發(fā)表時間： 2025-12-15 16:51:02
作者： 石油化工設(shè)備維護與檢修網(wǎng)
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螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵，誕生于1931年。由于結(jié)構(gòu)獨特，有自吸能力、效率高、體積小、工作可靠，且可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì)，螺桿泵被廣泛應(yīng)用于石油化工、航運、電力、機械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、污水處理等工業(yè)部門。
作為節(jié)能和節(jié)材產(chǎn)品，螺桿泵在我國的應(yīng)用范圍正在不斷擴大，需求量連年增長，越來越受到重視。雖然我國國內(nèi)的螺桿泵與國外專業(yè)公司相比還存在差距，但隨著我國螺桿泵科研力量的投入及應(yīng)用實踐的增多，螺桿泵在替代原來傳統(tǒng)技術(shù)方面必將取得良好的使用效果，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材效益。
螺桿泵的基本知識
螺桿泵的家族雖然稱不上龐大，但是按照螺桿的標(biāo)準(zhǔn)，它也可以分為不同的類型。本文著重介紹最為常用的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵。
1.單螺桿泵：
單螺桿泵是一種新型的內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)式容積泵。主要工作部件是偏心螺桿（轉(zhuǎn)子）和固定的襯套（定子）。
與其他泵相比，單螺桿泵有著自己獨特的優(yōu)勢：
和離心泵相比，單螺桿泵不需要裝閥門，而流量是穩(wěn)定的線性流動。
和柱塞泵相比，單螺桿泵具有更好的自吸能力。
和隔膜泵相比，單螺桿泵可輸送各種混合雜質(zhì)，含有氣體及固體顆粒或纖維的介質(zhì)，也可輸送各種腐蝕性物質(zhì)。
和齒輪泵相比，單螺桿泵可輸送高粘度的物質(zhì)。
與柱塞泵、隔膜泵及齒輪泵不同的是，單螺桿泵可用于藥劑填充和計量。
2.雙螺桿泵：
單從結(jié)構(gòu)上而言，雙螺桿泵是外嚙合的螺桿泵。它利用相互嚙合，互不接觸的兩根螺桿來抽送液體。在結(jié)構(gòu)型式上雙螺桿泵也很齊全，有臥式、立式、帶加熱套等各種類型，可以輸送有顆粒的低粘度或高粘度介質(zhì)，根據(jù)顆粒大小調(diào)節(jié)螺桿間距，選用正確的材質(zhì)，甚至可以輸送許多腐蝕性介質(zhì)。
雙螺桿泵作為一種容積式泵，泵內(nèi)吸入室應(yīng)與排出室嚴(yán)密地隔開。這就要求泵體與螺桿外圓表面及螺桿與螺桿間隙應(yīng)盡可能小些。同時螺桿與泵體、螺桿與螺桿間又相互形成密封腔，保證密閉，否則就可能有液體從間隙中倒流回去。
雙螺桿泵獨特的結(jié)構(gòu)使它可以實現(xiàn)無攪拌、無脈動、平穩(wěn)的輸送各種介質(zhì)；由于泵體結(jié)構(gòu)保證泵的工作元件內(nèi)始終存有泵送液體作為密封液體，因此雙螺桿泵有很強的自吸能力，且能汽液混輸。雙螺桿泵的特殊設(shè)計還保證了泵有高的吸入性能即很小的NPSHr值。
雙螺桿泵又可分為內(nèi)置軸承和外置軸承兩種形式。在內(nèi)置軸承的結(jié)構(gòu)型式中軸承由輸送物進行潤滑。外置軸承結(jié)構(gòu)的雙螺桿泵則是工作腔同軸承分開。這種泵的結(jié)構(gòu)和螺桿間存在側(cè)間隙，獨立潤滑的外置軸承允許其輸送各種非潤滑性介質(zhì)。此外，調(diào)整同步齒輪使得螺桿不接觸，同時將輸出扭矩的一半傳給從動螺桿。如所有螺桿泵一樣，外置軸承式雙螺桿泵也有自吸能力，而且多數(shù)泵輸送元件本身都是雙吸對稱布置，可消除軸向力，也有很大的吸高。
外置軸承的雙螺桿泵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點大大拓寬了雙螺桿泵的使用范圍，即：除了輸送潤滑性良好的介質(zhì)外，還可輸送大量的非潤滑性介質(zhì)，各種粘度（最高粘度可達3*106mm/s）的介質(zhì)以及具有腐蝕性（酸、堿等性質(zhì)），磨蝕性的液體；另外雙螺桿泵由于其恒定間隙的存在以及型線上的特點，其屬于非密封型容積泵，因此除了輸送純液體外，還可輸送氣體和液體的混合物，即汽液混輸，這也是雙螺桿泵非常獨特的優(yōu)點之一；雙螺桿泵還可干轉(zhuǎn)：由于運動部件在工作時互不接觸，因此短時的干轉(zhuǎn)不會破壞泵元件，這種特點給自動控制的流程提供了極大的方便，但干運轉(zhuǎn)時間受多種因素限制，一般很短。另外雙螺桿泵在輸送過程中無剪切，無乳化作用，因此不會破壞分子鏈結(jié)構(gòu)和工況流程中所形成的特定的流體性質(zhì)，并且由于傳動依靠同步齒輪，泵運轉(zhuǎn)噪音低，振動小，工作平穩(wěn)。
外置軸承式雙螺桿泵的種種特性使它在油田化工和船舶工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它還可根據(jù)各種使用情況分別采用普通鑄鐵、不銹鋼等不同材料制造；輸送溫度可達250℃；而且具有不同方式的加熱結(jié)構(gòu)，理論流量可達2000立方米/小時。
3. 三螺桿泵：
三螺桿泵是轉(zhuǎn)子式容積泵，它是利用螺桿嚙合原理，依靠旋轉(zhuǎn)的螺桿在泵套內(nèi)相互嚙合。
它主要是由固定在泵體中的襯套(泵缸)以及安插在泵缸中的主動螺桿和與其嚙合的兩根從動螺桿所組成。三根互相嚙合的螺桿，在泵缸內(nèi)按每個導(dǎo)程形成為一個密封腔，造成吸排口之間的密封。
三螺桿泵把被輸送的介質(zhì)封閉在嚙合腔內(nèi)，沿螺桿軸向連續(xù)勻速地推至排出口，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的壓力。工作時，兩端分別作用液體的吸排壓力，對螺桿產(chǎn)生軸向推力。此外，還通過主動螺桿的中央油孔將 高壓油引入各螺桿軸套的底部，從而在螺桿下端會產(chǎn)生一個與軸向推力方向相反的平衡推力。所以，對于壓差小于10千克力/cm2的小型泵，可以采用止推軸承。
由于兩從動螺桿與主動螺桿左右對稱嚙合，三螺桿泵作用在主動螺桿上的徑向力完全平衡，主動螺桿不承受彎曲負荷。從動螺桿所受徑向力沿其整個長度都由泵缸襯套來支承，不需要在外端另設(shè)軸承，基本上也不承受彎曲負荷。在運行中，螺桿外圓表面和泵缸內(nèi)壁之間形成的一層油膜，可防止金屬之間的直接接觸，使螺桿齒面的磨損大大減少。
三螺桿泵和其它容積泵一樣，當(dāng)泵的排出口完全封閉時，泵內(nèi)的壓力就會上升到使泵損壞或使電動機過載的危險程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設(shè)置安全閥。軸封通常采用機械軸封，并可根據(jù)工作壓力高低采取不同的形式。
三螺桿泵顯著的特點是結(jié)構(gòu)簡單、壓力脈動小、流量穩(wěn)定、工作平穩(wěn)可靠、允許高轉(zhuǎn)速、噪音低、效率高、壽命長，有自吸能力。根據(jù)所輸送介質(zhì)需要，螺桿泵裝置可提供加熱或冷卻結(jié)構(gòu)。它適用于輸送各種無腐蝕性油類及類似油和潤滑性液體。輸送液體的粘度范圍一般為3.0~760mm2/s(1.2~100°E)，高粘度介質(zhì)可通過加溫降粘后輸送，其溫度一般不超過150℃。其流量范圍一般為0.2~250m3/h，最高工作壓力可達4MPa。
目前，三螺桿泵廣泛應(yīng)用于石油、化纖、冶金、機械、電力、機床、船舶、玻璃、公路等各行各業(yè)。三螺桿泵適用于輸送燃料油、潤滑油、液壓油、原油、瀝青及其他類似油的潤滑性液體。三螺桿泵在工業(yè)領(lǐng)域中作潤滑泵，在液壓系統(tǒng)中作液壓泵，在燃油系統(tǒng)中作輸送及增壓泵；在輸油系統(tǒng)中作輸送及加油泵。
螺桿泵的工作原理及性能
雖然螺桿泵有著不同的類型，應(yīng)用于不同領(lǐng)域螺桿泵的特點也不盡相同。但從根本而言，螺桿泵的基本工作原理是一致的。
1.螺桿泵的基本工作原理
螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來吸排液體的。中間螺桿為主動螺桿，由原動機帶動回轉(zhuǎn)，兩邊的螺桿為從動螺桿，隨主動螺桿作反向旋轉(zhuǎn)。
各螺桿相互嚙合，螺桿與襯筒內(nèi)壁緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間， 就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續(xù)地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出。這就是螺桿泵的基本工作原理。
從上述工作原理可以看出，可以更清晰地了解螺桿泵的優(yōu)點：
壓力和流量范圍寬闊；運送液體的種類和粘度范圍寬廣；因為泵內(nèi)的回轉(zhuǎn)部件慣性力較低，故可使用很高的轉(zhuǎn)速；吸入性能好，具有自吸能力；流量均勻連續(xù)，振動小，噪音低；與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感；結(jié)構(gòu)堅實，安裝保養(yǎng)容易。
相應(yīng)地，螺桿泵存在的缺點也比較明顯：螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對液體的粘度變化比較敏感。
2.螺桿泵的性能
螺桿泵的性能參數(shù)有兩項：排量、功率。
螺桿泵的理論排量可由下式計算：Qt=60Ftn m3/h；其內(nèi)部泄漏量一般用Qs來表示：Qs=αp/σm。
泵在壓送不同粘度的液體時，其排量會發(fā)生變化。
排量和粘度的關(guān)系可由下式表示：Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m
螺桿泵的軸功率一般為水功率、摩擦功率和泄漏損失功率這三部分的總和。
水功率是指單位時間內(nèi)泵傳給液體的能量，也稱輸出功率；摩擦功率是指液體粘性阻力產(chǎn)生的摩擦損失；泄漏損失是指液體從高壓處漏回低壓處所造成的功率損失。當(dāng)泵運送的液體粘度不同時，泵的軸功率也將不同。
螺桿泵的選型
螺桿泵應(yīng)用廣泛，有“螺桿泵可以輸送任何介質(zhì)”的說法。但這不是說某一種螺桿泵可輸送所有的介質(zhì)，而是根據(jù)介質(zhì)的特性和性能參數(shù)數(shù)要求可以選擇螺桿泵的不同類型。如果無意中挑選到不合適的泵螺桿泵，很有可能會帶來不必要的麻煩。單螺桿泵、雙、三和五螺桿泵，各有優(yōu)點，在推廣應(yīng)用螺桿泵時必須有選擇，只有充分利用其各自的特點，才能更好的實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、增效益或滿足某種特殊要求。下面以常見的單螺桿泵、雙螺桿泵以及三螺桿泵為例介紹一些螺桿泵選型中的技巧。
Ⅰ.單螺桿泵的選型要點
單螺桿泵的選擇主要集中在以下幾個參數(shù)上：
1.單螺桿泵的壓力確定：
單螺桿泵最大輸出壓力是根據(jù)襯套級數(shù)即襯套（定子）的導(dǎo)程數(shù)來確定：
1級：最高工作壓力為0.6 MPa；
2級：最高工作壓力為1.2 MPa；
4級：最高工作壓力為2.4 MPa；
由于輸送介質(zhì)情況不同，對于含有嚴(yán)重磨損性的介質(zhì)，根據(jù)輸送壓力要求來選擇合適的定子級數(shù)。
2.單螺桿泵轉(zhuǎn)速的選擇：
單螺桿泵由于其結(jié)構(gòu)特點，大部分使用在輸送較高粘度的液體及含有顆粒的液體，因此其轉(zhuǎn)數(shù)的選擇非常關(guān)鍵。對于單螺桿泵轉(zhuǎn)速的選擇則主要依據(jù)介質(zhì)的磨損性以及介質(zhì)粘度。
3.單螺桿泵襯套橡膠材料的選擇：
單螺桿泵襯套為橡膠制品，也是單螺桿泵的一個易損件，它的選擇好壞，直接影響襯套的壽命，一般正常情況下襯套的壽命為3-6個月，如果選用不當(dāng)，襯套可能從鋼管中脫落或橡膠掉塊。
4.材料組合選擇：
輸送不同性質(zhì)的介質(zhì)，需不同材料組合。
5.性能：
一般單螺桿泵的性能表或特性曲線都是以20℃清水為介質(zhì)（粘度為1cst）時的數(shù)據(jù)，對于輸送不同粘度下的流量與軸功率不同。
6.軸封：
根據(jù)需要和輸送介質(zhì)，可采用機械密封和填料密封兩種，且這兩種結(jié)構(gòu)具有互換性。
7.泵的驅(qū)動方式：
由于單螺桿泵為低速泵，泵的驅(qū)動方式較多，一般有低速電機直聯(lián)（6級、8級）、齒輪減速電機驅(qū)動、無級變速電機驅(qū)動等方式。
2.雙螺桿泵選型技巧
雙螺桿泵、三螺桿泵統(tǒng)稱為多螺桿泵。多螺桿泵發(fā)明以來，已廣泛用于泵送原油、燃料油、潤滑油、動力液、食品、化學(xué)劑及合成纖維漿。目前全球約有上百萬臺多螺桿泵在運轉(zhuǎn)。應(yīng)用如此廣泛的多螺桿泵在選擇上當(dāng)然也很為慎重。
對于雙螺桿泵的選擇也即是對其性能參數(shù)的選擇：
1.流量：
作為容積式泵，影響雙螺桿泵流量的因素主要有轉(zhuǎn)速、壓力以及介質(zhì)的粘度。
螺桿泵在工作時，兩螺桿及襯套之間形成密封腔，螺桿每轉(zhuǎn)動一周便由進口向出口移出一個密封腔，即一個密封腔體積的液體被排出去。在泵內(nèi)部不出現(xiàn)泄漏的理想狀態(tài)下，泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比。
但實際工作過程中，泵的密封腔有一定的間隙，且密封腔前、后存在壓差，因此，有一部分液體回流，即存在泄漏。隨著密封腔前、后壓差升高，泄漏量逐漸增大。對于不同型線和結(jié)構(gòu)，影響大小也各不相同。
對于雙螺桿泵，粘度大的流體比粘度小的液體的泄漏要小，泄漏量與介質(zhì)粘度有一定的比例關(guān)系。
2.壓力：
雙螺桿泵的工作壓力由出口負載決定，即出口阻力來決定。出口阻力與泵的出口處的壓力是匹配的，出口阻力越大，工作壓力也越大。若想知道壓力，則需要用流體力學(xué)的知識對出口阻力精確的計算。
3.軸功率：
泵的軸功率分為兩部分，即：液壓功率（壓力液體的能量）和摩擦功率。對于確定的壓力和流量，其液壓功率是一定的，因此影響軸功率的因素為摩擦率。
摩擦功率是由于運動部件的摩擦而消耗的那部分功率。顯然摩擦功率是隨著工作壓差的增加而增加的，并且介質(zhì)粘度的增加也會引起液體摩擦功率的增加。因此在選擇配套電機時，介質(zhì)的粘度也是一個非常重要的參考數(shù)據(jù)。尤其在輸送高粘度介質(zhì)時，需要作比較精確的計算。
4.吸上性能：
泵工作分為以下幾個階段：吸入，此時液體連續(xù)不斷地沿吸入管道移動；旋轉(zhuǎn)的螺桿把能量傳給工作液體；壓出，此時液體帶有克服壓出管道系統(tǒng)所有阻力所必需的壓力從泵中排出。
在以上三個階段中，最為重要的階段是必須保證泵的吸上條件，泵才能正常工作，這是泵工作的重要條件，否則就會發(fā)生氣蝕，即引起振動，噪音等問題。
5.汽蝕余量：
泵的汽蝕余量與泵的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)程以及泵所輸送介質(zhì)的粘度等因素都有關(guān)系，它隨軸向流速，工作粘度的增大而增大。在吸入條件不好的情況下，宜選擇小導(dǎo)程的雙螺桿泵。這在選型時是很重要的。
6.雙螺桿泵的轉(zhuǎn)速選擇常牽涉以下問題：
通過選擇合適的泵轉(zhuǎn)速，以達到適當(dāng)?shù)男阅軈?shù)如流量等。
隨著粘度的不同，泵的轉(zhuǎn)速亦應(yīng)有所改變。
轉(zhuǎn)速的選擇實質(zhì)也是吸上性能的問題，尤其是在高粘度的情況下，如果轉(zhuǎn)速選得過高，就會引起吸入不足，從而產(chǎn)生噪音和振動等問題。因此需遵照有關(guān)原則選擇轉(zhuǎn)速。
綜上所述，要綜合地考慮以上各種因素，通過一系列的計算才能精確地知道泵的實際流量是否符合工況要求。
3.三螺桿泵的選型常識
盡管三螺桿泵有諸多優(yōu)勢，但若選型不當(dāng)，則不僅得不到滿意的運行效果，而且會導(dǎo)致泵的噪音和振動，甚至嚴(yán)重損壞泵的內(nèi)部零件，使泵系統(tǒng)不能正常工作，因此，選型人員應(yīng)多方慎重考慮，合理選型，必要時應(yīng)向有關(guān)技術(shù)人員咨詢。
三螺桿泵選型時，要盡可能詳盡地了解泵的使用條件，除了運行參數(shù)，如流量，壓力需要清楚以外，輸送介質(zhì)的特性如介質(zhì)的腐蝕性，含汽量，含固溶物的比率及固體顆粒的大小，以及介質(zhì)的工作溫度，粘度，比重，對材料的腐蝕性等和泵裝置的吸入條件，安裝條件均要了解。
類似于單螺桿泵和雙螺桿泵，三螺桿泵的選擇也主要從性能參數(shù)上去考慮。
泵轉(zhuǎn)速的選擇主要是依據(jù)被輸送介質(zhì)粘度和規(guī)格來確定其范圍。
輸送高粘度介質(zhì)時，泵應(yīng)選低轉(zhuǎn)速，若粘度較低，相應(yīng)可選擇高轉(zhuǎn)速：介質(zhì)粘度＞20°E時，對于大規(guī)格的泵（主桿外徑60mm以上），轉(zhuǎn)速以970rpm或720rpm為宜，如果粘度更高（粘度〉80°E）如粘膠液，可降低轉(zhuǎn)速使用，推薦200-500rpm；對于小規(guī)格的泵，介質(zhì)粘度〉20°E時，轉(zhuǎn)速以1450rpm或970rpm為宜，如果粘度更高（粘度〉80°E），可降低轉(zhuǎn)速使用，推薦300-600rpm；
由于泵的轉(zhuǎn)速越高，在相同性能參數(shù)下，泵的體積就越小，但由于轉(zhuǎn)速高，摩擦功率高，泵的磨損就大，壽命就短，如果輸送介質(zhì)的潤滑性比較差或含有微量雜質(zhì)，應(yīng)選擇較低轉(zhuǎn)速，以使泵保持較長的壽命，推薦在1450rpm以下。
結(jié)構(gòu)的選擇可根據(jù)泵的安裝和使用條件參考三螺桿泵的系列和型式來進行，這其中又有四個可參考的原則：輸送潤滑性油類，溫度在80℃以下選擇內(nèi)置軸承結(jié)構(gòu)的泵；溫度超過80℃或輸送介質(zhì)潤滑性差時，選擇外置軸承結(jié)構(gòu)的泵；輸送流動性差，粘度較高的介質(zhì)或需要所輸送介質(zhì)進行加熱或保溫時選擇雙層加熱泵體結(jié)構(gòu)的泵；高溫輸送時，應(yīng)選擇耐高溫的材料所制成的泵。
另外，根據(jù)不同的情況，要綜合考慮泵的材料組合、吸入能力、配套電機的選配的因素。只要選型得當(dāng)，維護合理，三螺桿泵就可保證令人滿意的運行。
來源：設(shè)備達人
