Sizing and performance features of rotary and reciprocating positive displacement pumps

An overview of some popular rotary and reciprocating positive displacement( PD) pump types is given with the objective of presenting and comparing the respective sizing relationships and performance features. Reciprocating pumps discussed are the piston and plunger types. Rotary pumps addressed are gear( external and internal),vane,lobe,screw,and liquid ring pumps. To put the relative pump sizes in perspective,attention is fixed on the rotors or reciprocating elements of PD pumps,just as impellers indicate the sizes of rotodynamic pumps. The size of a PD pump is found from a dimensionless combination of displacement flow rate,rotative speed and diameter. The flow rate,head( or pressure rise) and power are related through the component efficiencies. The cavitation coefficient,often close to unity,connects the rotor tip speed or piston speed with the required NPSH,which can also be affected by the pressure rise of the pump due to leakage across the internal clearances. Operational effects due to cavitation,ingestion of gas or abrasives,and viscous and non-Newtonian fluids are discussed.

水液压柱塞泵滑靴球窝副收口工艺与效果分析

滑靴球窝副是水液压柱塞泵连接柱塞和滑靴的关键摩擦副,其收口质量直接影响泵的可靠性和寿命。针对由金属基体包覆塑性材料碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)耐磨层组成的滑靴球窝副收口部位松动的问题,对模压收口和直接注塑收口两种成型工艺进行了研究,分析了不同成型工艺滑靴球窝副的收口效果。首先,建立了滑靴球窝副的有限元模型;然后,运用仿真软件ANSYS对柱塞滑靴的收口及拉脱过程进行了模拟仿真,研究了滑靴收口部位的等效应力和应变的变化,对比分析了316L和17-4PH两种滑靴基体材料以及两种收口成型工艺对拉脱力的影响情况;最后,将两种收口成型工艺的柱塞滑靴组件分别安装在水液压泵内,并进行了运行试验,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与模压收口成型工艺相比,采用直接注塑收口工艺的滑靴球窝副从根本上消除了残余应力,相同结构下,其拉脱力增大了20.29%;长时间运行后其收口效果良好,未出现明显的轴向间隙。

基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法

通过改进轴向柱塞泵的滑靴副与柱塞的结构设计以稳定建立滑靴油膜,这是轴向柱塞泵当前的研究热点之一。柱塞泵滑靴副油膜厚度的动态特性对分析柱塞泵滑靴副的支撑特性至关重要,为此,提出了一种基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解新方法。首先,对滑靴副的受力平衡机理进行了分析,并构建了柱塞泵运动学和动力学模型;然后,构建了柱塞泵整泵流场仿真模型,求解了包含滑靴底部支撑力、柱塞腔压力等在内的滑靴副支撑动态边界,并采用容积效率试验数据验证了整泵流场仿真的准确性;最后,建立了滑靴副油膜承载模型,分析了滑靴副油膜支撑特性,提出了基于插值计算理论的柱塞泵滑靴副油膜承载尺度动态求解方法,对1600 r/min与600 r/min两种典型工况的滑靴副油膜动态进行了计算。研究结果显示:大排量柱塞泵转速为1600 r/min时,柱塞惯性力导致高压侧油膜厚度进一步减薄,高压转低压过程中,柱塞腔内出现压力骤降,使滑靴副油膜无法形成,导致滑靴与斜盘发生刚性接触,在该区域内发生异常磨损;而在低转速工况(600 r/min)时,滑靴底面能够有效形成油膜,保证柱塞泵低速运行的可靠性。这表明基于支撑力平衡的柱塞泵滑靴副油膜厚度动态求解方法可以快速地对不同工况下的柱塞泵滑靴副油膜厚度进行求解。

球形泵变转速下空化特性及性能分析

球形泵是机电产品中的一种新型结构泵,空化现象仍然是影响水泵性能的重要因素。针对球形泵在工作时因转速所导致的空化问题,对变转速下的球形泵的空化特性及性能进行了研究。首先,采用计算流体动力学方法,并运用动网格技术,模拟了球形水泵的内部流场;然后,根据模拟仿真结果分析了转速对工作腔内空化过程的影响,获得了水泵容积效率的变化规律;最后,根据模拟结果对球形泵吸液口进行了改进。研究结果表明:球形泵工作时产生的空化现象主要发生在吸液阶段;在吸液初期与末期,较小的吸液口面积会造成工作腔内的液体压力迅速下降,吸液孔口附近和工作腔中部区域发生较明显空化;高转速时,较大的工作腔容积变化率导致空化加剧,容积效率先增大后减小;当转速为500 r/min~3000 r/min时,吸液末期腔内空化体积分数为1.01%~8.08%,球形泵容积效率为91.16%~85.51%;改善吸液口可以增大进液通道的有效工作面积,容积效率由85.51%提高至90.15%。该研究可为新型球形泵的优化设计提供参考。

超高压柱塞泵柱塞副的油膜温度特性研究

柱塞副油膜温度特性是影响超高压柱塞泵性能的重要因素,针对油膜温度导致超高压柱塞泵容积效率低和密封失效等问题,对柱塞副间隙油膜温度特性进行了分析,研究了不同因素对超高压柱塞泵柱塞副油膜温度特性的影响规律。首先,建立了超高压状态下油液的黏温黏压方程和柱塞泵工作过程中的柱塞运动方程;然后,分析了间隙中流体的流动状态,采用ANSYS-Fluent研究了柱塞副间隙油膜温度场分布情况和负载压力、主轴转速、间隙高度、密封长度等四种因素对油膜温度的影响规律;最后,通过四因素四水平正交试验,确定了各因素对油膜温度影响的主次顺序。研究结果表明:负载压力每增加10 MPa,油膜最高温度升高6℃左右;主轴转速每提高100 r/min,油膜最高温度增加0.76℃左右。间隙高度越大,间隙出口油膜温度波动越小;负载压力对油膜温度影响程度最大,密封长度影响最小。该研究结果可为超高压柱塞泵柱塞副的设计提供参考。

丁苯橡胶装置溶剂泵叶轮腐蚀原因分析与对策

本文针对丁苯橡胶装置溶剂泵叶轮的腐蚀,从工艺流程、机泵情况、分析检测数据、理化检验等方面进行分析,并提出解决对策。

基于模糊控制的容积式泵工作性能测试系统研究

针对植保机械用容积式泵工作性能测试系统中环境、温度、水质的不确定性和满足分级测试的需求问题,设计了以气动隔膜调节阀、进出水回路调节系统等部件组成的测试系统,并运用质量法进行了测定。研究了在测试过程中如何调节气动隔膜保持容积式泵出水压力恒定的控制方法,提出了一种自适应模糊PID控制策略,设计了模糊PID控制器,并应用于基于组态软件、可编程控制器和高精度仪表的恒压力控制系统;通过PLC编程,分别实现了传统PID控制和模糊PID控制,并对两种控制方法分别进行了测试。研究结果表明:与传统PID的测试系统相比,基于模糊PID的测试系统响应速度快,超调量降低近20%左右,工作效率提升近30%左右,各项指标均符合测试要求,且测试系统稳定可靠。

多柱塞阀配流往复式容积泵新型流量调节方法研究

针对多柱塞阀配流往复式容积泵的结构特点,提出了通过使进液阀在排液行程阶段延迟关闭的方法来实现泵出口流量调节的目的。为探究这种新型流量调节方法的有效性,利用AMESim建立了仿真模型并进行了仿真分析。结果表明:以曲轴转角位置作为控制信号,从曲轴处于排液行程位置开始,控制各个柱塞腔进液阀依序延迟关闭一定的曲轴转角角度,可使已进入柱塞腔的部分液压介质经进液阀回流至液箱,进而使流经排液阀进入后续液压系统的流体体积减少,最终实现了流量调节目的。相较于现有的基于变频技术和电磁卸荷技术的流量调节方案,提出的新型流量调节方法可避免由于曲轴转速反复变化引起的泵动力端润滑质量下降以及由于卸荷阀反复启闭引起的后续液压系统压力波动频繁等问题。

反渗透海水淡化能量回收装置的研究现状及展望

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的核心元件之一,通过回收高压盐水的压力能来降低能耗和节约成本,加强其基础研究并突破技术瓶颈是缓解我国水资源危机的战略选择。根据工作原理将反渗透海水淡化能量回收装置分成液力透平式、正位移式和泵-马达式3类,主要从结构、原理、效率和应用等方面对国内外研究进展进行综述和分析,并对我国能量回收装置的发展方向和关键技术进行总结展望。研究表明,液力透平式装置已逐渐被市场淘汰,占据市场主流地位的正位移式装置也存在技术缺陷,而泵-马达式装置的集成化设计和降低工作能耗是未来的重要研究方向。

正排量泵喷水推进理论研究

介绍了正排量泵喷水推进器的组成及其推进原理,比较了正排量泵喷水和负排量泵喷水的优缺点;在传统喷水推进理论基础上,引入动量/动能修正系数、边界层对来流动量的影响系数及泵吸收来流动量系数,对正排量泵喷水能量转换过程及推进理论如推进推力及效率等进行了详细研究;分析了推进推力及效率与各系数之间的关系。研究结果为设计高性能的正排量泵喷水推进器提供了理论依据。

乳化液泵配流机理的试验研究

乳化液泵属于多柱塞阀配流往复式容积泵,以进、排液阀完成配流任务,实践中为了达到流量调节目的往往采用变频驱动技术。采用线性可变差动变压器(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)位移传感器测量了进、排液阀阀芯和柱塞位移规律,并同步采集了泵出口处的压力数据。试验结果显示:排液阀阀芯在不同曲轴转速下的行程是变化的,且均未达到由限位结构决定的限位高度;排液阀阀芯在开启过程中存在着抖动,这种开启行程中的反向运动是由泵出口处的压力脉动导致;进、排液阀开启过程均存在滞后,而排液阀关闭滞后不明显,进液阀关闭滞后随着曲轴转速的下降而缓解。为了降低这类泵曲轴转速降低时引发的压力脉动加剧现象,可考虑采用主动控制进液阀启闭时刻的方式实现流量调节目的。

容积式凸轮泵的设计与应用

阐述了容积式凸轮泵的工作原理与结构特点,分析了其转子廓线、轴封及同步传动齿轮的无键联接等几个关键问题的设计思想和注意事项,介绍了凸轮泵在油脂行业的使用范围及应用前景。

正排量泵喷水推进技术

喷水推进是一种高性能的船舶推进方式.针对当前船舶推进器存在的问题,介绍了一种新型以正排量泵为核心的喷水推进方式,比较分析了正/负排量泵喷水推进两者的优缺点,得出正排量泵喷泵喷是一种能进一步改善船只性能的推进技术.

容积式真空泵结构型式的探讨

对容积式真空泵的结构型式进行分析 ,整理归纳其优缺点 ,指出结构缺点的不可消除性以及这些结构的发展趋势 。

全金属螺杆泵定转子配合优化及特性试验研究

为确定全金属螺杆泵定转子的最优间隙值,针对全金属螺杆泵定转子间隙配合的特点,分别采用有限元热力学分析方法和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,分析了金属螺杆泵内流动特性及温度、黏度对全金属螺杆泵定转子配合间隙的影响规律。根据优化分析结果,确定全金属螺杆泵定转子最优配合间隙区间为0.1~0.3 mm,并试制全金属螺杆泵样机进行试验。模拟结果表明:当转速相同时,黏度小于0.05 Pa·s的介质,泵效受间隙值影响效果显著,间隙值达到0.6 mm时,泵效降为0%;当介质黏度大于0.50 Pa·s时,间隙值对泵效的影响明显变小;介质黏度和转速是泵效的主要影响因素,提高转速可以改善泵效,但介质黏度对泵效的影响更为显著。现场测试结果表明:研制的全金属螺杆泵使用性能满足设计要求,其运转特性与室内试验结果基本一致,运行过程平稳可靠,泵效基本无变化。研究结果可为全金属螺杆泵的现场应用提供指导。

新型容积式海(淡)水液压泵及其试验研究

介绍了一种新型容积式海(淡)水液压泵及其试验装置,且对该泵进行了全面的试验研究。经试验表明,该泵工作压力14MPa,流量为40L/min,容积效率在90%左右,总效率不低于75%,基本上满足了设计性能要求。

浅论浆体输送用容积式泵的特点及适用条件

本文论述了容积式泵的原理、特点及主要泵型,说明了不同泵型的适用条件。

丁烷产品储存方案优化的研究与应用

针对丁烷装置实现连续生产后,原料及产品的储存容量和储存周期达不到要求,分析了罐区现状,并进行储存方案的优选。通过对装车方式的选择和计算进行优化改造,使得正丁烷、异丁烷产品储存周期分别增至10 d、6 d。冬季启动新增滑片泵,无须补压即可正常装车,每年可节约罐和泵的检维修费约5万元,避免产品被污染而造成的损失达48.55万元/a;每年总计可节省达53.55万元。解决了销售周期问题,保证了产品的纯度,降低了产品之间相互污染的机率,减少了罐区检维修费用。

容积式水泵的数学模型

本文提出了研制开发容积式水泵的依据,证明了容积式水泵的数学模型,论述了模拟泵的实验结果,列出了继续研究的问题。

正位移式泵与风机性能的比较与分析

对正位移式泵和风机进行了综合性能的分析 ,包括两者之间的结构、流量、扬程、压缩比、功耗以至流量调节及其连续性等问题的比较 ,以利于对正位移式流体输送设备的认识和了解。