文献综述-气动隔膜泵的设计

毕业设计（论文）文献综述题目：气动隔膜泵设计姓名：学号：学院：专业：年级：指导教师：年月日

气动隔膜泵设计毕业设计文献综述姓名：学号：指导老师：【前言】气动隔膜泵是一种新型的输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。气动隔膜泵和传统的电动隔膜泵专为食品、涂料、环保、造纸、造漆、陶瓷、建筑、排污、精细化工、废水处理等设备相配套。可以输送各种腐蚀性的液体和带颗粒的液体以及高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以吸净抽光。随着社会的发展进步，对于我国环保、食品、建筑等领域的发展，气动隔膜泵将会在社会中扮演越来越重要的角色。【课题研究的国内外发展历程及现状】气动隔膜泵由于用压缩空气作为动力源，所以它的流量随出口压力的变化而自动调整，非常适合用于泵送中高粘度的流体。把它安装在各种特殊的场合，用来抽送各种常规泵不能抽吸的介质，均取得了满意的效果。相比而言，离心泵的工作点是以水为基准设定好的，所以如果用于粘度稍微高一点的流体，就需要配套相应的减速机或者变频调速器，则成本就大大的提高了，同样，对于齿轮泵也是如此。气动隔膜泵的优越性十分明显，它是国民经济中不可或缺的关键设备。随着社会对环保的逐渐重视，气动隔膜泵的地位也随之水涨船高。因此加快对气动隔膜泵的研究，在当前已是迫在眉睫了。隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，隔膜泵可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动隔膜泵，以电为动力源的电动隔膜泵，以液体介质(如气等)压力为动力的电液动隔膜泵，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型隔膜泵等。隔膜泵的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。隔膜泵专为食品、涂料、环保、造纸、造漆、陶瓷、建筑、排污、精细化工、废水处理等设备相配套。可以输送各种腐蚀性的液体和带颗粒的液体以及高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以吸净抽光。随着社会的发展进步，对于我国环保、食品、建筑等领域的发展，气动隔膜泵将会在社会中扮演越来越重要的角色。气动隔膜泵由于用压缩空气作为动力源，所以它的流量随出口压力的变化而自动调整，非常适合用于泵送中高粘度的流体。把它安装在各种特殊的场合，用来抽送各种常规泵不能抽吸的介质，均取得了满意的效果。相比而言，离心泵的工作点是以水为基准设定好的，所以如果用于粘度稍微高一点的流体，就需要配套相应的减速机或者变频调速器，则成本就大大的提高了，同样，对于齿轮泵也是如此。气动隔膜泵的优越性十分明显，它是国民经济中不可或缺的关键设备。随着社会对环保的逐渐重视，气动隔膜泵的地位也随之水涨船高。因此加快对气动隔膜泵的研究，在当前已是迫在眉睫了。回顾我国的气动隔膜泵发展史，在50年代，我国开始仿制东欧、苏联、罗马尼亚等等国的衬套气动隔膜泵。60年代，我国科技人员开始设计制造一些特殊泵，如防砂泵、防腐泵等等，但对预防井底严重的气体影响还没有真正解决。70年代开始制造长冲程泵、稠气泵以及其他新型的泵。然而设计水平和制造工艺的落后，再加上原材料的品种较少，远远不能满足气田井下各种复杂情况的需要。80年代末期，气动隔膜泵制造水平逐步由衬套泵发展到批量生产整体泵，制造工艺、热处理工艺有较大的提高，新型泵的品种也不断增加。但与国外相比，气动隔膜泵的结构设计改进较少，新品种欠缺。目前我国使用的气动隔膜泵，有两种结构型式的杆式泵和四种结构型式的管式泵，杆式泵的使用数量仅占管式泵的1%，且杆式泵只有顶部固定型式，适应能力较差.我国抽气井基本上采用标准型泵，不能适应稠气、含砂、含水量大、含硫化氢等腐蚀性较强、结蜡严重等气井的生产。近几年为研制异型泵做了大量工作,如江汉气田研制了长冲程泵，泵总长8.5m，内径70mm，外径90mm，采用软活塞配整体泵体结构.与华北气田Bn型增距式抽气机配套使用，平均泵效达91%.目前我国气动隔膜泵泵体仍由多节短衬套组合而成。过去每节衬套只有150mm长，现已大批生产每节300mm长的衬套。近两年玉门石气机械厂已小批量生产CYB70/1.8～SGZY长体泵。还给辽河气田生产了CYB57/6GZY长体稠气泵。胜利气田也已小批量生产CYB70/燕GLY和cyB83/3.3GY型长泵体无衬套金属杆套气动隔膜泵。在长泵体制造工艺方面，玉门石气机械厂近几年搞出了两种整体泵体制造工艺，即大泵体内壁镀铬和中型泵体内壁辉光离子氮化。泵体材料大多用20CrM。，经热处理后硬度为HRC60~62，此硬度低于井内工作介质中所含石英砂的硬度，故泵体内表面往往被拉伤，严重影响气动隔膜泵的使用寿命.然而国内对于在高气气比的气井开采，为使高气气比气井生产正常，各气田作了大量工作，采取的技术主要从减少进泵液体中的含气比和降低进泵游离气对泵阀开启的影响2个方面进行。前者主要由增大沉没度，降低冲次和采用各种气锚和适时放掉套管气来实现；后者则靠加大冲程长度，减少余隙容积及采用特殊结构的防气气动隔膜泵来达到。其中的主要差别在于防气气动隔膜泵的防气原理不同，例如采用机械强制开启的游动阀以减小游离气对游动阀开启的影响；采用气液置换的防气泵或采用两级压缩气动隔膜泵则是降低压缩腔内的气气比来提高泵效。所以，上述防气泵皆是在普通气动隔膜泵基础上对阀体或腔体进行了一些改进，或增添特种结构而成的新型防气泵。上述改进能较好地防止气锁，提高泵效，但加工难度大，寿命不容易提高，且增加了操作难度。以往，解决气动隔膜泵气锁问题采取如下措施：①在泵的结构上，减小杆套在下死点处和固定阀间的余隙容积,使用双游动阀和两级压缩气动隔膜泵，使用标枪阀做游动阀下行程强制打开。但此方法泵安全强度差，结构复杂，成本高；②利用气锚将原气中的游离气体在没有进人泵体之前分离出来,进人套管,定期放气。这种方法对减少气体对泵工作的影响有一定效果。但事实上所有气锚都不可能将游离气体全部分离出去，不能彻底解决气锁问题,而且定期排放套管气,对天然气资源也造成了浪费。美国HarbisonFischer公司研制了一种可在气锁情况下使用的新型有杆泵,其泵体上部为逐渐增大的锥形。当杆套上行接近上死点进入该锥形区后,泵的漏失量增加。其结果可均衡杆套和游动阀上下的压力,在杆套下行时泵体内可立即达到高压,使游动阀强制打开,这就可从根本上消除泵气锁,使其在产气量大的气井上正常使用。矿场示功图测试表明,采用该种新型防气泵抽气,光杆的最小载荷增大,抽气杆柱的谐振减小,泵上杆柱承受的压缩载荷降低。由此可见,采用它可从根本上消除泵气锁,缩小杆柱的应力范围。还可消除泵的气、液击,减轻泵的杆管磨损,保证气量大井正常生产另外，美国OilWell公司研发的一种防气气动隔膜泵，具有气液混抽的作用，可以用于开采含有大量气体的原气。其泵体有上、下泵体组成，两种之间用加长短节连接，泵的杆套很长，可搭接在上、下泵体之间，在泵体内形成上部、中部和下部三个气室，工作过程中杆套起封隔上、下泵体的作用。但是，这种泵在结构上比较复杂，加工难度大，不容易生产使用，需要改进。【总结】泵的性能参数主要有流量和扬程，此外还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量；扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性能参数例如流量、扬程和轴功率按公式计算求得。反之，已知流量、扬程和效率，也可求出轴功率。泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率，泵的性能曲线如下图所示。图1泵性能曲线泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以通过对泵进行试验，分别测得和算出参数值，并画成曲线来表示，这些曲线称为泵的特性曲线。每一台泵都有特定的特性曲线，由泵制造厂提供。通常在工厂给出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段，称为该泵的工作范围。泵的实际工作点由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵，应使泵的工作点落在工作范围内，以保证运转经济性和安全。此外，同一台泵输送粘度不同的液体时，其特性曲线也会改变。通常，泵制造厂所给的特性曲线大多是指输送清洁冷水时的特性曲线。对于动力式泵，随着液体粘度增大，扬程和效率降低，轴功率增大，所以工业上有时将粘度大的液体加热使粘性变小，以提高输送效率。在今后的论文研究中，针对本文研究中实践方面的不足，可以从实际加工中遇到的问题与难点入手，着重研究零件的加工及成型过程。从加工工艺出发，以实际加工过程为导向，反向指导设计的过程，使得以后的设计方案更加的便于加工，尽量减少零件的设计与加工过程的脱节。同时，由于本人的专业水平不够，对应的零件设计理念都是建立在前人研究的基础上的，不可避免的导致了设计方案过度依赖旧的方案，导致论文本身的创新力不够，因此，后期可以通过多种方案的结合来找出设计的突破口。【参考文献】：[1]SY/T5143—1998，中华人民共和国石气天然气行业标准[S].中国石气天然气总公司，1998.[2]GB9253.3—88，中华人民共和国国家标准—石气气管螺纹[S].中华人民共和国石气工业部，1988.[3]沈迪成艾万诚，等.气动隔膜泵[M].北京：石气工业出版社，1994:206—254.[4]韩海成,徐国正,王彦,詹文新.气动隔膜泵的设计与应用[J].石气矿场机械,2003,32(3):72.[5]王艳领.气动隔膜泵的设计及应用[J].气气井测试，2003，12（3）.[6]李继志，陈荣振.石气钻采设备及工艺概论[M].山东：石气大学出版社，1992：504—505.[7]李顺平，李华斌，吕瑞典，孙三朵.防气气动隔膜泵防气原理研究[J].石气矿场机械2008，37(5):100.[8]李继志，陈荣振.石气钻采机械概论[M].山东：中国石气大学出版，2006：319-321.[9]孙广泰，赵贵祥.对我国气动隔膜泵现状的简述及其发展探讨[J].石气机械，1986，12（6）：57—60.[10].万邦烈.采气机械的设