Positive fortrengningspumper ble utviklet lenge før sentrifugalpumper. Væske er positivt forskjøvet fra en fast volumbeholder. Positive fortrengningspumper er i stand til å utvikle høye trykk mens de opererer ved lave sugetrykk. De er ofte referert til som konstant volum pumper. I motsetning til sentrifugalpumper påvirkes deres kapasitet ikke av trykket de opererer mot. Strømmen reguleres vanligvis ved å variere pumpens hastighet eller ved resirkulering. Positiv forskyvning pumper er delt inn i to grupper: roterende og stempelpumper.

Roterende pumper

Roterende pumper er normalt begrenset til tjenester der væskeviskositeten er svært høy eller strømningshastigheten er for liten til å håndteres økonomisk av andre pumper. Roterende pumper brukes ofte til å sirkulere smøreoljer gjennom motorer, turbiner, reduksjonsgir og prosessmaskinlagre. Roterende pumper fortrenger en fast mengde væske for hver omdreining av førerakselen. De har forskjellige pumpeelementer som skovler, lober, gir og skruer. Fig. 1 illustrerer tre (internt gir, eksternt gir og skrue) av de mest brukte roterende pumper i produksjonsoperasjoner.

>

fig. 1-Vanligvis brukte roterende pumper.

de fleste produsenter vurderer roterende pumper etter kapasitet (dvs.hele). Kapasitet er den totale væskeforskyvning av pumpen mindre slip. Slip er mengden av væske som lekker fra høyere trykk utslipp til lavere trykk sug. Slip oppstår fordi alle roterende pumper krever klaringer mellom de roterende elementene og pumpehuset. Disse klaringene gir en lekkasjebane mellom utladnings-og sugesidene. En pumpe med store klaringer, på grunn av maskinering toleranser eller slitasje, viser en proporsjonalt større slip. Roterende pumper kan ikke flytte ikke-smørende væsker som vann eller væsker som inneholder harde eller slipende partikler. Roterende pumper kan flytte store mengder luft eller damp i korte perioder uten å miste prime.

Rotasjonspumper er selvsugende, men er ikke konstruert for å gå tørr i lange perioder. For best mulig drift må det være nok væske i sugeporten for å holde pumpekammeret fullstendig fylt.

Fig. 2 illustrerer forholdet mellom hastighet, volumetrisk effektivitet og forskyvning av en roterende positiv forskyvningspumpe. Prinsippene for drift av noen av de vanligste typer roterende pumper er beskrevet neste.

div >

fig. 2-Forholdet mellom hastighet, volumetrisk effektivitet, og forskyvning av en roterende positiv-forskyvning pumpe.

Skyve vane

et sett med skovler er montert i en rotor der skovlene glir inn og ut av rotoren. Rotoren er montert utenfor midten i foringsrøret. Når skovlene roterer forbi sugeporten, glir de ut av rotoren samtidig som de opprettholder konstant kontakt med foringsrøret. Fjærer eller tetningsringer bidrar til å holde skovlene mot foringsrøret, slik at skovlene gjør en tett forsegling, eller passer, mot foringsrørveggen. Fanget væske tvinges fra sugeporten til utløpsporten.

glidende-vane design er i stand til å levere middels kapasitet og hodet. De leverer en konstant stromningshastighet for a sette rotorhastigheten. De fungerer godt med væsker med lav viskositet og er noe selvkompenserende for slitasje. De er ikke egnet for bruk med svært viskøse væsker(tykkere væsker forstyrrer glidevirkningen av skovlene). Et stort sliteområde skyldes friksjonspassasjen mellom skovlene og sylinderen.

Fleksibel Vane. Den fleksible skovlen er lik den glidende skovlen, bortsett fra at skovlene generelt er et mykt, bøyelig materiale og er integrert med rotoren. Når rotoren svinger, bøyer skovlene og samsvarer med sylinderens eksentriske form. De er enkle, billige, og er i stand til å utvikle et vakuum. De bør ikke få lov til å løpe tørr og bør bare brukes med lavtemperaturvæsker og i lavhodeapplikasjoner.

Eksternt gir

det eksterne giret består av to like store meshinggir, en driver og den andre en tomgang, som roterer inne i et hus. Når girene unmesh på sugesiden av pumpen, dannes et vakuum. Trykk tvinger væsken inn i pumpen der væsken bæres mellom tannhjulene og saken til utløpsporten. Ved utløpet skaper meshing av tannhjulene en grense som forhindrer væsken i å komme tilbake til sugingen. Girpumper fungerer like godt når de kjøres i begge retninger. Forholdsregler bør tas for å sikre at akselrotasjonen er riktig når spesielle egenskaper, for eksempel innebygde avlastningsventiler eller en utfallende bakside av akseltetningen, brukes.

Det finnes også modeller som bruker flere sett med gir på en aksel for å produsere mer kapasitet. Eksterne-gear pumper er kompakt i størrelse og kan produsere høyt trykk. De er godt egnet for svært viskøse væsker. De er lett produsert i et bredt spekter av materialer for å sikre kompatibilitet med pumpede væsker. På grunn av deres nære toleranser er de begrenset til rene væskeapplikasjoner.

Internt gir

den interne girpumpen ligner i prinsippet det eksterne giret, bortsett fra at drivakselen vender et ringgir med indre tenner. Den eksterne tannhjulet (idler) roterer på et offset senter og maskerer med drivgiret gjennom bare en segmentbue av rotasjon. Et fast halvmåneformet filter opptar mellomrommet mellom interne og eksterne tanntips motsatt maskepunktet. Når tannhjulene løsner ved inngangsporten, kommer væske inn og er fanget i tannrommet til hvert gir og føres til utløpsporten. Meshing av de to girene og eliminering av tannrommet tvinger væske fra pumpen.

Lateral gear pumper brukes i lav-hode applikasjoner. De er begrenset til et maksimalt tilbaketrykk på 100 psi og krever en trykkavlastningsventil på utløpssiden. Fordi små klaringer eksisterer, kan de ikke håndtere væsker som inneholder faste stoffer. Produsenten bør alltid konsulteres før en girpumpe brukes med væskehåndteringsstoffer.

Lobe

Lobe pumper opererer på samme måte som tannhjul bortsett fra de roterende elementene har to, tre eller fire fliker i stedet for tannhjul. Lobes kan ikke kjøre hverandre, så timing tannhjul brukes. Lobene kommer aldri i kontakt med hverandre, slik at pumpen kan få lov til å løpe tørr. Lobes brukes der produktintegritet må opprettholdes og i applikasjoner der væsker er skjærfølsomme. Det store volumet som er opprettet mellom foringsrøret og lobene, gjør at mange produkter kan pumpes uten å skade selve produktet. En stor fordel er at det ikke er metall-til-metall-kontakt mellom lobene, og dermed reduseres muligheten for spor av jern, stål eller andre pumpebyggematerialer som havner i produktet på grunn av slitasje. På den annen side er de dyrere enn gir-eller vingepumper og er vanskelige å reparere og vedlikeholde.

Skrue

Skruepumper kan være enkeltrotor (progressiv hulrom) eller flere rotor (intermeshing) design. Skruepumper er relativt høyhastighetspumper, men PÅ grunn av reversering av strømmen som kreves for å komme inn i sugepassasjen, KAN NPSH ofte være et problem. Skrue pumper brukes for høy-hodet programmer; de er den vanligste rotasjonspumpe typen i bruk i produksjon operasjoner.

Enkeltskrue

i enkeltskrueutformingen er væsken fanget mellom trinnene til en roterende skrue og trinnene til det indre stasjonære elementet. Disse pumpene brukes til viskøse væsker og væsker med høyt faststoffinnhold. De kan produsere betydelig sugeløft og relativt høye trykk. De kan håndtere væsker som spenner fra rent vann til slam uten å endre klaringer eller komponenter. På den annen side er de dyre, store og vanskelige å vedlikeholde, og reservedeler er dyre.

Flerskrue

i flerskrue-konstruksjonen strømmer væsken mellom en sentral drivskrue og en eller flere tomgangsskruer i et tettsittende hus. I to-skruepumper drives begge akslene med timinggir. I tre-skrue pumper, skruen slitebaner er kuttet slik at en skrue kan kjøre de to andre. Rotasjonen av skruene gir et vakuum ved innløpet, beveger væsken gjennom pumpen, og leverer væsken til utslippet. I små størrelser brukes de til å levere smøreolje til motorer og industrimaskiner. I mellomstørrelser brukes de i kontorbygg som en kilde til hydraulisk energi for å betjene heiser. I store størrelser brukes de til å laste og losse lektere og tankskip.

Stempelpumper

Stempelpumper flytter væske ved hjelp av en konstant frem og tilbake bevegelse av et stempel, stempel eller membran i et fast volum eller sylinder. Stempelpumper kan håndtere viskøse og slipende væsker. De er lavhastighetsmaskiner sammenlignet med sentrifugale og roterende pumper. De tilbyr høyere effektivitet, vanligvis 85 til 94%, og dermed krever de mindre hestekrefter. Stempelpumper er best egnet for applikasjoner med høyt trykk og lavt volum. De krever ofte pulsasjonsdempere på grunn av strømningens pulserende natur. De har høyere installerte kostnader (vanligvis motvirket av høyere effektivitet) og høyere vedlikeholdskostnader enn sentrifugale eller roterende pumper.

Stempelpumper

i stempelpumper beveger et stempel seg gjennom en stasjonær pakket tetning og skyves inn i og trekkes ut av et væskehulrom. I stempelpumper skyver et stempel som beveger seg frem og tilbake i et væskehulrom væsken fra sylinderen. Bevegelse av enten stempelet eller stempelet skaper en vekslende økning og reduksjon av strømmen. Når stempelet eller stempelet beveger seg bakover, øker det tilgjengelige volumet i sylinderen og en sugeventil åpnes for å la væsken komme inn i sylinderen gjennom en enveis sugeventil. Når stemplet eller stempelet beveger seg fremover, reduseres volumet i sylinderen, væskens trykk øker, og væsken presses ut gjennom en enveis utløpsventil.

Effektiviteten forblir høy uavhengig av hode eller hastighet (har en tendens til å synke litt med økende hastighet). Fordi stempelpumper kjører med lavere hastigheter enn sentrifugale eller roterende pumper, er de bedre egnet for håndtering av viskøse væsker. De er i stand til å produsere høyt trykk og stor kapasitet og er selvsugende. På den annen side krever de mer vedlikehold på grunn av det store antallet bevegelige deler. De er tyngre i vekt og krever mer gulvplass enn sentrifugale eller roterende pumper. I tillegg er de dårlige til å håndtere væsker som inneholder faste stoffer som har en tendens til å ødelegge ventiler og seter. Stempel-og stempelpumper krever større NPSHs på grunn av pulserende strømning og trykkfall gjennom ventilene. Som et resultat av pulserende strømning krever de spesiell oppmerksomhet på suge – og utløpsrørdesign for å unngå både akustiske og mekaniske vibrasjoner.

Membranpumper

Fig. 3 viser en typisk væske (gass-, luft-eller væskedrevet) membranpumpe. Driftsprinsippet ligner stempelpumper og stempelpumper, bortsett fra at i stedet for et stempel eller stempel er det en fleksibel pulserende membran som forskyver væsken. Varierende effekt-væsketrykk på den ene siden av membranen fører til at membranen avleder alternativt trekker væske inn i pumpesidekammeret eller tømmer væsken fra pumpesidekammeret. Membranpumper er i stand til å pumpe væsker som er viskøse, erosive, korroderende eller som inneholder store mengder faste stoffer. I tillegg er membranpumper selvsugende, kan kjøre periodisk uten væsker, og er billige å reparere fordi de ikke har noen fyllingsboks og har få bevegelige deler.

• 

  fig. 3-Membranpumpe.

Membranpumper er begrenset til små strømningshastigheter (90 gal / min), moderat utslippstrykk og moderate temperaturer. De krever hyppig vedlikehold og viser utmattelsessvikt med tiden. Lekkasjer kan forårsake fare ved å blande power fluid med prosessvæsken. Gass – / luftdrevne membranpumper brukes ofte som sump pumper.

det er mulig å bruke en membran for å drive et stempel eller stempelpumpe. Denne typen pumpe brukes ofte til kjemisk injeksjon fordi den er godt egnet for applikasjoner med lavt volum og stort hode, og hastigheten kan styres av en gasspjeldventil på strømfluidet.

stempelpumpe ytelse betraktninger

Stempelpumper er konstant volum pumper. Variasjoner i utslippstrykk påvirker ikke strømningshastigheten. Fordi disse pumpene fortsette å levere samme kapasitet, kan ethvert forsøk på å strupe utslipp flyten overtrykk pumpehuset og / eller utslipp rør. Dermed bør ingen stempelpumpe noen gang startes eller betjenes med utløpsblokkventilen lukket. Strømmen reguleres av hastighet.

Kapasitet

kapasiteten til en stempelpumpe er sylinderforskyvning mindre slip. For en enkeltvirkende sylinder kan sylinderforskyvning bestemmes fra

(Eq. 1)

for dobbeltvirkende sylindere kan sylinderforskyvningen bestemmes av

(Eq. 2)

hvor

s = sylinderforskyvning

A = stempel eller stempelområde

a = stempel-stang tverrsnittsareal

LS = slaglengde

n = hastighet

m = antall stempler eller stempler.

Slip Er tap av kapasitet som en prosentandel av sylinderforskyvningen på grunn av volumetrisk effektivitet, tap av fyllingsboks og ventiltap. Volumetrisk effektivitet (må ikke forveksles med mekanisk effektivitet) er normalt 95 til 97%. Effektiviteten reduseres også ved pumping av et lett hydrokarbon som har en viss grad av komprimerbarhet.

pumpekapasiteten kan bestemmes fra

(Eq. 3)

hvor

q = pumpekapasitet.

Hastighet

Hastighet er den primære faktoren som bestemmer både kapasiteten til en stempelpumpe og vedlikeholdskostnadene. Kjøring i høye hastigheter forkorter pakkelevetiden og øker akselerasjons-og retardasjonskreftene på alle bevegelige komponenter. Drift under maksimal» nominell » hastighet kan være fordelaktig når pumpen drives uten tilsyn, når det ikke er reservedeler og ingen standby, når det er høy straff for nedetid, når vedlikehold av enheten er dårlig, når lang levetid er ønsket, og NÅR NPSH-marginen er lav. Drift ved maksimal nominell hastighet krever:

• Rene, kjølige væsker
• Utmerket røroppsett med stivt fast rør
• God npsh-margin
• Solid fundament
• godt utformede suge-og utladningspulseringsdempere
• Godt vedlikehold

når det blir nødvendig å operere over de maksimale nominelle hastighetene, bør det tas hensyn til alle design -, drift-og vedlikeholdsdetaljer.

Installasjonsretningslinjer

hvis positive forskyvningspumper er riktig installert og betjent, kan tilfredsstillende ytelse realiseres i lang tid. Disse pumpene er produsert i en rekke design for mange forskjellige tjenester. Hver produsentens instruksjoner bør følges nøye for bestemte maskiner eller applikasjonsutstyr. Følgende diskusjon gjelder generelle retningslinjer for installasjon for positiv forskyvning stempelpumper.

Fundamenter og justering

de fleste pumpefundamentene er konstruert av armert betong. Pumpen og driveren er boltet til en støpejern eller stålbunnplate, som er festet til betongfundamentet med ankerbolter. Små pumper trenger et fundament som er stort nok til å imøtekomme basisplaten. Store pumper krever et fundament som er tre til fire ganger vekten av pumpen og driveren.

anchor bolt sleeve installasjon

hver ankerbolt er utstyrt med en skive og føres gjennom en rørhylse som har en diameter tre til fire ganger større enn bolten. Bolthylsenheten settes inn i betongen ved de forhåndsbestemte bunnplatehullposisjonene. Fleksibiliteten i hylsevaskeenheten gjør det mulig å foreta mindre justeringer i boltposisjonen før endelig stramming selv etter at betongfundamentet har satt seg.

metallskimjusteringer

Metallskim brukes til å plassere pumpen på fundamentet. Justeringer gjøres til pumpeakselen og flensene er helt nivå. Justering mellom pumpe og driver justeres deretter før du kobler pumpen til suge – og utløpsledningene. Sistnevnte skulle ha blitt justert under den første posisjoneringen av basisplaten.

Fuging

på grunn av rørbelastning, bør hele pumpeenheten kontrolleres for justering når rørene er sikkert boltet. Hvis drivjusteringen ikke er endret ved å bolte rørene, er mellomrommet mellom bunnplaten og betongfundamentene fylt med fuging. Fuging bør være tilstrekkelig væske til å fylle all ledig plass under bunnplaten.

driftstemperaturhensyn

det er viktig at justeringen mellom rør, pumpe og driver ikke endres. Ideelt sett bør justeringer gjøres ved driftstemperaturen etter første kaldjustering av pumpesystemet, og dermed eliminere eventuelle justeringsendringer på grunn av termisk ekspansjon.

Rør

ved siden av valg av driftshastigheter er riktig rørdesign det viktigste hensynet i pumpeinstallasjonsdesign. Dårlig rørledning er ofte et resultat av uoppmerksomhet på detaljer, noe som kan føre til mer enn gjennomsnittlig nedetid, høyere vedlikeholdskostnader og tap av driftspersonellets tillit.

Sugerør skal være direkte, fri for svinger, så kort som mulig, og minst en nominell rørstørrelse større enn pumpe-sugekoblingen. Retningsbestemt rør endringer bør gjøres med lang radius albuer. En full åpningsblokkventil skal installeres i sugerørene. Sugekaret skal ha tilstrekkelig retensjonstid for utviklingen av fri gass og skal være utstyrt med en vortexbryter ved utløpsdysen. Suge-og bypass-linjene skal komme inn i fartøyet under det minste væskenivået.

Sugerørene skal være store nok til at hastighetsgrensene ikke overskrides. Eksentriske reduksjonsgir med den flate siden opp bør brukes i stedet for konsentriske reduksjonsgir. Sugerør bør inneholde en sugesil og en pulsasjonsdemper. Sugesiler bør ikke installeres med mindre regelmessig vedlikehold kan sikres. En væske-sultet tilstand som følge av en plugget sil kan forårsake mer skade på pumpen enn faste stoffer inntak.

utløpsrørene skal være direkte, fri for store bøyninger, og minst en nominell rørstørrelse større enn pumpeutløpstilkoblingen. Retningsbestemt rør endringer bør gjøres med lang radius albuer. Konsentriske reduksjonsgir kan brukes, men de bør plasseres så nær pumpen som praktisk. For å lette priming og start, bør en bypass (resirkulering) linje med tilbakeslagsventil og blokkventil installeres på sugekilden. Hvis en pulsasjonsdemper ikke er inkludert i den første installasjonen, bør en flensforbindelse gis hvis pulsasjonsdemping kan være nødvendig. En avlastningsventil skal installeres oppstrøms utløpsventilen, i tilfelle overtrykk i utløpsrøret oppstår.

Pulsering hensyn

Strømmen fra en stempelpumpe er ikke ensartet. Den oscillerende bevegelsen til stemplene skaper forstyrrelser (pulseringer) som beveger seg med lydens hastighet fra pumpesylinderen til rørsystemet. Pulseringer er en funksjon av pumpens stempel / stempelhastighet, interne ventiler og driftshastighet. Pulseringer forårsaker at trykknivået i systemet svinger med hensyn til tid.

sugepulsasjoner kan føre til at trykknivået faller øyeblikkelig under væskedamptrykket, noe som resulterer i kavitasjon. Kaviasjon kan forårsake feil på pumpedeler som:

• Ventiler
• Krysshoder
• Stenger
• etc.

Kaviasjon kan også forårsake høye rørvibrasjoner som resulterer i svikt i:

• Vents
• Avløp
• Gauge linjer

Normale rørklemmer og støtter kan ikke være effektive for å kontrollere disse vibrasjonene.

Pulseringer kan forsterkes av de akustiske resonansene i rørsystemet, noe som resulterer i pumpevæskefeil og rørfeil på grunn av risting forårsaket av trykkpulsering. For enkle røroppsett og lav til moderat pumpehastighet brukes pulsasjonsdempere til å dempe effekten av pulserende strømmer. Pulsasjonsdempere er normalt installert på både sug og utslipp. Dempere kan være væskefylte; gass-polstret, eller innstilt akustisk filtre. For kompliserte og flerpumperør og høye pumpehastigheter brukes akustiske filtre.

utformingen av et pulsasjonsdempingssystem er utenfor rammen av dette kapittelet. Spesiell kompetanse er nødvendig for å analysere og kontrollere pulseringer i multipumpeinstallasjoner.

Nomenclature

s	=	cylinder displacement
A	=	plunger or piston area
a	=	piston-rod cross-sectional area
LS	=	stroke length
N	=	speed
m	=	number of pistons or plungers
q	=	pump capacity

Use this section for sitat av elementer referert i teksten for å vise kildene dine.

Bemerkelsesverdige papirer I OnePetro

Bruk denne delen til å liste papirer I OnePetro at en leser som ønsker å lære mer bør definitivt lese

Bruk denne delen til å gi lenker til relevant materiale på andre nettsteder enn PetroWiki og OnePetro

Se også

Peh:Pumper

Pumper

Sentrifugalpumper

Pumpedrivere