弗爾德 工業(yè)軟管泵中脈動(dòng)的影響、計(jì)算和解決方法
來源：Verder 閱讀：5673 更新時(shí)間：2010-11-12 11:45隨著工業(yè)軟管泵越來越被普及應(yīng)用，客戶從當(dāng)初的陌生到了解，最后到熟悉，它的出現(xiàn)解決了許多客戶關(guān)于高難度流體輸送的問題。但是與此同時(shí)，人們也會發(fā)現(xiàn)由于脈動(dòng)而對軟管泵在輸送過程中產(chǎn)生的一系列的問題。比如，不能連續(xù)的輸送介質(zhì)，無法計(jì)量，對管路的影響，噪音等等。以下我們著重討論一下脈動(dòng)產(chǎn)生的原因，計(jì)算以及切實(shí)有效的解決方法。
脈動(dòng)產(chǎn)生的原因
在于討論脈動(dòng)產(chǎn)生之前，我們首先了解軟管泵的結(jié)構(gòu)。如下圖所示：
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工業(yè)軟管泵主要是由以下四個(gè)部件組成：泵殼，轉(zhuǎn)盤，凸塊，軟管組成。
軟管被盤旋在泵腔內(nèi)部，轉(zhuǎn)盤與電機(jī)相連，隨著電機(jī)的旋動(dòng)，轉(zhuǎn)盤上的凸塊會旋轉(zhuǎn)并擠壓軟管從而將介質(zhì)從進(jìn)口輸送到泵的出口處。
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凸塊擠壓著軟管占用軟管一部分體積，當(dāng)它在泵的出口處脫離軟管時(shí)，軟管恢復(fù)原型，會產(chǎn)生真空，需要物質(zhì)補(bǔ)充這部分空間，因此會將出口管路中的介質(zhì)回吸到軟管中。而在泵的進(jìn)口處，由于自吸力的作用介質(zhì)不斷的吸入到泵腔中，當(dāng)下一個(gè)凸塊擠壓軟管時(shí)，位于被擠壓軟管中的的介質(zhì)會被壓回到進(jìn)口管路中。這種每轉(zhuǎn)一圈都會產(chǎn)生回吸和排擠的現(xiàn)象叫做脈動(dòng)。如上圖所示。因此在使用軟管泵輸送介質(zhì)時(shí)是不連續(xù)的。
脈動(dòng)的影響
脈動(dòng)對軟管泵的影響很大，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）軟管泵出口的脈動(dòng)較大，瞬間對軟管的沖擊較高，極大的影響了軟管的壽命。
（2）脈動(dòng)不僅對軟管泵的效率有極大的影響，同時(shí)也增大了泵的工作噪音。
（3）脈動(dòng)的影響同時(shí)也會產(chǎn)生流量的降低。
脈動(dòng)的計(jì)算
軟管泵的出口壓力Pd 與管路中設(shè)備的壓降Pe，靜壓Ps ，摩擦損失Pf 和脈動(dòng)損失Pi有關(guān)，其公式為：
Pd= Pe + Ps + √(Pf2 + Pi2)
其中，公式中脈動(dòng)損失Pi 就是我們所說的因脈動(dòng)而產(chǎn)生對流體介質(zhì)的阻力。而對于Verderflex軟管泵來說，為保證足夠的介質(zhì)流入泵入口處，必須同時(shí)滿足如下條件：
（1）泵進(jìn)口端脈動(dòng)損失必須小于40kpa
（2）泵出口端最大脈動(dòng)損失不能超過750 - 1200 kPa，這個(gè)值主要取決于泵的大小。
（3）進(jìn)口壓力必須小于20kpa
而脈動(dòng)損失是由實(shí)際管長度、流量、轉(zhuǎn)速、液體比重和管內(nèi)徑相關(guān)
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Pi = 脈動(dòng)損失Impulse loss [kPa]
La = 實(shí)際管長Actual line length [m]
F = 流量Flow [l/hr]
n = 轉(zhuǎn)速Pump speed [rpm]
s.g.= 比重Specific gravity
D = 管內(nèi)徑Diameter of suction or discharge line [mm]
比如一臺VF50泵,進(jìn)口管路長度為4米，管路尺寸為DN25，輸送介質(zhì)比重SG 0.9 ，設(shè)計(jì)流量為3500 l/h，泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為21.8rpm。
根據(jù)上列公式可得出：
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計(jì)算出進(jìn)口管路損失為70.3kpa, 而對于Verderflex軟管泵進(jìn)口端脈動(dòng)損失應(yīng) 40kpa。根據(jù)公式，為達(dá)到設(shè)計(jì)流量可通過如下幾種方法來降低進(jìn)口脈動(dòng)損失：
（1）減少進(jìn)口管路長度
（2）降低泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度
（3）增大進(jìn)口管路直徑
下圖中顯示管路直徑與脈動(dòng)損失的變化關(guān)系：
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顯然，我們必須增大進(jìn)口管路的直徑至35mm，保證進(jìn)口脈動(dòng)損失小于40kpa時(shí)，流量才能夠達(dá)到所希望的3500 l/h。
如何降低脈動(dòng)
為了保證軟管泵能夠連續(xù)的輸出介質(zhì)，降低脈動(dòng)就軟管的影響，延長其使用壽命，我們在安裝軟管泵時(shí)必須考慮脈動(dòng)的問題。 以下簡單介紹一下如何降低脈動(dòng)的有效措施。
一，加大泵進(jìn)出口管路的內(nèi)徑。保證充分的介質(zhì)能夠吸入和順利的被排出泵腔，降低脈動(dòng)損失。通常進(jìn)出口管路的直徑應(yīng)是軟管內(nèi)徑的1.5倍。
二，在泵的進(jìn)出口處分別安裝一定長度的彈性軟管，建議請勿使用具有鋼絲包裹和加強(qiáng)的軟管。幾乎將近一米長的軟管可降低1bar的脈動(dòng)。
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通常，在食品生產(chǎn)企業(yè)因考慮彈性軟管沒有死角，便于清洗和消毒，使用彈性軟管來降低脈動(dòng)對管路的影響，延長軟管壽命。
三，安裝脈動(dòng)緩沖器，自認(rèn)為該方法效果也是最為明顯。通常，對于長距離輸送時(shí)且介質(zhì)比重比較大時(shí)，必須安裝脈動(dòng)緩沖器，比如污泥的輸送。
當(dāng)我們安裝了脈動(dòng)緩沖器后需要引入新的名詞—凈脈動(dòng)損失。凈脈動(dòng)損失就是安裝脈動(dòng)緩沖器后而對泵的進(jìn)出口產(chǎn)生的實(shí)際脈動(dòng)影響的大小。因考慮到脈動(dòng)緩沖器的作用，凈脈動(dòng)損失即為計(jì)算脈動(dòng)損失乘以緩沖器的緩沖效率。
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我們通過測試后做出安裝前后比較，請見下圖。
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脈動(dòng)緩沖器安裝場合
一，管路受外界撞擊嚴(yán)重，嚴(yán)重的撞擊使得系統(tǒng)管路容易松動(dòng)，從而導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象。從上圖中可以看出安裝脈動(dòng)阻尼器，可以消除近90％的脈動(dòng)。
二，在工藝生產(chǎn)過程中有明確要求不能有脈動(dòng)。比如在噴涂設(shè)備中要求液料能夠均勻的被輸送出去。
三，流量較低，流量損失因?yàn)樵谖攵水a(chǎn)生過高的沖動(dòng)力。
四，軟管壽命短和泵的使用性能低。軟管破裂處靠近軟管泵的出口端，即為凸塊離開軟管瞬間的位置。安裝脈動(dòng)阻尼器可延長軟管壽命和提高泵的使用性能。
五，需要保護(hù)管路中的閥門，接頭，流量計(jì)以及其他儀表免受沖擊、振動(dòng)、熱膨脹以及水錘的破壞。
六，確保在線測量儀表的準(zhǔn)確性、重復(fù)精度以及使用壽命。
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脈動(dòng)阻尼器安裝注意要點(diǎn)
（1）脈沖阻尼器應(yīng)該盡可能的垂直安裝在靠近泵出口的位置，建議離泵口有效距離為50cm處；
（2）脈動(dòng)阻尼器中的需要充有一定壓力的壓縮空氣，壓縮空氣壓力為50％～60％泵的出口壓力；
（3）泵出口盡量不要先接彎頭然后在安裝脈動(dòng)阻尼起；
（4）建議脈動(dòng)緩沖器上安裝壓力表，隨時(shí)檢測脈動(dòng)緩沖器的工作狀況。
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