叙 词 螺杆泵 特性参数 调整参数 试验
The single scew pump characteristic parameter interrelationship curves with the pump outlet pressure and the suction vacuum was drawn after the test, the characteristic parameter was affected by the alteration of the outlet line and the suction line structure, was done. The test results have proved that the flow rate widely varied and the pump efficiency is high when the pump outlet line structure was altered and the outlet pressure was controlled in a special limit. To vary the pump outlet line structure could be one method of adjusting the pump characteristic parameter.
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单螺杆泵在油田钻井、采油及输油等方面正得到越来越广泛的应用。单螺杆泵工作时， 经常遇到调节泵流量问题。对于这种体积式泵，其流量的调节方法常用的有两种。一是改变 转子转速；二是改变排出管线或吸入管线结构(通常是改变排出口阀门或吸入口阀门的开启 度)。现文主要讨论第 2 种方法。然而，管线结构的改变除了改变泵的压力、流量外，对泵 的能耗、效率将产生多大程度的影响?改变泵出口阀门开启度与改变泵吸入口阀门开启度对 泵特性的影响有何不同?针对这些问题，我们进行了以下 2 项室内试验。
3.2 功率
泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。
水功率 Nc 是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出 功率，可用下式计算：
N =PQ×10-3 千瓦 c
式中：P—泵的排出压力和吸入压力之差，帕；Q—泵的实 际排量，m3/s。
摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：
4)吸入性能好，具有自吸能力；
5)流量均匀连续，振动小，噪音低；
6)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；
7)结构坚实，安装保养容易。
螺杆泵的缺点是，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。
2 三螺杆泵的结构
它主要是由固定在泵体中的衬套(泵缸)以及安插在泵缸 中的主动螺杆和与其啮合的 两根从动螺杆所组成。三根互相 啮合的螺杆，在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔，造 成 吸排口之间的密封。
和齿轮泵相比，单螺杆泵可输送高粘度的物质。
与柱塞泵、隔膜泵及齿轮泵不同的是，单螺杆泵可用于药剂填充和计量。
螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图 1 表示三螺杆 泵的剖视图。图中，中间螺杆为 主动螺杆，由原动机带动回转， 两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从 动螺 杆的螺纹均为双头螺纹。
由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸 入口和排出口之间， 就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不 断形成，将吸入室中的液体封入其 中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封 闭在 各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断 向前推进的情形那样，这 就是螺杆泵的基本工作原理。
螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。 在这个曲面上存在着诸如 ab 或 de 之类 的非密封区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口 abc、def。这些三角形 的缺 口构成液体的通道，使主动螺杆凹槽 A 与从动螺杆上的 凹槽 B、C 相连通。而凹槽 B、C 又沿着自己的螺线绕向背面， 并分别和背面的凹槽 D、E 相连通。由于在槽 D、E 与槽 F(它 属 于另一头螺线)相衔接的密封面上，也存在着类似于正面的三 角形缺口 a’b’c’，所 以 D、F、E 也将相通。这样，凹槽 ABCDEA 也就组成一个“∞” 形的密封空间(如采用单 头螺纹，则凹槽将顺轴向盘饶螺杆， 将吸排口贯通，无法形成密封)。不难想象，在这样 的螺杆 上，将形成许多个独立的“∞”形密封空间，每一个密封空间所占有的轴向长度恰 好等于累杆的导程 t。因此，为了使螺杆 能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺纹段的长度至 少要大于一个导程。
a) 单螺杆泵流量、泵轴力矩、效率等参数随出口压力变化的特性试验。
b) 单螺杆泵流量、泵轴力矩、效率等参数随吸入口真空度变化的特性试验。
更多内容：螺杆泵——未来工业泵的发展趋势
1 试验方法及试验结果
图 1 为单螺杆泵特性试验的试验台原理图。试验介质为清水、室温。试验用单螺杆泵 结构参数如下：螺杆直径φ42mm，衬套导程 241mm，螺杆偏心距 7.1mm，额定扬程 500mm。 试验分两种情况，一是将吸入口阀门 12 全部开启，改变排出口阀门 7 的开启度，同时测试 出口压力、流量、泵轴力矩、转速和吸入口真空度这些参数，测试数据如表 1；二是将吸入 口阀门 12 全部开启，然后关小排出口阀门 7，待出口压力增至 7.0MPa，排出口阀门 7 开 启度固定不动，再逐渐关小吸入口阀门 12，使吸入口真空度不断增加，同时测试泵出口压 力、泵轴力矩、泵轴转速及排出流量这些参数，测试数据如表 2。分别以泵出口压力和吸入 口真空度为横坐标，以流量、轴功率、效率为纵坐标绘制泵特性曲线，如图 2、图 3 所示。
2.27 3.37 3.58 4.84 5.59 7.51 9.72 10.53
0.028 2.230 2.460 3.580 4.260 5.680 7.120 7.320
97.26 96.81 96.76 95.85 95.47 91.17 85.29 77.67
4.3 停车
泵停车时，应先关闭排出停止阀，并待泵完全停转后关闭吸入停止阀。
4.4 螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系 的连接必须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接管 路时应独立固定，尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好采用悬吊固定 的方法，避免因放置不平而造成的变形。
从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点：
1)压力和流量范围宽阔。压力约在 3.4-340 千克力/cm 2，流量可达 18600cm3/分；
2)运送液体的种类和粘度范围宽广；
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3)因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速；
当旁通阀开启时，液体是在有节流的情况下在泵中不断循环流动的，而循环的油量越 多，循环的时间越长，液体的发热也就越严重，甚至使泵因高温变形而损坏，必须引起注意。
4.2 运行
螺杆泵必须按既定的方向运转，以产生一定的吸排。
泵工作时，应注意检查压力、温度和机械轴封的工作。对轴封应该允许有微量的泄漏， 如泄漏量不超过 20-30 秒/滴，则认为正常。假如泵在工作时产生噪音，这往往是因油温太 低，油液粘度太高，油液中进入空气，联轴节失中或泵过度磨损等原因引起。
摘 要 通过进行单螺杆泵特性参数随泵出口管线结构及吸入口管线结构变化的试
验研究，绘出了泵的特性参数与出口压力、吸入口真空度的关系曲线。试验结果表明，改变 泵出口管线结构，使泵出口压力在一定范围内工作时，流量变化大，而且泵效率较高，可以 作为泵调整参数的一种手段；而改变泵吸入口管线结构不宜作为泵的调整参数手段。
1—电机；2—扭矩仪；3—轴承箱；4—三通；5—单螺杆泵；6—排出口压力表；7—排出阀 门；8—排出管线；9—计量罐；10—放水阀门；11—水箱；12—泵吸入阀门；13—吸入管
线；14—吸入口真空表 图 1 单螺杆泵试验台工作原理
表 1 改变单螺杆泵出口压力的特性试验数据
测试值
计算值
出口压 吸入口 实际流 泵轴力 泵轴转 轴功 有效功 体积效 机械效 泵效
N=NfPQt10-3 千瓦
4 螺杆泵的管理
4.1 起动
螺杆泵应在吸排停止阀全开的情况下起动，以防过载或吸空。
螺杆泵虽然具有干吸能力，但是必须防止干转，以免擦伤工作表面。
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假如泵需要在油温很低或粘度很高的情况下起动，应在吸排阀和旁通阀全开的情况下 起动，让泵起动时的负荷最低，直到原动机达到额定转速时，再将旁通阀逐渐关闭。
N =Kn1.5D2 σm 千瓦 f
式中：n—转速；D—主动螺杆的外径；—粘度；K—与螺杆长度有关的系数；m=0.3-0.5。
由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。
泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。
所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示：
1.单螺杆泵的概念
单螺杆泵是一种新型的内啮合回转式容积泵。主要工作部件是偏心螺杆（转子）和固定 的衬套（定子）。
2.与其他泵相比，单螺杆泵的优势
和离心泵相比，单螺杆泵不需要杆泵具有更好的自吸能力。
和隔膜泵相比，单螺杆泵可输送各种混合杂质，含有气体及固体颗粒或纤维的介质，也 可输送各种腐蚀性物质。
泵工作时，由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合， 故作用在主动螺杆上的径向力 完全平衡，主动螺杆不承受弯 曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个长度都由泵缸衬套来 支承，因此，不需要在外端另设 轴承，基本上也不承受弯曲负荷。在运行中，螺杆外圆表 面和 泵缸内壁之间形成的一层油膜，可防止金属之间的直接接触，使螺杆齿面的磨损大大 减少。
序号 力 po／ 压力 pi／ 量 Qp／ 矩 Ma／ 速 n／ 率 Pa／ 率 Pf／ 率 ηv／ 率 ηm／ 率 η／
MPa
MPa m3．d－1 N．m r．min－1 kW