性工程的誕生已近半個世紀(jì)的歷史,以電子產(chǎn)品性設(shè)計為先導(dǎo)的性工程已形成一門獨(dú)立的學(xué)科。而對泵的性研究起步較晚,隨著化工、航天和航海等場合對泵的性要求的提高,有關(guān)專家和學(xué)者已經(jīng)開展了一些工作,即在性分析的基礎(chǔ)上對水力兼容性、支撐結(jié)構(gòu)、密封系統(tǒng)、材料、軸向力平衡等方面采取了一些改進(jìn)措施。
1、自吸泵的性分析方法
計算自吸泵性時可將自吸泵看作一個系統(tǒng),將自吸泵分成葉輪、導(dǎo)輪(殼體)、軸、密封、軸承、聯(lián)軸器、電機(jī)、螺栓、軸銷或鍵等部件單元。對自吸泵來說,如果上述任何一個單元或部件失效,自吸泵就失效。因此自吸泵與上述單元或部件組成了一個串聯(lián)系統(tǒng)。
部件的性數(shù)據(jù)的來源為大量性試驗和現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù),但由于受時間和成本的限制,在很多情況下應(yīng)從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)資料中選取。由于化工設(shè)備性資料的缺乏,總是有一些零部件的性資料無法獲得,這就需要研究人員利用相關(guān)資料和經(jīng)驗去估計。預(yù)測的方法主要有故障模式及影響分析法(FMEA)和故障樹分析法(FTA)。
有了泵各個部件的性數(shù)據(jù),可根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)性的計算方法泵的性數(shù)據(jù)。
2、提高性的途徑
為了提高泵的性,就要設(shè)法延長泵的使用壽命,減少故障出現(xiàn)的可能性,顯然,這些與水力設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)。
2.1、水力模型的改進(jìn)
自吸泵比轉(zhuǎn)速較低,設(shè)計時為了獲得較高的效率,容易出現(xiàn)駝峰型HQ曲線。為了提高泵運(yùn)行的性,應(yīng)設(shè)法HQ曲線上的駝峰。許多水泵科技工作者在這方面做了大量的理論分析與試驗研究工作,諸如設(shè)置形成預(yù)旋的前導(dǎo)葉、減少葉片數(shù)、選取較小的葉片出口角、選取適當(dāng)?shù)娜~輪出口寬度等。
研究表明,葉片數(shù)的減少對駝峰是很的,許多研究成果均推薦4~5片。但又有一些試驗證明,葉片數(shù)少會增大葉片負(fù)荷,使初生汽蝕過早出現(xiàn)。為了初生汽蝕,葉輪葉片數(shù)不宜過少,《自吸泵汽蝕判據(jù)選擇和葉輪設(shè)計方法探討》建議以6~7片為宜。
2.2、支撐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
泵的軸承把旋轉(zhuǎn)部件保持在正確位置上,其大小能承受泵中產(chǎn)生的徑向力和軸向力。通常對軸承選擇未提出要求,但軸承結(jié)構(gòu)中某些細(xì)節(jié)卻能提高泵的性,例如,保持架的主要用途是防止相鄰的兩個滾動件直接接觸摩擦生熱,則應(yīng)根據(jù)實際情況正確選用。
2.3、密封系統(tǒng)
軸封是影響泵性的主要部位?;け玫膫鹘y(tǒng)式軸封結(jié)構(gòu)主要有填料密封、機(jī)械密封、水力動力密封等。
填料密封由于結(jié)構(gòu)簡單、換方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于各種化工泵上,但密封不,且功耗較大。機(jī)械密封密封效果好、功耗低,但安裝拆卸不方便、價格昂貴。水力動力軸封實際上是水力動力軸封與停車軸封的結(jié)合,這種裝置不需要經(jīng)常維修,適合長時間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
傳統(tǒng)式軸封結(jié)構(gòu)并未從根本上解決軸封泄漏的本質(zhì)問題?!痘ぷ晕玫男陆Y(jié)構(gòu)研究》提出了一種新型軸封結(jié)構(gòu),解決了長期困擾化工自吸泵軸封泄漏嚴(yán)重、軸及軸承壽命短這兩大難題?!秹A泵選型的改進(jìn)》提出了另一種設(shè)計,即泵在堿介質(zhì)中同樣具有泄漏量少、壽命長的優(yōu)點(diǎn),使堿泵達(dá)到了無泄漏運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.4、軸向力平衡裝置
對于多級自吸泵,如果不是等量葉輪相背布置來平衡軸向力,就有軸向力平衡裝置,不是平衡鼓,就是平衡盤。根據(jù)調(diào)查顯示平衡鼓的故障率較小,不過采用平衡盤同樣也能性。
另外,建議平衡盤的設(shè)計承載能力好要有充分的裕量,以滿足密封環(huán)發(fā)生磨損后作用在葉輪上的軸向力逐漸增長的需要。