往复泵

1-1-1 往复泵的工作原理

工作原理：

容积式泵，其对液体作功的主要运动部件是做往复运动的活塞或柱塞，亦可分别称为活塞泵或柱塞泵。

1-1-2 往复泵的流量

1.往复泵的理论流量：

往复泵的理论流量即活塞的有效工作面在单位时间内所扫过的容积：

Q t=60KA e S n m3/h (1—1)

式中：K —泵的作用数；

S —活塞行程，m;

n —泵的转速，r／min；

A e—活塞平均有效工作面积，m3。

2.往复泵的实际流量

往复泵的实际流量Q总小于理论流量Q t，即

Q＝Q tηv

这是因为：

1)压力降低时溶解在液体中的气体会逸出，液体本身汽化；空气从填料箱等处漏入。

2)活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞造成液体流失。

3)活塞环、活塞杆填料等处的间隙以及泵阀关闭不严等产生的漏泄。

一般输送常温清水的往复泵，ηv＝0.80～0.98；

3. 往复泵的瞬时流量

上述表达式是泵的平均流量。当工作面积为A (m2)的活塞以速度v (m/s)排送液体时，瞬时流量表达为:

q = Av m3/s

曲柄连杆机构将回转运动转换为往复运动，故v和泵q将周期性地变化。一般曲柄连杆长度比λ≤0.25，v可用曲柄销的线速度在活塞杆方向的分速度代替，即

v= rω sinβ

式中: ω -曲柄角速度,常数;

β -曲柄转角

单作用泵的流量也近似地按正弦曲线规律变化，单作用泵的流量是很不均匀的。多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强。三作用泵流量的均匀程度不但优于单、双作用泵，而且比四作用泵也强。

σQ=(q max-q min)／q m

式中：q max, q min, q m分别为表示最大、最小和平均理论流量。

各种往复泵s Q的理论值如表1—1所列，它与曲柄连杆长度比l 有关。

1-1-3 往复泵的特点

1.有较强的自吸能力

靠自身抽出泵及吸入管中的空气而将液体从低处吸入泵内的能力。自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量。泵吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大；造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短。自吸能力与泵的型式和密封性能有重要关系。当泵阀、泵缸等密封变差，或余隙容积较大时，其自吸能力就会降低。故起动前灌满液体，可改善泵的自吸能力。

2.理论流量与工作压力p无关，只取决于转速n、泵缸尺寸和作用数K。

不能用节流调节法，只能用变速调节或回流调节法。有些特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量。

3.额定排出压力与泵的尺寸和转速无关

工作压力P取决于泵原动机的转速n、轴承的承载能力、泵的强度和密封性能等。为防过载，泵起动前必须打开排出阀，且装设安全阀。

以上是共有特点。此外，往复泵还有：

4.流量不均匀，排出压力波动

为减轻脉动率σQ，常采用多作用往复泵或设置空气室。

5.转速不宜太快

电动往复泵转速多在200～300 r/min以下，若转速n过高，泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加；泵阀撞击更为严重，引起噪声和磨损；液流和运动部件的惯性力也将随之增加，产生有害的影响。由于转速n受限，往复泵流量不大。

6.运送含固体杂质的液体时，泵阀容易磨损和泄漏

应装吸入滤器。

7.结构比较复杂，易损件(活塞环、泵阀、填料等)较多

由于上述特点，笨重(在Q相同时与其它泵相比) ，造价高，管理维护麻烦，在许多场合它已被离心泵所取代。但舱底水泵和油轮扫舱泵等在工作中容易吸入气体，需要具有较好的自吸能力，故常采用往复泵；在要求小流量Q、高压头P 时，也可采用往复泵。

1-2 泵的正常工作条件

了解泵的正常工作条件，不仅对泵的正确安装和使用管理有重要的意义，同时也有助于分析各类泵不能正常吸排的原因。

保证泵正常吸入所需的条件：

(1)泵必须能造成足够低的吸入压力，其值由吸入条件所决定。可推出稳定流动必须的吸入压力，它主要取决于吸入液面压力、吸高、吸入管路中的速度头和管路阻力，即

（2)泵吸口处的真空度不得大于泵的允许吸上真空度，从而确保泵内最低吸

入p's不低于所输送液体在其温度下所对应的P v，否则液体就会汽化，使泵不能正常工作。

即吸入真空度

或

从而p's>p v

如果不能满足条件(1)，泵不能造成足够低的吸入压力，液体吸不上来。由于泵内元件损坏或密封不良，吸入管漏气或吸口露出液面所造成。

不能满足条件(2)，泵本身状况正常，吸入管路也未漏气，但吸入条件太差，以致吸入P过低,则也无法正常工作。

下面进一步分析影响泵吸入压力的各种因素。

1 .吸入液面压力的影响

由式可见，在其它条件不变时，吸入液面压力p sr越小，吸入压力p s就越低，即吸入条件越差。

吸入液面是与大气相通的自由液面时，p sr与大气压力相同(变化很小)。

从真空容器吸水的泵，例如凝水泵，p sr接近凝水的饱和压力，故吸入条件很差。

2. 吸高的影响（impact on)

在其它条件不变时，吸高z s越大，Ps就越低。当吸入液面作用的是大气p 时，大多数水泵的许用吸高不超过5～6m。如果吸入管路阻力较大，则z s就还应减小。而吸入条件很差的泵，如热水泵、凝水泵等，往往必须安装于吸入液面之

下，即z s <0(泵吸口低于吸入液面的高度称为流注吸高)，以提高P s，满足前述条件(2)的要求。

3. 吸入管流速和管路阻力的影响

吸入管流速v s和管路阻力h s越大，则p s越小。h s包括沿程阻力之和流经弯头、阀门、滤器等局部阻力。

为了减小吸入管路阻力损失，

1）应尽量减小吸入管路的长度，

2）选用适当的管径和管内流速，

3）尽可能减少吸入管路中的弯头和各种附件，

4）应开足吸入管路中的阀门，

5）及时清洗吸入滤器，防止管路阻塞。

对油泵来说，管中是层流，管壁粗糙度对阻力影响不大；但油温越低，油的粘度越高，流动阻力就越大。对水泵来说，管中是紊流，管壁粗糙度大会使阻力增大；但水温变化对管路阻力的影响则甚微。

4.被输送液体粘度的影响

液体温度是否影响吸入压力主要视其对液体密度和管路阻力的影响而定。输油时，油温降低会使吸入管路阻力增大，同时油的密度也增大，因而将使p s降低。输水时, 水温变化对管路阻力和密度的影响甚微，对p s的影响很小。然而水温越高，其p v越大，泵的H s越小，这就易使正常吸入条件(2)得不到满足。对吸入温度可能变化的泵，如锅炉给水泵，使用中就须注意，当水温升高导致吸入失常时应采取措施，例如降低泵的转速，或降低吸入液体温度等。