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      重點探討膜片壓力表的基本設計概念和功能原理

      返回列表發布日期:2019-08-06 09:43:39    |    


            膜片壓力表是管道系統中最常用的壓力表類型。本文重點探討了膜片壓力表的基本設計概念和功能原理。首先當流體進入旋轉葉輪或吸入孔中心的入口時,葉輪沿逆時針方向旋轉,它徑向向外推動流體,導致膜片加速。當它這樣做時,它會在其尾流中產生真空,從而將更多的流體吸入入口。膜片加速產生的能量與葉輪的速度成正比。葉輪旋轉得越快,流體運動越快,其力越大。通過引入阻力來利用這種能量。
            請記住,膜片壓力表不會產生壓力,它只提供流量。壓力是對該流動的阻力量的量度。膜片壓力表有兩個主要部件,一個是移動的,一個是固定的。移動部件由葉輪和軸組成。固定部件由殼體、蓋子和軸承組成。
      移動部件:葉輪和軸
      葉輪
            葉輪是實際移動流體的旋轉葉片。它們連接到在膜片壓力表殼內旋轉的驅動軸。葉輪設計用于對膜片壓力表中的液體進行旋轉或運動。
      葉輪分為多種不同的方式:
      相對于軸的軸線的流動方向。
            —徑向流動
            —軸向流動
            —混合流動
      相對于軸的軸線流動方向。
            —單吸(一側液體入口)
            —雙吸(兩側液體入口)
      機械結構
            —打開:沒有護罩或墻壁封閉葉片
            —封閉:護罩或側壁封閉葉片
            —半開式或渦旋式。
            開式和半開式葉輪不易堵塞,但需要手動調節蝸殼或后板以防止內部再循環。封閉式葉輪需要耐磨環,必須定期更換,存在維護問題。渦流葉輪對固體和纖維材料有效,但它們的效率低于其他設計。
      階段
      葉輪的數量決定了膜片壓力表的級數。
            —膜片壓力表只有一個葉輪,更適合低水頭服務
            —兩級膜片壓力表有兩個串聯安裝的葉輪,用于中型頭部。
            —多級膜片壓力表具有三個或更多個串聯安裝的葉輪,用于高水頭壓力,例如深井。
      葉輪等級(形狀)
            特定速度用于對壓力表葉輪的類型和比例進行分類。它被定義為RPM(每分鐘轉數)的速度,在該速度下,類似的葉輪必須運行,以1英尺/分鐘的速度輸送一英里/分鐘的流量。具體速度決定了葉輪的一般形狀或類別。徑向流葉輪主要通過膜片產生頭部。徑向葉輪通常用于低流量高揚程設計,而軸向葉輪用于高流量低揚程設計。具有較高比速的壓力表部分通過膜片和部分通過軸向力來產生頭部。

            軸套延伸超出密封壓蓋板的外表面和保護軸侵蝕、腐蝕和磨損。軸和套筒之間的泄漏不同于通過機械密封的泄漏,軸聯軸器補償軸的軸向增長并將扭矩傳遞給葉輪。它們可以是剛性的也可以是柔性的。當存在未對準的可能性時使用剛性聯軸器。彈性聯軸器更寬容,可以是彈性的(使用橡膠或聚合物部件)或非彈性的(使用金屬部件)。
      固定部件:外殼
            膜片壓力表外殼產生第一阻力。液體在排出噴嘴中進一步減速,其速度轉換為壓力。外殼通常是蝸殼或圓形,蝸殼是彎曲的漏斗,其尺寸增大到排放口。隨著其尺寸的增加,蝸殼降低了液體的速度并增加了輸出壓力。這有助于平衡軸上的液壓,但是,以低速運轉蝸殼式膜片壓力表會對軸施加過大的應力,從而增加密封件和軸承以及軸本身的磨損。蝸殼外殼構造更高的頭部,但圓形外殼通常用于更高容量的膜片壓力表。圓形殼體在葉輪周圍具有固定的擴散葉片,其將速度能量轉換成壓力能量。擴散器通常用于多級膜片壓力表。
            外殼是實心的還是分開的。在堅固的外殼設計中,整個外殼是一體的。分體式外殼由兩個或多個緊固在一起的部件組成,可水平(軸向分開)或垂直(徑向分開)分開。磨損環將殼體與葉輪密封。吸入和排出噴嘴內置于外殼中,它們通常采用以下方式之一制造:
            —端吸/頂部排放。排放噴嘴垂直于軸。
            —頂部吸入/頂部排出。兩個噴嘴都垂直于軸。該壓力表始終是徑向分體式膜片壓力表。
            —側吸/側排。兩個噴嘴都垂直于軸。該膜片壓力表可以具有軸向或徑向分開的殼體類型。
            軸和殼體之間的空間稱為腔室。如果在膜片壓力表中使用機械密封,則腔室通常被稱為密封腔室。如果使用填料來形成密封,則該腔室被稱為填料箱。密封腔和填料箱都保護膜片壓力表免受軸穿過套管的泄漏。他們還保持適當的溫度控制??烧{節的壓蓋有助于填料或密封件適當地安裝在軸套上。喉部或節流襯套在套管周圍形成緊密間隙。內部循環裝置(壓力表環)使流體循環通過冷卻器或貯存器。
      軸承
            軸承箱包圍軸承,使軸與固定部件保持正確對齊。它還包括用于潤滑、加油器和冷卻套的油箱。
      輔助部件
            輔助部件通常包括密封排水管、通風口和冷卻系統、軸承潤滑、密封腔或填料函冷卻以及壓力表底座冷卻系統。輔助管道系統可包括各種類型管道系統的閥門和儀表、熱電偶、視線流量指示器、流體儲存器以及所有相關的通風口和排水管。
      膜片壓力表容量
            容量是液體由膜片壓力表移動或推動的流速,單位為加侖/分鐘(GPM)。容量取決于輸送液體的壓力、溫度和粘度、膜片壓力表的尺寸和葉片之間的空腔形狀以及葉輪的尺寸和速度。
            注意:膜片壓力表的壓力輸出測量為“頭部英尺”而不是“磅/平方英寸”。
      由于液體基本上是不可壓縮的,因此容量與吸入管中的流速直接相關。這種關系如下:
            Q= 449xVxA.
            Q=每加侖的容量
            V=以每秒英尺為單位的流速
            A=以平方英尺為單位的管道面積。
      功率和效率
      制動功率(BHP)是輸送到膜片壓力表軸的實際功率,定義如下:
            BHP=QxHrxSp???。/3960xEff。
            Q=每加侖的容量
            Hr=絕對英尺的總差動頭
            Sp.Gr. =液體的比重。
            EFF。=壓力表效率百分比
      水馬力(WHP)是由膜片壓力表輸送的液壓馬力,定義如下:
            WHP = Q x Hr x Sp/Gr。/常數(3960)
            Q =每加侖的容量
            Hr =絕對英尺的總差動頭
            Sp.Gr. =液體的比重。
            常數(3960)是一馬力(33,000)的英尺-磅數除以一加侖水(8.33磅)的重量。由于壓力表中的摩擦,制動馬力總是大于液壓馬力,壓力表效率是這兩個值的比率。
      BHP
            最佳效率點(BEP)是最高葉輪尺寸的容量,效率最高。BEP上方或下方的所有點都具有較低的效率,并且葉輪受到振動、熱和空化。由于軸偏轉,這會導致軸承過早失效和機械密封失效,并且熱量將導致緊密公差部件的咬合和氣穴現象。與低效壓力表相比,膜片壓力表使用更少的能量($$$)來運行。如果可能,最好避免任何效率為55%或更低的壓力表。(當實際效率未知時,55%的效率是用于估算壓力表性能的行業標準。)
      壓力表曲線
            壓力表曲線是一個簡單的圖表,顯示了特定壓力表的性能特征。壓力表制造商根據制造商生產的各種壓力表型號的測試結果創建壓力表曲線。請記住,壓力和流量之間總是存在反比關系。壓力越高意味著流量越低。壓力越低,流量越大。
            每個壓力表曲線通常反映由制造商制造的單個壓力表型號。圖表的右上角顯示了膜片表的速度。在上面的圖表中,這是3500 RPM。兩個變量會影響膜片表的性能、馬達的馬力和葉輪的尺寸。曲線的左側標記為HEAD-FT。這是膜片表能夠提升流體的距離。曲線的底部標記為US GPM。這是膜片表產生的流量。紅色上曲線表示各種葉輪尺寸。綠色直線表示該壓力表可用的電機功率額定值。它們共同代表了膜片表在選定的電機或葉輪尺寸下的最佳性能。如果膜片表只有一個電機可用,它將沒有單獨的馬力線。如果膜片表只有一種尺寸的葉輪,那么壓力表曲線上只有一條線!
            基于上述曲線,在100 GPM下輸出125英尺hd將需要5 HP電機和6英寸直徑的葉輪。同樣,70英尺高的輸出。在80 GPM時,需要一臺3 HP馬達和5英寸直徑的葉輪。NPSH FT(圖中右下方顯示)是壓力表在水面之上的最大高度。這不適用于潛水壓力表、噴氣壓力表或渦輪壓力表,因為壓力表在水下。它也不適用于增壓壓力表,因為水已經從水源強制進入它們。有時可訂購帶有定制葉輪尺寸的膜片壓力表。這通常不會比庫存壓力表花費更多,但由于它們是定制的,因此會延遲交付。
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