在任何應用中，首先要了解用戶(hù)對泵的基本要求。比如：入口條件、所要求的流量、壓差、溫度以及流體特性，例如粘度、磨蝕性、剪切敏感性以及腐蝕性，這些條件必須全部確定下來(lái)，然后才能選擇泵。

泵要在正確的抽吸條件下才能運行良好。事實(shí)上，泵所遇到難題中的最大的問(wèn)題可以追溯到不良的抽吸條件。由于泵推動(dòng)液體的能力遠強于吸取液體的能力，所以應將入口條件保持在泵機的能力范圍內。

壓差也是具有關(guān)鍵性意義的一部分，特別是從節能和泵使用壽命的角度來(lái)看時(shí)，使用較小的管徑和較長(cháng)的管道敷設長(cháng)度可以減少系統初期成本，但也可能會(huì )導致泵存在較高的壓差。這種較高的壓差將會(huì )轉化成能耗，并有可能縮短泵的使用壽命，這也就意味著(zhù)較高的運行成本和較低的效率。

所要求的液體特性通常是已知的，而重要之處在于掌握給定泵是如何影響這些特性的。絕大多數用戶(hù)都愿意讓泵排出的液體與其進(jìn)入泵時(shí)保持相同的狀況。對于如何正確選擇泵來(lái)說(shuō)，材質(zhì)的相容性、粘度、剪切的靈敏性和特定物質(zhì)或固體的存在情況，均具有極其重要的意義。

一旦基本要求得到了滿(mǎn)足，而且液體特性也已知曉，那么泵的選型就可以開(kāi)始了。泵通常分為兩個(gè)基本的類(lèi)別：動(dòng)能泵（其中最龐大的類(lèi)型是離心泵）和正排量（PD）泵。據美國商務(wù)部的數據顯示，在全部泵的銷(xiāo)售額中約有70%為動(dòng)能泵，其余30%為容積泵。在選擇泵時(shí)，第一步就是確定，在離心泵和容積泵中選擇哪一種才更適合您的需要。

由于占主流的工業(yè)泵均為離心泵，所以許多人會(huì )首先考慮離心泵。離心泵的成本通常低于容積泵，而且也是在許多情況下應使用的正確泵型。每種泵均以各自不同的方式來(lái)攪拌流體，而且每種泵均擁有各自不同的運行特性和曲線(xiàn)。但重要的是，離心泵會(huì )影響液體的流速，從而導致排放口處存在一定的壓力。而與之相反的是，容積泵攪拌液體時(shí)，會(huì )先獲取特定數量的液體并將這些液體從吸入口處送至排放口。對于離心泵來(lái)說(shuō)，是先形成壓力，后導致流動(dòng)的產(chǎn)生。對于容積泵來(lái)說(shuō)，則是先形成流動(dòng)，后導致壓力的出現。

為了能夠從各類(lèi)泵中挑選出最適合的類(lèi)型，重要之處在于理解這兩種泵的工作特性差異。在查看其工作性能表（圖1a）時(shí)，您可看到其工作原理有著(zhù)多么大的不同。離心泵存在著(zhù)取決于壓力（或壓頭）的可變流量現象，而容積泵則存在著(zhù)與壓力無(wú)關(guān)的或多或少較為恒定的流量現象。

粘度在泵的機械效率方面發(fā)揮著(zhù)重要的作用。由于離心泵運行在電動(dòng)機轉速下，所以其效率會(huì )隨著(zhù)泵機內摩擦損失的加大所導致的粘度增加而下降。請注意，隨著(zhù)粘度增加，離心泵的效率下降速率會(huì )很快（圖1b）。

另一項主要差別在于粘度對泵容量的影響。在流量表（圖1c）中您會(huì )注意到，離心泵會(huì )在粘度上升時(shí)出現流量下降的現象，而容積泵實(shí)際上會(huì )隨之而產(chǎn)生流量的增加。這是由于較高粘度的液體填充了容積泵內的空隙，從而導致較高的容積效率。圖1c只表示了粘度對泵流量的影響。請牢記，系統內還會(huì )出現管道損失量加大的現象。這意味著(zhù)離心泵內的流量將隨著(zhù)泵差壓的增加而進(jìn)一步下降。

在考慮差壓對泵機械效率的影響問(wèn)題時(shí)，動(dòng)能泵和容積泵也表現出各自不同的特性。圖1d所示為，泵機效率是如何受到隨之增加的壓力的影響的。對于容積泵來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)壓力的增加，效率實(shí)際上會(huì )有所提升，而離心泵則存在著(zhù)一個(gè)最佳效率點(diǎn)（BEP）。在此點(diǎn)的兩側，綜合泵效率會(huì )大幅度下降。

這兩種類(lèi)型的泵對于入口條件的要求也有相當大的不同點(diǎn)。離心泵需要泵內預先有一定量的液體，以便形成壓差。無(wú)液體的干燥的泵是不能自行起動(dòng)的。而一旦起動(dòng)操作后，離心泵就需要符合制造廠(chǎng)商所建議的明確的入口壓力要求。

由于容積泵是通過(guò)液體容積的膨脹和收縮作用來(lái)攪拌液體的，入口處將會(huì )形成負壓情況，所以容積泵能夠自行起動(dòng)灌注。在某些情況下，這點(diǎn)是是否選擇容積泵或離心泵的唯一決定要素。

總的來(lái)說(shuō)，在粘度超過(guò)150 cP時(shí)，必須能夠在較廣范圍內預測流量，或者在希望泵機能夠自行起動(dòng)灌注時(shí)，可以考慮選用容積泵。在離心泵與容積泵之間進(jìn)行選擇時(shí)，還要考慮到能耗問(wèn)題，因為這兩種泵在能耗方面可能會(huì )存在著(zhù)相當大的差別。這一點(diǎn)對于流量低于100加侖/分的情況是特別重要的，在這種情況下，離心泵工作效率的下降幅度會(huì )更大。

即使已經(jīng)決定采用容積泵，也還有許多可供考慮的方案。在詳細敘述每種泵送操作的詳細情況前，我們先來(lái)回顧一下一些容積泵的共同運行特性。正如上文所述，旋轉式容積泵能夠在軸的每次旋轉時(shí)排出相同容積的液體。這意味著(zhù)所排出的液體的流量與轉速成正比。換句話(huà)說(shuō)，只需簡(jiǎn)單地改變泵機的轉速即可控制流量。對于粘度較高的液體來(lái)說(shuō)，只需計測軸的轉數即可對泵進(jìn)行計量。

容積泵的結構要求采用配合嚴密的內部部件以及一定的運行間隙。由于這種間隙的存在，某些液體會(huì )從排放端回流至吸入端。這種現象被稱(chēng)為“滑漏（slip）”?；┎糠忠后w量的大小取決于液體的粘度、壓力差和泵的內部間隙。較低粘度通常會(huì )導致更多的滑漏量，而較為粘稠的液體，滑漏量會(huì )小一些。

由于容積泵總會(huì )盡力排放出同等數量的液體，所以在系統內配備一些必要的過(guò)壓保護裝置是很重要的。在容積泵發(fā)生排放堵塞的現象時(shí)，往往會(huì )導致壓力上升，這種壓力上升的現象只有在以下情況時(shí)才會(huì )停止下來(lái)：負荷超過(guò)了電動(dòng)機的限值；系統內某些部件破裂而釋放了此壓力；或泵發(fā)生了故障。以上這些情況均屬于不安全的情況。容積泵需要一種能夠釋放壓力的途徑。

要達到壓力釋放的效果，有若干種途徑可以選擇。采用壓力釋放閥是最為常見(jiàn)的一種，但也可以采用在排放管路內配備爆破盤(pán)的方式。由于驅動(dòng)轉矩與容積泵內部的差壓直接相關(guān)，所以也可以使用轉矩限制型的聯(lián)軸器。但要點(diǎn)在于，需要牢記容積泵內有可能會(huì )發(fā)生相當高的壓力積聚的現象，在排放堵塞或部分堵塞情況時(shí)，必須對這種現象做出限制。

容積泵可以分成許多種類(lèi)型。美國水力學(xué)會(huì )是一家由泵制造廠(chǎng)商組建的組織，水力學(xué)會(huì )出版了一些涉及泵機類(lèi)型和泵機標準的出版物，其中，將旋轉式容積泵分成了如下類(lèi)別：葉輪式、活塞式、凸輪式、齒輪式、圓環(huán)活塞式以及螺桿式。此外，還在每一種泵類(lèi)別設有子類(lèi)別，這意味著(zhù)存在著(zhù)許多類(lèi)型的容積泵。而這些容積泵都具備相同的功能，即輸送液體，那么，我們如何來(lái)選擇適合的容積泵呢？絕大多數的容積泵均可以通過(guò)改造以適應大范圍的應用，但針對給定的環(huán)境來(lái)說(shuō)，某些類(lèi)型的泵使用起來(lái)比其它類(lèi)型更好。幸運的是，對于基本液體的輸送來(lái)說(shuō)，有少數泵已經(jīng)取得了超出其它類(lèi)型。在以下章節內，我們將敘述內齒輪泵和外齒輪泵，以及葉輪泵的性能特點(diǎn)。

內齒輪泵包含一個(gè)被稱(chēng)為轉子的外齒輪部件，轉子用于驅動(dòng)惰輪的內齒輪（圖2）。惰輪比轉子小一些，運行時(shí)繞著(zhù)一個(gè)固定不動(dòng)的銷(xiāo)子旋轉，并在轉子內部運轉。當這些部件從嚙合狀態(tài)分離時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一定的空隙空間，而液體就會(huì )流入泵內。當這些部件進(jìn)入嚙合狀態(tài)時(shí)，空間的容積會(huì )逐漸減少，從而強制液體從排放口流出。液體可通過(guò)轉子的齒輪及泵頭的下凹處流入正在擴張中的空腔內。此類(lèi)泵設計的最后一個(gè)關(guān)鍵部件是月牙形擋體，這個(gè)月牙形擋體與泵頭是一體化的。月牙形擋體通過(guò)將處于惰輪與輪子齒間的一定體積的液體圍堵起來(lái)，起到了吸入口與排放口之間的密封作用。

轉子齒輪固定在一根齒輪軸上，齒輪由軸頸或減磨軸承來(lái)支持（圖3）。惰輪齒輪組件中也包含了一個(gè)位于泵送液體內的，并圍繞著(zhù)一根固定銷(xiāo)轉動(dòng)的軸頸軸承。根據軸封的布置方式，轉子軸支撐軸承可以運行在泵送的液體之內。在輸送腐蝕性液體時(shí)，要對這方面進(jìn)行重點(diǎn)考慮，因為腐蝕性液體會(huì )腐蝕支撐軸承。

此類(lèi)泵的實(shí)際壓力限值取決于轉子軸支撐軸承的運轉情況。絕大多數的內齒輪泵的差壓額定值均為200 psi，盡管它們可以在正確的應用情況下用于更高的壓力。

內齒輪泵的轉速比起離心泵來(lái)說(shuō)相對較慢。一般來(lái)說(shuō)最高為1150 rpm，但有些小型設計方案可達到3450 rpm。由于內齒輪泵可以在低轉速下運行，所以能夠很好地適用于高粘度流體的輸送，盡管也能非常成功地應用于稀薄液體。內齒輪泵已經(jīng)可以成功地泵送粘度超過(guò)1000000 cSt的液體以及粘度非常低的液體，諸如液態(tài)丙烷和氨水。

此類(lèi)泵機的流量范圍從0.5加侖/分到1500加侖/分。材質(zhì)包括鑄鐵和一系列不同的耐腐蝕合金，包括哈合金。

內齒輪泵在制造過(guò)程中采用了緊公差設計，氏會(huì )在泵送較大的固體時(shí)發(fā)生損壞。此類(lèi)泵機可以在腐蝕性應用環(huán)境下輸送體積較小的懸浮顆粒，但會(huì )發(fā)生磨損且導致性能逐漸下降。在腐蝕性應用環(huán)境下，通過(guò)選擇耐腐蝕性材質(zhì)，可以大幅度地延長(cháng)泵的使用壽命。在這種情況下，碳化鎢、硬化鋼或多種涂層均能起到很好的效果。

內齒輪泵的應用范圍非常寬廣，甚至可以很好地應用于對剪切敏感的液體。應用領(lǐng)域包括：廢水、聚合物、對剪切敏感的油漆、瀝青乳液以及某些食品，例如蛋黃醬。使用此類(lèi)泵時(shí)，任何時(shí)刻都只有非常少量的液體會(huì )受到剪切力作用。而且在必要時(shí)，可以對間隙和轉速進(jìn)行調整，以便更大程度地減小剪切力的影響。

外齒輪泵在泵送動(dòng)作上與內齒輪泵有著(zhù)相似之處，也是通過(guò)兩個(gè)齒輪的進(jìn)入和脫離嚙合來(lái)帶動(dòng)液體流動(dòng)的（圖4）。但是，外齒輪泵采用了兩個(gè)相互嚙合轉動(dòng)的完全一致的齒輪。每個(gè)齒輪均由一根齒輪軸支撐，每個(gè)齒輪兩側均有軸承。在典型情況下，這四個(gè)軸承均工作于所泵送的液體內。

由于齒輪的兩側都得到了支撐，所以外齒輪泵可適用于高壓應用領(lǐng)域，例如液壓裝置內。設計用于液壓供應的泵可以承受每平方英寸數千磅的壓力。工業(yè)輸送泵可以承受更高的壓力，但液體的特性有可能對壓力范圍產(chǎn)生限制。較稀薄的液體可以達到數百psi，而較粘稠的液體可以接近液壓泵的壓力。通常情況下，小型的外齒輪泵應運行在1750~3450 rpm的范圍內，較大型的外齒輪泵運行在最高640rpm的轉速下。

外齒輪泵的流量范圍從極低（每分鐘若干滴）至相當高的1500加侖/分。外齒輪泵可以采用多種原材料來(lái)進(jìn)行制造，包括高端合金。

外齒輪泵的設計可以采用比內齒輪泵更緊的緊公差。但外齒輪泵對于所泵送液體內的顆粒物體的容忍能力不夠好。由于齒輪兩端均有間隙，從而無(wú)法針對磨損現象做出端部的間隙調整。在外齒輪泵出現磨損后，必須重新組裝或更換。

只要轉速設置正確，特別是對于粘稠度較高的液體，外齒輪泵可以處理粘性和水性的液體。由于粘性液體需要一定的時(shí)間才能填滿(mǎn)齒輪齒間的空間，所以在泵送粘性液體時(shí)，泵的轉速必須大幅降低。其粘度限值實(shí)際上與內齒輪泵相同，均為1000000 cSt。

外齒輪泵在臨界抽吸條件下性能并不理想，特別是對于揮發(fā)性液體來(lái)說(shuō)。揮發(fā)性液體往往會(huì )在齒間空間快速擴大時(shí)出現局部蒸發(fā)現象。

滑片泵的工作原理與其它容積泵的擴張收縮容積在理論上是相同的，但卻采用了不同的機制來(lái)實(shí)現這一理論（圖6）。對于葉輪泵來(lái)說(shuō)，令人感興趣的是，一方面它集兩臺泵機于一身。第一個(gè)泵送動(dòng)作是由葉輪、轉子與泵殼之間的容積擴張而產(chǎn)生的，而較不明顯的泵送動(dòng)作產(chǎn)生于葉輪下的區域內。在此區域內，無(wú)論葉輪進(jìn)入、或是離開(kāi)轉子槽都會(huì )形成泵送動(dòng)作，這個(gè)泵送動(dòng)作實(shí)際上占據了總泵排量的約15%。在典型情況下，這一區域是通過(guò)葉輪內側或轉子內部的開(kāi)槽處進(jìn)行通氣的。重要之處在于要掌握這一情況，特別是在處理較粘稠的液體時(shí)，因為粘稠液體流入和流出葉輪之間的區域會(huì )更加困難。所以，推薦適用于此類(lèi)泵的最大介質(zhì)粘度約為25000 cSt。

葉輪是吸入口與排放口之間的主要密封部件，通常采用非金屬復合材料制造。由于不存在金屬間的接觸，所以葉輪泵頻繁應用于低粘度無(wú)潤滑作用的液體，諸如丙烷、氨水等。由于葉輪與泵殼之間會(huì )直接接觸，以及內部間隙控制在最小狀態(tài)下，所以可使稀薄液體的轉差特性達到最佳。

絕大多數輸送葉輪泵均將壓力限制在125 psi，盡管有些額定值為200 psi。葉輪泵的壓力限值在很大程度上取決于葉輪的強度。

由于采用非金屬的葉輪以及非常小的運行間隙，葉輪泵可以非常良好地實(shí)現灌注操作的起動(dòng)。在泵進(jìn)行起動(dòng)灌注操作時(shí)，泵必須要排放空氣，而且排出的是非常稀薄的流體。由于葉輪泵能夠很好地做到這點(diǎn)，所以，有時(shí)會(huì )將其當作真空泵來(lái)使用。

葉輪泵通常由軸套或減磨軸承在轉子的兩側進(jìn)行支撐。如果使用了軸套軸承，則軸套軸承會(huì )在液體內運轉。如果使用了減磨軸承，則要求使用泵內密封件以便讓軸承運轉在潤滑油或潤滑脂內。這種設計要求采用兩個(gè)機械密封件，在轉子每一側各一個(gè)。

葉輪泵通常運行在1000~1750 rpm的轉速范圍內，流量可以達到高至2000加侖/分。而在處理高粘度液體時(shí)要求的轉速會(huì )大大減少，以便讓液體進(jìn)入到葉輪下方。而在處理高粘度液體的應用中，要求采用強度更高的葉輪材料，以防止葉輪發(fā)生斷裂的現象。最為常見(jiàn)的葉輪泵構造材質(zhì)為鑄鐵或球墨鑄鐵。一些生產(chǎn)廠(chǎng)商會(huì )在必須處理稀薄、腐蝕性液體的泵中采用不銹鋼材料。

葉輪泵可以用來(lái)處理一些侵蝕性物質(zhì)，但不能處理固體。對于侵蝕性物質(zhì)泵送應用來(lái)說(shuō)，在如何正確選擇葉輪和密封材料的問(wèn)題上必須謹慎。葉輪泵在轉子和葉輪的兩端均存在著(zhù)固定端間隙，這一點(diǎn)與外齒輪泵相似。一旦發(fā)生磨損，這種間隙就不能夠得到調整，不過(guò)，某些生產(chǎn)廠(chǎng)商已經(jīng)提供了可以更換或掉轉的端蓋。采用泵殼內襯也是一種在發(fā)生磨損時(shí)恢復泵性能的方式。

掌握各種泵機的工作原理是針對給定應用環(huán)境下正確選定機型的良好開(kāi)端。雖然各種選擇方案之間的區別并不一定十分清晰分明，運行和容量上的基本區別便可以用于指導選型。

內齒輪泵可以應用的領(lǐng)域范圍較廣，但通常運轉速度較其它泵機要慢一些。最初，選用內齒輪泵可能會(huì )導致略高一些的成本，但與運行速度較慢的泵相比，其使用壽命往往會(huì )更長(cháng)一些。

外齒輪泵擁有非常良好的壓力處理能力和精確的流量控制特性，但不能用于處理含固體或侵蝕性介質(zhì)。外齒輪泵的制造成本較低，所以其是在要求不高的應用領(lǐng)域中的一種經(jīng)濟合理的選擇方案。

葉輪泵在輸送稀薄液體時(shí)表現優(yōu)越，但在處理粘稠液體時(shí)必須降速運行。葉輪泵同樣也無(wú)法處理固體物料。

不正確的泵機選型往往會(huì )導致較高的費用。具體來(lái)說(shuō)，會(huì )在停機時(shí)間、損失生產(chǎn)量、維護費用以及能耗方面造成不良影響。而多花些時(shí)間在正確的系統內選用正確的泵可在最大程度上減少多余的費用開(kāi)銷(xiāo)，獲得更高的長(cháng)期效益。

來(lái)源：泵管家

由化工707編輯整理

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