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1、齒輪油泵工作原理,齒輪油泵的工作原理
名稱:齒輪油泵工作原理
名稱:高溫齒輪泵
高溫齒輪泵的維護與管理
高溫齒輪泵是聚酯熔體輸送、增壓和熔體計量必不可少的設(shè)備。高溫齒輪泵比其他型式的熔體泵結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)可靠、能耗低、容積效率高,對熔體的剪切作用小,在高粘高壓時流量穩(wěn)定,無出口壓力波動。該泵具有的獨特優(yōu)勢及在工藝流程中的關(guān)鍵作用,使其在聚酯生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。盡管如此,如果對泵的操作使用不當,管理不到位,不僅不能發(fā)揮其效能,甚至會造成泵的突然損壞。
一、結(jié)構(gòu)及工作原理
一臺完整的齒輪泵包括馬達、減速器、聯(lián)軸器和泵頭幾部分,泵頭部分由泵殼、前后側(cè)蓋、齒輪軸、滑動軸承和軸封構(gòu)成。
2、高溫齒輪泵屬于正位移泵,工作時依靠主、從動齒輪的相互嚙合造成的工作容積變化來輸送熔體。工作容積由泵體、齒輪的齒槽及具有側(cè)板功能的軸承構(gòu)成。當齒輪如圖1所示方向旋轉(zhuǎn)時,熔體即進入吸入腔兩齒輪的齒槽中,隨著齒輪轉(zhuǎn)動,熔體從兩側(cè)被帶入排出腔,齒輪的再度嚙合,使齒槽中的熔體被擠出排出腔,壓送到出口管道。只要泵軸轉(zhuǎn)動,齒輪就向出口側(cè)壓送熔體,因此泵出口可達到很高的壓力,而流量與排出壓力基本無關(guān)。
二、運行管理
1. 日常維護
(1)泵的解體和清洗,升、降溫,起停都應(yīng)嚴格按照規(guī)定操作,以避免不應(yīng)有的損失。
(2)應(yīng)注意保持增壓泵人口壓力的穩(wěn)定,使其具有穩(wěn)定的容積效率,以有利于泵本身運行和下游紡絲質(zhì)
3、量的穩(wěn)定。
(3)人口為負壓的填料軸封泵,應(yīng)保持填料函處壓力高于外界大氣壓。背壓降低時,應(yīng)及時調(diào)整填料函的壓力,否則會使泵吸入空氣,造成鑄帶條斷帶,影響切粒,導致切粒機放流。
(4)要經(jīng)常檢查熱媒夾套的溫度,主體與前、后蓋的熱媒溫度要保持一致。
(5)每一次產(chǎn)量提高時,要將當時的產(chǎn)量、轉(zhuǎn)速、出、入口壓力、電流值記錄下來,并將前后數(shù)據(jù)加以比較,認真分析,以便盡早發(fā)現(xiàn)異常,及時處理。
2. 常見故障及對策如下:
(1)故障現(xiàn)象:泵不能排料;
故障原因:a.旋轉(zhuǎn)方向相反;b.吸入或排出閥關(guān)閉;c.入口無料或壓力過低;d.粘度過高,泵無法咬料
對策:a.確認旋轉(zhuǎn)方向;b.確認閥門是否關(guān)閉
4、;c.檢查閥門和壓力表;d.檢查液體粘度,以低速運轉(zhuǎn)時按轉(zhuǎn)速比例的流量是否出現(xiàn),若有流量,則流入不足.
(2)故障現(xiàn)象:泵流量不足
故障原因:a.吸入或排出閥關(guān)閉;b.入口壓力低;c.出口管線堵塞;d.填料箱泄漏;e.轉(zhuǎn)速過低
對策:a.確認閥門是否關(guān)閉;b.檢查閥門是否打開;c.確認排出量是否正常;d.緊固;大量泄露漏影響生產(chǎn)時,應(yīng)停止運轉(zhuǎn),拆卸檢查;e.檢查泵軸實際轉(zhuǎn)速;
⑶故障現(xiàn)象:聲音異常
故障原因:a.聯(lián)軸節(jié)偏心大或潤滑不良b.電動機故障;c.減速機異常;
d.軸封處安裝不良;e.軸變形或磨損
對策:a.找正或充填潤滑脂;b.檢查電動機;c.檢查軸承和齒輪;d.檢查軸封
5、;e.停車解體檢查
⑷故障現(xiàn)象:電流過大
故障原因:a.出口壓力過高;b.熔體粘度過大;c.軸封裝配不良;d.軸或軸承磨損;e.電動機故障
對策:a.檢查下游設(shè)備及管線;b.檢驗粘度;c.檢查軸封,適當調(diào)整;d.停車后檢查,用手盤車是否過重;e.檢查電動機
(5)故障現(xiàn)象:泵突然停止
故障原因:a.停電;b.電機過載保護;c.聯(lián)軸器損壞;d.出口壓力過高,聯(lián)鎖反應(yīng);e.泵內(nèi)咬入異常;f.軸與軸承粘著卡死
對策:a.檢查電源;b.檢查電動機;c.打開安全罩,盤車檢查;d.檢查儀表
聯(lián)鎖系統(tǒng);e.停車后,正反轉(zhuǎn)盤車確認;f.盤車確認
說明:以上故障現(xiàn)象和對策是對應(yīng)關(guān)系
三、提高運
6、行壽命的措施
1. 因泵體在高溫下運轉(zhuǎn),故冷態(tài)安裝時配管上應(yīng)設(shè)鉸支座,以防升溫
后配管位移。
2. 聯(lián)軸節(jié)必須在泵體升溫后熱找正,以避免運轉(zhuǎn)時造成附加力矩。
3. 泵出口壓力測點要設(shè)聯(lián)鎖停止報警,否則,一旦排出管道受阻,易造成泵體損壞。
4. 泵起動時,在出口無壓力形成時,不可盲目提速,以防止軸或軸承過早損壞。
5. 清洗移液時,不要用泵輸送清洗液,應(yīng)拆下內(nèi)件,移液結(jié)束后再安裝,以免泵內(nèi)混入異物。
6. 泵體熱媒夾套的溫度可稍低于前后夾套管的熱媒溫度。因為熔體粘
度與剪切率成遞減函數(shù)關(guān)系,齒輪的擠壓,軸承的剪切將使熔體溫度經(jīng)過泵后上升3?5C,降低熱媒溫度可防止熔體降解。資料表
7、明,通過降低軸承區(qū)的溫度,可大大增加軸承的承載能力,不需要更換大容量的泵,僅僅通過增加轉(zhuǎn)速就可使用齒輪泵的輸出能力增加50%.
7. 提速要緩慢進行,不要使前后壓力急劇上升,以免損壞軸承或使熔體堵塞潤滑通道。
8. 泵出口后面的熔體過濾器要定期更換,不要長期在高壓乃至壓力上限運行。
9. 定期更換軸承可節(jié)省檢修費用。當發(fā)現(xiàn)軸或軸承內(nèi)表面磨損量接近硬化層的厚度時,可將軸打磨后再次使用,而只更換軸承,這可使泵軸的壽命延長8?10年。
10. 如遇停電或熱媒循環(huán)中斷超過30min,則應(yīng)將泵解體清洗后重新組裝,以免因熔體固化、裂解等造成軸承潤滑不暢而使泵損壞。齒輪泵是輸送高粘度液體較為理想的設(shè)
8、備,其應(yīng)用范圍廣泛。
目前,盡管國內(nèi)企業(yè)已生產(chǎn)出不少適于輸送高粘度液體的齒輪泵,但由于測試手段不完善,在材料選擇、泄漏與噪聲防治方面仍存在一些問題。特別是國產(chǎn)高粘度齒輪泵在效率、可靠性與使用壽命等方面與國外產(chǎn)品存在較大差距。因此,我國石油和化工等行業(yè)所使用的高粘度齒輪泵多數(shù)仍依賴進口。
目前,國內(nèi)外高粘度齒輪泵的發(fā)展特點如下:
齒輪結(jié)構(gòu)
高粘度齒輪泵的齒輪常見的有直齒、斜齒、人字齒、螺旋齒,齒廓主要有漸開線和圓弧型式。通常小型齒輪泵多采用漸開線直齒輪,高溫齒輪泵常采用變位齒輪,輸送高粘度、高壓聚合物熔體的熔體泵多采用漸開線斜齒輪。齒輪與軸制成一體,其剛性及可靠性高于齒輪與軸單獨制造的齒
9、輪泵。國外低壓齒輪泵的齒輪常采用方形結(jié)構(gòu),即齒輪的齒寬等于齒頂圓直徑。而高壓場合使用的高粘度齒輪泵的輪齒寬度小于其齒頂圓直徑,這是為了減小齒輪的徑向受壓面積,降低齒輪、軸承的載荷。
泵體及加熱方式
一般來說,齒輪泵的泵殼越重,其耐溫度、耐壓強度也越高。泵體材料常采用球墨鑄鐵,亦可采用鑄造鋁合金硬模熔鑄而成,或采用擠壓鋁合金型材加工制造。當輸送的介質(zhì)具有腐蝕性時,可采用成本較高的不銹鋼材料。國外高粘度齒輪泵多采用含鎳、鉻量高的合金鋼作為泵殼材料,這種材料在強度、可靠性及成本方面的綜合性能較好。為解決齒輪泵的困油現(xiàn)象,通常在泵蓋上開設(shè)對稱的卸荷槽,或向低壓側(cè)方向開設(shè)不對稱卸荷槽,吸液側(cè)采用錐形
10、卸荷槽,排液側(cè)為矩形卸荷槽,卸荷槽的深度也比液壓工業(yè)中所用的齒輪泵要深。
由于高粘度齒輪泵輸送的介質(zhì)粘度較高,為減小流動阻力,提高泵的吸液能力,必須對介質(zhì)進行加熱或保溫。通常采用電熱元件加熱,可使粘性液體受熱均勻。若溫度波動不大,輸送的高粘度液體容易發(fā)生降解時,建議采用流體加熱方式,特別是排量大的齒輪泵。流體加熱又分內(nèi)置、外置式結(jié)構(gòu)。所謂內(nèi)置式是指在齒輪泵泵體或端蓋的內(nèi)部設(shè)計突熱套,外置式則是通過螺栓將夾熱套與泵體聯(lián)接在一起。往夾套內(nèi)通入蒸汽、導熱油,還是冷卻水,要根據(jù)介質(zhì)具體情況而定。內(nèi)置式適用于對輸送液體溫度均勻性要求較高,或要求對高溫液體進行均勻冷卻的場合。當電加熱方式缺乏安全性或?qū)?/p>
11、度控制要求不高時,可采用外置式結(jié)構(gòu)。美國VIKING公司生產(chǎn)的內(nèi)嚙合齒輪泵,其泵頭部分的夾套可以對輸送流體的溫度進行控制,無論是在高溫或低溫環(huán)境下,均可帶外置式夾套。
軸承材料、結(jié)構(gòu)與潤滑齒輪油泵工作原理
高粘度齒輪泵的軸承通常采用滑動軸承,并在軸承內(nèi)壁的非承載面上專門設(shè)計螺旋式流道,螺旋槽的旋向與齒輪軸的轉(zhuǎn)向相同。軸承外端與泵的進液口相通,軸承內(nèi)端的螺旋槽與輪齒根部(真空部位)相通。當軸旋轉(zhuǎn)時,借助螺旋作用及軸承兩端的壓力差,將軸承外部的低溫液體吸入軸承,對軸承進行潤滑和冷卻后,流入剛脫開嚙合的齒間,構(gòu)成一個潤滑充分、散熱快的螺旋自吸式低壓潤滑系統(tǒng)。該潤滑方式的優(yōu)點是:進入軸承的潤滑液全
12、部是低溫介質(zhì),粘性潤滑液易于形成承載能力強的動壓油膜。大量的潤滑液循環(huán)不斷地帶走軸承的熱量,對軸承起到良好的潤滑和冷卻作用。由于有充足的液體去填充剛脫離嚙合的輪齒根部,大大改善了齒輪泵的自吸性能,避免了吸空現(xiàn)象,不僅可以提高容積效率,也有利于減輕氣蝕、降低噪聲。四川省機械研究設(shè)計院采用將滑動軸承浸泡在介質(zhì)中,并通過特殊孔道強制潤滑,該技術(shù)已在維綸、滌綸、橡膠、樹脂、化肥等領(lǐng)域的齒輪泵上獲得成功應(yīng)用。
軸承的材料常用工具鋼,并經(jīng)表面硬化處理,以提高它的抗膠合能力。如果輸送介質(zhì)含磨損性顆粒,則應(yīng)采用很硬的軸承材料,如陶瓷。近年來,GS-1聚四氟乙烯鋼鐵復合材料被認為是較為理想的滑動軸承材料。它由
13、冷軋薄鋼板(基體)、燒結(jié)球形多孔青銅粉或銅網(wǎng)(中間層)、聚四氟乙烯(表面層)三層材料復合而成,兼有金屬和聚四氟乙烯塑料的優(yōu)點。在此材料的基礎(chǔ)上,上海材料研究所又研制出性能更優(yōu)的SF型三層復合自潤滑材料,它以青銅絲網(wǎng)代替青銅粉層,表層的塑料配方經(jīng)過精心篩選。這種軸承材料耐疲勞、承載能力高、摩擦系數(shù)小、使用壽命長,是提高齒輪泵技術(shù)性能的新穎軸承材料。
吸排油口高粘度齒輪泵的吸液口管徑一般較大,有時采用擴散形吸液口
來擴大低壓區(qū)的容積,以降低入口液體的流速,減小泵的吸液阻力。
這種結(jié)構(gòu)還可以減小作用在軸頸及軸承上的徑向力,延長高粘度齒輪泵的使用壽命。
止回閥與安全閥
在齒輪泵的輸出管路上安裝有一個止回閥,這樣在檢修泵及輸出管道時,系統(tǒng)中的液體不至于倒流;齒輪泵帶負荷停車時,在其輸出管道內(nèi)產(chǎn)生局部真空,可防止泵倒轉(zhuǎn)。高粘度齒輪泵的出口管路上還設(shè)置安全閥等保護裝置,這樣一旦泵的出口通道發(fā)生堵塞,就可以打開安全閥卸壓。安全閥可以與泵體或泵蓋鑄成一體,也可以單獨裝配。