本文將從一個(gè)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人的角度來(lái)探討泵的基本理論和工作原理。基于從事泵行業(yè)50年的經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為這可能是一個(gè)很好的方式來(lái)解釋泵可靠性道路上的坑洼。如果你讀過(guò)我的專欄，你會(huì)對(duì)其中的許多評(píng)論感到熟悉。

圖1：不同比重介質(zhì)揚(yáng)程和壓力之間的關(guān)系

圖2：不同比重介質(zhì)揚(yáng)程與壓力之間的關(guān)系

先有系統(tǒng)再有泵

我的建議是首先設(shè)計(jì)系統(tǒng)以滿足工藝（流程）要求，然后選擇最適合系統(tǒng)的泵。是系統(tǒng)告訴泵該做什么，而不是相反。你不能購(gòu)買某個(gè)流量X和揚(yáng)程/壓力Y的泵，然后期望該泵能夠按照這些參數(shù)運(yùn)行。本文不會(huì)指導(dǎo)你如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)。我個(gè)人認(rèn)為，幾乎所有的泵問(wèn)題都發(fā)生在泵的吸入側(cè)（我估計(jì)大約占80 %）。這主要是由于一個(gè)常見(jiàn)的誤解，即泵會(huì)將液體“吸入”到泵中，實(shí)際的情況是普通離心泵根本做不到這一點(diǎn)。系統(tǒng)的吸入部分必須提供將液體輸送至泵所需的能量，這通常是通過(guò)重力或大氣壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

如果正在對(duì)仍然存在問(wèn)題的現(xiàn)有泵進(jìn)行故障診斷與排除，則該泵可能使用不當(dāng)。責(zé)怪泵制造商更容易，但這并不能解決問(wèn)題。審查系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范并查看泵的性能。“不良”泵的尺寸可能不適合于應(yīng)用工況。

第一件事

在了解泵送的實(shí)際液體之前，讓我們討論一下為什么大多數(shù)泵的額定壓力單位是揚(yáng)程（英尺或米），而不是壓力（psi、bar – 表壓）。我能解釋這一點(diǎn)的最簡(jiǎn)單方法是，無(wú)論流體、密度和相關(guān)溫度如何（假設(shè)為牛頓非粘性液體），離心泵的性能 - 額定揚(yáng)程是可預(yù)測(cè)、可測(cè)量和一致的。如果你是在65 °F（18℃）的溫度下泵送清潔水，那么這不會(huì)是一個(gè)問(wèn)題。但當(dāng)水溫變化時(shí)，密度和性能（壓力）也會(huì)隨之變化。

例如：泵在50 psi的壓力下輸送常溫水，因此相應(yīng)的揚(yáng)程為115英尺。如果液體是類似碳?xì)浠衔锏牟裼腿剂稀颈戎兀⊿G） = 0.70】，相應(yīng)的壓力將為35 psi。如果液體是苛性鈉溶液，如SG為1.2的氫氧化鈉，則壓力為60 psi。無(wú)論三種不同的流體和同一臺(tái)泵產(chǎn)生的（不同）壓力如何，揚(yáng)程始終保持在115英尺處不變。

如果以適當(dāng)?shù)膯挝槐硎荆瑩P(yáng)程和壓力可以互換使用。這種關(guān)系如公式1以及圖1和圖2所示。

(psi) (2.31) = (SG) (feet) 公式1

要泵送的液體

流動(dòng)特性

許多泵的問(wèn)題都是因?yàn)樵谶x擇過(guò)程中有人認(rèn)為所有的液體都是一樣的。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，我總是問(wèn)用戶液體是什么及其物理性質(zhì)。如果你所要做的就是在環(huán)境溫度下泵送干凈的水，那么生活就是美好的。否則，請(qǐng)注意，在65 - 70 °F（18至21 ℃）的溫度下泵送清水以外的任何液體可能需要改進(jìn)泵、使用不同的泵甚至不同類型的系統(tǒng)。例如：

固體

如果液體中存在固體，帶閉式葉輪的標(biāo)準(zhǔn)泵可能無(wú)法工作。必須選擇能夠通過(guò)固體而不堵塞葉片的葉輪（和相關(guān)泵），葉輪的幾何設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)材料應(yīng)能減輕夾帶固體帶來(lái)的指數(shù)級(jí)磨損。如果存在固體，請(qǐng)考慮更堅(jiān)固或開式葉輪設(shè)計(jì)、嵌入式葉輪泵或渣漿泵。我將此文章保留在離心泵領(lǐng)域，但作為一個(gè)例外，你可能還需要考慮螺桿泵或其它類型的容積泵。

如果泵將處理懸浮固體，則應(yīng)謹(jǐn)慎選擇材料。渣漿應(yīng)用的流變性可能非常大，我建議你研究更硬的材料，例如高鉻鐵或像CD4MCu一樣加工硬化的材料。根據(jù)渣漿中固體的類型和大小，也可以考慮使用橡膠襯里的泵。

pH值

如果液體是pH值較低的酸性溶液，則標(biāo)準(zhǔn)泵材料可能無(wú)法承受。腐蝕始終是你的敵人，但酸性溶液，尤其是同時(shí)伴隨著溫度較高時(shí)，會(huì)加劇和加速破壞性過(guò)程。咨詢制造商或知識(shí)淵博的材料人員，使材料與液體特性相匹配。

酸溶液通常需要更高的貴金屬，并且應(yīng)用越保守，貴金屬使用量和成本就越高。300系統(tǒng)奧氏體不銹鋼是一個(gè)良好的開端，但要檢查兼容性，因?yàn)閼?yīng)用可能需要20號(hào)合金、哈氏合金、蒙乃爾合金或鈦。

此外，泵送介質(zhì)可能需要非金屬泵。解決方案可以是氟塑料，如全氟烷氧基/聚四氟乙烯（PFA/PTFE）襯里的非金屬和/或磁力驅(qū)動(dòng)泵。有時(shí)，非金屬或磁力驅(qū)動(dòng)泵可能比具有相關(guān)機(jī)械密封和支持系統(tǒng)的高合金金屬泵便宜。

密度和比重

單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。比重（SG）是液體密度與（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下、4℃時(shí)）純水密度的比值。SG本身可能不是泵的問(wèn)題，但相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)注意到（液體的SG將對(duì)所需功率產(chǎn)生直接影響）。

例如，計(jì)算一臺(tái)額定工況下?lián)P程為160 ft、流量為500 gpm、效率為75 %的泵所需的BHP。首先，用SG1.0的液體計(jì)算BHP，然后將SG更改為1.3。SG的差異將使BHP從27變?yōu)?5。如果你有一臺(tái)30 hp的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)泵，即使在工作系數(shù)下運(yùn)行，也會(huì)導(dǎo)致過(guò)載跳閘。

泵的氪石：粘度

粘度是離心泵的氪石。在1到100厘泊（cP）的較低粘度范圍內(nèi)，對(duì)泵的性能有一些明顯的負(fù)面影響，但在較高粘度下，泵性能將顯著惡化。泵的性能曲線以水為基礎(chǔ)，如果要泵送的流體比水更粘稠，則必須對(duì)性能進(jìn)行修正。請(qǐng)咨詢制造商以獲取此信息。粘度增加的主要負(fù)面影響是泵效率，但流量和揚(yáng)程同樣會(huì)受到負(fù)面影響。在30到40 cP或更高時(shí)，需要進(jìn)行粘度修正，否則可能會(huì)產(chǎn)生不利的性能影響。在5到10 cP的范圍內(nèi)，你至少必須意識(shí)到這些影響，無(wú)論多么輕微。

泵效率的降低和為達(dá)到所需揚(yáng)程和流量的水基工況點(diǎn)所需的粘度修正都需要更大的馬力。因此，需要更大功率的驅(qū)動(dòng)機(jī)（電機(jī)）。然而，泵動(dòng)力支架可能無(wú)法承受因粘度引起的額外的功率和扭矩要求。所有泵都有軸和軸承架BHP限制，在處理粘度流體時(shí)必須對(duì)相關(guān)零件（強(qiáng)度等）進(jìn)行校核。

如果泵送介質(zhì)的粘度接近2000 cP，并且你仍在考慮使用離心泵，請(qǐng)重新考慮并使用容積泵。