泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體,使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等,也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
水的提升對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都十分重要。
古代就已有各種提水器具,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì)),中國(guó)的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(公元1世紀(jì))。比較著名的還有公元前三世紀(jì),阿基米德發(fā)明的螺旋桿,可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處,其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。 公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,已具備典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速發(fā)展。
1840~1850年,美國(guó)沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對(duì)置的,蒸汽直接作用的活塞泵,標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期,當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中。
然而隨著需水量的劇增,從20世紀(jì)20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用日益增多。 回轉(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。
早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載,以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵,但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。20世紀(jì)初,人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問題,并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展。
回轉(zhuǎn)泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。
利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中。1689年,法國(guó)物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現(xiàn)代離心泵的,則是1818年在美國(guó)出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。
1851~1875年,帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明,使得發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能。
盡管早在1754年,瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機(jī)械的基本方程式,奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),但直到19世紀(jì)末,高速電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后,它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國(guó)的雷諾和德國(guó)的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,離心泵的效率大大提高,它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大,已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。 泵通常按工作原理分容積式泵、動(dòng)力式泵和其他類型泵,如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。
泵除按工作原理分類外,還可按其他方法分類和命名。
例如,按驅(qū)動(dòng)方法可分為電動(dòng)泵和水輪泵等;按結(jié)構(gòu)可分為單級(jí)泵和多級(jí)離心泵;按用途可分為鍋爐給水泵和計(jì)量泵等;按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。 容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使工作容積交替地增大和縮小,以實(shí)現(xiàn)液體的吸入和排出。工作元件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積式泵稱為往復(fù)泵,作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)泵。
前者的吸入和排出過程在同一泵缸內(nèi)交替進(jìn)行,并由吸入閥和排出閥加以控制;后者則是通過齒輪、螺桿、葉形轉(zhuǎn)子或滑片等工作元件的旋轉(zhuǎn)作用,迫使液體從吸入側(cè)轉(zhuǎn)移到排出側(cè)。 容積式泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變;往復(fù)泵的流量和壓力有較大脈動(dòng),需要采取相應(yīng)的消減脈動(dòng)措施;回轉(zhuǎn)泵一般無脈動(dòng)或只有小的脈動(dòng);具有自吸能力,泵啟動(dòng)后即能抽除管路中的空氣吸入液體;啟動(dòng)泵時(shí)必須將排出管路閥門完全打開;往復(fù)泵適用于高壓力和小流量;回轉(zhuǎn)泵適用于中小流量和較高壓力;往復(fù)泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物。
總的來說,容積泵的效率高于動(dòng)力式泵。 動(dòng)力式泵靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的作用力,將機(jī)械能傳遞給液體,使其動(dòng)能和壓力能增加,然后再通過泵缸,將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能而實(shí)現(xiàn)輸送。動(dòng)力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。
離心泵是最常見的動(dòng)力式泵。
動(dòng)力式泵在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的揚(yáng)程有一限定值,揚(yáng)程隨流量而改變;工作穩(wěn)定,輸送連續(xù),流量和壓力無脈動(dòng);一般無自吸能力,需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_始工作 ;適用性能范圍廣;適宜輸送粘度很小的清潔液體,特殊設(shè)計(jì)的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動(dòng)力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動(dòng)和船舶噴射推進(jìn)等。 其他類型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類泵。
例如射流泵是依靠高速噴射出的工作流體 ,將需要輸送的流體吸入泵內(nèi),并通過兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來傳遞能量;水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量,使其中的一部分水壓升到一定高度;電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下 ,產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送;氣體升液泵通過導(dǎo)管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處,使之形成較液體輕的氣液混合流體,再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來。 泵的性能參數(shù)主要有流量和揚(yáng)程,此外還有軸功率、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過泵出口輸出的液體量,一般采用體積流量;揚(yáng)程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ,對(duì)于容積式泵,能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上,所以通常以壓力增量代替揚(yáng)程來表示。
泵的效率不是一個(gè)獨(dú)立性能參數(shù),它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚(yáng)程和軸功率按公式計(jì)算求得。
反之,已知流量、揚(yáng)程和效率,也可求出軸功率。 泵的各個(gè)性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴變化關(guān)系,可以通過對(duì)泵進(jìn)行試驗(yàn),分別測(cè)得和算出參數(shù)值,并畫成曲線來表示,這些曲線稱為泵的特性曲線。
每一臺(tái)泵都有特定的特性曲線,由泵制造廠提供。
通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段,稱為該泵的工作范圍。 泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點(diǎn)來確定。選擇和使用泵,應(yīng)使泵的工作點(diǎn)落在工作范圍內(nèi),以保證運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和安全。
此外,同一臺(tái)泵輸送粘度不同的液體時(shí),其特性曲線也會(huì)改變。通常,泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線。對(duì)于動(dòng)力式泵,隨著液體粘度增大,揚(yáng)程和效率降低,軸功率增大,所以工業(yè)上有時(shí)將粘度大的液體加熱使粘性變小,以提高輸送效。
污泥螺桿泵可以耐住有腐蝕性的化工污泥
污泥螺桿泵是一種單螺桿式輸運(yùn)泵,它的主要工作部件是偏心螺旋體的螺桿(稱轉(zhuǎn)子)和內(nèi)表面呈雙線螺旋面的螺桿襯套(稱定子)。其工作原理是當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺桿一方面繞本身的軸線旋轉(zhuǎn),另一方面它又沿襯套內(nèi)表面滾動(dòng),于是形成泵的密封腔室。
螺桿每轉(zhuǎn)一周,密封腔內(nèi)的液體向前推進(jìn)一個(gè)螺距,隨著螺桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),液體螺旋形方式從一個(gè)密封腔壓向另一個(gè)密封腔,最后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機(jī)械,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠、使用維修方便、出液連續(xù)均勻、壓力穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
G型不銹鋼污泥螺桿泵適合于輸送固體含量比較大的污水污泥,不銹鋼材質(zhì)可以耐住有腐蝕性的化工污泥,廣泛用于化工企業(yè)污水處理系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)可以減少對(duì)機(jī)械的磨損。
螺桿泵在污水處理中的選用及應(yīng)用過程
螺桿泵因其有可變量輸送、自吸能力強(qiáng)、可逆轉(zhuǎn)、能輸送含固體顆粒的液體等特點(diǎn),在污水處理廠中,廣泛地被使用在輸送水、濕污泥和絮凝劑藥液方面。螺桿泵選用應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的原則。
如果在設(shè)計(jì)選型方面考慮不周,會(huì)給以后的使用、管理、維修帶來麻煩,所以選用一臺(tái)按生產(chǎn)實(shí)際需要,合理可靠的螺桿泵既能保證生產(chǎn)順利進(jìn)行,又可降低修理成本。
一、螺桿泵的轉(zhuǎn)速選用 螺桿泵的流量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系,相對(duì)于低轉(zhuǎn)速的螺桿泵,高轉(zhuǎn)速的螺桿泵雖能增加了流量和揚(yáng)程,但功率明顯增大,高轉(zhuǎn)速加速了轉(zhuǎn)子與定子間的磨耗,必定使螺桿泵過早失效,而且高轉(zhuǎn)速螺桿泵的定轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度很短,極易磨損,因而縮短了螺桿泵的使用壽命。 通過減速機(jī)構(gòu)或無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)來降低轉(zhuǎn)速,使其轉(zhuǎn)速保持在每分三百轉(zhuǎn)以下較為合理的范圍內(nèi),與高速運(yùn)轉(zhuǎn)的螺桿泵相比,使用壽命能延長(zhǎng)幾倍。
二、螺桿泵的品質(zhì) 現(xiàn)在市場(chǎng)上的螺桿泵的種類較多,相對(duì)而言,進(jìn)口的螺桿泵設(shè)計(jì)合理,材質(zhì)精良,但價(jià)格較高,服務(wù)方面有的不到位,配件價(jià)格高,訂貨周期長(zhǎng),可能影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行! (guó)內(nèi)生產(chǎn)的大都仿制進(jìn)口產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,在選用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí),在考慮其性價(jià)比的時(shí)候,選用低轉(zhuǎn)速,長(zhǎng)導(dǎo)程,傳動(dòng)量部件材質(zhì)優(yōu)良,額定壽命長(zhǎng)的產(chǎn)品。
三、確保雜物不進(jìn)入泵體 濕污泥中混入的固體雜物會(huì)對(duì)螺桿泵的橡膠材質(zhì)定子造成損壞,所以確保雜物不進(jìn)入泵的腔體是很重要的,很多污水廠在泵前加裝了粉碎機(jī),也有的安裝格柵裝置或?yàn)V網(wǎng),阻擋雜物進(jìn)入螺桿泵,對(duì)于格柵應(yīng)及時(shí)清撈以免造成堵塞。 四、避免斷料 螺桿泵決不允許在斷料的情形下運(yùn)轉(zhuǎn),一經(jīng)發(fā)生,橡膠定子由于干摩擦,瞬間產(chǎn)生高溫而燒壞,所以,粉碎機(jī)完好,格柵暢通是螺桿泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件之一,為此,有些螺桿泵還在泵身上安裝了斷料停機(jī)裝置,當(dāng)發(fā)生斷料時(shí),由于螺桿泵其有自吸功能的特性,腔體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生真空,真空裝置會(huì)使螺桿泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)! ∥、保持恒定的出口壓力 螺桿泵是一種容積式回轉(zhuǎn)泵,當(dāng)出口端受阻以后,壓力會(huì)逐漸升高,以至于超過預(yù)定的壓力值。
此時(shí)電機(jī)負(fù)荷急劇增加。傳動(dòng)機(jī)械相關(guān)零件的負(fù)載也會(huì)超出設(shè)計(jì)值,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生電機(jī)燒毀、傳動(dòng)零件斷裂。為了避免螺桿泵損壞,一般會(huì)在螺桿泵出口處安裝旁通溢流閥,用以穩(wěn)定出口壓力,保持泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。