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双螺杆泵

2GaS系列双吸双螺杆泵

文字:[大][中][小] 2016-3-3    浏览次数:549    


双螺杆泵

     双螺杆泵是由主从动轴上相互啮合的螺旋套和泵体或衬套间形成一个容积恒定的密封腔室,介质随螺杆轴的转动分别被送到泵体中间,两者汇合在一起,最终送达泵的出口,从而实现泵输送的目的。 

一、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无法比拟的。这些特点也使得该系列泵具有潜在的使用发展前景。


图一

图1 给出的是一台不密封双吸式双螺杆泵。它的泵体内装有两根左、有施单头螺纹的螺杆,主动螺杆2由动力机驱动转动时,靠同步齿轮1带动从动螺杆3转动。两根螺杆以及螺杆与泵体. 之间存在着间隙,该间隙靠齿轮和轴承保证。其间隙大小,取决于液体粘度、工作压力等因素。由于每根螺杆两端螺纹的旋向相反,螺杆转动时,由螺杆啮合线形成的泵工作腔。

 

二、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(2W.W4.0以下),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。

 

三、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。 

 

四、性能范围

1、最高工作压力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  <4001500  400 ~12001000  1200~3600750

 

五、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。

 

六、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,最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。 

 

七、延长使用寿命

延长单螺杆泵的使用寿命:

一、减少螺杆泵停井次数 ,对含砂井在停井前应采用清水或不含砂液体置换出泵体和油管内井液。防止出现砂埋油管 (气锚 )、砂卡等现象。

二、推广采用变频控制技术 ,解决抽油光杆的转速和可以减少启动扭矩的测定问题 ,完全实现实时、自动、连续 ,缓慢释放反转扭矩 ,减少在电机突然启动过程中扭矩及剪切力的突然升高 ,避免了反转 ,降低了抽油杆断、脱几率 ,延长了检泵周期 ,但目前只是将其做为软启动装置使用 ,针对海上地质情况复杂 ,螺杆泵气、水、油含量在不同压差下不同的现实情况 ,建议在所有安装变频器的螺杆泵油井其转速统一上调至 (工频 50 Hz、驱动头 5∶1) 186 r/ min利用变频器通过调节频率进行转速控制 ,通过试验选择最大效益点 ,大大减少劳动强度。

 

八、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(04)内的油位。若有必要,拆下注油螺塞(131),加油至油标(106)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(04)的放泄螺塞(130),将齿轮油放掉。拧紧放泄螺塞,打开注油螺塞(131),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(106)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。

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