螺杆泵选用及应用

螺杆泵因其有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在污水处理厂中，广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液方面。螺杆泵选用应遵循经济、合理、可靠的原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、维修带来麻烦，所以选用一台按生产实际需要，合理可靠的螺杆泵既能保证生产顺利进行，又可降低修理成本。

一、螺杆泵的转速选用

螺杆泵的流量与转速成线性关系，相对于低转速的螺杆泵，高转速的螺杆泵虽能增加了流量和扬程，但功率明显增大，高转速加速了转子与定子间的磨耗，必定使螺杆泵过早失效，而且高转速螺杆泵的定转子长度很短，极易磨损，因而缩短了螺杆泵的使用寿命。

通过减速机构或无级调速机构来降低转速，使其转速保持在每分三百转以下较为合理的范围内，与高速运转的螺杆泵相比，使用寿命能延长几倍。

二、螺杆泵的品质

螺杆泵的种类较多，相对而言，进口的螺杆泵设计合理，材质精良，但价格较高，服务方面有的不到位，配件价格高，订货周期长，可能影响生产的正常运行。

国内生产的大都仿制进口产品，产品质量良莠不齐，在选用国内生产的产品时，在考虑其性价比的时候，选用低转速，长导程，传动量部件材质优良，额定寿命长的产品。

三、确保杂物不进入泵体

湿污泥中混入的固体杂物会对螺杆泵的橡胶材质定子造成损坏，所以确保杂物不进入泵的腔体是很重要的，很多污水厂在泵前加装了粉碎机，也有的安装格栅装置或滤网，阻挡杂物进入螺杆泵，对于格栅应及时清捞以免造成堵塞。

四、避免断料

螺杆泵决不允许在断料的情形下运转，一经发生，橡胶定子由于干摩擦，瞬间产生高温而烧坏，所以，粉碎机完好，格栅畅通是螺杆泵正常运转的必要条件之一，为此，有些螺杆泵还在泵身上安装了断料停机装置，当发生断料时，由于螺杆泵其有自吸功能的特性，腔体内会产生真空，真空装置会使螺杆泵停止运转。

五、保持恒定的出口压力

螺杆泵是一种容积式回转泵，当出口端受阻以后，压力会逐渐升高，以至于超过预定的压力值。此时电机负荷急剧增加。传动机械相关零件的负载也会超出设计值，严重时会发生电机烧毁、传动零件断裂。为了避免螺杆泵损坏，一般会在螺杆泵出口处会安装回油阀，用以稳定出口压力，保持泵的正常运转。

由于单螺杆泵为低速泵，泵的驱动方式较多，一般有低速电机直联(6级、8级)、齿轮减速电机驱动、无级变速电机驱动等方式。

根据需要和输送介质，可采用机械密封和填料密封两种，且这两种结构具有互换性。

一般单螺杆泵的性能表或特性曲线都是以20C清水为介质(粘度为1cst)时的数据，对于输送不同粘度下的流量与轴功率不同。

输送不同性质的介质，需不同材料组合。

单螺杆泵衬套为橡胶制品，也是单螺杆泵的一个易损件，它的选择好坏，直接影响衬套的寿命，一般正常情况下衬套的寿命为3-6个月，如果选用不当，衬套可能从钢管中脱落或橡胶掉块。所以要求我们对橡胶的基本特性及橡胶对各种不同介质的适应性有所了解，根据我们的经验列出表四、表五。

表四:橡胶基本特性

橡胶特性 丁晴橡胶NBR 氯丁橡胶CR氟橡胶PPM 乙丙橡胶EPDM

耐最高温度 +120°C +110°C +200°C +150°C

耐磨性 优 很好 优 很好

耐老化性 很好 很好 优 优

耐臭氧 不行 优 优 优

耐蒸汽很好 不行 优 优

耐燃性 很好 优 优 优

表五:单螺杆泵的衬套常用橡胶

橡胶的适应性 乙丙橡胶EPDM 氟橡胶PPM 氯丁橡胶CR 丁晴橡胶NBR

水(污水) 很好 很好 很好 很好

植物油 一般 很好 一般 很好

矿物油 不行 很好 一般 很好

氨水 一般 不行 不行 很好

芳香族溶剂 不行 很好 不行 不行

浓碱 很好 不行 很好 很好

浓硝酸 不行 一般 不行 不行

冰醋酸 不行 很好 不行 很好

稀硫酸 很好 很好 不行 很好

浓硫酸 一般 很好 不行 不行

稀盐酸 很好 很好 很好 很好

浓盐酸 很好 很好 不行 很好

热水 很好 不行 不行 一般

汽油不行 很好 一般 很好

甲苯 不行 很好 不行 不行

二甲苯 不行 很好 不行 不行

乙醇 很好 很好 很好 一般

煤油不行 很好 很好 很好

柴油不行 很好 不行 很好

氯化烃 不行 一般 不行 不行

含酮类物料 很好 不行 不行 不行

含醇类物料 很好 很好 很好 很好

含脂类物料 很好 不行 不行 不行

含醚类物料 很好 不行 不行 不行

泥浆 很好 一般 一般 很好

磷酸 很好 一般 很好 一般

碳酸钠 很好 不行 很好 很好

糖醛 很好 一般 一般 一般

苯100 不行 很好 不行 不行

丙酮 很好 不行 不行 不行

亚麻子油 很好 很好 很好 很好

二硫化碳 不行 很好 不行 不行

单螺杆泵由于其结构特点，大部分使用在输送较高粘度的液体及含有颗粒的液体，因此其转数的选择非常关键，根据经验，列出表二、表三，您可根据具体情况综合考虑。

表二:根据介质的磨损性选择泵转速

*表中给出了所输送的具体介质及其磨损特性的特例，请注意介质的特性随其浓度和温度的变化而变化。

*当泵的规格大时，转速应选低一些。

表三:根据介质粘度选择泵转速

介质粘度(cst) 1

转速(rpm) <200 <100

*在选择转速时也要根据经验，因为一些其他因素也影响着转速的选择，在最后确定了上述数值的同时最好与生产厂家协商。

单螺杆泵最大输出压力是根据衬套级数即衬套的导程数来确定:

1级:最高工作压力为0.6 MPa;

2级:最高工作压力为1.2 MPa;

4级:最高工作压力为2.4 MPa;

由于输送介质情况不同，对于含有严重磨损性的介质，请参照表一选择衬套级数。

表一:根据介质的磨损性选择衬套级数

单螺杆泵分为:整体不锈钢单螺杆泵，轴不锈钢单螺杆泵

从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点:

1)压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm 2，流量可达100cm3/分;

2)运送液体的种类和粘度范围宽广;

3)因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速;

4)吸入性能好，具有自吸能力;

5)流量均匀连续，振动小，噪音低;

6)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感;

7)结构坚实，安装保养容易。

螺杆泵的缺点是，螺杆的加工和装配要求较高;泵的性能 对液体的粘度变化比较敏感。

1.泵体剧烈振动或产生噪音:

产生原因:水泵安装不牢或水泵安装过高;电机滚珠轴承损坏;水泵主轴弯曲或与电机主轴不同心、不平行等。

处理方法:装稳水泵或降低水泵的安装高度;更换电机滚珠轴承;矫正弯曲的水泵主轴或调整好水泵与电机的相对位置。

2.传动轴或电机轴承过热:

产生原因:缺少润滑油或轴承破裂等。

处理方法:加注润滑油或更换轴承。

3.水泵不出水:

产生原因:泵体和吸水管没灌满引水;动水位低于水泵滤水管;吸水管破裂等。

螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。在这个曲面上存在着诸如ab或de之类的非密封区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口abc、def。这些三角形 的缺口构成液体的通道，使主动螺杆凹槽A与从动螺杆上的 凹槽B、C相连通。而凹槽B、C又沿着自己的螺线绕向背面， 并分别和背面的凹槽D、E相连通。由于在槽D、E与槽F(它属 于另一头螺线)相衔接的密封面上，也存在着类似于正面的三 角形缺口a'b'c'，所以D、F、E也将相通。这样，凹槽ABCDEA也就组成一个"∞" 形的密封空间(如采用单头螺纹，则凹槽将顺轴向盘饶螺杆，将吸排口贯通，无法形成密封)。不难想象，在这样的螺杆 上，将形成许多个独立的"∞"形密封空间，每一个密封空间所占有的轴向长度恰好等于累杆的导程t。因此，为了使螺杆 能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺纹段的长度至少要大于一个导程。

螺杆磨损五点原因:

1、每种塑料，都有一个理想塑化的加工温度范围，应该控制料筒加工温度，使之接近这个温度范围。粒状塑料从料斗进入料筒，首先会到达加料段，在加料段必然会出现干性磨擦，当这些塑料受热不足，熔融不均时，很易造成料筒内壁及螺杆表面磨损增大。同样，在压缩段和均化段，如果塑料的熔融状态紊乱不均，也会造成磨损增快。

2、转速应调校得当。由于部分塑料加有强化剂，如玻璃纤维、矿物质或其他填充料。这些物质对金属材质的磨擦力往往比熔融塑料的大得多。在注塑这些塑料时，如果用高的转速成，则在提高对塑料的剪切力的同时，亦将令强化相应地产生更多被撕碎的纤维，被撕碎的纤维含有锋利末端，令磨损力大为增加。无机矿物质在金属表面高速滑行时，其刮削作用也不小。所以转速不宜调得太高。

3、螺杆在机筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损:螺杆直径逐渐缩小，机筒的内孔直径逐渐加大。这样，螺杆与机筒的配合直径间隙，随着二者的逐渐磨损而一点点加大。可是，由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变，这就增加了被挤塑物料前进时的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加。结果使塑胶机械生产量下降。这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解。如果是聚乙烯，分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。

4、 物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料，能加快螺杆和机筒的磨损。

5、 由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料中，使螺杆转动扭矩力突然增加，这种扭矩超出螺杆的强度极限，使螺杆扭断。这是一种非常规事故损坏。

立式单螺杆泵特性:

立式单螺杆泵特殊的工作形腔能输送介质中含有悬浮的硬，软固体颗粒和长纤维(或固体是多棱尖角，高磨损颗粒)和长纤维或夹带气体的介质(液，固，气三相)。

1，固体颗粒度大小与各型号泵"转子"偏心(e)有关。

2，固体浓度按体积浓度，可达40%(如粉状微粒可达70%)。

3，纤维长度与各型号泵"转子"导程有关，允许最长纤维介质粘度高达1，000，000 mpa.s(cp)物料可以有效输送。立式单螺杆泵具有自吸引特性:能将液态介质通过管路自吸引上来，高度可达6-8.5米。立式单螺杆泵产品独创性能，泵在输液的同时，也可以无级调节爆气(冲气)作业(把用户各种气体和杀菌气体等补充或合成到介质中去)。通过螺杆泵输又爆气又使介质中各种成份共溶。

立式单螺杆泵转速和流量是线性关系，泵可定转速而定流量。也可无级调速或多级变速来满足用户各种特性的要求，流量精度(±1%)，可作为计量泵用于实验室，配药，配料等。压力(扬程)生成与"定子"螺旋导程(T)有关，一个导程(T)输出压力为0.6 Mpa(60米扬程)压差级，二个导程为二级泵压力为1.2Mpa(12 0米扬程)。根据工况需要任何一种型号都可以制造成，立式，斜置式，可移小车载式等型式的泵。立式单螺杆泵零件少，结构不复杂，所以折卸，维修简单，即使初次使用也可在短期内容易掌握。

立式单螺杆泵因"一定子"是弹性体而"转子"是金属材质制成，所以泵不可以在无介质状态下干运转而损坏泵的液力部件。立式单螺杆泵性能:立申LG立式单螺杆泵，多个螺杆泵产品。流量由0.95~103(m3/h)。输出压力常规产品为1.6 Mp a(60米扬程)。常规耐温>80，用户特需可达110 根据用户介质及物性，"定子、转子、护套"及过流另、部件。

立式单螺杆泵的轴封:1.各种材质的填料密封。2.各种密封材质的动、静环的单、双端面机机密封。上海立申水泵还可为用户特需的稳压或引流等付加装置设计和配套供货。

螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等。当主动螺杆转动时，带动与其啮合的从动螺杆一起转动，吸入腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐增大，压力降低。液体在压差作用下进入啮合空间容积。当容积增至最大而形成一个密封腔时，液体就在一个个密封腔内连续地沿轴向移动，直至排出腔一端。这时排出腔一端的螺杆啮合空间容积逐渐缩小，而将液体排出。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，只是在结构上用螺杆取代了齿轮。表为各种螺杆泵的特点和应用范围。螺杆泵的流量和压力脉冲很小，噪声和振动小，有自吸能力，但螺杆加工较困难。泵有单吸式和双吸式两种结构,但单螺杆泵仅有单吸式。泵必须配带安全阀(单螺杆泵不必配带)，以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。

螺杆泵按螺杆数量分为。

单螺杆泵--单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵。

双螺杆泵--由两个螺杆相互啮合输送液体的泵。

三螺杆泵--由多个螺杆相互啮合输送液体的泵。

下面以三螺杆为例

它主要是由固定在泵体中的衬套(泵缸)以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从动螺杆所组成。三根互相啮合的螺杆，在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔，造成吸排口之间的密封。

泵工作时，由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合，故作用在主动螺杆上的径向力完全平衡，主动螺杆不承受弯 曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个长度都由泵缸衬套来支承，因此，不需要在外端另设 轴承，基本上也不承受弯曲负荷。在运行中，螺杆外圆表面和 泵缸内壁之间形成的一层油膜，可防止金属之间的直接接触，使螺杆齿面的磨损大大减少。

螺杆泵工作时，两端分别作用着液体的吸排压力，因此对螺杆要产生轴向推力。对于压差小于10千克力/cm2 的小型泵，可以采用止推轴承。此外，还通过主动螺杆的中央油孔将 高压油引入各螺杆轴套的底部，从而在螺杆下端产生一个与轴向推力方向相反的平衡推力。

螺杆泵和其它容积泵一样，当泵的排出口完全封闭时，泵内的压力就会上升到使泵损坏或使电动机过载的危险程度。所以，在泵的吸排口处，就必须设置安全阀。

螺杆泵的轴封，通常采用机械轴封，并可根据工作压力的高低采取不同的形式。

2 三螺杆泵的结构

3 螺杆泵的性能

3.1 排量

螺杆泵的理论排量可由下式计算:

Qt=60Ftn m3/h

式中:F-泵缸的有效截面积，cm2;t-螺杆螺纹的导程， m;n-主动螺杆的每分钟转数。

螺杆泵的内部泄漏量Qs:

Qs=αp/σm

式中:p-泵的工作压力;σ-所排送的液体的粘度;α-与 螺杆直径和有效长度有关的系数;m=0.3-0.5。

泵在压送不同粘度的液体时，其排量会发生变化。排量和 粘度的关系可由下式表示:

Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m

式中:Q1-粘度为σ1时的排量;Q2-粘度为σ2时的排量。

3.2 功率

泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。

水功率Nc是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出 功率，可用下式计算:

Nc=PQ×10-3 千瓦

式中:P-泵的排出压力和吸入压力之差，帕;Q-泵的实 际排量，m3/s。

摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示:

Nf=Kn1.5D2 σm 千瓦

式中:n-转速;D-主动螺杆的外径;-粘度;K-与螺杆长度有关的系数;m=0.3-0.5。

由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。

泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。

所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示:

N=NfPQt10-3 千瓦

CBM2224-1982 船用电动三螺杆泵技术条件

CB/T3708-1995 船用螺杆泵修理技术要求

GB/T10831-2008 船用电动单螺杆泵

GB/T10886-2002 三螺杆泵

GB/T11035-2008 船用电动双螺杆泵

GB/T11705-2009 船用电动三螺杆泵试验方法

GB/T21411.1-2008 石油天然气工业井下设备人工举升用螺杆泵系统1泵

JB/T8091-1998 螺杆泵试验方法

JB/T8644-2007 单螺杆泵

JB/T8645-1997 潜水螺杆泵

JT/T547-2004

SHS01016-2004 螺杆泵维护检修规程

SY/T6084-2007 地面驱动螺杆泵使用与维护

不锈钢卫生螺杆泵特点

1、吸入性能好，具有自吸能力;

2、流量均匀连续，振动小，噪音低;

3、结构坚实，安装保养容易。

4、压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm2，流量可达18600cm3/分;

5、运送液体的种类和粘度范围宽广;

6、因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速;

双螺杆泵是外啮合的螺杆泵，它利用相互啮合，互不接触的两根螺杆来抽送液体。双螺杆泵作为一种容积式泵，泵内吸入室应与排出室严密地隔开。因此，泵体与螺杆外圆表面及螺杆与螺杆间隙应尽可能小些。同时螺杆与泵体、螺杆与螺杆间又相互形成密封腔，保证密闭，否则就可能有液体从间隙中倒流回去。

2H型双螺杆泵可分为内置轴承和外置轴承两种形式。在内置轴承的结构型式中轴承由输送物进行润滑。外置轴承结构的双螺杆泵工作腔同轴承是分开的。由于这种泵的结构和螺杆间存在的侧间隙，它可以输送非润滑性介质。此外，调整同步齿轮使得螺杆不接触，同时将输出扭矩的一半传给从动螺杆。正如所有螺杆泵一样，外置轴承式双螺杆泵也有自吸能力，而且多数泵输送元件本身都是双吸对称布置，可消除轴向力，也有很大的吸高。泵的这些特性使它在油田化工和船舶工业中得到了广泛的应用。外置轴承式双螺杆泵可根据各种使用情况分别采用普通铸铁、不锈钢等不同材料制造。输送温度可达250摄氏度。泵具有不同方式的加热结构，理论流量可达2000立方米/小时。

由撒三螺杆泵的原理知道，对于外置轴承的三螺杆泵，通过轴承定位，三根螺杆在衬套中互不接触，齿侧之间保持恒定的间隙(其间隙值由工况及泵本身规格决定)，螺杆外圆与衬套内圆面也保持恒定的间隙不变。两根螺杆的传动由同步齿轮完成。齿轮箱中有独立的润滑，与泵工作腔隔开。这种结构的优点大大拓宽了双螺杆泵的使用范围，即:除了输送润滑性良好的介质外，还可输送大量的非润滑性介质，各种粘度(最高粘度可达3*106毫米/秒)的介质以及具有腐蚀性(酸、碱等性质)，磨蚀性的液体，用于输送石油的油气混输泵安全系数提高。

GNF螺杆泵由于其恒定间隙的存在以及型线上的特点，其属于非密封型容积泵，因此除了输送纯液体外，还可输送气体和液体的混合物，即汽液混输，这也是单螺杆泵非常独特的优点之一。单螺杆泵由于结构的独特设计，可以自吸而无须专门的自吸装置，而且由于轴向输送轴流速度较小而具备很强的吸上能力即很小的NPSHr值。

双螺杆泵还可干转。由于运动部件在工作时互不接触，因此短时的干转不会破坏泵元件，这种特点给自动控制的流程提供了极大的方便，但干运转时间受多种因素限制，一般很短。另外双螺杆泵在输送过程中无剪切，无乳化作用，因此不会破坏分子链结构和工况流程中所形成的特定的流体性质，并且由于传动依靠同步齿轮，泵运转噪音低，振动小，工作平稳。

单级螺杆泵的规格是根据被输送液体的性质和流量、压力来决定的，而泵的转速则由输送液体的粘度和腐蚀性、作为主要参数来选择，才能保证泵可靠运行。

泵的设计转速为输送清水或清水相类似的无腐蚀性液体时允许最高转速，在实际使用中因介质性质与寿命要求不同，选用时一般都应低于设计转速。对高粘度和含颗粒介质，一般采用设计转速的二分之一或更低些，低转速对泵的磨损有利，但在使用后由于定子的磨损流量下降，这时可适当提高转速，以补偿流量下降也为常策。