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深井泵、真空泵使用注意事項(xiàng)
點(diǎn)擊次數(shù)：2112 發(fā)布時(shí)間：2017-1-6
當(dāng)前國(guó)外深井泵的生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的飛力（Flygt）、ITT-LOWARA，丹麥的格蘭富，德國(guó)的里茨（Ritz）、KSB等.從引進(jìn)的產(chǎn)品看，無(wú)論在水力性能以及加工工藝和材料耐用性等方面都非常先進(jìn).比如丹麥格蘭富的沖壓不銹鋼井泵技術(shù)遙遙，牢牢占據(jù)著市場(chǎng).沖壓泵是上20世紀(jì)70年代開始研究的新產(chǎn)品.zui初由丹麥格蘭富公司首先采用沖壓、焊接方法生產(chǎn)離心泵葉輪.80年代推出了整體沖壓成型多級(jí)泵.到了90年代，以格蘭富公司的沖壓不銹鋼井泵為代表的產(chǎn)品有了更大的發(fā)展.這種不銹鋼沖壓焊接多級(jí)泵有效地解決了低比速離心泵在鑄造中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工藝，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、可靠性高、密封性能好、生產(chǎn)工藝先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，并且其水力性能普遍優(yōu)于鑄造離心泵.綜上所述，不銹鋼沖壓焊接井泵憑借其優(yōu)良的性能，代表了上井泵發(fā)展的趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景.
在zui近的數(shù)年時(shí)間里，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者致力于深井泵的研究，并且取得了一定的成果.采用PCAD2000水力設(shè)計(jì)軟件，對(duì)某種井泵水力部分進(jìn)行了重新設(shè)計(jì).結(jié)果表明，依靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與水力設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，有利于提高井泵的效率.文獻(xiàn)研究了新型下吸式井泵，將井泵分為上下兩個(gè)部分，電機(jī)上面連接QJ型系列井泵，電機(jī)下裝一套單級(jí)水泵.研究結(jié)果表明密封效果好，拓寬了井泵的適用范圍，并使抽送介質(zhì)的含沙量由原來(lái)的0.01％提高到0.1％.文獻(xiàn)分別對(duì)葉輪進(jìn)出口參數(shù)的選擇、導(dǎo)流殼幾何參數(shù)的選取、葉輪出口葉片間面積等因素對(duì)潛水泵性能的影響進(jìn)行了研究.文獻(xiàn)[14]中提出了深井泵設(shè)計(jì)方法和深井泵zui率計(jì)算公式，為深井泵水力設(shè)計(jì)提供了一套計(jì)算公式，葉輪直徑計(jì)算相對(duì)誤差為2.39％，完滿足精度要求。
“一種高揚(yáng)程通用型井泵”通過(guò)建立新型水力模型，從而提高了單級(jí)揚(yáng)程和效率.國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的QJ型系列井用潛水泵和JC型系列長(zhǎng)軸深井離心泵的設(shè)計(jì)觀念，都是水力設(shè)計(jì)高于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往為了水泵效率提高l％，而不顧產(chǎn)品成本增加10％.在結(jié)構(gòu)形式上，泵體之間多數(shù)用螺栓固定聯(lián)結(jié)；為了給聯(lián)結(jié)部位留有螺栓的位置，泵體裝葉輪的入口口徑要比泵體外徑小很多，這就大大限制了葉輪的zui大直徑，也即限制了葉輪的單級(jí)揚(yáng)程.而文獻(xiàn)“一種深井離心泵”則提出了深井離心泵葉輪極大直徑設(shè)計(jì)法，其特點(diǎn)是將葉輪前蓋板直徑擴(kuò)大到泵體內(nèi)壁邊緣，使葉輪直徑在相應(yīng)的井徑條件下達(dá)到極大值，它與反導(dǎo)葉導(dǎo)流殼配套，可以使泵體軸向長(zhǎng)度減短到極小值.它采用了扭曲反導(dǎo)葉設(shè)計(jì)法而不同于普通圓柱葉片的反導(dǎo)葉，其進(jìn)口一段葉片是三維曲面，這樣可以優(yōu)化人口條件.研究認(rèn)為，這種設(shè)計(jì)方法不僅可以提高井泵的單級(jí)揚(yáng)程，還可以提高水泵效率，實(shí)現(xiàn)深井離心泵全揚(yáng)程無(wú)過(guò)載運(yùn)行，同時(shí)也指出需要研究新的水力模型來(lái)保證井泵的水力效率不降低|.深井泵傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和水力設(shè)計(jì)，軸向尺寸大，葉片的制造難度大，生產(chǎn)成本高，綜合經(jīng)濟(jì)效益低.為了達(dá)到物美價(jià)廉的目標(biāo)，新型井泵尤其是級(jí)數(shù)超過(guò)3級(jí)的高揚(yáng)程井泵，今后的發(fā)展趨勢(shì)將是單級(jí)揚(yáng)程大大提高，泵體的軸向高度大為降低.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《井用潛水泵》（GB／T 2816--2002）在制定基本參數(shù)時(shí)，取消了舊標(biāo)準(zhǔn)《井用潛水泵型式和基本參數(shù)》（GB／T281691）中對(duì)單級(jí)揚(yáng)程的規(guī)定，也是順應(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)的.
深井泵軸向力的平衡
在生產(chǎn)實(shí)踐中，泵的軸向力是客觀存在的.特別是高揚(yáng)程深井泵，若設(shè)計(jì)、運(yùn)行不當(dāng)，過(guò)大的軸向力將導(dǎo)致軸承燒毀、軸封損壞甚至斷軸等事故.在很多場(chǎng)合下，過(guò)大的軸向力所產(chǎn)的問(wèn)題，其嚴(yán)重性已經(jīng)超過(guò)了效率、磨損等因素所產(chǎn)生的問(wèn)題，成為深井泵能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行的決定性因素[19|.現(xiàn)就深井泵軸向力平衡裝置的研究進(jìn)展介紹如下.關(guān)醒凡等提出了一種新型深井泵軸向力裝置，該平衡裝置將一對(duì)動(dòng)、靜摩擦副安裝在末級(jí)葉輪之后，該新型平衡軸封裝置既能平衡軸向力，又基本上無(wú)泄漏.采用該裝置后泵運(yùn)行可靠，節(jié)能*.陸偉剛等提出“一種葉輪自身平衡軸向力的多級(jí)離心泵，是在葉輪進(jìn)口采用端面密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使葉輪前蓋板的面積大于葉輪后蓋板的面積，葉輪前蓋板外徑與導(dǎo)流殼的配合為間隙配合，葉輪進(jìn)口的端面密封副被做成能夠承受微小軸向力的推力軸承副，從而實(shí)現(xiàn)了依靠葉輪自身來(lái)*平衡軸向力的效果，*解決了軸向力的破壞問(wèn)題，并且還可以降低泵的生產(chǎn)成本.通過(guò)改變?nèi)~輪背葉片的幾何尺寸，研究了背葉片對(duì)軸向力的影響.提出了一種平衡鼓組合裝置，其原理與平衡盤原理基本相同.提出了一種平衡鼓與平衡盤的組合結(jié)構(gòu).文獻(xiàn)設(shè)計(jì)了一種帶有雙密封環(huán)和平衡孔的浮動(dòng)葉輪平衡裝置，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡軸向力.
另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CFD在流體機(jī)械中的應(yīng)用逐漸走向成熟，基于CFD的水泵性能預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)已基本達(dá)到工程實(shí)用的程度，目前已涉及對(duì)泵軸向力的計(jì)算.對(duì)井用潛水泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得出了其軸向力的壓力分布，進(jìn)行了軸向力計(jì)算和平衡分析等.因此，利用數(shù)值模擬來(lái)計(jì)算軸向力及研究新的平衡軸向力的方法是未來(lái)研究的一種有效方法。
各種真空泵的性能除均能滿足對(duì)容器進(jìn)行抽真空的共同點(diǎn)之外，尚具有不同之處。在選用時(shí)必須明確泵在真空系統(tǒng)中所承擔(dān)的工作任務(wù)是十分重要的，泵在各種不同工作領(lǐng)域中所起的作用歸納起來(lái)主要有如下幾個(gè)方面。
1、在系統(tǒng)中做主泵
所謂主泵就是對(duì)真空系統(tǒng)被抽容器直接進(jìn)行抽真空，以獲得滿足工藝要求所需真空度的真空泵。
2、粗抽泵
粗抽泵是指從大氣壓開始降低真空系統(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)到另一抽氣系統(tǒng)可以開始工作的真空泵。
3、前級(jí)泵
前級(jí)泵是指用于使另一個(gè)泵的前級(jí)壓強(qiáng)維持在其zui高許可的前級(jí)壓強(qiáng)以下的真空泵。
4、維持泵
維持泵是指當(dāng)真空系統(tǒng)抽氣很小時(shí)，不能有效的利用主要前級(jí)泵。為此，在真空系統(tǒng)中另配一種抽氣速度較小的輔助前級(jí)泵來(lái)維持主泵的正常工作或維持已抽空的容器所需的低壓的真空泵。
5、粗真空泵或低真空泵
粗、低真空泵是指從大氣開始，降低被抽容器的壓強(qiáng)后工作在低真空或粗真空壓強(qiáng)范圍內(nèi)的真空泵。
6、高真空泵
高真空泵是指在高真空范圍工作的真空泵。
7、超高真空泵
超高真空泵是指在超高真空范圍工作的真空泵。
8、增壓泵
增壓泵通常指工作在低真空泵和高真空泵之間，用以提高抽氣系統(tǒng)在中間壓強(qiáng)范圍的抽氣量或降低前級(jí)泵抽氣速率要求的真空泵。
選用真空泵時(shí)，需要注意下列事項(xiàng)：
1、真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。如：真空鍍膜要求1×10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。
2、正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍，如：擴(kuò)散泵為10-3~10-7mmHg，在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定的工作壓強(qiáng)范圍為5×10-4~5×10-6mmHg。因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)范圍之內(nèi)，而不能讓它在10-8mmHg下長(zhǎng)期工作。又如鈦升華泵可以在10-2mmHg下工作，但其工作壓強(qiáng)應(yīng)小于1×10-5mmHg為好。
3、真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過(guò)程中產(chǎn)生的全部氣體量。
4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時(shí)選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來(lái)，互相補(bǔ)充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對(duì)氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對(duì)稱陰極濺射離子泵）對(duì)氬有一定的抽速，兩者組合起來(lái)，便會(huì)使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預(yù)真空；有的真空泵出口壓強(qiáng)低于大氣壓，需要前級(jí)泵，故都需要把泵組合起來(lái)使用。
5、真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無(wú)油時(shí)，應(yīng)該選各種無(wú)油泵，如：水環(huán)泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴(yán)格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達(dá)到清潔真空要求。
6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無(wú)顆?；覊m，有無(wú)腐蝕性等。選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對(duì)被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應(yīng)該考慮在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備，如冷凝器、除塵器等。
7、真空泵排出來(lái)的油蒸氣對(duì)環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染，可以選無(wú)油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。
8、真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)工藝過(guò)程及環(huán)境有無(wú)影響。若工藝過(guò)程不允許，應(yīng)選擇無(wú)振動(dòng)的泵或者采取防振動(dòng)措施。
9、真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。
水環(huán)式真空泵的選擇
一、泵類型的確定
泵的類型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。
泵工作時(shí)，需要注意以下兩個(gè)方面：
1.盡可能要求在區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。
2.應(yīng)避免在zui大真空度或zui大排氣壓力附近運(yùn)行。在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不僅效率極低，而且工作很不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。對(duì)于真空度較高的真空泵而言，在此區(qū)域之內(nèi)運(yùn)行，往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動(dòng)。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無(wú)法工作。
根據(jù)以上原則，當(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高時(shí)，可優(yōu)先在單級(jí)泵中選取。如果真空度或排氣壓力較高，單級(jí)泵往往不能滿足，或者，要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量，即要求性能曲線在較高真空度時(shí)較平坦，可選用兩級(jí)泵。如果真空度要求在－710mmHg以上，可選用水環(huán)－大氣泵或水環(huán)－羅茨真空機(jī)組作為抽真空裝置。
如果只作真空泵用，則選用單作用泵比較好。因?yàn)閱巫饔帽玫臉?gòu)造簡(jiǎn)單，容易制造和維護(hù)，且在高真空情況下抗汽蝕性好。
如果僅作較大氣量的壓縮機(jī)使用，則選用雙作用的泵比較合適。因?yàn)殡p作用泵的氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動(dòng)平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵的使用壽命較長(zhǎng)。
二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵
初步選定了泵的類型之后，對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來(lái)選用泵的型號(hào)。