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1、概述
双螺杆泵有密封式和不密封式两种类型,按介质从一端还是 从两端进入啮合空间,双螺杆又被分为双吸式和单吸式两种结构。
双螺杆泵是外啮合的螺杆泵,它利用相互啮合,互不接触的两根螺杆来抽送液体。
双螺杆泵为一种双吸式非密闭的双螺杆泵。一端伸出泵外的主动螺杆由原动机驱动。主动螺杆与从动螺杆具有不同旋向的螺纹。螺杆与泵体紧密贴合。从动螺杆是通过同步齿轮由主动螺杆带动的。
双螺杆泵作为一种容积式泵,泵内吸入室应与排出室严密地隔开。因此,泵体与螺杆外圆表面及螺杆与螺杆间隙应尽可能小些。同时螺杆与泵体、螺杆与螺杆间又相互形成密封腔,保证密闭,否则就可能有液体从间隙中倒流回去。
双螺杆泵可分为内置轴承和外置轴承两种形式。在内置轴承的结构型式中轴承由输送物进行润滑。外置轴承结构的双螺杆泵工作腔同轴承是分开的。由于这种泵的结构和螺杆间存在的侧间隙,它可以输送非润滑性介质。此外,调整同步齿轮使得螺杆不接触,同时将输出扭矩的一半传给从动螺杆。正如所有螺杆泵一样,外置轴承式双螺杆泵也有自吸能力,而且多数泵输送元件本身都是双吸对称布置,可消除轴向力,也有很大的吸高。
双螺杆泵系列产品分为单吸双螺杆泵和双吸双螺杆泵两大类。该系列产品具有特殊的螺杆型线和与之配套的特殊结构,广泛适用于石油、化工、冶金、钢铁、电力、船舶、制药、食品、建材等各种行业,其适用介质之多、输送范围之广、应用工况之复杂是其它泵类产品*的。这些特点也使得该系列泵具有潜在的使用发展前景。
2、结构特点
该型泵采用双吸式结构,螺杆两端处于同一压力腔中,轴向力可以自行平衡。两端轴承采用外装式,单独采用润滑油(脂)润滑,因而不受输送介质的影响。两螺杆间用一对同步齿轮驱动,螺杆齿面间并不接触,而留有一微小间隙,介质中的杂质并不能对螺杆齿面产生直接的磨损(除冲刷外)。 除一些小排量泵外一般在泵体上都带有内流式安全阀,当排放压力超过额定值时,有一定的保护作用。 泵体上的进出口方向有两种,一为水平进,水平出;二为水平进,垂直向上出;用户可根据自己需要选择。
3、特色优点
1、输送液体平稳、无脉动、无搅拌、振动小、噪音低。
2、有很强的自吸性能,多相混输时,含气率不高于80%,含沙量不高于500g/m3.
3、外置轴承结构,采用独立润滑,可以输送各种非润滑性介质。
4、采用同步齿轮驱动,二转子之间不接触,即使短时间空转也无妨。
5、泵体带有加热套,可以输送各种清洁或含有固体小颗粒的低粘度或高粘度介质(一般颗粒直径小于0.12-0.2mm)
6、正确的选用材料,甚至可以输送很多有腐蚀性的介质。
7、双吸式结构,转子上没有轴向力。
8、轴端采用机械密封或波纹管机械密封,具有寿命长、泄漏少、适用范围广的特点。
4、性能范围
1、zui高工作压力4.0MPa
2、流量范围 1~1000m3/h
3、温度范围-20~120℃
4、介质粘度 1~3000mm2/s,降低转速可达到106mm2/s 介质粘度对双螺杆泵性能影响较大,泵的名义排量是指在特定粘度条件下的排量,为保证泵能在较高效率下工作,在试验不充分时,建议按下列粘度条件选择转速: 介质粘度cSt转速r/min <400 选 1500 r/min 400 ~ 选1000r/min 1200~3600 选750r/min
5、应用举例
1、油田:用作油、气、水、微量细小固相颗粒等多相混输泵及原油输送泵。
2、造般业:用作船用装载泵,船底扫舱及污水处理,主机润滑泵,燃料油泵。
3、石油化学工业 :用作各种树脂、颜料、石蜡、油漆、油墨、乳胶、各种油品、原油、重油等装载和运输泵。 4、热电厂:用作重油、原油输送泵,主机润滑油泵。
5、食品工业:用作洒精、蜂蜜、糖浆、果汁、动植物油、牛奶、浆油输送泵。
6、双螺杆泵选型技巧
双螺杆泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)的选型包括性能参数的选择和泵结构型式的选择,泵结构型式的选择参见双螺杆泵的结构形式介绍。
性能参数的选择:
1. 流量 Q :
作为容积式泵,影响双螺杆泵流量的因素主要有转速 n ,压力 p ,以及介质的粘度 v 。
1.1 转速 n 的影响:
螺杆泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)在工作时,两螺杆及衬套之间形成密封腔,螺杆每转动一周便由进口向出口移出一个密封腔,即一个密封腔的体积的液体被排出去。理想状态下,泵内部无泄漏,那么泵的流量与转速成正比。即: Qth=n*q n---- 转速; q---- 理论排量,即泵每转一周所排出的液体体积; Qth---- 理论排量。
1.2 压力 △ P 的影响:
双螺杆泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)实际工作过程中,其内部存在泄漏,也称滑移量。由于泵的密封腔有一定的间隙,且密封腔前、后存在压差 △ P ,因此,有一部分液体回流,即存在泄漏,泄漏量用 △ Q 表示,则 Q=Qth- △ Q
显而易见,随着密封腔前、后压差 △ P 升高,泄漏量 △ Q 逐渐增大。对于不同型线和结构,影响大小也各不相同。
1.3 粘度 v 的影响:
试想:将清水和粘稠的浆糊以相同的体积从漏斗式的容器中泄漏出去。显然水比浆糊要泄漏得快。
同理,对于双螺杆泵,粘度大的流体比粘度小的液体的泄漏要小,泄漏量与介质粘度有一定的比例关系。
综上所述,要综合地考虑以上各种因素,通过一系列的计算才能精确地知道泵的实际流量是否符合工况要求。
2. 压力 △ P :
与离心泵不同,双螺杆泵的工作压力 △ P 由出口负载决定,即出口阻力来决定。出口阻力与泵的出口处的压力是匹配的,出口阻力越大,工作压力也越大。若想知道压力,则需要用流体力学的知识对出口阻力精确的计算。
3. 轴功率 N :
双螺杆泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)的轴功率分为两部分,即: Nth---- 液压功率,即压力液体的能量; Nr---- 摩擦功率。
对于确定的压力和流量,其液压功率是一定的,因此影响轴功率的因素为摩擦率 Nr 。
摩擦功率是由于运动部件的摩擦而消耗的那部分功率。这些摩擦功率显然是随着工作压差的增加而增加的,并且介质粘度的增加也会引起液体摩擦功率的增加。
由此,泵的轴功率除了液压功率外,其中摩擦功率随介质粘度及工作压力而增加,因此在选择配套电机时,介质的粘度也是一个非常重要的参考数据。尤其在输送高粘度介质时,需要作比较精确的计算。
在计算功率后,选择配套电机时应遵照样本表格中所规定的有关规定。
N(KW) N≤10 10 < N≤50 N > 50 N > 100 K 1.5 1.25 1.15 1.1 Nm=N.K Nm---- 电机功率 N---- 轴功率 K---- 功率储备系数
4. 吸上性能的计算及选择 :
泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)工作分为以下几个阶段:
4.1 吸入,此时液体连续不断地沿吸入管道移动;
4.2 旋转的螺杆把能量传给工作液体;
4.3 压出,此时液体带有克服压出管道系统所有阻力所必需的压力从泵中排出。
在以上三个阶段中,zui为重要的阶段是必须保证泵的吸上条件,泵才能正常工作,这是泵工作的重要条件,否则就会发生气蚀,即引起振动,噪音等问题。
5. 汽蚀余量的计算:
泵的汽蚀余量 NPSHr 与泵的转速 n ,导程 h 以及泵所输送介质的粘度 v 等因素都有关系,对我厂引进的 Bornemann 双螺杆泵用以下公式计算: NPSHr=(1.5+0.253VF 1.84345+0.0572VF 1.55)*v 0.4146 VF---- 轴向流速, VF=n*h/60(m/s) ; n---- 转速 (r/min) ; h---- 导程 (m) ; v---- 工作粘度 (°E) 。 由此可见,泵的 NPSHr 是随 VF , v 的增大而增大。因此在吸入条件不好的情况下,宜选择小导程的双螺杆泵。这在选型时是很重要的。
5.1 装置汽蚀余量 NPSHa 的计算,这里不再阐述。
5.2 想要保持泵正常工作,即不发生汽蚀、振动等问题,必须保证以下条件: NPSHa > NPSHr 这即是泵的吸入条件。
6. 双螺杆泵(高温双螺杆泵,大流量双螺杆泵)的转速选择:
选择不同的转速常牵涉以下问题:
6.1 通过选择合适的泵转速,以达到适当的性能参数如流量等。
6.2 随着粘度的不同,泵的转速亦应有所改变。
对于 Boremann 双螺杆泵,粘度的变化是决定转速的主要条件,随着粘度的增大,允许转速也越低。
转速的选择实质也是吸上性能的问题,尤其是在高粘度的情况下,如果转速选得过高,就会引起吸入不足,从而产生噪音和振动等问题。因此务必遵照有关原则选择转速。
7、双螺杆泵如何进行日常维护与保养
1、每日的维护和保养
1.1在螺杆泵停泵时检查齿轮箱内的油位。若有必要,拆下注油螺塞,加油至油标(的中心处为止。
1.2听听是否有异常噪声与震动。
1.3在泵运转时检查泵是否有泄漏。
注意:对于机械密封,在大多数情况下,由于汽化导致从密封泄液孔处观察不到泄漏,但有时少量而又稳定的泄漏是允许的。
2、每周检查与保养
2.1对于已经停止工作一周以上的泵,应打开进、出口阀门,接通电动机电源,点动几次泵。
2.2检查进、出口管道上的阀门是否可以工作正常。
3、每季的维护与保养
3.1检查所有基础上的螺母和压紧装置的螺栓是否松动。
3.2安装规定每三月把齿轮箱的油更换一次。松开齿轮箱的放泄螺塞,将齿轮油放掉。拧紧放泄螺塞,打开注油螺塞,注入清洁的轻油,清洗齿轮箱。清洗干净后打开放泄螺塞,放掉轻油,拧紧放泄螺塞,从注油螺塞口注入规定的齿轮油至油标中间,拧紧注油螺塞。
4、每年的维护与保养
4.1检查联轴器的对中情况。
4.2对照泵和电机的铭牌的数值,检查泵的流量、压力和功率的情况。如果有必要,在压力和流量下降很多的情况下,则应对泵进行拆卸检修,更换维修已损坏的部件。当然如果泵的性能仍然令人满意,则无需拆泵维修。
5、润滑油系统油料更换时间
5.1轴承每月加入一次3#通用锂基润滑脂。
5.2齿轮箱新泵累计250小时更换美孚牌140或长城牌150车用齿轮油;连续运转每1000小时,更换一次上述相同的车用齿轮油。
5.3机械密封油:保证停机时油位在检视孔中心,日常视情况补充,油品牌号:ISO VG22-150VG28(相当于20号机油),每半年更换一次。