第一部分：往復(fù)泵工作原理基礎(chǔ)理論

1、按用途分：按用途分：1、往復(fù)泵：注水泵、增壓注水泵、調(diào)剖泵、鉆機(jī)泥漿泵、洗井泵、壓裂泵、固井泵、注聚泵、輸油泵、試壓泵、加藥泵等2、離心泵：注水泵、輸油泵、消防泵、排污泵、撈砂泵、鍋爐給水泵等按工藝流程分：按工藝流程分： 1、往復(fù)泵：開工泵、尾礦輸送泵、一段鉀泵等2、離心泵：化工流程泵、脫碳泵、脫硫泵等往復(fù)泵屬于容積式泵（靠泵內(nèi)工作容積的變化產(chǎn)生吸排）一、一、基本組成基本組成 活塞（柱塞）、活塞桿（連接桿）、泵液缸、泵閥、曲柄連桿機(jī)構(gòu)二、工作原理二、工作原理 1. 單作用往復(fù)泵單作用往復(fù)泵 活塞（柱塞）往復(fù)一次，吸排液體一次；僅活塞（柱塞）的一端腔室工作，吸排閥各一個(gè)。2. 雙作用往復(fù)泵雙作用

2、往復(fù)泵 活塞往復(fù)一次，吸排液體兩次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個(gè)。三、作用數(shù)三、作用數(shù)K 泵在一個(gè)360度的曲柄回轉(zhuǎn)角度內(nèi)，吸（排）液體的次數(shù)。 K與泵的工作腔室數(shù)、泵缸數(shù)目有關(guān)。 單作用泵 K1 雙作用泵 K2 三作用泵 K3 多作用泵的作用次數(shù)記為K四、自吸能力四、自吸能力 具有能將泵的吸入管和泵內(nèi)的空氣排除的能力。五、往復(fù)泵的流量五、往復(fù)泵的流量 1. 理論流量：活塞的有效工作面在單位時(shí)間內(nèi)所掃過的容積。Qt =60 K AeS n m3/h K泵的作用數(shù)； S活塞行程，m； n泵的轉(zhuǎn)速，rmin； Ae活塞平均有效工作面積，m2。對(duì)于活塞兩側(cè)空間都工作的往復(fù)泵，平均有效工作面積:

3、 D 泵缸直徑，m； d 活塞桿直徑，m。 一般d(0.120.5)D，低壓泵取小值。dDdDDAe2222221444421m2o 往復(fù)泵的實(shí)際流量往復(fù)泵的實(shí)際流量Q理論流量理論流量Qt的原因的原因(1) 泵吸入的液體可能含有氣泡；(2) 活塞換向時(shí)，由于泵閥關(guān)閉遲滯造成液體流失；(3) 活塞環(huán)、活塞桿填料等處由于存在一定的間隙以及泵閥關(guān)閉不嚴(yán)等會(huì)產(chǎn)生漏泄。98.080.0v輸送常溫清水的往復(fù)泵輸送熱水、液化烴、石油產(chǎn)品的往復(fù)泵 =0.60.92 =0.60.92=0.60.922 2.瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量：任一時(shí)刻泵的理論流量。smAvq/3瞬時(shí)流量q等于工作面積為 的活塞以速度 排送的液體量

4、。v2mA 電動(dòng)往復(fù)泵是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞速度 是周期性地變化的，故其瞬時(shí)流量也將周期性地變化。 sinrv v3. 脈動(dòng)率脈動(dòng)率Q泵供液的不均勻程度可用脈動(dòng)率來表示：式中 分別為表示最大、最小和平均理論流量。各種往復(fù)泵 的理論值后表11所列，它與曲柄連桿長(zhǎng)度比且關(guān)。qqqmQ/minmaxqqqmmin,max,25.0/lrQ作用數(shù)作用數(shù)K K1 12 23 34 4Q Q(0)0)3.143.141.571.570.140.140.320.32Q Q(0.2)0.2)3.203.201.601.600.250.250.320.321.多作用往復(fù)泵

5、流量的均勻程度顯然要比單作用泵強(qiáng)；多作用往復(fù)泵流量的均勻程度顯然要比單作用泵強(qiáng)；2.作用數(shù)作用數(shù)K越大，流量越均勻；越大，流量越均勻；3.奇數(shù)奇數(shù)K的往復(fù)泵比偶數(shù)的往復(fù)泵比偶數(shù)K的往復(fù)泵的流量均勻。的往復(fù)泵的流量均勻。 脈動(dòng)率脈動(dòng)率Q表表11六、往復(fù)泵的特點(diǎn)六、往復(fù)泵的特點(diǎn)1 1有較強(qiáng)的自吸能力。有較強(qiáng)的自吸能力。 自吸能力可由自吸高度和吸上時(shí)間來衡量。吸口造成的真空自吸能力可由自吸高度和吸上時(shí)間來衡量。吸口造成的真空度越大，則自吸高度越大；造成足夠真空度的速度越快，則吸上度越大，則自吸高度越大；造成足夠真空度的速度越快，則吸上時(shí)間越短。時(shí)間越短。2 2理論流量與工作壓力無關(guān)，只取決于轉(zhuǎn)速、泵

6、缸尺寸和作用數(shù)。理論流量與工作壓力無關(guān)，只取決于轉(zhuǎn)速、泵缸尺寸和作用數(shù)。3 3額定排出壓力與泵的尺寸和轉(zhuǎn)速無關(guān)，主要取決于泵原動(dòng)機(jī)的功率、額定排出壓力與泵的尺寸和轉(zhuǎn)速無關(guān)，主要取決于泵原動(dòng)機(jī)的功率、 軸承的承載能力、泵的強(qiáng)度和密封性能等。軸承的承載能力、泵的強(qiáng)度和密封性能等。以上以上3 3個(gè)特點(diǎn)也是容積式泵共有的特點(diǎn)個(gè)特點(diǎn)也是容積式泵共有的特點(diǎn)Qt=60 K AeS n m3/h六、往復(fù)泵的特點(diǎn)六、往復(fù)泵的特點(diǎn)4 4流量不均勻，從而會(huì)導(dǎo)致排出壓力波動(dòng)。流量不均勻，從而會(huì)導(dǎo)致排出壓力波動(dòng)。 為了減輕這種弊端，常采用多作用往復(fù)泵或設(shè)置空氣室。為了減輕這種弊端，常采用多作用往復(fù)泵或設(shè)置空氣室。 5

7、5轉(zhuǎn)速不宜太快轉(zhuǎn)速不宜太快。 若轉(zhuǎn)速過高，泵閥遲滯造成的容積損失就會(huì)相對(duì)增加；而泵閥撞擊更為若轉(zhuǎn)速過高，泵閥遲滯造成的容積損失就會(huì)相對(duì)增加；而泵閥撞擊更為嚴(yán)重，引起的噪聲增大，磨損也將加??；液流和運(yùn)動(dòng)部件的慣性力也將隨之嚴(yán)重，引起的噪聲增大，磨損也將加?。灰毫骱瓦\(yùn)動(dòng)部件的慣性力也將隨之增加，而產(chǎn)生有害的影響。由于轉(zhuǎn)速受限，故往復(fù)泵較難進(jìn)入大流量泵的范增加，而產(chǎn)生有害的影響。由于轉(zhuǎn)速受限，故往復(fù)泵較難進(jìn)入大流量泵的范疇。疇。6 6運(yùn)送含固體雜質(zhì)的液體時(shí)，泵閥容易磨損和泄漏。運(yùn)送含固體雜質(zhì)的液體時(shí)，泵閥容易磨損和泄漏。7 7結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損件( (活塞環(huán)、泵閥、填料等活塞環(huán)、

8、泵閥、填料等) )較多。較多。gghvZppssssrs22ppsrdrhdhsZsZdZvdvspdpspdrpsrHZ一、泵的正常吸入條件一、泵的正常吸入條件（1）泵必須能造成足夠低的吸入壓力，）泵必須能造成足夠低的吸入壓力，其值由吸入條件所決定。其值由吸入條件所決定。 （2）泵吸口處的真空度不得大于泵的允許）泵吸口處的真空度不得大于泵的允許 吸上真空度。吸上真空度。ppHppHppvsssassag/Hs 吸入真空度標(biāo)定值Hs 允許吸上真空高度Ps 最低吸入壓力影響泵吸入壓力的各種因素影響泵吸入壓力的各種因素gghvZppssssrs221吸入液面的壓力吸入液面的壓力 由上式可見，在其它

9、條件不變時(shí)，吸入液面壓力psr越小，吸入壓力ps就越低，即吸入條件越差。2吸高的影響吸高的影響 由上式可見，在其它條件不變時(shí)，吸高Zs越大，ps就越低，吸入條件越差。一般泵的吸高為56米。3吸入管流速和管路阻力的影響吸入管流速和管路阻力的影響 由上式可見，在其它條件不變時(shí)，吸入管流速v、和管路阻力hs越大，則ps越小，吸入條件越差。影響泵吸入壓力的各種因素影響泵吸入壓力的各種因素gghvZppssssrs224被輸送液體溫度的影響被輸送液體溫度的影響 由上式可見液體溫度對(duì)吸入壓力ps的直接影響。液體溫度是否影響吸入壓力主要視其對(duì)液體密度和管路阻力的影響而定。液體溫度越高，其飽和壓力pv越大，泵

10、的允許吸上真空度Hs越小，這就易使正常吸入條件(2)得不到滿足。5被輸送液體密度的影響被輸送液體密度的影響 由上式可見，在其它條件相同時(shí)，所輸送液體的密度越大，則泵的吸入壓力 ps 就越低，吸入條件越差。6慣性水頭的影響慣性水頭的影響 在液體作不穩(wěn)定流動(dòng)(即各處流速隨時(shí)間而變)時(shí)才存在的附加水頭，可用h1表示。ppsrdrhdhsZsZdZvdvspdpspdrpsrHZ二、泵的正常排出條件二、泵的正常排出條件（1） 泵必須能產(chǎn)生足夠大的排出壓力，泵必須能產(chǎn)生足夠大的排出壓力，其值由排出條件所決定。穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)所其值由排出條件所決定。穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)所必需的排出壓力：必需的排出壓力：ghZppdddr

11、d（2） 容積式泵的排出壓力不得超過額定容積式泵的排出壓力不得超過額定排出壓力，否則，將可能造成原動(dòng)機(jī)過載，排出壓力，否則，將可能造成原動(dòng)機(jī)過載，甚至使泵的密封或部件損壞。甚至使泵的密封或部件損壞。泵的排出壓力主要取決于排出液面上泵的排出壓力主要取決于排出液面上的壓力、排出高度和排出管路的阻力。的壓力、排出高度和排出管路的阻力。smAvq/3sinrv 一、往復(fù)泵的空氣室一、往復(fù)泵的空氣室 由于活塞（柱塞）的變速運(yùn)動(dòng)，造成吸、排液體時(shí)流量和吸、排壓力的波動(dòng)。惡化了原動(dòng)機(jī)的工作條件，會(huì)引起管路振動(dòng)，降低了裝置和儀表的工作可靠性。吸排壓力的劇烈波動(dòng)還可能造成活塞（柱塞）和液流的暫時(shí)脫離，引起液擊，

12、而且使泵的吸入性能變差，并限制了泵轉(zhuǎn)速的提高。 1、空氣室的作用原理、空氣室的作用原理 往復(fù)泵的空氣室是一個(gè)充有空氣的容器，裝設(shè)在泵的吸入口或排出口附近，分別稱為吸入空氣室和排出空氣室。 當(dāng)往復(fù)泵的瞬時(shí)流量q大于平均流量qm時(shí)，排出管流動(dòng)阻力較大，泵的排出壓力pd較高，空氣室內(nèi)氣體被壓縮，泵缸所排液體一部分（超出按平均流量供應(yīng)的部分），進(jìn)入空氣室儲(chǔ)存；當(dāng)瞬時(shí)流量q小于平均流量qm時(shí)，排出管流動(dòng)阻力較小，排出壓力pd較低，空氣室內(nèi)的氣體膨脹，一部分液體中從空氣室流向排出管，從而使排出管路中的流量接近均勻。排出短管排出短管泵腔泵腔排出閥排出閥液體的流程：液體的流程：吸入閥吸入閥吸入短管吸入短管泵腔

13、泵腔吸入長(zhǎng)管吸入長(zhǎng)管空氣室空氣室吸入吸入排出長(zhǎng)管排出長(zhǎng)管空氣室空氣室排出排出排出短管排出短管泵腔泵腔排出閥排出閥 一般排出管路較長(zhǎng)的往復(fù)泵（如鉆井泥漿泵、注水泵等），為了減一般排出管路較長(zhǎng)的往復(fù)泵（如鉆井泥漿泵、注水泵等），為了減排出壓力和流量的脈動(dòng)，常裝設(shè)排出空氣室（穩(wěn)壓器或蓄能器）。而吸排出壓力和流量的脈動(dòng)，常裝設(shè)排出空氣室（穩(wěn)壓器或蓄能器）。而吸入端只要壓力波動(dòng)不致使吸入真空度超過允許吸上真空度，一般不裝設(shè)入端只要壓力波動(dòng)不致使吸入真空度超過允許吸上真空度，一般不裝設(shè)吸入空氣室（穩(wěn)壓器）。吸入空氣室（穩(wěn)壓器）。 排出空氣室一般用于泵排出壓力排出空氣室一般用于泵排出壓力10MPa且輸送介質(zhì)

14、不會(huì)與空氣且輸送介質(zhì)不會(huì)與空氣室內(nèi)的空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下；室內(nèi)的空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下； 穩(wěn)壓器或蓄能器一般用于泵排出壓力穩(wěn)壓器或蓄能器一般用于泵排出壓力10MPa的情況下；而且穩(wěn)的情況下；而且穩(wěn)壓器或蓄能器可通過選用不同材料來滿足輸送不同介質(zhì)的需要。壓器或蓄能器可通過選用不同材料來滿足輸送不同介質(zhì)的需要。空氣室（穩(wěn)壓器）工作動(dòng)畫示意二、往復(fù)泵的泵閥二、往復(fù)泵的泵閥1. 泵閥的種類泵閥的種類（e e）平板組合閥）平板組合閥jGRGAppvvssvsvggg112二、往復(fù)泵的泵閥二、往復(fù)泵的泵閥2. 泵閥阻力泵閥阻力ARGHvsvsvg根據(jù)泵閥開啟瞬間受力的平衡關(guān)系：閥的比載荷：閥的阻力為

15、（p2-p1)/g 主要取決比載荷，即：1）閥重量2）閥彈簧彈力3）閥的盤面積SmhClCAqvvvvv3二、往復(fù)泵的泵閥二、往復(fù)泵的泵閥3. 泵閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律泵閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)連續(xù)流動(dòng)方程和孔口出流公式：HppCvvg2212Cv、lv、Av為閥隙的流速、周長(zhǎng)、過流面積為斷面收縮系數(shù)為流速系數(shù)為流量系數(shù)二、往復(fù)泵的泵閥二、往復(fù)泵的泵閥3. 泵閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律泵閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律閥的升程h公式Hlqclqvvvvvfvgh2、僅考慮泵缸流量時(shí)的泵閥升程，正弦曲線；、僅考慮泵缸流量時(shí)的泵閥升程，正弦曲線；、閥下容積的瞬時(shí)變化時(shí)的修正量，余弦曲線；、閥下容積的瞬時(shí)變化時(shí)的修正量，余弦曲線；、+、實(shí)際泵閥升程曲線、實(shí)際泵閥升程曲線結(jié)論：結(jié)論：泵缸尺寸一定，曲柄轉(zhuǎn)速越高，則泵缸尺寸一定，曲柄轉(zhuǎn)速越高，則qv越越大，大，hmax越大；越大；閥隙的周長(zhǎng)閥隙的周長(zhǎng)lv、比載荷、比載荷Hv越