淺析容積泵與離心泵的差異

王朝暉，張永國，陳利安，賈 麗

(空軍勤務學院 航空軍需與燃料系，江蘇 徐州 221000)

離心泵具有性能范圍寬泛、運轉可靠、結構簡單及維修方便等諸多優點，在工業生產中應用最為普遍。據統計，在化工生產裝置中，離心泵的使用量占70～80%。容積泵具有自吸能力，無須灌泵，操作方便，且在壓力波動較大時流量基本恒定，有的容積泵如滑片泵還可氣液混輸，因此，容積泵在機動輸液裝備中大量使用，在固定泵站中使用比例也呈上升趨勢。容積泵與離心泵存在較大差異，不了解這些差異，極易操作錯誤，造成重大責任事故。為避免此類事故的發生，筆者就容積泵與離心泵的差異作一粗淺的分析。

1 工作原理

1.1 離心泵工作原理[1]

離心泵啟動前，需要灌泵，使得吸入管路及泵內充滿液體。啟動后，葉輪旋轉，葉片撥動液體，液體獲得能量后，從葉輪內甩出，經泵殼流道、擴散管及排出管排出。與此同時，葉輪內形成真空，吸入容器的液體在大氣壓力作用下，經吸入管路進入葉輪中。葉輪連續均勻旋轉，液體連續均勻地被吸入和甩出。由上述工作原理可知，離心泵工作時，泵內不能有氣體，因為氣體的密度小，旋轉時產生的離心力小，無法形成足夠的真空度，不能將密度較大的液體吸入泵中。因此，開泵前必須灌泵，使泵的吸入系統充滿液體，工作中吸入系統不能漏氣，是離心泵正常工作必須具備的條件。

1.2 容積泵工作原理

容積泵工作時，在泵內可以形成一個或多個體積能夠發生周期性變化的密封容積，密封容積由小變大時，壓力下降，吸入流體，密封容積由大變小時，壓力上升，排出流體，密封容積連續發生周期性變化時，流體就不斷地被吸入和排出。容積泵根據增壓元件的運動特點，分為往復泵和回轉泵兩大類。往復泵主要有活塞泵、隔膜泵等，回轉泵主要有齒輪泵、螺桿泵及滑片泵等。

2 性能及聯合工作

2.1 離心泵性能及聯合工作

圖1 離心泵的性能曲線

圖1是某離心泵通過實驗繪制的性能曲線。從圖中可以看出：離心泵的揚程隨流量的增加而下降；軸功率隨流量的增加而增大，當流量為零時，軸功率不為零，此時軸功率消耗在克服機械摩擦損失上；效率開始隨流量的增加而升高，到某一流量時效率達到最大值，此后隨著流量的增大而下降。對應于最高效率下的工況稱之為最佳工況，最高效率下降5%～8%的區域稱為高效區，工作中應使泵處于高效區運行。離心泵的性能特點決定了一般離心泵應關閥啟動。

離心泵聯合工作的方式較多，這里只討論最常見的性能相同的離心泵近距離串聯工作及并聯工作的情況。性能相同的離心泵串聯工作的總揚程大于串聯前單泵單獨工作時的揚程，但小于單泵單獨工作時的揚程的兩倍。串聯后的流量比單泵單獨工作時的流量大。在管路特性曲線陡峭的系統中采用泵串聯工作方式，可以大幅度提高揚程。性能相同的離心泵并聯工作的總流量大于并聯前單泵單獨工作時的流量，但小于單泵單獨工作時的流量的兩倍。并聯后的揚程比單泵單獨工作時的揚程大。在管路特性曲線較平坦的系統中采用泵并聯工作方式，可以大幅度增加流量。

2.2 容積泵性能及聯合工作

容積泵流量基本恒定，與揚程無關，隨轉速改變而變化；對應一定的流量可以達到不同的揚程，揚程由管路系統確定；往復泵揚程高時，效率降低較小，回轉泵揚程高時，效率降低較大；軸功率隨揚程的升高而增大。容積泵的性能特點決定了容積泵應開閥啟動。

性能相同的容積泵近距離串聯工作，流量不變，沒有意義；性能相同的容積泵并聯工作，每臺泵的揚程相等，總流量等于每臺泵單獨工作時流量的總和，即并聯后流量成倍增加。

3 流量調節及管路故障分析

3.1 離心泵流量調節及管路故障分析

離心泵流量調節方式主要有：節流調節、變速調節、分流調節、切割葉輪外徑調節、改變運行臺數等。

當離心泵出現管路故障時，兩表讀數的變化情況分析如下：

3.1.1 吸入管路堵塞

吸入管路堵塞后，吸入管路的阻力損失增大，真空表的讀數會隨之增大；系統流量會減小，而排出管的阻力損失則因系統流量的減小而減小，壓力表的讀數也會隨之變小。

3.1.2 排出管路堵塞

排出管路堵塞后，排出管路的阻力損失增大，壓力表的讀數會隨之增大；系統流量會減小，而吸入管路的阻力損失則因系統流量減小而減小，真空表的讀數也會隨之變小。

3.1.3 排出管破裂

排出管破裂后，排出管的阻力損失減小，壓力表的讀數會降低；系統流量增大，而吸入管路的阻力損失因系統流量的增大而增大，真空表的讀數也會隨之增大。

此外，當泵內有氣時，真空表和壓力表讀數比正常小，不穩定，甚至降到零。泵產生汽蝕時，兩表讀數極不穩定，特別是真空表，時高時低，嚴重時降到零。

3.2 容積泵流量調節及管路故障分析

容積泵流量調節方式主要有：變速調節、分流調節、改變運行臺數等。

容積泵發生管路故障時，真空表和壓力表的變化情況除了在轉速降低和泵內有氣時與離心泵相同外，一般都只是一個儀表發生變化，現分析如下：

3.2.1 吸入管路堵塞

當堵塞不嚴重時，真空表讀數增大，因為泵的流量不變，所以壓力表的讀數不變。當堵塞嚴重甚至完全堵塞時，真空表讀數增大，壓力表讀數下降甚至到零。因為這時流量大大減少，甚至斷流。

3.2.2 排出管路堵塞

排出管路堵塞時，壓力表讀數上升，因為泵的流量不變，所以真空表讀數不變；當堵塞嚴重而壓力超過安全閥控制壓力時，安全閥打開，壓力表讀數下降。

3.2.3 排出管破裂

排出管破裂時，壓力表讀數突然下降。真空表讀數一般不變，因為流量不變。

容積泵與離心泵在工作原理、性能、聯合工作、流量調節及管路故障分析等諸多方面存在較大差異，泵的使用者及管理者，對此要高度重視，認真學習，深入領會，指導實踐，避免事故發生。