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往复泵结构基本知识

浏览次数:7 次 更新时间:2020-06-10

往复泵由于结构与工作特点必然产生流量和压力的脉动,从而降低了泵的吸人性能、缩短泵和管路的使用寿命,特别是在排出管路的管径较小、管路较长、系统中没有足够大的背压时,可能因惯性水头过大而冲开泵阀造成实际流量大于理论流量的“过流量现象”。因此,为了改善往复泵的工作条件,尽可能减少不稳定现象对往复泵工作的影响,通常采用在泵上装置空气室的办法来减少流量和压力的脉动。

空气室应尽可能安装在靠近泵的进出口管路处或液力端上,装在靠近进口的称吸人空气室,装在出口的称为排出空气室。

空气室分为常压式和预压式两种.常压空气室是在密闭容器中充常压空气,预压空气室是在密闭容器中加一弹性元件(如橡胶囊),其内充有压缩空气。

①排出空气室,空气室内有一定体积的气体,当往复泵的瞬时流量大于平均流量时,排出管路内的阻力增加,泵内压力上升,空气室内的气体被压缩,从而储存了一部分液体,这就减少了在排出管路中的流量。同样,当泵的瞬时流量小于平均流量时,管路内的阻力也相应减少,泵内压力下降,这时空气室内气体就膨胀,把储存的一部分液体排到管路中去,增加了管路中的流量,从而减少了管路中流量和压力的脉动。因此,在整个工作过程中虽然活塞排出的高压往复泵流量按正弦规律变化,但是在空气室的作用下排出管路中的流量仍较均匀。从上述分析可知,在工作过程中空气室中气体的体积是变化的,因此,压力也是变化的,管路中的流量不可能是绝对均匀,如果把排出空气室做得足够大,则空气室中气体体积的变化就相对减少,可使流量脉动或压力脉动降低到允许的范围以内。

最早采用的空气室是立式厚壁圆筒,在工作前容器中充以常压空气,在泵工作时,空气室内液面随液缸体内的压力变化而变化,这样可以减少排出管路中流量的脉动。但是这种结构体积庞大,并且被压缩了的空气容积过小,如在lOMPa时,压缩空气的容积只占空气室容积的1%。此外,由于液体与空气室内的气体直接相接触,气体在高压下易溶于液体中|而被不断带出,在连续工作时,空气室中气体的量会逐渐减少,甚至会失去空气室的作用,为了减小空气室的体积,提高其工作效能和可靠性,近年来普遍采用隔膜式预压空气室。

采用预压空气室后,由于空气室中充入一定压力的气体,从而就可以减少进出空气室的液体量,预压空气室中一般充空气,但对于易燃、易爆的液体应充惰性气体。因此,在同样工作条件下可以减小空气室的容积、减轻重量。目前应用较多的有两种形式。

a.球形空气室,它由壳体1、稳定片2、气囊3、顶盖4、压力表5。

充气阀6等主要零件组成。壳体下部与排出管路相连,上部通过充气阀充气,压力表指示气囊中的压力,工作时随着排出压力的变化,气囊上下移动,起到减小排出管路中流量脉动的作用。

这种空气室的结构简单、外形尺寸小、缓冲量较大、检査和更换方便,但由于气囊变形,容易产生疲劳破坏,所以对其材料及制造工艺的要求较高,这种球形空气室的结构在石油矿场得到广泛应用。

b.筒式预压空气室由于球形空气室气囊的材料容易因变形而产生疲劳破坏,寿命较短,所以在石油矿场的钻井泵上采用多筒式预压空气室,当某一个空气室失效时,其他空气室仍可继续起作用。三筒式预压空气室,每个空气室的壳体1内装有带孔衬管2,外面套上皮囊3,在壳体与皮囊间充人压缩气体。当泵工作时液体经衬管诸孔将皮囊胀开,使空气室内的空气进一步压缩,而停泵时气体压力把皮囊与衬管间的液体排出,皮囊收缩到衬管外壁上。这种空气室的结构简单,当某个空气室失效时其他空气室仍可继续使用。但是在拆卸时需要提出较重的外壳,且皮囊容易被挤人衬管的小孔中。

②吸入空气室为了减少在吸人过程中由于惯性水头所造成的活塞表面的压力降低,在吸入管路上靠近泵的进口处装置空气室,空气室把吸人管路分成两段,空气室前的一段较低,而从空气室到泵进口的一段较短。在吸人过程中,随着流量增加,吸人管路中的阻力也增加,这时液缸体内的真空值也随之增大,当空气室中的真空值低于液缸体中的真空值时,也即空气室的压力高于液缸体中的压力时,空气室中的气体膨胀,把空气室中的一部分液体排到液缸体中,从而减小了吸人管路中的流量。

当泵的吸人量减少时或者在排出过程时,由于空气室中的真空值增大,在这一真空值的作用下,液体沿吸人管路进人空气室中。

空气室在储存和排出液体的过程中,气体的体积要发生变化,空气室中的真空值也随着发生变化,吸人管路中的流量也不会绝对均匀。把吸人空气室做得足够大时,空气室中气体体积的变化相对减小,真空值的变化也可以减小,使吸人管路中液体的流动趋于均匀。

最简单的吸人空气室是一个空筒或空腔,里面是常压气体。若泵的吸入采用自然灌注的情况时,由于空气室内具有较高的压力,空气室的一部分容积被液体所占据,气体所占的容积减少,这样若采用上述常压吸人空气室就往往不能有效地起到缓冲作用,这种情况可采用预压吸人空气室,在泵工作之前先从充气阀1充人气体,通过观察孔2可以看到橡胶隔膜4的工作情况,消振板3由树脂做成,板上有许多小孔,为了使结构紧凑可以把空气室直接装在泵体下面。此外,还有用带有弹簧的隔膜式预压吸人空气室。a


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