工作原理
叶轮安装在泵壳内,并紧固在沉泵轴上,泵轴由电机直接带动。泵壳中央有液体吸管。液体经底阀和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排出口与排出管连接。
在沉泵启动前,泵壳内灌满被输送的液体;启动后,叶轮由轴带动高速转动,叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下,液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量,以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中,液体由于流道的逐渐扩大而减速,又将部分动能转变为静压能,最后以较高的压力流入排出管道,送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时,在叶轮中心形成了一定的真空,由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力,液体便被连续压入叶轮中。可见,只要叶轮不断地转动,液体便会不断地被吸入和排出。1
性能参数性能参数主要有流量和扬程,此外还有轴功率、转速和必需汽蚀余量。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量,一般采用体积流量;扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量 ,对于容积式泵,能量增量主要体现在压力能增加上,所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数,它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之,已知流量、扬程和效率,也可求出轴功率。
沉泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系,可以通过对沉泵进行试验,分别测得和算出参数值,并画成曲线来表示,这些曲线称为泵的特性曲线,如右图所示。每一台泵都有特定的特性曲线,由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段,称为该泵的工作范围。
沉泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵,应使泵的工作点落在工作范围内,以保证运转经济性和安全。此外,同一台泵输送粘度不同的液体时,其特性曲线也会改变。通常,泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵,随着液体粘度增大,扬程和效率降低,轴功率增大,所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小,以提高输送效率。2
运用领域在化工和石油部门的生产中,原料、半成品和成品大多是液体,而将原料制成半成品和成品,需要经过复杂的工艺过程,泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用,此外,在很多装置中还用泵来调节温度。
在农业生产中,沉泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔,每年农村都需要大量的泵,一般来说农用泵占泵总产量一半以上。
在矿业和冶金工业中,沉泵也是使用最多的设备。矿井需要用沉泵排水,在选矿、冶炼和轧制过程中,需用沉泵来供水等。
在电力部门,核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、油气混输泵、循环水泵和灰渣泵等。
在国防建设中,飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体,有的还要求泵无任何泄漏等。
总之,无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶,或者是日常的生活,到处都需要用沉泵,到处都有沉泵在运行。正是这样,所以把沉泵列为通用机械,它是机械工业中的一类主要产品。1
发展趋势沉泵是企业不可缺少的重要设备之一,受工作条件影响,经常出现腐蚀、气蚀、冲刷、磨损等现象,导致设备失效。企业只能投入大量的资金购入新泵,而报费大量的部件,造成资金的大量浪费。 国内的沉泵的设计和制造基本上还是遵守“金属”思想,即采用不锈钢、碳钢材料作为主要的泵体材料,面对高腐蚀、强冲刷的环境,就需要高镍合金,甚至采用钛、锆、钽等优良的耐腐蚀材料,这些稀有金属材料价格昂贵且价格浮动大,并且制造成本高和制造工艺复杂等原因造成此类泵的价格昂贵,一般几万到几百万不等,也就造成了此类沉泵的采购成本高。伴随着国际先进泵体研究的发展和新材质泵体的应用,国内科研机构借鉴西方发达国家对泵体研究的发展思路,国内少数企业机构开始研制无机非金属材料如陶瓷、玻璃钢、石墨和碳素制品以及合成有机高分子材料如塑料、玻璃纤维或碳纤维增强的工程塑料等。这些国内的泵类的发展趋势迎合了国际趋势,并且很快在国内取得了良好的使用效果。
正是通过像此类细节问题的有效解决,才实现了欧美日韩企业生产成本低,竞争力强的优势。国内企业在不断引进先进设备、高薪聘请管理人员的同时,却忽略了此类日常设备管理细节,只是片面的通过降低工人工资、减少福利待遇等措施来降低成本,造成工人劳动积极性低、管理混乱的状况也就在所难免。
显而易见,此类材料的使用极大降低了生产费用,无需采购高价值金属,无需特殊设备和专业人员制作,而且使用效果良好、寿命更长、修复更简单,其巨大优势绝非传统泵体材料能比。泵体新材料的应用,极大降低了泵体材料费用和维修维护费用。3