往复泵
往复泵的工作原理及特点
3
4
Q （=0） 3.14
1.57
0.14
0.32
Q （=0.2） 3.2
1.6
0.25 0.32
图1-2 电动往复泵的流量变化曲线
1-1-3 往复泵的特点
1. 有较强的自吸能力。
靠自身抽出泵及吸入管中的空气而将液体从低处吸入泵内的能力。 自吸能力可由自吸高度和吸上时间来衡量。
泵吸口造成的真空度越大，则自吸高度越大 造成足够真空度的速度越快，则吸上时间越短。
1-1-3 往复泵的特点(2)
3. 额定排出压力与泵的尺寸和转速无关
P取决于泵原动机的n、轴承的承载能力、泵的强度 和密封性能等。
为防过载，泵起动前必须打开排出阀，且装设安全阀。 以上是共有特点。此外，往复泵还有： 4. 流量不均匀，排出压力波动
为减轻Q ，常采用多作用往复泵或设置空气室。
第一篇
船用泵和空气压 缩机
第一章 往复泵
第一节 往复泵的工作原理及特点
1-1-1 往复泵的工作原理
➢ 工作原理 ➢ 容积式泵，其对液体作功的主要运动部件
是做往复运动的活塞或柱塞，亦可分别称 为活塞泵或柱塞泵。
图1—1单缸活塞泵的工作原理图。
1-1-2 往复泵的流量
➢ 往复泵的理论流量即活塞的有效工作面在 单位时间内所扫过的容积：
q = Av ➢ 曲柄连杆机构将回转运动转换为往复运动，故v和泵q将周
期性地变化。一般曲柄连杆长度比 ≤0.25，v可用曲柄销 的线速度在活塞杆方向的分速度代替，即
v = r sin ➢ 式中: -曲柄角速度,常数; -曲柄转角 ➢ 单作用泵的流量也近似地按正弦曲线规律变化。
➢ 单作用泵的流量是很不均匀的。 ➢ 多作用往复泵流量的均匀程度显然要比单作用泵强。 ➢ 三作用泵流量的均匀程度不但优于单、双作用泵，而且比四作用
往复泵
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二十八、往复泵
28.6往复泵的流量
流量脉动率
瞬时流量脉动率与缸数、作用数及λ 有关。见表3一2和表3一3。 只有当压力为确定的常数时，才能利用上述各式汁算 往复泵所消耗功率的计算，与离心泵的相同：
往复泵总效率为机械效率、容积效率和指示效率之乘积。 指示效率可理解为缸内水力损失程度。 往复泵机械效率：对曲柄驱动取0.858~0.85，对蒸汽泵取0.90~0.96； 往复泵容积效率对清水取0.8~0.98，对油品、液态烃等取0.60~0.80。
二十八、往复泵
28.7往复泵的流量脉动的缓解
工作原理
必须指出，空气室消减流量脉动的效果不仅取决于空气室中空气容积， 而且与管路的配置有很大关系。 吸入空气室原理一样。
空气室的结构形式及特点
如图3一4，空气室按充入气体压力可分为： 常压式和预压式两种类型。
1、常压式空气室
空气室内充有常压气体的，为常压式空气室。 一般充入气体为空气，当泵输送介质为易燃、 易爆液体时，充入氮气或其他化学性质不活 泼的气体。
泵的瞬时流量
不考虑容积损失的前提下，泵在每一瞬间排出或吸入的流量称为理沦 瞬时流量简称瞬时流量。 每一个工作腔的瞬时流量在数值上应等于工作腔容积的变化率。整台 泵的瞬时流量应为各工作腔的瞬时流量（在同一瞬间）之和。
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二十八、往复泵
28.6往复泵的流量
对于单缸单作用的机动泵的瞬时流晕，先计算活寨的瞬时速度为：
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二十八、往复泵
28.6往复泵的流量
往复泵是由曲柄连杆机构驱动的。按曲柄连杆速度方程式可知，活塞
从缸头到缸尾速度是从零按正弦曲线增大，在汽缸中部最大，然后又按 正弦曲线降速到零。活塞推动排出的液体，流速随活塞规律运动，往复 泵排出流量也是按正弦波曲线的，造成流量脉动， 不但流量是不均匀的，严重时，可能与管线一起 发生共振。
往复泵工作原理
往复泵工作原理
往复泵是一种常见的流体输送和压缩装置，其工作原理如下：
1. 压缩室：往复泵由一个压缩室和一个或多个活塞组成。
活塞与压缩室之间有个阀门，用来控制流体的进出。
2. 吸入过程：当活塞从压缩室的最低点开始上升时，压缩室内的压力降低。
随着活塞的上升，阀门打开，流体从外部进入压缩室。
3. 压缩过程：当活塞下降时，阀门关闭，阻止流体回退。
随着活塞的下降，压缩室内的流体被压缩和推送，使其增加压力。
4. 排出过程：当活塞再次上升时，阀门打开，将压缩室内的流体推向出口管道，完成一次循环。
往复泵通过不断变换压缩室内的体积，实现流体的吸入、压缩和排出。
这种循环不断重复，使得流体能够被连续地输送和压缩。
往复泵的工作原理适用于多种领域，如液体输送、气体压缩、冷冻系统等。
它具有结构简单、可靠性高、耐用等特点，在工业和民用领域得到了广泛应用。
往复泵
3．泵阀 检查泵阀与阀座的密封面(阀线)是否完好，否 则研磨。密封面刻痕太深时，研磨前可先光车。 泵阀各弹簧的张力应该均勾，自由高度应基本 相等；如果弹簧失去弹性，自由高度减少5％ 以上，应予换新。 4．填料函 填料（盘根 ，盼更）安装松紧程度适当， 应允许有少量液体滴漏，以润滑和冷却活塞杆。 当软填科磨损漏泄增加时，可均匀地压紧填料 压盖。如果填料磨损太多，压紧压盖也不能减 轻漏泄，即应更换填料。
综述：a、转速提高使Hmax 加大，关闭滞后， 落座敲击严重，使升程限制器损坏。故限制往 复泵转速提高的主要因素：惯性水头和泵阀 b、减轻泵阀比载荷Hv。虽可减小阀的阻力，但 会使hmax加大，并使关闭滞后和敲击加剧。Hv一 般取2—3m，最大4—6m。通常，低压泵Hv可选得 小些，以免h过低；高速泵则应选大一些，以 减小hmax，使阀关闭及时、减轻撞击；此外， 吸入阀的Hv值常比排出阀小，以利于提高泵的 允许吸上真空度。
第二节 泵的正常工作条件
一、泵的正常吸入条件 保证泵正常吸入所需的条件可表达如下： 1）泵必须能造成足够低的吸入压力。 Ps=Psr－（Zs+Vs2/2g+Σ hs）ρ g MPa （1--5） 2)泵吸口处的真空度不得大于泵的允许吸上真 空度。即 Pa－Ps≤Hs （1--6） 或 （ Pa－Ps）/ ρ g ≤[Hs] （1--7） 从而 P‘s＞ Pv （1--8） 式中 P‘s——泵内最低吸入压力
2．泵阀阻力 P2As=P1Av+Gvs+Rs+Iv N 式中：p1、p2---阀盘上下的液体压力，Pa。 As---阀座孔截面积，m2 Gvs---阀和弹簧在液体中的重力，N Rs---阀的弹簧力，N Av---阀盘面积，m2 Iv---阀盘作不等速运动的惯性力， N
往复泵
6.1.5健全设备档案做到设备技术状况月报，季报和年 报。突发事故及时上报，及时处理解决，做到设备 档案齐全，准确无误。
6.1.6认真学好看懂和掌握设备使用说明书所介绍的章 节，内容，便于实际操作及维护，保养等。
泵的维护及保养
往复泵液力端
往复泵液力端
• 1、泵头：泵头为不锈钢整体锻造而成，吸、排液 阀垂直布置，吸液孔在泵头底面，排液孔在泵头 侧面，同阀腔相通，简化了排出管路系统。
• 2、密封函：密封函与泵头以法兰连接，柱塞的密 封形式为碳素纤维纺织的矩形软填料，具有良好 的高压密封性能。
• 3、柱塞：表面镀有镍铬合金，具有良好的减磨防 腐性能
3）泵的压力取决于管路特性 由这一特性又导致往复泵在启动和操作过程 中与离心泵有重大区别：
往复泵的特点
a、在泵的排出管路上必须设置安全阀，以保证排 出压力不高于它的额定值；
b、在泵启动前，必须把管路上的排出阀门全部打 开，不允许排出管路堵塞，否则就有可能造成 设备或人身伤亡事故；
c、往复泵允许降压使用，只不过没有充分发挥原 设计的功能而已；
6.2.7定期检查皮带的松紧度。 6.2.8定期更换易损件
泵的维护及保养
6.2.9调整各部位间隙，检查各部位螺栓，螺母有否 松动并扭紧。
6.2.10需长期停用的泵（特别是污水泵）应用清水 冲洗，放净泵体内的液体，拆洗所有阀组件，涂 上防锈油，并对整个泵进行防腐保养、封存、待 用。
6.2.11如若启用停放较长时间的泵，应对泵进行全 面检查、保养，否则不予启用运行。
振动及其解决办法
b、由于吸入量不足（瓶颈现象）或吸入带有气 体进入（吸入管漏气），使其柱塞抽空而造成 泵体震动，以及吸入管线震动。
简述往复泵的工作原理
简述往复泵的工作原理
往复泵是靠活塞在气缸内作往复运动来输送液体的，它由泵头、泵体、活塞和气缸等组成。
往复泵的工作原理：往复泵工作时，活塞从气缸的顶部进入，向下运动，当活塞接近下止点时，活塞环关闭，缸体内充满液体，此时，活塞继续下降，在缸体底部与进液口之间形成负压区；当活塞接近上止点时，活塞又回到上止点。
如此不断地重复上述动作。
往复泵的主要特点是：往复泵的工作原理是靠压缩空气从进气口进入气缸内，活塞在气缸内作往复运动来输送液体。
活塞在气缸内运动时，由进液口进入的液体进入气缸后被吸入并从出液口流出。
活塞在气缸内作往复运动时，将缸体内的空气排出并从出液口排出。
往复泵由泵头、泵体、活塞、气缸、进液口和出液口等部分组成。
往复泵有一根与缸体连在一起的轴，并通过轴承连接在电动机上。
驱动轴上的皮带轮带动主轴旋转时，使连杆推动活塞上行并通过气缸与缸体上的进液口相通；当活塞下行时，连杆带动曲轴旋转时使曲轴也下行并通过进液口与缸体上的出液口相通。
—— 1 —1 —。
第十二章往复泵
1
t
t
t 2 t1
2
th
所以：
则：
1
( 2 1 )
1
1
( 2 1
180
0
)
FSn 1 V ' 2 F r sin d ( 2 1 ) 0 1 60 180
2Fr cos
一、往复泵的特性 理论上说往复泵的泵量不随泵压的变化而变化，而 实际上往复泵的泵量随泵压的上升，由于泄漏量的增加 而有所减小。 Q Qtp Q 0
P
二、往复泵管路的特性
往复泵管路中损失的总水头可用下式计算：
H hL hLs hLd ls ld 1 1 1 1 2 [( s s ) (d d ) ]Q ds Fs 2 g dd Fd 2 g ls ld 1 1 1 1 (d d ) 令：( s s ) ds Fs 2 g dd Fd 2 g
理论瞬时流量的变化规律近似的按正弦规律变化。两者 的 区别仅在于有杆腔的活塞杆占据了一定的体积，因而理论 瞬时流量稍小于无杆腔。多缸泵的理论瞬时流量使所有液缸 在同一瞬时流量的叠加值，其合成曲线也按正弦规律变化。
下图是不同液缸数的单作用往复泵的理论瞬时流量曲线图:
单缸单作用
双缸单作用
三缸单作用
四缸单作用
1.往复泵每个液缸无杆腔排送液体的理论瞬时流量为：
Q th F u
'
m /s
3
2.往复泵每个液缸有杆腔排送液体的理论瞬时流量为：
Q th ( F f )u
'
m /s
3
活塞的运动是有曲柄-连杆机构带动的，因此，活 塞的运动速度可用下式近似计算：
往复泵
第章往复泵一、结构与工作原理往复泵由液力端和动力端组成。
液力端直接输送液体，把机械能转换成液体的压力能；动力端将原动机的能量传给液力端。
液力端由液缸、柱塞或活塞、阀、填料函、集合管和缸盖组成。
动力端由曲轴、连杆、十字头、小连杆、轴承和机架组成。
当曲柄逆时针旋转时，柱塞由液缸里向外运动，液缸的容积增大，压力降低，被输送的液体在压力差的作用下克服吸入管和吸入阀等的阻力损失进入到液缸。
当曲柄转过180°以后，柱塞由液缸外向里运动，液体被挤压，液缸内液体压力急剧增加，在这一压力作用下吸入阀关闭而排出阀被打开，液缸内液体在压力差的作用下被送到排出管路中去。
当往复泵的曲柄不停地旋转时，往复泵就不断地吸入和排出液体。
柱塞在泵缸内往复一次只有一次排液的泵，叫单作用泵。
当柱塞两面都起作用，即一面吸入，另一面排出，这时一个往复行程内完成两次吸排过程，其流量约为单作用泵的两倍，称为双作用泵。
二、特点及应用场合1、柱塞泵的特点：1）流量只取决于泵缸几何尺寸、曲轴转速n，而与泵的扬程无关。
因此其不可用排出阀调节流量，只有另找出路。
例如我们厂现应用回流阀调节。
2）只要原动机有足够的功率、填料密封有相应的密封性能、零部件有足够的强度，活塞泵可以随着排出阀开启压力的改变产生任意高的扬程。
例如我厂P201泵出口压力随T201压力而改变。
3）活塞泵在启动时，不同于离心泵而是要开出口阀启动（见泵操作规程）4）自吸性能高；5）由于排出流量脉动造成流量的不均匀，有的需设法减少与控制排出流量和压力脉动，尽量控制流量的稳定。
2、应用场合：往复泵使用于输送压力高、流量小的各种介质，当流量小于100m3/h，排出压力大于10Mpa 时，有较高的效率和良好的运行性能，亦适合输送粘性液体。
另外，计量泵也属于往复式容积泵，计量泵在结构上有柱塞式、隔膜式和波纹管式，其中柱塞式计量泵与往复活塞泵结构基本一样，但计量泵中的曲柄回转半径还可调节，借以控制流量。
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• 用一台三效单动往复泵向压强为981kPa(表压)的密闭 容器送20℃的清水。主管路内径为50mm(绝对粗糙度 为0.25)，管长(包括局部阻力的当量长度)为100m， 旁路直径为30mm。已知泵的活塞直径D=70mm，冲 程S=0.2m，往返次数nr=240min-1，容积效率 η v=0.95。试求：
隔 膜 泵 1- 吸入活门；2- 压出活门；3- 活柱 4- 水（或油）缸；5- 隔膜
② 计量泵 也是往复泵的一种
多股进料，按比例输送
③ 齿轮泵 齿轮泵可用于输送粘稠液体以至膏状物 ，属容积式转子泵
齿轮泵
④ 螺杆泵
属容积式转子泵，在高压下输送粘稠性液体
双螺杆泵
离心泵、往复泵、转子泵比较 指标 流量，m3/h 扬程 ，m 效率 离心泵
z 泵缸数; 式中： S 冲程;
A 活塞面积; nr 往复次数.
b）压头与流量无关，取决于管路需要
理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。 实际上，受泵体强度及泵原动机限制。 注意：这一点不同于离心泵
H
H
H’
H
Q QT
往复泵特性曲线
Q Q
往复泵工作点
Q
(2) 往复泵的流量调节 ① 改变活塞冲程； ② 改变活塞往复次数；
2.3 容积式泵(正位移泵)
2.3.1 往复泵
(1) 结构和工作原理
① 结构:
泵缸、活塞、阀门。
冲程：活塞在两端点间移动的距离。 冲程容积：活塞往复一次的容积排量。
1 2 3
5 4
1—泵缸 2—活塞 3—活塞杆 4—吸入阀 5—排出阀
往复泵装置简图
② 工作原理
●
活塞右移时，排出阀关闭，
吸液阀开启，开始吸液，
QT f ( z, A , S , nr )
V2
பைடு நூலகம்V1
③ 旁(支)路调节，不能封闭启动。
(3) 往复泵的安装 ① 有自吸能力，不需灌泵。
② 有允许安装高度限制。
影响安装高度的因素:
回流支路调节流量法
液面上方压力、流体饱和蒸汽压、吸入管路情况。 (4) 适用场合 适用于：流量小，扬程高，粘度大的流体。
安装高度 有限制
旁路
有限制
转速、叶轮
旁路、转速、冲 旁路 程
有限制 有限制
自吸能力 一般没有 关闭调节 启动
阀
没有
出口阀、旁 路阀全开 流量小压头 高、粘度不 大
有
全开
有
全开
适用范围 粘度较低
的各种介 质
高压头小流量清 中压头小流量 洁介质 尤其是高粘度
结构特点
简单、造价低、体 积小、安装方便
指标
离心泵
旋涡泵
特殊的离心 泵
往复泵(往复泵、 旋转泵（齿轮 计量泵、隔膜泵） 泵、螺杆泵）
活塞往复运动 转子旋转
工作原理 离心力做
功
特性曲线
由管路特性决定 工作点 （流量、压头） 正位移特性 （流量与管路无关、只与泵结构 有关；压头受管路承受能力限制）
流量调节 出口阀、
qV t
0
往复泵装置简图
π
2π
3π
单缸单作用往复泵流量曲线
双动泵： 理论流量
QT (2 A a)snr
qV
单缸双作用往复泵
双缸双作用往复泵 qV t t
0
0
π
2π
3π
π
2π
3π
单缸双作用往复泵流量曲线
双缸双作用往复泵的流量曲线
④ 正位移特性（容积泵、正位移泵）
a）流量与管路特性无关
QT f ( z, A, S , nr ) 实际流量 Q VQT
当活塞移至右端点时，吸液
行程结束；
●活塞由右端点向左移时，
5 4
1 2
3 1—泵缸 2—活塞 3—活塞杆 4—吸入阀 5—排出阀
吸液阀关闭，排出阀开启， 开始排液，当活塞移至左 端点时，排液行程结束。
往复泵装置简图
③ 往复泵的输液量
单缸单作用泵：
5 1 2
3
理论流量
QT ASnr
4
1—泵缸 2—活塞 3—活塞杆 4—吸入阀 5—排出阀
– 支管阀门全关时泵的功率(η =0.9)；16.45kw – 欲使主管流量减少1/3,支管长度 131.5m (包括局部阻力的当量长度)和泵的功率。 13.2kw – 欲调节冲程使主管流量减少1/3, 再求泵的功率。(假设效率不变) 8.8kw 10m
(5) 其它类型的正位移泵
① 隔膜泵
实际上是一种往复泵
均匀、稳定、 1.6~30000 定流量→扬程
往复泵
不均匀、恒定 1~600 扬程与流量无关
转子泵
比较均匀、恒定、 1~600 扬程与流量无关 扬程高效率降低较 大0.6~0.8
设计点最高，偏 扬程高效率降低 离越远效率越低 很少0.7~0.85 0.5~0.8 简单、造价低、 复杂、振动大、 体积小、安装方 体积大、造价高 便
不适用：腐蚀性介质或含有固体颗粒的流体。
容积式和正位移
• 按照泵的工作原理和结构，可分为叶片式泵、容积式泵 （又称正位移泵）和其他形式的泵。通过容积的改变进行 液体输送的机械成为容积泵。上面讲述的往复泵就是通过 活塞的往复运动引起泵缸工作室容积做周期性变化进行吸 液和排液的，因此往复泵属于容积泵。往复泵的输液流量 取决于活塞的往复次数及其位移，与管路无关；压头则取 决于管路，与泵无关；具有自吸能力。上述这三个特性称 为正位移特性，具有这种正位移特性的泵称为正位移泵。 容积泵都有类似往复泵的正位移特性，所以容积泵又称正 位移泵。 • 容积式泵（正位移泵）的具体形式多种多样，隔膜泵、计 量泵、齿轮泵、螺杆泵均为容积式泵的一种。