计量泵培训材料

第一节：基本术语

一、泵:泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机器。主要分为叶片式泵和容积式泵。

1、容积式泵:利用工作腔中的溶剂周期性变化来输送流体的机械称容积式泵。容积式泵有往复式泵和回转式泵两种。

2、往复泵:利用活塞或柱塞等的往复运动导致的容积周期性变化来输送流体的机械叫往复泵。

3、计量泵是往复式容积泵的一种。

图1-1往复式容积泵

泵的理论流量:不计泵内任何容积损失时，泵在单位时间内排出的液体容积为泵的理论流

量。

泵的流量:单位时间在泵的出口处实际测得的液体体积称为泵的实际平均流量，简称泵的

流量。常用单位为m3/h(米3/小时)、l/h（升/小时）。

泵的排出压力:泵出口处的压力换算到泵基准面上的值称为泵的排出压力。常用单位

MPa（兆帕）、bar（巴）、lMpa=10bar=100m水柱。

泵的吸入压力:泵入口处的压力换算到泵的基准面上的值称为泵的吸入压力。

净正吸入压头NPSH（Net Positive Suction Head）:是指泵入口处单位重量液体所具有的超过饱和蒸汽压头的富裕能量，通常单位为米。

泵的必需的净正吸入压头NPSH r（NPSH required）:为保证泵正常工作的NPSH称为泵的必

需的净正吸入压头。

泵的有效净正吸入压头NPSH（NASH available）:由泵装置运转实际造成的最小吸入压力计算得的NPSH称为泵的有效净正吸入压头。

泵头正常工作的条件:工作腔内液体的应始终大于输送液体的饱和蒸汽压力。否则，将

会引起工作腔内液体汽化，造成柱塞与液体脱流，从而引起工作腔内的撞击、噪声、震动以及流量的减少。

注:在实际应用中，由于往夏泵存在流量和压力的脉动，不能将NPSH a和NPSH r进行简单比较，来判别吸入条件是否满足，应根据泵和入口管路的具体情况进行计算。

泵的自吸能力:是指当工作腔内未充有液体时，泵能在多少时间内，把液体吸上多高的能力。

泵的有用功率Pe:单位时间内，被泵排出的液体由泵获得的能量称为有用功率。

Pe=ρ*g*q*H/1000≈q*P2/1000

式中q:泵的流量，单位为m3/s;

H:泵的扬程，单位为m;

P2：泵的排出压力，单位为Pa。

泵的轴功率P:输入到泵轴上的功率为轴功率。

P=Pe/η

式中η往复泵的效率。

泵的指示功率Pi:单位时间内，柱塞对液体所做的功为指示功率。它可以从示功图中求得。

Pi=ρ*g*qi*Hi/1000

式中qi：单位时间内从活塞得到能量的液体量，单位为m3/s;

Hi指示扬程，表示单位重量液体从活塞获得的能量，单位为m。

容积效率ηv:是指往复泵的实际流量和进入泵内液体流量的比值，它只考虑在阀、活塞、填料等处的泄漏及阀滞后开闭所造成的损失(△q)。

ηv=q/qi=q/（q+△q）

水力效率ηh：单位重量液体通过泵以后所获得的能量和活塞对单位重量液体所做功的比为水力效率。水力效率主要考虑液体在泵内流动时，由于沿程摩擦阻力损失和局部阻力损失所造成的压力损失及液体的惯性损失。

ηh=H/H I=H/(H+∑△h)

式中∑△h:液体从泵进口到泵出口的摩擦阻力和局部阻力损失(主要是克服阀的惯性

阻力，液体流经阀隙时便阀处于悬浮状态的阻力)以及液体的惯性损失等。

指示效率ηi。有用功率Pe和指示功率Pi之比为指示效率。

ηi=Pe/Pi=ηv*ηh

机械效率ηm：泵的指示功率Pi与轴功率P的比值为机械效率ηm，主要考虑输入到泵轴上的功率要经过曲柄连杆机构、填料箱等各种传动机构和摩擦副，要消耗一部分功率。

ηm=Pi/p

总效率η:有用功率Pe与轴功率P之比。

η=Pe/P=(Pe/Pi) * (Pi/P)=ηv*ηh*ηm

第2节应用范围

由于往复泵的排出压力比较高，且能输送各种介质，如高粘度、具有腐蚀性、易燃、易爆以及有毒的各种液体，所以在国民经济的各个部门得到了广泛的应用。

石油化学工业:合成橡胶、合成塑料、合成纤维、合成氨等。随着石油工业的发展，近

海油田大量开发，管道输送增加，这种应用的往复泵不断向高压、大功率万向发展。

化工流程中:造纸工业、食品工业、纺织工业、锅炉给水化学处理等。一台计量泵能同

时起到泵、流量计和控制器的作用。计量泵特别适用于将一种或多种介质加入反应器、混合容器或储存器中，各种成份可以分别用几台计量泵以一定的比例进行混合。

在造船和大型设备的生产中，需要大型锻压机械，而锻压机械的主要动力设备是高压往复泵。要求这种高压往复泵排出压力高、流量大且流量脉动小。

另外，往复泵在电站、机械制造、制药、化学分析、化妆品生产、生物和基因产品、

核工业等各个部门也得到了广泛的应用。

第3节工作原理

如图l-2所示，往复泵通常由两部分组成。一部分是直接输送液体，把机械能转换为液

体压力能的液力端;另一部分是将原动机的能量传给液力端，并且把原动机的旋转运动转换

为直线的运动的传动端。液力端主要有液缸体、活塞、吸入阀和排出阀。传动端主要有曲轴、连杆、十字头等部件。

当曲柄以角速度。逆时针旋转时，活塞往复运动，在吸入行程时，液缸体内容积增大，压力降低，入口端的液体在压力差的作用下克服吸入管路和吸入阀等的阻力损失进入到液缸体中。在排出行程时，液缸体中的液体被挤压，液体压力急剧增加。在这一压力作用下，排出阀被打开，液缸体中的液体在活塞的作用下被排送到排出管路中。当往复泵的曲柄以角速度不停地旋转时，往复泵就不断地吸入和排出液体。

由于液体具有可压缩性，往复泵中的液体如上图所示，不断进行着压缩、排出、膨胀和吸入的过程。

计量泵属于往复式容积泵，用于精确计量。也称定量泵、比例泵、加药泵等。

计量泵常用的流量调节方式:调节柱塞行程长度、调节柱塞往复次数或兼有以上两种方式，其中以行程调节的方式应用最广。

行程长度的调节有手动、电动、气动三种方式。往复次数的调节有变频器、变速齿轮等方式。

计量精度是稳定性精度（E S)、复现性精度 (Era)和线性度 (EL)的总称，是衡量计量泵计量准确性和优劣的重要依据。

稳定性精度ES是指在某一相对行程装置连续测得的流量测量值与最大流量值相对极限误差。即:

ES=（QSm a x-QSmin）/2*Qmax*l00%

式中:Qsm ax:一组流量的最大测量值，L/h

Qsmin:一组流量的最小值，L/h

Qmax:最大流量或额定流量[在最大相对行程刻度 (100%)处测得的单个流量测量

值的算术平均值]，L/h

（将流量调节手柄调制50%，重复测该点流量，最大值减去最小值）

复现性精度 Era是指间断测得的一组流量测量值对最大流量值的相对极限误差。即: Era=（QRmax-QRmin）/2*Qmax100%

式中:Q R max:同一行程位置间断测得的一组单个流量值的最大值，L/h

Q R min:同一行程位置间断测得的一组单个流量值的最小值，L/h

（如由50%测流量，达100%后，然后重新回到50%时测得值）

线性度EL是指在任一相对行程长度测得的单个流量测量值和对应的标定流量之差相对最大流量之比。即:

E L＝（Qi-Q c)/Qmax*100%

式中:Qi:稳定性精度试验在某一行程处测得的一组单个流量的任一测得值，L/h Qc:流量标定曲线上同一行程处的流量，L/h

API675标准规定，计量泵在0-100%额定流量范围内可调节，且在10-100%额定流量下，稳定性精度不超过士1%，复现性精度和线性度不超过士3%。

计量泵在10%额定流量以下操作时，计量精度下降较大，故一般不宜在10%额定流量下操作。

第4节工作特点

l．往复泵瞬时流量是脉动的

在往复泵的工作过程中，液体介质的吸入和排出过程是交替进行的，而且柱塞在移动过程中，其速度也在不断的变化之中。所以泵的瞬时流量不仅随时间变化，而且是不连续的。见图1-3通过选择多缸泵或蓄能器可以减少流量脉动。

2．往复泵的平均流量 (即泵的流量)是恒定的，见图1-5

由往复泵的工作原理可知，往复泵的流量只取决于泵的结构参数:往复次数、行程长度、柱塞直径、泵的工作腔或柱塞数，理论上与泵的排出压力无关，且与输送介质的温度、粘度等物理、化学性质无关。

实际上，由于介质性质和排出压力的不同，密封和泵阀处的泄漏量有所不同。当输送介质的压缩比较小时，这些因素对泵的流量影响是较小的;但当输送介质的压缩比较大时，如CO2、NH3等，在高压力时，容积效率的变化将会很大(选泵时要特别注意)。

3．泵的压力取决于管路的特性

在装置中，只要原动机有足够的功率，往复泵有足够的强度以及相应的密封能力，活塞就可以把液体排出。

根据这一特点:

1)泵的排出管路上必须设置安全阀，以保证泵的排出压力不高于它的额定值。

2)泵启动前，应该把管路上的吸入阀门和排出阀门全部打开。

3)往复泵允许降压使用。

4．往复泵有良好的自吸性能

在一定的安装高度下，不需要灌泵就可以在规定的时间内启动并达到正常工作状态。