往复泵

• 图3-2-2是几种典型往复泵的示意图。
• • • • 图3–2–2 往复泵类型示意图 (a) 双作用活塞泵； (b) 单作用柱塞泵； (c) 隔膜泵； (d) 曲柄传动泵； (e) 凸轮传动泵； (f) 卧式蒸汽泵； (g)水平对置式液压驱动泵
• 三、往复泵的基本参数 • 反映泵的基本工作性能的指标有： • 1．流量或排量 • 指的是单位时间内，泵通过排出管所输送 的液体量。流量通常以体积单位表示，又称 为体积流量 Q(m3／s)。有时也用重量单位 表示流量，称为重量流量 (N／s)。 •
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二、往复泵的分类 1．根据液力端特点分类 按工作机构可分为活塞泵、柱塞泵和隔膜泵； 按作用特点可分为单作用泵、双作用泵和墨动泵； 按缸数可分为单缸泵、双缸泵和多缸泵。 2．根据动力端特点可分为曲柄连杆机构、直轴偏心 轮机构等。 • 3．根据驱动特点可分为电动往复泵、蒸汽往复泵和 手动泵等。 • 4．根据排出压力Pd大小可分为低压泵(Pd≤4MPa)、 中压泵(4MPa<Pd<32MPa)、高压泵 (32MPa≤Pd<100MPa)和超高压泵Pd≥100MPa)。 • 5.根据活塞(或柱塞)每分钟往复次数可分为低速泵 (n≤80r／min)、中速泵(80<n<250r／min)、高速泵 (250≤n<550r／min)和超高速泵(n≥550r／min)。
项目二 往复泵的管理 任务一 往复泵的基本操作与理
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往复泵属于容积式泵，在石油矿场 上应用非常广泛，常用于高压下输 送粘度、密度较大、含砂量和腐蚀 性较高的液体，其流量相对较小， 如油田钻井过程中的钻井泵；固井 作业中的固井泵；提高原油产量和 采收率的压裂泵；向油层注入高压 水驱油的注水泵；采油过程中的抽 油泵；油水分离、污水处理中的加 药泵等都属于往复泵。
• 2．往复泵的工作原理 • 如图3–2–1所示，当曲柄以角速度ω逆时针旋转时， 活塞向右移动，液缸的容积增大，压力降低，被 输送的液体在压力差的作用下克服吸入管路和吸 入阀等的阻力损失进入到液缸，排出阀因受排出 管内液体压力而关闭，直到活塞移到最右边位置 为止。这一工作过程，称为泵的吸入过程。当曲 柄转过l80°以后活塞向左移动，液体被挤压，液 缸内液体压力急剧增加，在这一压力作用下吸入 阀关闭而排出阀被打开，液缸内液体在压力差的 作用下被排送到排出管路中去。这个工作过程， 称为泵的排出过程。当往复泵的曲柄不停地旋转 时，往复泵就不断地吸入和排出液体。
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图3–2–1 往复泵装置示意图 1—吸入罐；2—底阀；3—活塞；4—活塞杆；5—液缸；6—十字头；7—连杆； 8—曲柄；9—排出罐；10—压力表；11—排出阀；12—吸入阀；13—真空表
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往复泵启动前不用灌泵，能自动吸入液体， 即有自吸能力。但实际操作中，仍希望在启 动时泵缸内有液体，这样不仅可以立即吸、 排液体，而且可避免活塞在泵缸内干摩擦， 以减少磨损。 • 在吸入或排出过程中，活塞移动的距离称 为泵的冲程，以S表示，若曲柄半径用r表示， 则它们之间存在下列关系： • S=2 r (3–2–1)
• 公式中的下标m表示曲柄或液缸的顺序编号 1、2、3……
图3–2–3 往复泵的流量曲线图 φ-曲柄转角；z-液缸数；Q-瞬间流量；Qmax-最大瞬间流量；Qm-平均流量
• 3．往复泵的流量不均度 • 流量不均度是衡量流量脉动程度的指标，通常 用 Q表示。
• 式中：Qmax——最大瞬时排量； • Qmin——最小瞬时排量。 • 显然，不同类型的泵，其流量不均度是不一样的， • 从以上分析看出，当往复泵缸数增多时排量趋于 均匀，而单数缸效果更为显著。
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3．往复泵的启动： （1）引入液体后看泵体的温升变化情况。 （2）打开压力表、安全阀前手阀。 （3）入口蒸汽阀门开大，启动泵，看运行情况。 （4）启动后看流量、压力、泄漏情况。 4．往复泵的停运： （1）作好停泵前的联系、准备工作。 （2）关蒸汽入口。 （3）关泵的出、入口阀门。 （4）关压力表阀、安全阀。 （5）放掉油缸内压力。 （6）打开气缸放水阀，排缸内存水。 （7）做好防冻工作，搞好卫生。
• 五、往复泵的基本操作 • 1．泵试运转前的要求： • 1)地脚螺栓、动力端、十字头连杆螺栓、轴承盖等 各连接部位连接应紧固，不得松动； 2)驱动机的转向应与泵的要求相符； 3)仪表应灵敏，电器设备和超压保护装置等均应调 整正确； 4)润滑、冷却、冲洗等系统的管道连接应正确，并 应冲洗洁净保持畅通； 5)加注润滑剂的规格和数量应符合设备技术文件的 规定； 6)盘动曲轴应无卡阻现象； 7)安全阀的开启压力应调整至额定压力的1.05～ 1.25倍，其排放压力不应大于开启压力的1.1倍。
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• 4．泵的冲数 • 泵的冲数是指单位时间内活塞(或柱塞) 的往复次数(r· min-1)。 • 往复泵的转速(即往复频率)对泵的自吸 能力有影响。若转数太大，液体流动阻 力增大，当泵缸内压力低于液体饱和蒸 汽压时，会造成泵的抽空，而失去吸液 能力。因此，往复泵转速n不能太高，一
般n＝80～200 rpm。
• 式中——液体的重度，N／m3。
• 2．泵压 • —般指的是泵排出口处的液体压力，通常 以P表示。 • 3．泵的功率和效率 • 从能量观点看，泵是把发动机的机械能转 化为液体能的机器。单位时间内发动机传到 泵轴上的能量称作泵的输入功率或泵的主轴 功率，以Ni表示，而单位时间内液体经过泵 后增加的能量称作泵的有效功率以No表示。 • 泵的效率指的是有效功率与输入功率之比 值：
• 【典型案例】2．往复泵与离心泵在启动时 有什么不同？ • 往复泵是靠活塞的往复运动来输送液体 的，它有自吸液体的能力，不论泵内是否有 空气，只要将泵启动，泵就能吸入液体和排 出液体，所以启动往复泵时必须先打开出口 阀，否则会因出口憋压发生操作事故。 离心泵为了使启动电流不至于过大，所以 启动离心泵时必须先关死出口阀，等泵运行 正常后再开出口阀。离心泵启动前必须使泵 体内充满输送的液体，不能有空气，否则会 产生抽空现象。
• 5．往复泵的切换： • （1）准备启运的泵要做好启动前的各 项准备工作。 • （2）慢慢给汽，泵启动后慢慢关小运 行泵给汽阀。 • （3）待切换过来后关死原运行泵的出 口、入口阀。 • （4）切换泵时的流量、压力不能产生 大的波动，不能影响生产的正常进行。 • （5）停下来的泵作好维护工作。
• 【典型案例】1．往复泵的实际流 量小于理论流量的原因 • (1) 泵吸入的液体可能含有气泡； • (2) 活塞换向时，由于泵阀关闭迟滞 造成液体流失； • (3) 活塞环、活塞杆填料等处由于存 在一定的间隙以及泵阀关闭不严等 会产生漏泄。
• 2．往复泵的启动前准备： • （1）检查泵的零件是否齐全。 • （2）检查注油器，看润滑油的上油情 况。 • （3）清洗润滑油孔，清除各接触面的 灰尘。 • （4）排除Hale Waihona Puke Baidu缸中的冷凝水，打开油缸 中的排气阀，之后给少许蒸汽暖缸。 • （5）检查盘根的松动、磨损情况。 • （6）打开出口阀，打开入口阀。
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• 四、往复泵的流量 • 1．往复泵的平均流量 • 往复泵在单位时间内，理论上应输送的液 体体积，称作往复泵的理论平均流量，它与 泵的活塞截面积F、活塞行程长度S以及活 塞每分钟在缸套中往复的次数(称作泵的冲 次，冲数或泵速) 有关。对于单作用泵，理 论平均流量为
• 对于双作用往复泵，理论平均流量为活塞往复一 次，各液缸输送液体两次，体积为，则双作用泵 的理论平均流量为
• 式中 ——流量系数，它反映泵内泄漏损失的大小， 一般在0.85～0.95范围内，对于大型且吸入条件较 好的新泵，可取大一些：有的可达0.97～0.99。
• 2．往复泵的瞬时流量 • 由于匀速圆周运动转变而来的往复泵的活塞 直线运动的速度是变化的，故泵在每一时刻 的流量也是变化的，为此，必须引入瞬时流 量的概念。单作用往复泵的理论瞬时流量 Qcm可以近似地表示为
• 式中Qth ——理论平均流量，m3/min； • i——液缸数； • F——活塞面积，m2 ； • S——活塞的冲程，m； • n——曲柄转数，r/min； • f——活塞杆截面积，m2； •
• 实际上，往复泵工作时，由于吸入阀和排出阀一 般不能及时关闭，泵阀、活塞和其他密封处可能 有高压液体漏失，泵缸中或液体内含有气体，降 低吸入充满度等等，都可能使泵的实际输送量有 所降低，因而往复泵的实际平均流量要低于理论 平均流量。设实际平均流量为Q，则
• 4．减少往复泵流量不均匀的方法 • 往复泵因流量不均匀会造成排出压力的脉 动，当排出压力的变化频率与排出管路的自 振频率相等或成整数倍时，将会引起共振。 同时会使原动机的负载不均匀，缩短往复泵 和管路的使用寿命，也使泵的吸入条件变坏。 减少往复泵流量不均匀的方法有以下几种： • 1）合理布置曲柄的位置。 • 2）选用多缸泵或无脉动泵。 • 3）缩短管路长度、增大内径、减小往复次 数均可减小惯性能头。 • 4）在往复泵进出口安装空气包。
• 【知识目标】 • 熟悉往复泵的工作原理、分类；了解往复泵 的流量特点及流量系数；了解往复泵的结构 组成；掌握往复泵瞬时流量曲线及其意义。 • 【技能目标】 • 1．能叙述往复泵的工作原理； • 2．能说出往复泵的分类； • 3．会计算往复泵的流量。
• 一、往复泵的工作原理 • 1．往复泵的结构。 • 往复泵由液力端和动力端组成。液力 端直接输送液体，把机械能转换成液体 的压力能；动力端将原动机的能量传给 液力端。动力端由曲轴、连杆、十字头、 轴承和机架等组成。液力端由液缸、活 塞(或柱塞)、吸入阀和排出阀、填料函 和缸盖等组成。