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泵的歷史及文化

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(lái)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(lèi)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(chē)(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(wèn)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(lèi)型和適宜輸送的液體種類(lèi)之多為其他各類(lèi)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(kāi)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(lèi)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(lèi)外,還可按其他方法分類(lèi)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(chēng)為往復(fù)泵,作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為回轉(zhuǎn)泵。
前者的吸入和排出過(guò)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(guò)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(wú)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(mén)完全打開(kāi);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(lái)說(shuō),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(guò)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(chēng)葉輪式泵或葉片式泵。
離心泵是最常見(jiàn)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(wú)脈動(dòng);一般無(wú)自吸能力,需要將泵先灌滿(mǎn)液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_(kāi)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(lèi)型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類(lèi)泵。
例如射流泵是依靠高速?lài)娚涑龅墓ぷ髁黧w ,將需要輸送的流體吸入泵內(nèi),并通過(guò)兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來(lái)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(guò)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(lái)。 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(guò)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(lái)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(lài)變化關(guān)系,可以通過(guò)對(duì)泵進(jìn)行試驗(yàn),分別測(cè)得和算出參數(shù)值,并畫(huà)成曲線(xiàn)來(lái)表示,這些曲線(xiàn)稱(chēng)為泵的特性曲線(xiàn)。
每一臺(tái)泵都有特定的特性曲線(xiàn),由泵制造廠提供。
通常在工廠給出的特性曲線(xiàn)上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段,稱(chēng)為該泵的工作范圍。 泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線(xiàn)與泵的裝置特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)來(lái)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(xiàn)也會(huì)改變。通常,泵制造廠所給的特性曲線(xiàn)大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線(xiàn)。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。


螺桿泵點(diǎn)膠機(jī)很實(shí)在
隨著電子膠的普及應(yīng)用,螺桿泵點(diǎn)膠設(shè)備的應(yīng)用將更加的廣泛和多樣化。
目前單組份點(diǎn)膠技術(shù)相對(duì)的成熟,發(fā)展方向是精度高,自動(dòng)化程度高。膠水分配器壓力桶的使用說(shuō)明是僅通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿泵點(diǎn)膠機(jī)的膠閥端部的調(diào)節(jié)螺釘和膠水的壓力來(lái)控制膠水的大小。
全能的螺桿泵點(diǎn)膠機(jī)都能起到很大的作用。膠量調(diào)節(jié)螺絲向下旋轉(zhuǎn),減少膠水量,逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)就是增加膠水量。


螺桿泵采油系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)
螺桿泵根據(jù)螺桿數(shù)量可以分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵幾種。它具有噪音低、壓力脈動(dòng)小、壽命長(zhǎng)、工作安全可靠等特點(diǎn)。螺桿泵直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)于這類(lèi)產(chǎn)品意義重大,了解螺桿泵直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)用戶(hù)使用產(chǎn)品有直接的幫助。 目前螺桿泵采油系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式主要是以下三類(lèi): 
一、機(jī)動(dòng)螺桿泵,又稱(chēng)為地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵:它是由螺桿泵、采油桿柱、錨定工具及地面驅(qū)動(dòng)裝置等組成。該系統(tǒng)在工作時(shí),地面驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)減速后將動(dòng)力傳遞給采油桿柱,再經(jīng)采油桿柱帶動(dòng)螺桿泵旋轉(zhuǎn),從而將原油從井下舉升到地面; 
二、電動(dòng)潛油螺桿泵:包括螺桿泵和潛油電機(jī)在內(nèi)的主要機(jī)組都在井下。工作時(shí),電纜將電力從地面?zhèn)鹘o潛油電機(jī),而油液則通過(guò)油管舉升到井口; 
三、液動(dòng)螺桿泵:它主要由供液泵、旁通閥、液馬達(dá)及螺桿泵等部分組成。工作時(shí),供液泵將高壓動(dòng)力液供給液馬達(dá),液馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿泵工作,從而將與動(dòng)力液混合的井底原油通過(guò)油管、套管的環(huán)形空間舉升到井口。對(duì)于高含砂油、稠油的原油,采用螺桿泵是理想的機(jī)采方式。
無(wú)論采用哪種驅(qū)動(dòng)方式的螺桿泵,都與目前使用的抽油機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式不匹配,將意味著有無(wú)數(shù)臺(tái)抽油機(jī)的報(bào)廢,造成企業(yè)投資費(fèi)用的增加,提高了成本,浪費(fèi)了資源。 隨著我國(guó)對(duì)海洋業(yè)不斷開(kāi)發(fā)和重視,螺桿泵也發(fā)揮了它的英雄用武之地。在國(guó)內(nèi)外都擁有眾多以“三抽為主的機(jī)采油井,包括游梁式抽油機(jī)、無(wú)游梁式抽油機(jī)、摩擦提升式抽油機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式抽油機(jī)等,都是由抽油機(jī)帶動(dòng)抽油桿做上下往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),從而驅(qū)動(dòng)有桿柱塞式抽油泵工作。


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