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大東海泵業無錫有限公司

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螺桿泵工作原理及常見故障維修

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大東海泵業無錫有限公司是一家專業的螺桿泵生產廠家。在客戶螺桿泵選型時,我公司水泵廠家會提供完善的螺桿泵型號、螺桿泵價格等售前服務,以供客戶參考,并且我水泵廠家能為客戶提供定制泵業產品的服務。本條產品資訊是關于螺桿泵工作原理及常見故障維修的知識:
大東海泵業商標
螺桿泵按螺桿數量分為 :
單螺桿泵——單根螺桿在泵體的內螺紋槽中嚙合轉動的泵。
雙螺桿泵——由兩個螺桿相互嚙合輸送液體的泵。
多螺桿泵——由多個螺桿相互嚙合輸送液體的泵。
單螺桿泵
是一種單螺桿式輸運泵,它的主要工作部件是偏心螺旋體的螺桿(稱轉子)和內表面呈雙線螺旋面的螺桿襯套(稱定子)。其工作原理是當電動機帶動泵軸轉動時,螺桿一方面繞本身的軸線旋轉,另一方面它又沿襯套內表面滾動,于是形成泵的密封腔室。螺桿每轉一周,密封腔內的液體向前推進一個螺距,隨著螺桿的連續轉動,液體螺旋形方式從一個密封腔壓向另一個密封腔,最后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機械,具有結構簡單、工作安全可靠、使用維修方便、出液連續均勻、壓力穩定等優點。
螺桿泵的基本工作原理
1.螺桿泵是利用螺桿的回轉來吸排液體的。圖中表示三螺桿泵的剖視圖。圖中,中間螺桿為主動螺桿,由原動機帶動回轉,兩邊的螺桿為從動螺桿,隨主動螺桿作反向旋轉。主動螺桿從動螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。
由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內壁的緊密配合,在泵的吸 入口和排出口之間, 就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉動和嚙合,這些密封空間在泵的吸入端不斷形成,將吸入室中的液體封入其中,并自吸入室沿螺桿軸向連續地推移至排出端,將封閉在 各空間中的液體不斷排出,猶如一螺母在螺紋回轉時被不斷 向前推進的情形那樣,這就是螺桿泵的基本工作原理。
2.螺桿泵的工作原理是:螺桿泵工作時,液體被吸入后就進入螺紋與泵殼所圍的密封空間,當主動螺桿旋轉時,螺桿泵密封容積在螺牙的擠壓下提高螺桿泵壓力,并沿軸向移動。由于螺桿是等速旋轉,所以液體出流流量也是均勻的。
螺桿泵特點為:螺桿泵損失小,經濟性能好。壓力高而均勻,流量均勻,轉速高,能與原動機直聯。
螺桿泵可以輸送潤滑油,輸送燃油,輸送各種油類及高分子聚合物,用于輸送黏稠液體。
輸送高粘度介質:
3.根據泵的大小不同可以輸送粘度從37000-200000厘泊的介質。 
含有顆粒或纖維的介質:顆粒直徑可以這30mm(不超過轉子偏心距)。纖維長可以350mm(相當0.4位轉子的螺距)。其含量一般可達介質窖的40%,若介質中的固體物為細微之粉沫狀時,最高含量可達 60%或更高也能輸送。 
要求輸送壓力穩定,介質固有結構不愛破壞時,選用單螺桿泵輸送最為理想。  
螺桿泵優點:從上述工作原理可以看出,螺桿泵有以下優點:
1)壓力和流量范圍寬闊。壓力約在3.4-340千克力/cm 2,流量可達18600cm3/分;
2)運送液體的種類和粘度范圍寬廣;
3)因為泵內的回轉部件慣性力較低,故可使用很高的轉速;
4)吸入性能好,具有自吸能力;
5)流量均勻連續,振動小,噪音低;
6)與其它回轉泵相比,對進入的氣體和污物不太敏感;
7)結構堅實,安裝保養容易。
螺桿泵的缺點是,螺桿的加工和裝配要求較高;泵的性能 對液體的粘度變化比較敏感。
4 螺桿泵的管理
4.1 起動
螺桿泵應在吸排停止閥全開的情況下起動,以防過載或吸空。
螺桿泵雖然具有干吸能力,但是必須防止干轉,以免擦傷工作表面。假如泵需要在油溫很低或粘度很高的情況下起動,應在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動,讓泵起動時的負荷******,直到原動機達到額定轉速時,再將旁通閥逐漸關閉。當旁通閥開啟時,液體是在有節流的情況下在泵中不斷循環流動的,而循環的油量越多,循環的時間越長,液體的發熱也就越嚴重,甚至使泵因高溫變形而損壞,必須引起注意。
4.2 運轉
螺桿泵必須按既定的方向運轉,以產生一定的吸排。泵工作時,應注意檢查壓力、溫度和機械軸封的工作。對軸封應該允許有微量的泄漏,如泄漏量不超過20-30秒/滴,則認為正常。假如泵在工作時產生噪音,這往往是因油溫太低,油液粘度太高,油液中進入空氣,聯軸節失中或泵過度磨損等原因引起。
4.3 停車
泵停車時,應先關閉排出停止閥,并待泵完全停轉后關閉吸入停止閥。
4.4 螺桿泵因工作螺桿長度較大,剛性較差,容易引起彎曲,造成工作失常。對軸系的連接必須很好對中;對中工作******是在安裝定位后進行,以免管路牽連造成變形;連接管路時應獨立固定,盡可能減少對泵的牽連等。此外,備用螺桿,在保存時******采用懸吊固定的方法,避免因放置不平而造成的變形公元前三世紀,阿基米德發明的螺旋桿,可以平穩連續地將水提至幾米高處,其原理仍為現代螺桿泵所利用。 
1.單螺桿泵的壓力確定:單螺桿泵******輸出壓力是根據襯套級數即襯套的導程數來確定:
1級:最高工作壓力為0.6 MPa;
2級:最高工作壓力為1.2 MPa;
4級:最高工作壓力為2.4 MPa;
由于輸送介質情況不同,對于含有嚴重磨損性的介質,請參照表一選擇襯套級數。
表一:根據介質的磨損性選擇襯套級數
磨損性 一級 二級 
無 0.6MPa 1.2MPa 
一般 0.4MPa 0.8MPa 
嚴重 0.2MPa 0.4MPa 
2.單螺桿泵轉速的選擇:
單螺桿泵由于其結構特點,大部分使用在輸送較高粘度的液體及含有顆粒的液體,因此其轉數的選擇非常關鍵,根據經驗,列出表二、表三,您可根據具體情況綜合考慮。
表二:根據介質的磨損性選擇泵轉速
磨損性 介質名稱 轉速(rpm) 
無 淡水、促凝劑、油、漿汁、肉沫、油漆、肥皂水、血液、甘油 400-1000 
一般 泥漿、懸浮液、工業廢水、油漆顏料、廢絲水(糖)、灰漿、魚、麥麩、菜籽油過濾后的沉積物 200-400 
嚴重 石灰漿、粘土、灰泥、陶土 50-200 
*表中給出了所輸送的具體介質及其磨損特性的特例,請注意介質的特性隨其濃度和溫度的變化而變化。
*當泵的規格大時,轉速應選低一些。
表三:根據介質粘度選擇泵轉速
介質粘度(cst) 1-1000 1000-10000 10000-100000 100000-1000000 
轉速(rpm) 400-1000 200-400 <200 <100 
*在選擇轉速時也要根據經驗,因為一些其他因素也影響著轉速的選擇,在最后確定了上述數值的同時******與生產廠家協商。
3.單螺桿泵襯套橡膠材料的選擇:
單螺桿泵襯套為橡膠制品,也是單螺桿泵的一個易損件,它的選擇好壞,直接影響襯套的壽命,一般正常情況下襯套的壽命為3-6個月,如果選用不當,襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊。
4.材料組合選擇:輸送不同性質的介質,需不同材料組合。
5.性能表:一般單螺桿泵的性能表或特性曲線都是以20C清水為介質(粘度為1cst)時的數據,對于輸送不同粘度下的流量與軸功率不同。
6.軸封:根據需要和輸送介質,可采用機械密封和填料密封兩種,且這兩種結構具有互換性。
7.泵的驅動方式:由于單螺桿泵為低速泵,泵的驅動方式較多,一般有低速電機直聯(6級、8級)、齒輪減速電機驅動、無級變速電機驅動等方式。
螺桿泵在污水處理中的選用及應用過程
螺桿泵因其有可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體等特點,在污水處理廠中,廣泛地被使用在輸送水、濕污泥和絮凝劑藥液方面。螺桿泵選用應遵循經濟、合理、可靠的原則。如果在設計選型方面考慮不周,會給以后的使用、管理、維修帶來麻煩,所以選用一臺按生產實際需要,合理可靠的螺桿泵既能保證生產順利進行,又可降低修理成本。
一、螺桿泵的轉速選用 
螺桿泵的流量與轉速成線性關系,相對于低轉速的螺桿泵,高轉速的螺桿泵雖能增加了流量和揚程,但功率明顯增大,高轉速加速了轉子與定子間的磨耗,必定使螺桿泵過早失效,而且高轉速螺桿泵的定轉子長度很短,極易磨損,因而縮短了螺桿泵的使用壽命。 
通過減速機構或無級調速機構來降低轉速,使其轉速保持在每分三百轉以下較為合理的范圍內,與高速運轉的螺桿泵相比,使用壽命能延長幾倍。 
二、螺桿泵的品質 
現在市場上的螺桿泵的種類較多,相對而言,進口的螺桿泵設計合理,材質精良,但價格較高,服務方面有的不到位,配件價格高,訂貨周期長,可能影響生產的正常運行。 國內生產的大都仿制進口產品,產品質量良莠不齊,在選用國內生產的產品時,在考慮其性價比的時候,選用低轉速,長導程,傳動量部件材質優良,額定壽命長的產品。 
三、確保雜物不進入泵體 
濕污泥中混入的固體雜物會對螺桿泵的橡膠材質定子造成損壞,所以確保雜物不進入泵的腔體是很重要的,很多污水廠在泵前加裝了粉碎機,也有的安裝格柵裝置或濾網,阻擋雜物進入螺桿泵,對于格柵應及時清撈以免造成堵塞。 
四、避免斷料 
螺桿泵決不允許在斷料的情形下運轉,一經發生,橡膠定子由于干摩擦,瞬間產生高溫而燒壞,所以,粉碎機完好,格柵暢通是螺桿泵正常運轉的必要條件之一,為此,有些螺桿泵還在泵身上安裝了斷料停機裝置,當發生斷料時,由于螺桿泵其有自吸功能的特性,腔體內會產生真空,真空裝置會使螺桿泵停止運轉。 
五、保持恒定的出口壓力 
螺桿泵是一種容積式回轉泵,當出口端受阻以后,壓力會逐漸升高,以至于超過預定的壓力值。此時電機負荷急劇增加。傳動機械相關零件的負載也會超出設計值,嚴重時會發生電機燒毀、傳動零件斷裂。為了避免螺桿泵損壞,一般會在螺桿泵出口處安裝旁通溢流閥,用以穩定出口壓力,保持泵的正常運轉。
雙螺桿泵和多螺桿泵
下面以三螺桿為例
它主要是由固定在泵體中的襯套(泵缸)以及安插在泵缸 中的主動螺桿和與其嚙合的兩根從動螺桿所組成。三根互相 嚙合的螺桿,在泵缸內按每個導程形成為一個密封腔,造成 吸排口之間的密封。
泵工作時,由于兩從動螺桿與主動螺桿左右對稱嚙合, 故作用在主動螺桿上的徑向力完全平衡,主動螺桿不承受彎 曲負荷。從動螺桿所受徑向力沿其整個長度都由泵缸襯套來支承,因此,不需要在外端另設 軸承,基本上也不承受彎曲負荷。在運行中,螺桿外圓表面和 泵缸內壁之間形成的一層油膜,可防止金屬之間的直接接觸,使螺桿齒面的磨損大大減少。
螺桿泵工作時,兩端分別作用著液體的吸排壓力,因此對螺桿要產生軸向推力。對于壓差小于10千克力/cm2 的小型泵,可以采用止推軸承。此外,還通過主動螺桿的******油孔將 高壓油引入各螺桿軸套的底部,從而在螺桿下端產生一個與軸向推力方向相反的平衡推力。
螺桿泵和其它容積泵一樣,當泵的排出口完全封閉時,泵內的壓力就會上升到使泵損壞或使電動機過載的危險程度。所以,在泵的吸排口處,就必須設置安全閥。
螺桿泵的軸封,通常采用機械軸封,并可根據工作壓力的高低采取不同的形式。
2 三螺桿泵的結構
3 螺桿泵的性能
3.1 排量
螺桿泵的理論排量可由下式計算:
Qt=60Ftn m3/h
式中:F—泵缸的有效截面積,cm2;t—螺桿螺紋的導程, m;n—主動螺桿的每分鐘轉數。
螺桿泵的內部泄漏量Qs:
Qs=αp/σm
式中:p—泵的工作壓力;σ—所排送的液體的粘度;α—與 螺桿直徑和有效長度有關的系數;m=0.3-0.5。泵在壓送不同粘度的液體時,其排量會發生變化。排量和 粘度的關系可由下式表示:
Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m
式中:Q1—粘度為σ1時的排量;Q2—粘度為σ2時的排量。
3.2 功率
泵的軸功率一般為水功率、摩擦功率和泄漏損失功率這三部分的總和。
水功率Nc是指單位時間內泵傳給液體的能量,也稱輸出 功率,可用下式計算:
Nc=PQ×10-3 千瓦
式中:P—泵的排出壓力和吸入壓力之差,帕;Q—泵的實 際排量,m3/s。
摩擦功率是指液體粘性阻力產生的摩擦損失,可由下式表示:
Nf=Kn1.5D2 σm 千瓦
式中:n—轉速;D—主動螺桿的外徑;—粘度;K—與螺桿長度有關的系數;m=0.3-0.5。
由上可見,當泵運送的液體粘度不同時,泵的軸功率也將不同。
泄漏損失是指液體從高壓處漏回低壓處所造成的功率損失。
所以,當計算泵的軸功率時,如采用理論排量,則泵的軸功率由下式表示:
N=NfPQt10-3 千瓦
有關標準
CBM2224-1982 船用電動三螺桿泵技術條件
CB/T3708-1995 船用螺桿泵修理技術要求
GB/T10831-2008 船用電動單螺桿泵
GB/T10886-2002 三螺桿泵 
GB/T11035-2008 船用電動雙螺桿泵泵 
GB/T11705-2009 船用電動三螺桿泵試驗方法 
GB/T21411.1-2008 石油天然氣工業井下設備人工舉升用螺桿泵系統1泵
JB/T8091-1998 螺桿泵試驗方法
JB/T8644-2007 單螺桿泵
JB/T8645-1997 潛水螺桿泵
JT/T547-2004 船用螺桿泵修理技術要求
SHS01016-2004 螺桿泵維護檢修規程
SY/T6084-2007 地面驅動螺桿泵使用與維護
故障處理
1.泵體劇烈振動或產生噪音:
產生原因:水泵安裝不牢或水泵安裝過高;電機滾珠軸承損壞;水泵主軸彎曲或與電機主軸不同心、不平行等。
處理方法:裝穩水泵或降低水泵的安裝高度;更換電機滾珠軸承;矯正彎曲的水泵主軸或調整好水泵與電機的相對位置。
2.傳動軸或電機軸承過熱:
產生原因:缺少潤滑油或軸承破裂等。
處理方法:加注潤滑油或更換軸承。
3.水泵不出水:
產生原因:泵體和吸水管沒灌滿引水;動水位低于水泵
濾水管;吸水管破裂等。
螺桿與殼體之間的密封面是一個空間曲面。 在這個曲面上存在著諸如ab或de之類的非密封區,并且與螺桿的凹槽部分形成許多三角形的缺口abc、def。這些三角形 的缺口構成液體的通道,使主動螺桿凹槽A與從動螺桿上的 凹槽B、C相連通。而凹槽B、C又沿著自己的螺線繞向背面, 并分別和背面的凹槽D、E相連通。由于在槽D、E與槽F(它屬 于另一頭螺線)相銜接的密封面上,也存在著類似于正面的三 角形缺口a’b’c’,所以D、F、E也將相通。這樣,凹槽ABCDEA也就組成一個“∞” 形的密封空間(如采用單頭螺紋,則凹槽將順軸向盤饒螺桿, 將吸排口貫通,無法形成密封)。不難想象,在這樣的螺桿 上,將形成許多個獨立的“∞”形密封空間,每一個密封空間所占有的軸向長度恰好等于累桿的導程t。因此,為了使螺桿 能吸、排油口分隔開來,螺桿的螺紋段的長度至少要大于一個導程。
螺桿泵注意事項  
螺桿泵因其可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體等特點,在污水處理廠中,廣泛地被使用在輸送水、濕污泥和絮凝劑藥液方面。螺桿泵選用應遵循經濟、合理、可靠的原則。如果在設計選型方面考慮不周,會給以后的使用、管理、維修帶來麻煩,所以選用的一臺按生產實際需要,合理可靠的螺桿泵既能保證生產順利進行,又可降低修理成本。 
一、螺桿泵的轉速選用 
螺桿泵的流量與轉速成線性關系,相對于低轉速的螺桿泵,高轉速的螺桿泵雖然能增加了流量和揚程,但功率明顯增大,高轉速加速了轉子與定子間的磨耗,必定使螺桿泵過早失效,而且高轉速螺桿泵的定轉子長度很短,極易磨損,因而縮短了螺桿泵的使用壽命。 
通過減速機或無級調速機構來降低轉速,使勘轉速保持在每分三百轉以下較為合理的范圍內,與高速運轉的螺桿泵相比,使用壽命能延長幾倍。 
二、螺桿泵的品質 
現在市場上的螺桿泵的種類較多,相對而言,進口的螺桿泵設計合理,材質精良,但價格較高,服務方面有的不到位,配件價格高,訂貨周期長,可能影響生產的正常運行。 
國內生產的大都仿制進口產品,產品質量良莠不齊,在選用國內生產的產品時,在考慮其性價比的時候,選用低轉速,長導程,傳動量部件材質優良,額定壽命長的產品。 
三、確保雜物不進入泵體 
濕污泥中混入的固體雜物會對螺桿泵的橡膠材質定子造成損壞,所以確保雜物不進入泵的腔體是很重要的,很多污水廠在泵前加裝了粉碎機,也有的安裝格柵裝置或濾網,阻擋雜物進入螺桿泵,對于格柵應及時清撈以免造成堵塞。 
四、避免斷料 
螺桿泵決不允許在斷料的情形下運轉,一經發生,橡膠定子由于干磨擦,瞬間產生高溫而燒壞,所以,粉碎機完好,格柵暢通是螺桿泵正常運轉的必要條件之一,為此,有些螺桿泵還在泵身上安裝了斷料停機裝置,當發生斷料時,由于螺桿泵其有自吸功能的特性,腔體內會產生真空,真空裝置會使螺桿泵停止運轉。 
五、保持恒定的出口壓力 
螺桿泵是一種容積式回轉泵,當出口端受阻以后,壓力會逐漸升高,以至于超過預定的壓力值。此時電機負荷急劇增加。傳動機械相關零件的負載也會超出設計值,嚴重時會發生電機燒毀、傳動零件斷裂。為了避免螺桿泵損壞,一般會在螺桿泵出口處安裝旁通溢流閥,用以穩定出口壓力,保持泵的正常運轉。
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