流體輸送機械
用於流體輸送的一類通用機械
在化工生產過程中,流體輸送是最常見的,甚至是不可缺少的單元操作。流體輸送機械就是向流體作功以提高流體機械能的裝置,因此流體輸送機械后即可獲得能量,以用於克服流體輸送沿程中的機械能損失,提高位能以及提高液體壓強(或減壓等)。通常,將輸送液體的機械稱為泵;將輸送氣體的機械按其產生的壓力高低分別稱之為通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵。
用於流體輸送的一類通用機械,其功能在於將電動機或其他原動機的能量傳遞給被輸送的流體,以提高流體的能位(即單位流體所具有的機械能)。流過的單位流體得到的能量大小是流體輸送機械的重要性能。用揚程或壓頭來表示液體輸送機械使單位重量液體所獲得的機械能;用風壓來表示氣體輸送機械使單位體積氣體所獲得的機械能。氣液兩類輸送機械的原理相似,但由於氣體密度小,且有可壓縮性,故兩者在結構上有所不同。
在化工生產中,被輸送的液體的性質各不相同,所需的流量和壓頭也相差懸殊。為滿足多種輸送任務的要求,泵的型式繁多。
根據泵的工作原理劃分為:
③流體作用泵。包括以高速射流為動力的噴射泵,以高壓氣體(通常為壓縮空氣)為動力的酸蛋(因最初用來輸送酸的容器,且呈蛋形而得名)和空氣升液器。
離心泵
往複泵
齒輪泵
主體由活柱(或活塞)、泵缸及單向開啟的吸入活門和排出活門組成(圖3[往複泵])。依靠活柱的往複運動和活門的配合動作,液體經吸入活門進入泵缸后,受擠壓提高壓力能,然後經排出活門流出。與離心泵相比,往複泵可產生高壓頭,效率較高;但其結構複雜、輸送流量較小。往複泵通常用於輸送流量不大但要求壓頭較高或需精確控制流量的清潔液體。輸送含固體懸浮物的液體時,可採用彈性隔膜代替活柱(或活塞),這種往複泵稱為隔膜泵。與往複泵的作用原理相似的有齒輪泵和螺桿泵。齒輪泵由泵殼和一對互相嚙合的齒輪組成(圖4[齒輪泵])。靠齒輪在旋轉時互相脫開和嚙合而輸送液體,主要用於輸送流量小、壓頭要求較高的粘性液體(如潤滑油)。螺桿泵由螺桿和泵殼組成,根據泵的螺桿數,分為單螺桿泵和多螺桿泵。單螺桿泵依靠螺桿在具有內螺紋的泵殼中作偏心轉動以輸送液體;多螺桿泵則依靠螺桿間相互嚙合來輸送液體。螺桿泵運轉平穩,流量均勻,效率較高;但加工精度要求較高。在化工生產中多用於高粘度液體的輸送。
常根據進出口氣體的壓力差,即出口壓力的表壓(通常以101325Pa為基準)或壓縮比(出口氣體的絕對壓力與進口氣體的絕對壓力之比)來分類;也可根據結構和作用原理分類。
離心通風機、離心鼓風機和離心壓縮機它們的結構和作用原理與離心泵相似。離心通風機的風壓低,通常只具有一個葉輪,鼓風機則往往是多級的。通風機和鼓風機的壓縮比小,不需要冷卻裝置,離心壓縮機的壓縮比大,機器轉速很高(可達10000r/min以上),葉輪數也多,而且還設置中間冷卻器,將經過幾級葉輪壓縮的氣體冷卻,以減少功耗。與往複壓縮機相比,離心壓縮機的加工要求較高,工作效率稍低,僅適於大氣量;但它具有體積小、重量輕、運轉平穩、調節容易、維修方便和氣體不受潤滑油污染等優點,應用日趨廣泛。靠高速迴轉葉輪對氣體作功的還有軸流式通風機。其特點是風壓小,風量大,主要用於通風換氣,如用在涼水塔、空氣冷卻器中。
它們的工作原理與往複泵相似。由於氣體具有可壓縮性,必須盡量減少余隙容積(活塞運動到極限位置時,氣缸中未能排出的高壓氣體所佔的容積),以提高氣缸容積利用係數(氣缸容積的實際利用程度)。當壓縮機的總壓縮比大於8時,通常採用多級壓縮,並在級間設置中間冷卻器。往複壓縮機現仍廣泛應用,特別在壓力很高或送氣量較小的場合。真空泵通常用單級壓縮,壓縮比大,對余隙的要求更嚴。作用原理與往複式壓縮機(泵)類似的還有羅茨鼓風機和液環泵等。羅茨鼓風機由機殼和一對轉子組成(圖5[羅茨鼓風機]),靠轉子的脫開與嚙合使氣壓升高,其出口氣壓一般不超過80kPa(表壓)。常用的液環泵稱為納氏泵,它由橢圓形泵殼和葉輪組成。
泵內有適量的液體,在旋轉葉輪的作用下沿泵體內壁形成液環,靠液環與葉片間形成的若干密閉工作室的容積大小變化,將氣體吸入或排出。這種泵可用作真空泵,也可用作壓縮機。用作壓縮機時出口壓力可達500~600kPa(表壓)。
蒸汽噴射泵
如今人們越來越重視環境保護.環境法規日益嚴格。環保意識不斷加強。機械設計人員在設計各種機械時環保和節能已經成為所要考慮的重要因素。現今流體輸送的要求逐漸提高.很多場合需要流體輸送機械能夠承受高強度和耐腐蝕。還有很多複雜管路輸送場合。在這些場合傳統的流體輸送機械變得局限性非常大。採用創新科技和新型材料的高科技改進型流體輸送機械應運而生。
磁力驅動泵的起源
磁力驅動泵是最近新興的一種流體輸送機械。磁力驅動泵的技術還很不成熟.但是磁力驅動泵無泄漏、綠色環保。20世紀80年代初我國開始對國外進口的磁力驅動泵研究仿造。20世紀90年代中後期.湧現出一批大功率磁力驅動泵生產廠家。例如丹東克隆集團、杭州大陸等,這些廠家真正把磁力驅動泵技術應用到了石化行業。
(2)磁力驅動泵的構造
磁力驅動泵的原動機依舊是採用電動機驅動。和普通泵相比磁力驅動泵的泵體、葉輪結構相似。都是起對流體作功以及收集輸送獲得動能和壓力能的流體的作用。磁力驅動泵傳動部分是由磁力聯軸器和內外磁轉子組成。可以傳遞力和轉矩。滑動軸承和推力軸承支撐了葉輪、泵軸和內外磁轉子。同時軸承還有軸向定位的作用.軸承懸架部件起支撐驅動軸的作用。
(3)磁力驅動泵零泄漏的原理
內轉子部分直接和輸送的流體接觸.和普通離心泵結構大致相同。外磁轉子和驅動軸組成外轉子部分。外轉子和內轉子之間完全隔離。當電動機帶動驅動軸轉動時。外磁轉子通過空間傳遞磁場影響內磁轉子轉動從而帶動泵軸和葉輪開始輸送流體。整個過程都是靜態密封.靜態密封使得流體幾乎沒有任何泄漏的可能。而離心泵在輸送流體過程中是通過動態密封軸和泵殼之間的間隙。流體在這
種動態密封下非常容易泄漏。料也會被應用到流體輸送機械上。
(4)磁力驅動泵的優缺點
和普通泵相比,磁力驅動泵具有非常明顯的無泄漏的優點。有些特殊流體有毒性有爆炸性甚至輻射性,在輸送這些特殊流體時必須保證沒有任何泄漏,否則會有安全隱患,磁力驅動泵適用於特殊流體輸送。磁力驅動泵在運行時非常平穩.低噪音,振動小。工作人員在操作時能得到更好的工作環境。因為內外轉子分離磁力驅動泵的維護和檢修也相對簡便。