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往復泵結構基本知識

瀏覽次數(shù)：178 次 更新時間：2020-06-10

往復泵由于結構與工作特點必然產(chǎn)生流量和壓力的脈動，從而降低了泵的吸人性能、縮短泵和管路的使用壽命，特別是在排出管路的管徑較小、管路較長、系統(tǒng)中沒有足夠大的背壓時，可能因慣性水頭過大而沖開泵閥造成實際流量大于理論流量的“過流量現(xiàn)象”。因此，為了改善往復泵的工作條件，盡可能減少不穩(wěn)定現(xiàn)象對往復泵工作的影響，通常采用在泵上裝置空氣室的辦法來減少流量和壓力的脈動。

空氣室應盡可能安裝在靠近泵的進出口管路處或液力端上，裝在靠近進口的稱吸人空氣室，裝在出口的稱為排出空氣室。

空氣室分為常壓式和預壓式兩種.常壓空氣室是在密閉容器中充常壓空氣，預壓空氣室是在密閉容器中加一彈性元件(如橡膠囊)，其內(nèi)充有壓縮空氣。

①排出空氣室，空氣室內(nèi)有一定體積的氣體，當往復泵的瞬時流量大于平均流量時，排出管路內(nèi)的阻力增加，泵內(nèi)壓力上升，空氣室內(nèi)的氣體被壓縮，從而儲存了一部分液體，這就減少了在排出管路中的流量。同樣，當泵的瞬時流量小于平均流量時，管路內(nèi)的阻力也相應減少，泵內(nèi)壓力下降，這時空氣室內(nèi)氣體就膨脹，把儲存的一部分液體排到管路中去，增加了管路中的流量，從而減少了管路中流量和壓力的脈動。因此，在整個工作過程中雖然活塞排出的高壓往復泵流量按正弦規(guī)律變化，但是在空氣室的作用下排出管路中的流量仍較均勻。從上述分析可知，在工作過程中空氣室中氣體的體積是變化的，因此，壓力也是變化的，管路中的流量不可能是絕對均勻，如果把排出空氣室做得足夠大，則空氣室中氣體體積的變化就相對減少，可使流量脈動或壓力脈動降低到允許的范圍以內(nèi)。

最早采用的空氣室是立式厚壁圓筒，在工作前容器中充以常壓空氣，在泵工作時，空氣室內(nèi)液面隨液缸體內(nèi)的壓力變化而變化，這樣可以減少排出管路中流量的脈動。但是這種結構體積龐大，并且被壓縮了的空氣容積過小，如在lOMPa時，壓縮空氣的容積只占空氣室容積的1%。此外，由于液體與空氣室內(nèi)的氣體直接相接觸，氣體在高壓下易溶于液體中|而被不斷帶出，在連續(xù)工作時，空氣室中氣體的量會逐漸減少，甚至會失去空氣室的作用，為了減小空氣室的體積，提高其工作效能和可靠性，近年來普遍采用隔膜式預壓空氣室。

采用預壓空氣室后，由于空氣室中充入一定壓力的氣體，從而就可以減少進出空氣室的液體量，預壓空氣室中一般充空氣，但對于易燃、易爆的液體應充惰性氣體。因此，在同樣工作條件下可以減小空氣室的容積、減輕重量。目前應用較多的有兩種形式。

a.球形空氣室，它由殼體1、穩(wěn)定片2、氣囊3、頂蓋4、壓力表5。

充氣閥6等主要零件組成。殼體下部與排出管路相連，上部通過充氣閥充氣，壓力表指示氣囊中的壓力，工作時隨著排出壓力的變化，氣囊上下移動，起到減小排出管路中流量脈動的作用。

這種空氣室的結構簡單、外形尺寸小、緩沖量較大、檢査和更換方便，但由于氣囊變形，容易產(chǎn)生疲勞破壞，所以對其材料及制造工藝的要求較高，這種球形空氣室的結構在石油礦場得到廣泛應用。

b.筒式預壓空氣室由于球形空氣室氣囊的材料容易因變形而產(chǎn)生疲勞破壞，壽命較短，所以在石油礦場的鉆井泵上采用多筒式預壓空氣室，當某一個空氣室失效時，其他空氣室仍可繼續(xù)起作用。三筒式預壓空氣室，每個空氣室的殼體1內(nèi)裝有帶孔襯管2，外面套上皮囊3，在殼體與皮囊間充人壓縮氣體。當泵工作時液體經(jīng)襯管諸孔將皮囊脹開，使空氣室內(nèi)的空氣進一步壓縮，而停泵時氣體壓力把皮囊與襯管間的液體排出，皮囊收縮到襯管外壁上。這種空氣室的結構簡單，當某個空氣室失效時其他空氣室仍可繼續(xù)使用。但是在拆卸時需要提出較重的外殼，且皮囊容易被擠人襯管的小孔中。

②吸入空氣室為了減少在吸人過程中由于慣性水頭所造成的活塞表面的壓力降低，在吸入管路上靠近泵的進口處裝置空氣室，空氣室把吸人管路分成兩段，空氣室前的一段較低，而從空氣室到泵進口的一段較短。在吸人過程中，隨著流量增加，吸人管路中的阻力也增加，這時液缸體內(nèi)的真空值也隨之增大，當空氣室中的真空值低于液缸體中的真空值時，也即空氣室的壓力高于液缸體中的壓力時，空氣室中的氣體膨脹，把空氣室中的一部分液體排到液缸體中，從而減小了吸人管路中的流量。

當泵的吸人量減少時或者在排出過程時，由于空氣室中的真空值增大，在這一真空值的作用下，液體沿吸人管路進人空氣室中。

空氣室在儲存和排出液體的過程中，氣體的體積要發(fā)生變化，空氣室中的真空值也隨著發(fā)生變化，吸人管路中的流量也不會絕對均勻。把吸人空氣室做得足夠大時，空氣室中氣體體積的變化相對減小，真空值的變化也可以減小，使吸人管路中液體的流動趨于均勻。

最簡單的吸人空氣室是一個空筒或空腔，里面是常壓氣體。若泵的吸入采用自然灌注的情況時，由于空氣室內(nèi)具有較高的壓力，空氣室的一部分容積被液體所占據(jù)，氣體所占的容積減少，這樣若采用上述常壓吸人空氣室就往往不能有效地起到緩沖作用，這種情況可采用預壓吸人空氣室，在泵工作之前先從充氣閥1充人氣體，通過觀察孔2可以看到橡膠隔膜4的工作情況，消振板3由樹脂做成，板上有許多小孔，為了使結構緊湊可以把空氣室直接裝在泵體下面。此外，還有用帶有彈簧的隔膜式預壓吸人空氣室。a