螺杆泵的特点和选用
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螺杆泵的特点和选用
螺杆泵属于回转容积式泵。
由于其结构紧凑，零部见少，装配和拆卸方便，且压力脉动低，噪音小，寿命长，效率高等优点，而广泛应用于石油化工、电力、造船、钢铁、副食等工业。
1 螺杆泵的工作原理
螺杆泵抽送液体的工作原理与普通的丝杆螺母的运动相似，如果将螺母用键固定在丝杠上，当丝杆转动时，螺母就会产生轴向位移，包容在螺杆凹槽中的液体可视为一个液体螺母。
在螺杆泵中，由于各转子上的螺旋槽相互啮合以及他们与周围的转子室之间的间隙配合，得以在泵进口与出口之间产生一副或数副连续的动密封。
这种密封就形成一些完全封闭的腔室，这些腔室不断的由泵进口移向泵出口。
被输送的液体由泵吸入腔至排出腔，形成一个稳定的流动，达到输送流体的目的。
2 螺杆泵的特点
螺杆泵是容积式泵的一种。
它不但具有容积式泵的固有特点，另外还有其独特的优点。
①压力建立慢，因为螺杆泵有许多的空间啮合密封腔，从一个密封腔到另一个密封腔压力是递增的。
因此，从吸入腔压力到工作压力是逐步建立的，决不是由吸入端的压力直接提高到工作压力。
压力建立慢，除了低脉动的优点外，声压级也较低，并有保证被输送介质的质量的作用。
已经证实压力的快速建立会产生被输送介质的乳化现象。
②在其他所有形式的转子泵中，液体是被迫沿着周向移动的，而螺杆泵所输送的液体作匀速直线运动（当螺杆作等速运动时），所以从理论上讲，所输送的液体流量无脉动，压力也无脉动。
但是由于各种密封处存在着泄露，而泄露量的大小在恒定的压力下是固定的。
因而螺杆泵的流量有微小的波动。
但是较之齿轮泵、叶片泵、和柱塞泵的流量或压力的脉动要小得多。
一般螺杆泵的压力脉动为1.5～3%，齿轮泵和柱塞泵的压力脉动为4～8%。
③齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的工作原理都是依靠一个密闭容器的体积增减来实现吸压油的，要求保证吸入区与压出区严密隔开，但在制造上不可避免的会产生误差，便会形成一个过渡区，从而造成一个微小的闭死容积，即造成捆死现象。
随之泵的噪声增加、运转不平稳。
而螺杆泵是依靠密闭容器的整体移动来工作的，不存在闭死空间，所以因闭死容积而引起噪声和运转不平稳的弊病也就不存在了。
④由于螺杆泵中的主动螺杆和从动螺杆之间在理论上无接触，相互之间没有摩擦力，因而螺杆泵的寿命很长。
⑤螺杆泵所输送的液体作轴向流动且速度低并无脉动，对其吸入条件比较有利。
在输送较高粘度液体时采用螺杆泵，尤其是单、双螺杆泵更为合适。
而离心泵在输送较高粘度流体时，泵的效率会急剧下降。
齿轮泵所输送的液体由于有横向流动，在以较高的圆周速度运动时，离心力会阻碍液体充满泵入口，故齿轮泵也不适合输送高粘度的液体。
另外，由于螺杆泵的以上特点，螺杆泵还可用于不许有液体发生搅动和旋转的场合。
3 螺杆泵的选择要点
3.1螺杆泵的种类选择
螺杆泵的种类很多，如按螺杆数目可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵。
如按其密封形式可分为填料密封式和机械密封式螺杆泵。
在我国，五螺杆泵只限于使用在造船工业上。
单、双、三螺杆泵在国民经济的各个部门均得到了广泛的应用。
各类螺杆泵的性能参数范围、输送液体的性质见表1，2。
3.2 吸入能力的控制
要保持泵正常工作，即不发生气蚀、振动等问题就必须保证管路系统的有效气蚀余量NPSHa大于泵所要求的气蚀余量NPSHr。
①有效气蚀余量NPSHa可由吸入槽表面至泵入口列柏努利方程式即可求得。
②泵所要求的气蚀余量NPSHr。
泵所要求的气蚀余量NPSHr在绝大多数情况下都由泵的制造厂商给出。
其数值与泵的转速n、导程h以及所输送介质的粘度μ等因素有关。
在缺乏数据的情况下，可按如下公式进行估算：
3.3 螺杆泵的转速选择
根据输送介质的粘度来选择泵的转速。
表 3 列出了泵转速的选择与输送介质粘度的关系。
在选择泵的转速时也要根据泵的生产厂商的经验进行确定。
因为一些其他因素也会影响泵转速的选择。
特别是对于单螺杆泵，大部分使用在输送高粘度液体及含有固体颗粒的液体，因此其转速的选择就更为关键。
根据上表选取泵的转速，当泵的规格大时转速应当适当的降低。
最终确定泵的转速时应与泵生产厂商协商确定。
3.4 螺杆泵性能参数的换算
各生产厂家在产品介绍中均给出螺杆泵性能表，当用户根据需要在性能表中无法查得轴功率和流量时，可按如下方法进行近似计算：
3.4.1 轴功率的换算
当压力由P变为P1而粘度、转速不变时，轴功率N （kw）由下式换算：
式中，Q ---- 泵性能表中列出的接近选用的流量，m3/h
P ---- 泵性能表中列出的接近选用的压力，Mpa
η ---- 在性能表中标定的流量、压力时对应的总效率
η0 --- 在性能表中标定的流量、压力时對应的容积效率
η、η0 均可在相应的η- P曲线图中查得。
由于曲线均有离散性，可按照“随规格的增大而取大值”的原则进行取值。
当粘度从E变为E1而压力、转速不变时，轴功率N（kw）由下式计算：
当速度从n变为n1 而压力、粘度不变时，轴功率N（kw）由下式计算：
3.4.2 流量的换算
对于粘度大于50E的介质，当粘度从E变为E1时流量由Q变为Q1 ，由下式计算：
张其莘，2011年毕业西南石油大学油气储运与工程专业，长期从事管道设计工作。
