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常见水泵效率下降的原因以及不锈钢螺杆泵转子的结构特点

点击:235 日期:2021-12-10 选择字号:
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常见水泵效率下降的原因以及不锈钢螺杆泵转子的结构特点
      水泵效率用η表示,是指水泵的有效功率与轴功率之比的百分数,水泵的效率越高,水泵工作时的能量损失越小。
      水泵长时间的使用,运行效率会明显下降,运行效率降可低2~5%,严重的可以使水泵效率降低l0%以上。分析原因如下:
1、由于水流的长时间冲刷,水泵流道内壁和叶轮过水面变得粗糙不平,水泵内流道的摩阻系数增大,再加上水在泵内的流速很大,水头损失增加。水力效率降低。
2、由于在泵前投加药物或水质等原因,使泵壳内严重积垢或腐蚀。泵壳内积垢严重的可以使泵壳壁厚增加2mm左右,而且水泵内壁形成垢瘤,使泵体容积缩小、抽水量减少、并且流道粗糙,水头损失增加。客积效率和水力效率都降低。
3、由于水泵加工工艺造成的铸造缺陷、汽蚀、磨蚀、腐蚀和化学浸蚀等原因造成泵流道内产生空洞或裂缝,水流动时产生旋涡而造成能量损失。水力效率降低。
4、叶轮表面的汽蚀。由于叶片背水面运行时产生负压,当压力Pk≤Pva时,产生汽穴和蜂窝表面后,在电化学腐蚀作用下,使泵叶汽蚀。
5、容积损失和机械损失。由于泵使用时间长,机械磨损产生漏失和阻力增大,使容积效率和机械效率降低。


       不锈钢单螺杆泵是按迥转啮合容积式原理工作的新型泵种,主要工作部件是偏心螺杆(转子)和固定的衬套(定子)。由于该二部件的特殊几何形状,分别形成单独的密封容腔,介质由轴向均匀推行流动,内部流速低,容积保持不变,压力稳定,因而不会产生涡流和搅动。每级泵的输出压力为0.6MPa,扬程60m(介质为清水时扬程60米,根据介质的比重和粘度的不同水泵扬程也会不同),自吸高度一般在6m,适用于输送介质80度以下,特殊要求可达150℃。因定子选用多种弹性材料制成,所以这种泵对高粘度流体的输送有一般泵种所不能胜任的特点。


       不锈钢螺杆泵定子结构设计方案,一种是把定子衬套中的两直线段改为向内凸而且和两端半圆相外切的两半径相等的圆弧,即内凸定子螺杆泵;另一种是针对当前正在研制的等壁厚定子螺杆泵提出的。


     对于内凸定子螺杆泵,首先求出了其端面型线方程表达式,然后根据位移补偿原理,确定了内凸定子的几何模型,并对其进行有限元分析。在均匀工作压力下,其位移、应力和剪应变的分布情况与改进前的定子是类似的,并且数值变化不大。通过拾取内凸圆弧段上的有限节点,来分析位移补偿的程度,结果表明,位移补偿是足够的.在接触分析中,不论转子位于定子圆弧顶处,还是转子处于定子中间位置时,内凸定子剪切应变较改进前都大大降低,这说明改进后的螺杆泵定子的剪切变形得到了有效的改善。


     对于等壁厚定子螺杆泵,在均匀内压作用下,等壁厚定子内轮廓线上的法向位移zui大值分布与改进前螺杆泵的情况正好相反,出现在圆弧段中间处,而并非直线段中点处,所以法向位移沿自然坐标系的分布大体呈M型,另外,从变形程度来看,等壁厚定子较改进前螺杆泵定子的变形更小。同时,等壁厚定子的应力和剪切力较改进前都明显降低。在非均匀工作压力下,等壁厚定子内轮廓线上的法向位移较同压差情况下改进之前的螺杆泵相比,其数值大大降低。但剪应变分布与改进前有根本的区别,其剪应变位于橡胶衬套与缸体外套的交界面附近,因此等壁厚螺杆泵定子橡胶的疲劳性能可能比改进前的螺杆泵要差。所以在等壁厚定子的设计和制造中,要更加注重提高橡胶衬套与缸体外套之间的粘接质量。

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