往复泵技术介绍

1、往复泵技术简介往复泵是工业泵中不可缺少的一类产品。 它的突出优点是： 可获 得高的排压，且流量与压力无关，适应输送介质十分广泛，吸入性能 好，效率高，泵的性能不随压力和输送介质粘度的变动而变动。在当 今世界能源紧缺的形势下，往复泵作为节能产品，在石油开发、管道 输煤、煤气化工、电站排渣、矿山开采等方面起着重要作用，而且在 压力容器检测和实现现代化石油化工工业全面自动化操作方面也是 不可缺少的品种。往复泵是泵类产品中出现最早的一种，至今已有 2100多年的历 史。在旋转式原动机出现以前， 往复泵几乎是唯一的泵类。 在旋转式 原动机出现之后，才逐步的产生了离心泵和转子泵等其它类型的泵。 后出现的泵

2、， 由于它们的结构比较简单、 操作比较方便， 而且还有体 积小、重量轻、 流量均匀等一系列优点， 致使原来使用往复泵的地方 逐步地为这些泵所取代。 目前，往复泵的产量只占整个泵类总产量很 少的一部分。但是，往复泵所具有的特点并没有被其它类型泵所代替。 有些特点仍为其它类型泵所不及， 因此，它非但不会被淘汰， 而且仍 将作为一种不可缺少的泵类，被广泛使用。一、往复泵的特点在离心式和容积式两大类泵中， 往复泵属于容积式泵。 亦即它也 是借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的的； 原动机 的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能； 泵的流量只取决于工作 腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数

3、 （ 频率） ，而（ 在理论上 ）与排出压力无关往复泵和其它类型容积式泵的区别， 仅在于它实现工作腔容积变 化的方式和结构特点上： 往复泵是借助于活塞 （柱塞） 在液缸工作腔 内的往复运动（或通过隔膜、 波纹管等挠性元件在工作腔内的周期性 弹性变形） 来使工作腔容积产生周期性变化的。 在结构上，往复泵工 作腔是借助密封装置与外界隔开，通过泵阀 （ 吸入阀和排出阀 ） 与管 路沟通或闭合。往复泵这一实现工作腔容积变化的方式和结构特点， 构成了此类型泵性能参数和总体结构的一系列特点。 这些特点也正是 此类型泵借以生存、竞争和发展的依据：1. 瞬时流量是脉动的 这是因为在往复泵中，液体介质的吸入和排

4、出过程 （ 即容积变化 过程） 是交替进行的，而且活塞 （ 柱塞） 在位移过程中，其速度又在不 断地变化之中。 在只有一个工作腔 （单缸泵） 的泵中，泵的瞬时流量不 仅随时间而变化， 而且是不连续的； 在具有多个工作腔 （多缸泵 ） 的泵 中，如果工作腔的工作相位安排适当， 则可减小排出集液管路中瞬时 流量的脉动幅度，乃至可达到实用上可认为是稳定流的地步。当然， 此时相应的泵的结构也就变得复杂了。 也正因为如此， 往复泵的工作 腔不宜设置过多。 因此，往复泵瞬时流量的脉动性也就不可避免， 只 不过因不同泵型其脉动程度有大有小而已。2. 平均流量（即泵的流量 ）是恒定的 由前述往复泵实现工作腔容

5、积变化的方式和结构特点可知， 当泵 的设计合理、制造质量又好时， 泵的流量只取决于工作腔容积变化值 及其频率，而（在理论上）与排出压力无关，且与输送介质（液体） 的温度、粘度等物理、化学性质无关。 当泵的每分钟往复次数一定时， 泵的流量也是恒定的。往复泵这一特点也正是作为计量泵选型的基 础。由于受活塞（柱塞）密封技术以及泵阀，液缸体等设计技术及材 料强度等方面的限制， 往复泵的工作腔容积一般不宜太大 （ 特别是高 压时） ，工作腔数目不宜太多，每分钟往复次数也不宜太高。因此， 泵的流量也不可能很大。3. 泵的压力取决于管路特性 离心式泵流量和扬程是由泵本身所限定的， 而且两者是密切相关 的。往

6、复泵则不同， 它的排出压力不能由泵本身限定， 而是取决于泵 装置的管路特性， 并且与流量无关。 换句话说， 不论泵装置的管路有 多大的水力阻力，原则上泵都可以按其主要结构参数所决定的恒定流 量予以排出。也就是说，如果认为输送液体是不可压缩的 （ 因液体压 缩率很小， 通常可这样认为， 但在高压或超高压下、 液体的压缩性也 不容忽视 ） ，那么，在理论上可认为往复泵的排出压力将不受任何限 制，即可根据泵装置的管路特性，建立泵的任何所需的排出压力。当然，在往复泵实际出厂时，都有一个泵的排出压力的规定，这 不是说该泵的排出压力不会再升高， 而只是说， 由于受到配带原动机 的额定功率 （ 或其它动力源

7、参数 ） 和该泵本身的结构强度 （ 包括液力 端和传动端所有承压、受力的零部件 ） 的限制，不允许高出这一排出 压力下使用而已。由这一特点导致往复泵在启动和操作过程中与离心 泵有着重大区别 : 在泵的排出管路上必须设置安全阀，以保证泵的排出压力不高于 它的额定值： 在泵启动前，必须把管路上的排出阀门全部打开，且不允许排出 管路堵塞，否则就有可能造成设备或人身伤亡事故； 往复泵允许降压使用， 此时不会产生超载， 没有机件损伤的可能， 只不过没有充分发挥原设计的功能而已。4. 对输送的介质 （ 液体）有较强的适应性往复泵原则上可以输送任何介质， 几乎不受介质的物理性能或化 学性能的限制。 当然，在

8、实际应用中， 有时也会遇到不能适应的情况。 但是，当遇到这种情况时， 多半是因为液力端的材料和制造工艺以及 密封技术一时不能解决的缘故，其它类型泵就不能做到这一点。5. 有良好的启吸性能往复泵不仅有良好的吸入性能， 而且还有良好的自吸性能去， 因 此，对多数往复泵 （ 除高速泵外 ）来说，在启动前通常不需灌泵。 由上述往复泵的主要特点可以看出往复泵的主要适用范围。 即往复泵 主要适用于高压 （ 或超高压 ）、小流量，要求泵的流量恒定或定量 （ 计 量） 或成比例地输送各种不同的介质 （ 液体） ，或者要求吸入性能好或 者要求有自吸性能的场合。二、往复泵的分类往复泵（相对离心泵来讲） 的特点决定

9、了它的 " 通用性 "越来越差 而专业配套性越来越强。 于是就出现了这样的情况虽然它的产量 少，但泵型和品种却繁多， 以致于已经无法按照某一统一原则来进行分类了。这里所讲的分类，只能是按照这类型泵各方面特点进行比较， 并兼顾到目前己经习惯了的称呼，予以相对的分类和命名：（ 一 ） 按泵的液力端特点分l. 按与输送介质接触的工作构件可分为：活塞泵、柱塞泵和隔膜（ 包括油隔离 ） 泵2. 按泵的工作原理或流量的脉动特性可分为： 单作用泵、双作用泵、 差动泵、单缸泵，双缸泵、三缸泵、多缸泵等；3. 按泵的活塞 （柱塞）数目可分为：单联泵、双联泵、三联泵，多联 泵等；4. 按活塞

10、（ 柱塞）中心线所处的位置可分为：卧式泵、立式泵、角度式（Y形，V形等）泵，对置式泵和轴向平行式（无曲柄）泵等。（ 二 ） 按泵输送介质某一突出特性分 根据泵设计时主要适用的介质可分为：热油泵、酸泵、碱泵、盐 泵、液氨泵、甲铵 （ 氨基甲酸铵 ） 泵、泥浆泵、重水泵、清水泵、高温 泵、低温泵、超低温泵、高粘液泵、低粘液泵等。（ 三 ） 接泵的用途分根据泵主要的使用部门或主要用途可分为： 工业用泵、 农业用泵、 陆用泵、船用泵、化工用泵、原子能用泵、 电站用泵、 石油矿场用泵、 液压机用泵、压裂泵、固井泵、农药喷雾用泵、注水泵、清砂泵、清 渣泵、除锈泵、试压泵、消防泵、计量泵、平流泵等。三、往复

11、泵的应用与发展综合前述可知， 往复泵是一类品种多、批量少，而通用化程度较低、专业配套性很强的产品。 它常常是随着某一生产工艺的需要而产 生，又随着这一生产工艺的重大改革或取消而更新或淘汰。 当这种生 产工艺长期稳定时， 也有基本上适应这一工艺需要的定型产品。 从上 述分类可知， 往复泵的应用仍然十分广泛。 下面将列举若干实际应用 领域来补充说明这一情况。例如：用于化肥生产配套用的有铜液泵、碱液泵和氨基甲酸铵 （ 甲铵） 泵和液氨泵等；用于高压聚乙烯装置配套用的超高压催化剂注射泵等 ;用于11.5万t/a、30万t/a乙烯、3万t/a乙醛、5万t/a炳烯腈、2.5 万t/a芳烃等装置上的各种药液

12、注射计量泵以及用于各研究院所中试 验装置上的各种计量泵等 ;用于提供造船或机械制造大型锻压设备上配套用的液压机用泵 ; 用于输送石油及其副产品和电蛄锅炉给水备用配套的各种蒸汽 直动泵 ;用于陆上石油钻井或海上石油开发配套用的钻井泥浆泵、压裂泵、固井泵和注水泵等 ;用于铸造、轧钢方面的水力清砂、除锈泵 ;用于长距离管道输送煤粉、 冶金矿尾矿的油隔离泵， 用于矿井排 水的无曲柄泵以及用于加固井壁、 防止地下水害的注浆、 堵水用泵等 ;用于船舶的舱底泵 ;用于农药喷雾机配套用的农用泵 ;用于水压试验或容器爆破试验以及水力切割配套的高压泵和超高压泵；用于城市污水清洗车配套的清洗泵，用于消防的消防泵 ;

13、 用于电站或船台等污水处理的各种计量泵。 总之，往复泵无论是在工业或农业、陆上和海上、国防与民用、 科研与生产等各个部门， 仍然是作为一种不可缺少的品种被广泛地采 用着。总括各类往复泵，它的排出压力可由常压，一直到 15000kgf/cm 2，其流量范围由 cc/h-600m 3/h ，输送介质的温度由 -200-450 C,粘度由0.1cp-250000cp。被输送的介质，由一般常温清 水直至具有强腐蚀、易挥发、易结晶、易燃、易爆、剧毒、恶臭、磨 砺性强、比重大、粘度高、有放射性或其它贵重液体等。从今后发展的角度来看， 尽管往复泵原来占据的位置有不少已被 其它类型泵所取代， 其产量也很少，

14、但这并不意味着往复泵有全部被 取代的趋势。实际情况是 : 在各类型泵的生存与竞争中，则是更加突 出地发挥了它们各自的特长， 显示其本身的优越性， 从而更好地为国 民经济、为四个现代化服务。由此可知，要想求得往复泵的生存与更 进一步的发展，从根本意义上来讲，就是要扬长避短，充分发挥往复 泵本身的优势。这就是说：第一， 要充分发挥往复泵配套性强、 适应介质广泛的优势。对于 其它任何一类泵来讲，它所适应的介质都要受到限制。例如，离心泵 就不能适应粘度很高的液体； 转子泵则通常不能适应于化工介质。 而 目前随着石油化工、化学工业、医药卫生等部门生产技术的发展，使 得输送介质的名目繁多、性状各异。有些介

15、质对其它类型泵来讲，就 不能适应， 但对往复泵来讲， 因为它原则上不受介质的物理和化学性 能的限制，可见，往复泵是大有用武之地的。第二，要充分发挥往复泵在流量比较小而排出压力又很高的情况下， 它的整机效率高、运转经济性好的优势。对于我们从事往复泵研究、 设计和生产的部门来讲， 如何正确地 宣传往复泵的特点， 如何努力地发展新品种以满足用户的需要， 是面 临的新任务。特别是当排出压力很高 （ 高压或超高压 ） 而流量又很小 时，其它类型泵已经不仅是效率很低的问题， 而是根本不能适用。 因 此，往复泵主要是在高压或超高压、 流量小或比较小的范围内发展新 品种。在这一领域内，往复泵是独占优势的。第三

16、，要充分发挥往复泵的流量恒定而且与排出压力无关的优 势。往复泵这一特长是它成为计量泵选型的基础， 而计量泵这一新品 种是随着现代工业朝着自动化操作，远距离自动控制这一发展形势 而出现的。由于计量泵这一新品种的出现，使得原来生产工艺由手 工进行物料配比这一环节，被计量泵所代替，使物料配比实现了远 距离自动控制下的连续操作，并使物料配比更加准确无误，从而为 提高产品质量、降低成本、改善劳动条件、提高全员劳动生产率、 全面实现工艺流程的自动化创造了条件。计量泵虽然只是从本世纪 五十年代才兴起的新品种，但是至今不仅是在石油、化工合成装置 上被广泛采用，而且在水处理装置、研究院所的中间试验装置以及 化学

17、分析仪器、医药食品加工和矿井注浆堵水方面也已被广泛采用。当然，要求得往复泵的不断发展， 不仅要注意到充分发挥它的特 长或优势，而且还要不断地克服它的缺点。为此，就必须加强技术基础的研究、不断地提高产品质量，注意采用新技术、新材料、新工艺，以及在保证产品好用、耐用的同时，要力求结构简单、操作 方便、体积小、重量轻和外形美观。往复泵特性与离心泵特性比较1、往复泵对输送的介质 （ 液体） 有较强的适应性 往复泵原则上可以输送任何介质， 几乎不受介质的物理性能或化 学性能的限制。无论是黏稠的、腐蚀性的、含有颗粒杂质的。离心泵对于输送有杂质、 黏稠液体寿命非常短， 尤其离心泵内部 的机械密封，对于介质的

18、要求非常严格，容易损坏。2、往复泵有良好的启吸性能 往复泵不仅有良好的吸入性能，而且还有良好的自吸性能去， 因此，对多数往复泵 （ 除高速泵外 ） 来说，在启动前通常不需灌泵。 可以直接启动运转，不需要检查。离心泵由于通过叶轮的旋转液体将产生动能，甩出液体将在泵 体内才能形成负压， 因此在运转前必须要求灌泵， 如果腔内含有气体 过多，容易产生气蚀现象，损坏泵。3、往复泵调节排量方便，不会造成能量损失。 往复泵它的排出压力不是由泵本身限定，而是取决于泵装置的 管路特性，并且与流量无关。换句话说，不论泵装置的管路有多大的 水力阻力，原则上泵都可以按其主要结构参数所决定的恒定流量予以 排出。也就是说

19、， 往复泵的排出压力将不受任何限制，即可根据泵装 置的管路特性， 建立泵的任何所需的排出压力， 它不会随着地层压力 变化，流量发生变化，这点离心泵是无法达到的。离心式泵流量和扬程是由泵本身所限定的，而且两者是密切相 关的，随着压力的增高，其流量必定减少，因此外界（地层的压力变 化必然引起离心泵流量的变化， 达不到设计注水的要求， 此外当压力 不变时流量需要调整时，无法实现调节。4、往复泵适用于高压、泄漏量少。 往复式柱塞泵采用密封装置非常简单实用、非常适用于高压， 基本上没有渗漏，更换也十分方便，价格便宜。离心泵一般都采用机械密封装置，其不能耐高压，液体中含有 杂质容易损坏，此外离心泵叶导轮与

20、箱体之间还必然存在一定的间 隙，其必然存在内部泄漏，这都导致能量损耗。5、往复泵寿命长，维修方便。 往复泵的维修十分方便，其主要构件一般不需要维修，大修期 在15000小时左右， 有的甚至更长， 其整机寿命许多都在在十年以上。 而易损件的维护非常简单， 只需要一般工人就可以更换维护。 一般只 需要打开液力端更换阀片、弹簧、盘根等。离心泵的的维修非常麻烦，首先机械密封的安装要求较高，其 弹簧力的大小、 安装的精确度都需要有经验的老工人来安装， 如果安 装不正确就容易产生泄漏。 离心泵的主要构件寿命都比较短， 一般两 年、三年的其主要构件全部都要更换。6、往复泵的特性非常适于输送污水。如图所示图中

21、A为往复泵特性曲线,B为离心泵特性曲线,C为管路特性曲线，D为结垢、管径变细的管路特性曲线。点1为原工况点，点2为离心泵在管径变小时的工况点，点3为往复泵在管径变小时的工况点可见在管径变小时，往复泵能比离心泵输出较图5往复泵与离心泵特性曲线多的液量。7、节电效果明显。该大排量五柱塞注水泵，排量大，压力高，机械效率 >85%可以 替代部分离心泵。当排出压力为12MPa时，额定流量可以达到99.7 m3/h，理论流量为108.38 m3/h，该泵注水单耗为3.9kw.h/ m3。 而同功率的离心泵单耗为4.9 kw.h/ m3，因此新型往复泵的注水单耗 比同功率的离心泵降低了 1 kw.h/

22、 m3，年节电87万度，电费按0.54 元/度计算，年度电费可节约47万元，节电达到20%以上,并具备了 与国外泵抗衡的实力。1. 产品技术特点：.动力端采用曲柄连杆机构，齿轮减速传动。为了保证产品质量， 将传动齿轮副装在曲轴箱内，一方面结构紧凑，减小了整机体 积，另一方面减小了装配误差。由于该泵以齿轮传动代替了原 有的皮带传动，简化了设备结构的复杂性，提高了可靠性，地 基尺寸也大幅减小，而排量成倍增加，可以说在不增加基建投 资的情况下注水效率也成倍增加。图3.液力端结构简图液力端应用“ ZL96244148T号专利，设计为“水平直通式组 合板阀整体泵头”结构。在该液力端的高压交变腔不存在相贯

23、 孔,并且设置了隔套（吸入阀弹簧座）,使泵头体与高压交变液 流隔绝,不直接承受高压液流的冲击。该泵于93年5月17日在大 港油田采油一厂深8-5泵站投入使用，在排出压力35MPa勺状态 下工作，至今已运转近10万小时，除了进行正常的保养外，未 发生过其他故障，一直运转正常。并在全国各大油田广泛使用， 现出厂的几百台该结构的往复式注水泵在排出压力 16 44MPa 状态下工作，没有发生一例泵头开裂现象，效果很好，深受用 户的好评。该液力端结构简单，工作可靠，操作维修方便，泵 效高，易损件寿命长。适用于油田高压注水及以液压为动力的 各型设备。I r* > h R M图4.水平直通式组合板阀整体泵头专利证书.易损件寿命长。该泵采用长冲程低冲次技术，与原来设计的注水 泵比较，使泵的转速由原来的370转/分钟，减低到转速200转/分钟, 由于冲次的降低，降低了液流的脉动性。无疑对泵的易损件（如阀体, 阀片盘根，柱塞的磨损）寿命会大大的增加。另外由于转速的降低与 同类产品比较，其噪音降低不少，泵的噪音在 100分贝以下。.配备安全自动保护系统。为了防止意外事故