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重点探讨膜片压力表的基本设计概念和功能原理

返回列表发布日期:2019-08-06 09:43:39    |    


      膜片压力表是管道系统中最常用的压力表类型。本文重点探讨了膜片压力表的基本设计概念和功能原理。首先当流体进入旋转叶轮或吸入孔中心的入口时,叶轮沿逆时针方向旋转,它径向向外推动流体,导致膜片加速。当它这样做时,它会在其尾流中产生真空,从而将更多的流体吸入入口。膜片加速产生的能量与叶轮的速度成正比。叶轮旋转得越快,流体运动越快,其力越大。通过引入阻力来利用这种能量。
      请记住,膜片压力表不会产生压力,它只提供流量。压力是对该流动的阻力量的量度。膜片压力表有两个主要部件,一个是移动的,一个是固定的。移动部件由叶轮和轴组成。固定部件由壳体、盖子和轴承组成。
移动部件:叶轮和轴
叶轮
      叶轮是实际移动流体的旋转叶片。它们连接到在膜片压力表壳内旋转的驱动轴。叶轮设计用于对膜片压力表中的液体进行旋转或运动。
叶轮分为多种不同的方式:
相对于轴的轴线的流动方向。
      —径向流动
      —轴向流动
      —混合流动
相对于轴的轴线流动方向。
      —单吸(一侧液体入口)
      —双吸(两侧液体入口)
机械结构
      —打开:没有护罩或墙壁封闭叶片
      —封闭:护罩或侧壁封闭叶片
      —半开式或涡旋式。
      开式和半开式叶轮不易堵塞,但需要手动调节蜗壳或后板以防止内部再循环。封闭式叶轮需要耐磨环,必须定期更换,存在维护问题。涡流叶轮对固体和纤维材料有效,但它们的效率低于其他设计。
阶段
叶轮的数量决定了膜片压力表的级数。
      —膜片压力表只有一个叶轮,更适合低水头服务
      —两级膜片压力表有两个串联安装的叶轮,用于中型头部。
      —多级膜片压力表具有三个或更多个串联安装的叶轮,用于高水头压力,例如深井。
叶轮等级(形状)
      特定速度用于对压力表叶轮的类型和比例进行分类。它被定义为RPM(每分钟转数)的速度,在该速度下,类似的叶轮必须运行,以1英尺/分钟的速度输送一英里/分钟的流量。具体速度决定了叶轮的一般形状或类别。径向流叶轮主要通过膜片产生头部。径向叶轮通常用于低流量高扬程设计,而轴向叶轮用于高流量低扬程设计。具有较高比速的压力表部分通过膜片和部分通过轴向力来产生头部。

      轴套延伸超出密封压盖板的外表面和?;ぶ崆质?、腐蚀和磨损。轴和套筒之间的泄漏不同于通过机械密封的泄漏,轴联轴器补偿轴的轴向增长并将扭矩传递给叶轮。它们可以是刚性的也可以是柔性的。当存在未对准的可能性时使用刚性联轴器。弹性联轴器更宽容,可以是弹性的(使用橡胶或聚合物部件)或非弹性的(使用金属部件)。
固定部件:外壳
      膜片压力表外壳产生第一阻力。液体在排出喷嘴中进一步减速,其速度转换为压力。外壳通常是蜗壳或圆形,蜗壳是弯曲的漏斗,其尺寸增大到排放口。随着其尺寸的增加,蜗壳降低了液体的速度并增加了输出压力。这有助于平衡轴上的液压,但是,以低速运转蜗壳式膜片压力表会对轴施加过大的应力,从而增加密封件和轴承以及轴本身的磨损。蜗壳外壳构造更高的头部,但圆形外壳通常用于更高容量的膜片压力表。圆形壳体在叶轮周围具有固定的扩散叶片,其将速度能量转换成压力能量。扩散器通常用于多级膜片压力表。
      外壳是实心的还是分开的。在坚固的外壳设计中,整个外壳是一体的。分体式外壳由两个或多个紧固在一起的部件组成,可水平(轴向分开)或垂直(径向分开)分开。磨损环将壳体与叶轮密封。吸入和排出喷嘴内置于外壳中,它们通常采用以下方式之一制造:
      —端吸/顶部排放。排放喷嘴垂直于轴。
      —顶部吸入/顶部排出。两个喷嘴都垂直于轴。该压力表始终是径向分体式膜片压力表。
      —侧吸/侧排。两个喷嘴都垂直于轴。该膜片压力表可以具有轴向或径向分开的壳体类型。
      轴和壳体之间的空间称为腔室。如果在膜片压力表中使用机械密封,则腔室通常被称为密封腔室。如果使用填料来形成密封,则该腔室被称为填料箱。密封腔和填料箱都?;つて沽Ρ砻馐苤岽┕坠艿男孤?。他们还保持适当的温度控制??傻鹘诘难垢怯兄谔盍匣蛎芊饧实钡匕沧霸谥崽咨?。喉部或节流衬套在套管周围形成紧密间隙。内部循环装置(压力表环)使流体循环通过冷却器或贮存器。
轴承
      轴承箱包围轴承,使轴与固定部件保持正确对齐。它还包括用于润滑、加油器和冷却套的油箱。
辅助部件
      辅助部件通常包括密封排水管、通风口和冷却系统、轴承润滑、密封腔或填料函冷却以及压力表底座冷却系统。辅助管道系统可包括各种类型管道系统的阀门和仪表、热电偶、视线流量指示器、流体储存器以及所有相关的通风口和排水管。
膜片压力表容量
      容量是液体由膜片压力表移动或推动的流速,单位为加仑/分钟(GPM)。容量取决于输送液体的压力、温度和粘度、膜片压力表的尺寸和叶片之间的空腔形状以及叶轮的尺寸和速度。
      注意:膜片压力表的压力输出测量为“头部英尺”而不是“磅/平方英寸”。
由于液体基本上是不可压缩的,因此容量与吸入管中的流速直接相关。这种关系如下:
      Q= 449xVxA.
      Q=每加仑的容量
      V=以每秒英尺为单位的流速
      A=以平方英尺为单位的管道面积。
功率和效率
制动功率(BHP)是输送到膜片压力表轴的实际功率,定义如下:
      BHP=QxHrxSp???。/3960xEff。
      Q=每加仑的容量
      Hr=绝对英尺的总差动头
      Sp.Gr. =液体的比重。
      EFF。=压力表效率百分比
水马力(WHP)是由膜片压力表输送的液压马力,定义如下:
      WHP = Q x Hr x Sp/Gr。/常数(3960)
      Q =每加仑的容量
      Hr =绝对英尺的总差动头
      Sp.Gr. =液体的比重。
      常数(3960)是一马力(33,000)的英尺-磅数除以一加仑水(8.33磅)的重量。由于压力表中的摩擦,制动马力总是大于液压马力,压力表效率是这两个值的比率。
BHP
      最佳效率点(BEP)是最高叶轮尺寸的容量,效率最高。BEP上方或下方的所有点都具有较低的效率,并且叶轮受到振动、热和空化。由于轴偏转,这会导致轴承过早失效和机械密封失效,并且热量将导致紧密公差部件的咬合和气穴现象。与低效压力表相比,膜片压力表使用更少的能量($$$)来运行。如果可能,最好避免任何效率为55%或更低的压力表。(当实际效率未知时,55%的效率是用于估算压力表性能的行业标准。)
压力表曲线
      压力表曲线是一个简单的图表,显示了特定压力表的性能特征。压力表制造商根据制造商生产的各种压力表型号的测试结果创建压力表曲线。请记住,压力和流量之间总是存在反比关系。压力越高意味着流量越低。压力越低,流量越大。
      每个压力表曲线通常反映由制造商制造的单个压力表型号。图表的右上角显示了膜片表的速度。在上面的图表中,这是3500 RPM。两个变量会影响膜片表的性能、马达的马力和叶轮的尺寸。曲线的左侧标记为HEAD-FT。这是膜片表能够提升流体的距离。曲线的底部标记为US GPM。这是膜片表产生的流量。红色上曲线表示各种叶轮尺寸。绿色直线表示该压力表可用的电机功率额定值。它们共同代表了膜片表在选定的电机或叶轮尺寸下的最佳性能。如果膜片表只有一个电机可用,它将没有单独的马力线。如果膜片表只有一种尺寸的叶轮,那么压力表曲线上只有一条线!
      基于上述曲线,在100 GPM下输出125英尺hd将需要5 HP电机和6英寸直径的叶轮。同样,70英尺高的输出。在80 GPM时,需要一台3 HP马达和5英寸直径的叶轮。NPSH FT(图中右下方显示)是压力表在水面之上的最大高度。这不适用于潜水压力表、喷气压力表或涡轮压力表,因为压力表在水下。它也不适用于增压压力表,因为水已经从水源强制进入它们。有时可订购带有定制叶轮尺寸的膜片压力表。这通常不会比库存压力表花费更多,但由于它们是定制的,因此会延迟交付。
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