵缸,活塞,吸入阀,排出阀 • 流量Q=泵缸截面积(A)*冲程(S)*往复次数(nr) • 缺点(1)流量不均匀。多采用双动泵,三联泵 (三台并联) (2)水垂现象:由于液体的惯性作用,在排 出阀附近造成真空,与压出阀出口端造成反压
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.5 往复泵的正常吸入条件
(4)油温低，ρ和∑hs大Ps小；水温高， Pv大要求 Ps大。 (5) 液体种类影响 ρ越大则ps越小。 (6) 液体不稳定流动产生惯性水头，与液段长度和 加速度成正比，使吸入条件变差。吸入行程开始， 缸内压力最低。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.5 往复泵的正常吸入条件
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
• 往复泵在石油、化工、电力、冶金、环保、建 筑、矿山等都大量应用。 • 各行业用泵的品种： –化工行业：加氢高压泵（柴油加氢装置的 关键设备之一）膜分离氧回收用泵、甲醇用 泵、磷铵泵、氨基甲酸铵液泵、、醋酸铜氨 液泵、液态二氧化碳泵、高压水除垢清理反 应釜。 –石油行业：注水泵、增压注水泵、注聚泵、 油管清洗泵、泥浆泵（输送腐蚀性含有固相 颗粒的钻井液）。
行业
应用
适用压力 Mpa 60–100
石油化 各种设备、容器内外壁的污垢，换热器、 工、 冷却塔、炼焦炉中的原由残渣、焦油污 橡胶 垢，各种沉淀物、橡胶、乳胶等的清洗 电站 核燃料室的放射性污垢，锅炉、换热器、 过热器、蒸发器的水垢，汽轮机叶片的 清洗除垢等 轻工 换热器、管道、造纸机、储罐、蒸发器等 设备的油脂、树脂、污垢、木浆和糖垢 的清除 冶 金 清除换热器、锅炉、加料槽、储仓的污垢， 扎材表面除鳞
行业 航空 制铝 汽车 酿造 水泥
应用 跑道除油、清洗、除胶、飞机表面除漆 清洗罐槽、滤网、磨机、和污水池内坚硬 的铝矾土垢层 车身除漆除焊渣、底盘、罐槽涂装前预处 理 清洗发酵罐、管道内的发酵物和沉淀物， 锅炉、管汇等 清除栅栏、楼板、管道外壁和生产设备的 油脂、水泥垢层，炉床、预热器，旋转 窖等的垢层
( )
q = Av
v = rωsin β
曲柄角速度不均匀造成流量不均匀。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.6 往复泵有关概念
1.6.2 脉动率：表示泵供液的不均匀程度 σQ
σ
Q
=
(q
max
−
q
min
)/ q
m
q max, 式中 均理论流量。
q
min,
q
m
分别为表示最大、最小和平
三作用泵流量最均匀(σQ 最小)，单作用σQ 最大 各种往复泵的理论值后表所列，它与曲柄连杆长度比有关。
汽车清 4.2－66 洗
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
• 各行业用泵的品种： –高压喷射系统
高压水射流技术的主要用途之一，是进行工业清洗。 其实质是由高压泵（或增压器）产生高压水流经喷 头喷射出高速水流，对清洗对象进行冲蚀、剥蚀、切除、 打击以达到清洗的目的。 它具有高效、节能、无污染、无腐蚀，设备通用性 强，清洗成本低等其它清洗方法（人工清洗、化学清洗、 超声波清洗、气体喷砂等）不可替代的优点。
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高压柱塞泵
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艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 一、往复泵相关知识
1.1 往复泵的组成和工作原理 1.2 往复泵的类型 1.3 往复泵的工作特点 1.4 往复泵的液力端结构 1.5 往复泵的正常吸入条件 1.6 往复泵的有关概念 1.7 往复泵与离心泵的区别
艾逊Fra Baidu bibliotekRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.5 往复泵的正常吸入条件
vs2 + ∑ hs ρ g 能吸入 p s = p sr − z s + 2g
不汽化
p s min > p v
注：Ps:泵的吸入口压力； Psr:吸入液面上的压力； Pv:液体对应温度下的饱和压力。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
• 各行业用泵的品种： –清洗行业
流量范 应用 围 m3/h 地毯清 3.4－ 洗 16.8 油田 1.4－66 应用 流量范围 m3/h 压力范围 MPa
11.2－ 高压冷却 59.5 清污车及 下水道清 3.4－66 洗 工业 11.2－ 59.5
应用
适用压力 Mpa 25–40 60–100 40–60 25-32 32-100
肉类加 清除烤箱、搅拌机和捅、罐的油脂、血污 工 和烟垢 机械制 去除容器、管道、罐槽上的扎皮、锈层和 造 焊渣毛刺等 采矿 清洗矿车、输送带、地下作业线和竖井， 疏通由于煤、石块、污泥、油垢造成的 设备堵塞
市政工 下水道疏通，公共卫生设施和楼宇清洗， 程 水处理厂的钙碳垢层清洗 油田 钻井平台和储罐的石蜡和原油残渣、钻井 套管的泥垢清洗，管道疏通
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.3 往复泵的工作特点
3．额定排出压力与泵的尺寸和转速无关，主要取决于泵 原动机的功率、 轴承的承载能力、泵的强度和密封性 能等。 4．流量不均匀，从而会导致排出压力波动。 为了减轻这种弊端，常采用多作用往复泵或设置空气室。 5．转速不宜太快。受泵阀工作性能限制(避免惯性水 头太大、泵阀关闭滞后和敲击严重) 6．运送含固体杂质的液体时，泵阀容易磨损和泄漏 7．结构比较复杂，易损件(活塞环、泵阀、填料等)较 多。
气穴现象：吸入压力过低使液体汽化，压力升高后蒸 汽液化，造成液击。 现象：流量减小、表针抖动、液击声(每分钟次数= 转速)、部件损坏。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.6 往复泵有关概念
1.6.1 瞬时流量：任一时刻泵的理论流量
工作面积为 A m 2 的活塞以速度为 v 排送液体。 电动往复泵是通过曲柄连杆机构将电动机的回转运动 转换为活塞的往复运动，活塞速度是周期性地变化的， 故其瞬时流量也将周期性地变化。
λ = r / l ≤ 0 . 25
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.6 往复泵有关概念
1.6.3 泵的作用数K 泵在一个360度的曲柄回转时间内，吸（排）液体 的次数。 K与泵的工作腔室数、泵缸数目有关。 单作用泵 K＝1 ； 双作用泵 K＝2 ； 三作用泵 作用数K 作用数K 1 2 3 4 K＝3 ；多作用泵记为K
双缸四作用(曲 柄夹角90°) 90° 90
单缸双作用
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.3 往复泵的工作特点
1．有较强的自吸能力，无需灌泵：自吸能力可由自 吸高度和吸上时间来衡量。 2．理论流量与工作压力无关，只取决于转速、泵缸尺 寸和作用数。 Qt=60 K AeS n m3/h
流量调节不能用阀门 回路或旁路调节、调节活塞冲程、改变转速 （往复次数）
食品加 清除桶釜、混合罐、输送带、蒸发器、换 工 热器上的油脂、污垢和残渣 铸造 铸件清砂，清除金属氧化皮 高速公 路 船舶 修路设备上的油脂、水泥和沥青，桥梁和 路面标识、色污、焦油等的清洗，路面 破碎 船体、钻井平台、码头、储罐、锅炉、换 热器上的污垢、海生物附着物、锈垢等 的清除
32–60
行业
σQ(λ＝0) 3.14 1.57 0.14 0.32 σQ(λ＝0.2) 3.20 1.60 0.25 0.32 1.多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强； 2.作用数 K 越大，流量越均匀； 3.奇数K的往复泵比偶数K的往复泵的流量均匀。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.6 往复泵有关概念
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 二、往复泵的应用
• 各行业用泵的品种： –高压喷射系统
当前，高压水清洗技术在石油、化工、电力、冶金、 船舶、民航、运输、建筑、轻工、食品、市政工程等工 业领域已获得了广泛的应用。其具体用途和推荐使用压 力详见下表。 除工业清洗外，高压水射流技术在工业除锈、工业 切割、混凝土切割及路面破坏、水射流注浆、水力采煤 技术、土方工程、冻土与冰的破碎、水射流除尘、水射 流钻孔、无纺布生产、海水淡化中也获得了应用。
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1.2 往复泵的类型
1.2.2 按活塞往复一次，吸排液体次数分 ①单作用往复泵：活塞往复一次，吸排液体一次；仅活 塞的一端腔室工作，吸排阀各一个。 ②双作用往复泵：活塞往复一次，吸排液体两次；活塞 的两端腔室均工作，吸排阀各两个。
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适用压力 Mpa 32-60 40–70 40-60 32–60 40–60
锅炉、换热器、罐槽、阀门、管道、蒸发 化工、 器、反应釜、电解槽、过滤器的清洗去 制药 污
32–60
行业 建筑 业
应用 车辆、混合罐、铺路机、沥青洒布机、沥 青炉上清除污物、沥青、油渍、焦油、 水泥、胶合剂
适用压力 Mpa 32–60 32–60 60–100 32–60
1.6.4 功率计算
N
e
PQ PQ = ( kW ) = 36 . 7 27
( PS )
Ne─有效功率 kW P ─全压力 Q─流量 Pa m3/h
注：当功率恒定时，压力与流量是反比的 当功率恒定时， 关系。 关系。
艾逊MRO工业品 艾逊MRO工业品 MRO 1.7 往复泵与离心泵的异同点
1. 工作原理不同，往复泵不需灌液，具有自吸能 力。 2. 流量Q：Q=活塞面积×冲程[活塞左右移动距 离]×往复频率） 3. He与Q无关，He受管路的承压能力限制。 4. 流量调节采用旁路调节，不能用出口阀来调节. 5. 汲上真空高度也随大气压（pa），密度（ρ） 和液温变化而变化，所以往复泵的汲上真空高度 也有一定限制。