螺杆泵在冶金設備中的(de)應用(yòng)

1概述

螺杆泵在我國20世紀50年代就已生産,近年來(lái)螺杆泵技術及其應用(yòng)發展較快(kuài)。螺杆泵屬于容積式泵,從結構上分(fēn):單螺杆泵、雙螺杆泵、三螺杆泵及五螺杆泵。其中雙螺杆泵及三螺杆泵屬于典型的(de)工業泵類,本文所述的(de)螺杆泵就指的(de)是這(zhè)兩種泵。兩者的(de)工作原理(lǐ)基本相同,使用(yòng)場(chǎng)合相似,區(qū)别在于雙螺杆泵輸送的(de)介質粘度範圍更寬些,且适用(yòng)于非牛頓流體的(de)輸送。兩者總效率相差不大(dà),但雙螺杆泵的(de)容積率略低于三螺杆泵。

2螺杆泵在加熱(rè)爐燃燒系統中的(de)應用(yòng)

目前,有些中小型鋼鐵廠和(hé)其它冶金加工廠在沒有氣體燃料(如煤氣)的(de)條件下(xià),仍在使用(yòng)液體燃料。而液體燃料最爲廣泛采用(yòng)的(de)是重油。比如加熱(rè)爐燃燒系統在重油的(de)輸送及噴燃過程中,選擇合适的(de)泵機組對(duì)爐子的(de)正常工作很重要。由于重油的(de)正常工作粘度一般都比較高(gāo)(80 ℃時(shí)在50 ×102-6m2/ s以上) ,而且随著(zhe)溫度的(de)變化(huà),其粘度的(de)變化(huà)比較大(dà)。這(zhè)就要求我們應該選擇合适的(de)泵種以适應這(zhè)些介質的(de)輸送,使之穩定而無故障地運行。尤其是重油的(de)噴燃,泵機組輸送壓力的(de)恒定很重要。根據調查發現,目前采用(yòng)外齧合齒輪泵(稱齒輪泵)的(de)用(yòng)戶仍居多(duō)。其實在這(zhè)些系統中如果采用(yòng)螺杆泵則是有更多(duō)優點。

211螺杆泵可(kě)無脈動地工作

螺杆泵工作時(shí),通(tōng)過螺杆轉子與泵套的(de)孔壁間形成的(de)一個(gè)個(gè)密封腔,平穩地從低壓區(qū)運送到高(gāo)壓區(qū),在整個(gè)運送過程中,介質作純軸向運動,可(kě)完全做(zuò)到無脈動地運送介質。這(zhè)一點與齒輪泵不同。齒輪泵工作時(shí),在齒輪的(de)轉動下(xià),介質作軸向與徑向及其複合方向的(de)運動,産生明(míng)顯的(de)攪拌現象。其輸出壓力的(de)表現形式:螺杆泵的(de)輸出壓力比較穩定,齒輪泵則出口壓力會有波動。這(zhè)一點在輸送高(gāo)粘度的(de)介質(如重油等)時(shí)比較突出。

現将在現場(chǎng)采用(yòng)同規格的(de)螺杆泵及齒輪泵在完全相同工況條件下(xià)并在輸送出口壓力爲1 MPa時(shí)進行了(le)簡單的(de)對(duì)比,測量了(le)這(zhè)樣兩組數據:當輸送重油粘度約爲75 ×102-6m2/ s時(shí),齒輪泵出口壓力表的(de)指針跳動幅度爲±0. 16 ,三螺杆泵出口壓力表的(de)指針跳動幅度爲±0. 05 ,雙螺杆泵出口壓力表的(de)指針跳動的(de)幅度爲±0. 04 ;而當輸送重油粘度約爲150 ×102-6m2/ s 時(shí),齒輪泵出口壓力表的(de)指針跳動幅度爲±0. 22 ,三螺杆泵出口壓力表的(de)指針跳動的(de)幅度爲±0. 06 ,雙螺杆泵出口壓力表的(de)指針跳動的(de)幅度爲±0. 04。這(zhè)說明(míng),螺杆泵在重油的(de)輸送和(hé)噴燃過程中,介質的(de)輸送壓力很穩定。并且随著(zhe)介質粘度的(de)加大(dà),螺杆泵(尤其是雙螺杆泵)的(de)無脈動特點相比之下(xià)更爲明(míng)顯。

212螺杆泵的(de)使用(yòng)壽命

無論是螺杆還(hái)是齒輪泵,齒部的(de)磨損是決定其壽命的(de)最重要因素。因爲齒部磨損會導緻流量的(de)明(míng)顯下(xià)降,效率降低。在長(cháng)期調查中發現,齒輪泵在重油輸送及噴燃系統中連續運轉的(de)使用(yòng)壽命約爲3～6個(gè)月(yuè),而螺杆泵的(de)使用(yòng)壽命基本上都在1年以上。

經考查并咨詢了(le)相關的(de)泵生産廠家有關加工生産工藝,并進行了(le)多(duō)次對(duì)比,基本可(kě)排除因轉子的(de)材料及其熱(rè)處理(lǐ)的(de)原因導緻上述差異的(de)存在。認爲其原因主要是,除了(le)上述的(de)螺杆泵可(kě)無脈動平穩地工作外,還(hái)在于螺杆泵工作時(shí)對(duì)介質粘度的(de)變化(huà)不敏感,而與運轉中機械振動小引起的(de)泵内部機械損耗小等因素則直接相關。

同時(shí)對(duì)某鋼管廠重油輸送及噴燃系統中齒輪泵和(hé)螺杆泵的(de)使用(yòng)情況進行統計,使用(yòng)工況爲連續工作制。對(duì)于齒輪泵1999年平均使用(yòng)壽命爲4個(gè)月(yuè),2000年平均使用(yòng)壽命爲4. 5個(gè)月(yuè)。2001年改用(yòng)了(le)螺杆泵後,兩年時(shí)間除了(le)出現一次密封損壞更換密封外,未出現過齒形明(míng)顯磨損而報廢的(de)問題。

3螺杆泵在冶金設備液壓系統中的(de)運用(yòng)

311螺杆泵用(yòng)于主軋機潤滑系統 在軋鋼廠,主軋機機組齒輪箱的(de)潤滑系統工作是否穩定可(kě)靠影(yǐng)響到整個(gè)軋制生産過程。以往衆多(duō)工廠采用(yòng)的(de)是齒輪泵,近兩年選用(yòng)螺杆泵的(de)開始多(duō)起來(lái)。因爲采用(yòng)螺杆泵用(yòng)于潤滑系統具有如下(xià)優點:

(1)正确使用(yòng)的(de)螺杆泵機組具有振動小,噪聲級很低的(de)特點。泵機組産生振動與噪聲的(de)因素很多(duō),在完全相同的(de)使用(yòng)工況下(xià),螺杆泵機組與齒輪泵機組相比,其振動及噪聲級更低些。

如試驗采用(yòng)振動速度傳感器進行機組的(de)振動測試,測驗工況完全相同,采用(yòng)9 ×102-6m2/ s的(de)試驗介質爲液壓油,泵的(de)排量67 mL/ r ,改變螺杆與齒輪轉子的(de)轉速測定出螺杆泵與齒輪泵的(de)振動情況見圖3。同樣,采用(yòng)噪音(yīn)計分(fēn)别測定其噪聲級情況見圖4。

(2)螺杆泵可(kě)做(zuò)到較長(cháng)工作時(shí)間内不會加劇輸送介質的(de)乳化(huà)。液壓系統對(duì)工作介質的(de)抗乳化(huà)性能有嚴格要求,采用(yòng)齒輪泵由于對(duì)工作介質會産生攪拌,油中的(de)水(shuǐ)分(fēn)容易與油形成乳化(huà)液,使油易産生沉澱物(wù)并降低油的(de)潤滑性能。螺杆泵輸送介質時(shí)做(zuò)純軸向運動,平穩、無脈動,對(duì)介質不會産生攪拌,因而可(kě)在較長(cháng)時(shí)間内不會加劇工作介質的(de)乳化(huà)。

312采用(yòng)螺杆泵輸送水(shuǐ)乙二醇

水(shuǐ)乙二醇傳動液屬于合成型傳動液,其抗燃性能優于液壓油,在冶金設備的(de)液壓系統中使用(yòng)很廣泛。水(shuǐ)乙二醇在工作中如果受到反複攪拌、水(shuǐ)分(fēn)蒸發,粘度上升,其抗燃性能會下(xià)降,使用(yòng)性能受到影(yǐng)響。這(zhè)就要求在輸送這(zhè)種工作介質時(shí),泵機組不能使之産生明(míng)顯的(de)溫升,不能産生乳化(huà)及泡沫。由于螺杆泵輸送工作介質時(shí)的(de)無脈動性,選用(yòng)螺杆泵可(kě)起到理(lǐ)想的(de)使用(yòng)效果。

4選用(yòng)螺杆泵存在的(de)問題和(hé)建議(yì)

螺杆泵具備許多(duō)優異的(de)使用(yòng)性能,尤其是平穩無脈動地輸送介質,然而由于其螺旋曲面的(de)制造是通(tōng)過成型銑削加工,制造精度較高(gāo),工裝多(duō),因而制造成本高(gāo),價格比同規格的(de)齒輪泵高(gāo)許多(duō),因此,在一些要求不高(gāo)的(de)使用(yòng)場(chǎng)合可(kě)不選用(yòng)螺杆泵。

近年來(lái),一些高(gāo)等院校如華南(nán)理(lǐ)工大(dà)學、西安交通(tōng)大(dà)學等正緻力于開發螺杆泵的(de)螺旋曲面及加工的(de)最新工藝。比如精密鑄造成型法、爆炸成型法、車—磨成型法等新工藝,有望大(dà)幅度降低螺杆泵的(de)制造成本。随著(zhe)螺杆泵技術的(de)發展,質優價廉的(de)螺杆泵将會得(de)到更廣泛的(de)普及和(hé)應用(yòng)。