易汽化介质加注过程的泵送效率与计量特性研究

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1、易汽化介质加注过程的泵送效率与计量特性研究第一章绪论1.1概述一般而言，易汽化介质为某一温度下汽化压力大于5kPa，并且粘度非常小的液体介质[1]。按此定义，汽油、乙醇汽油、甲醇汽油均属于易汽化介质[2,3]。易汽化介质在生产加工、销售等各个环节对泵送和计量系统的需求量越来越大并且要求也越来越高，一方面它要求泵在无外泄漏（和低内泄漏）的情况下长期可靠地运行，另一方面它要求计量系统计量准确、可靠、安全[4]。但易汽化介质因其具有蒸汽压高和粘度低等特点会极易导致气穴和泄漏现象的发生，造成液压系统的压力波动和计量过程的不可靠，进而影响到泵送和计量装置的工作稳定性和计量准确性

2、[5]。到目前为止，在销售终端输运及计量小流量易汽化介质方面，国内仍没有性能优越的专用泵及流量计产品。当前的加油站普遍采用的是具有尺寸小、重量轻、流量均匀、噪声小诸多优点的容积式叶片泵，而泵送效率与泵的几何结构、管路条件和泵送介质有很大的关系[6]。由于易汽化介质具有高饱和蒸气压和低粘度的特性，故叶片泵在泵送易汽化介质时效率非常低，在实地测得的容积式叶片泵的泵送效率只有20%~30%[7]。另外，易汽化介质在泵送的过程中会发生层流向湍流的转捩，因此泵送过程的流体的流动状态相当复杂。泵送的流体以湍流的状态存在势必会加大能量的消耗，这又与国家提倡节能减排、发展低碳经济的政

3、策相悖。无疑，研究清楚流体在泵送过程中的流动状态，根据泵送介质的特性、实际工作参数等因素开发出一种新型泵或者对现有的泵进行结构参数优化，提高易汽化介质的泵送效率，将会给企业和社会带来巨大的经济效益和社会效益。目前应用于燃油加注行业的流量计在计量易汽化介质时也遇到计量误差曲线向负方向发生偏移的现象。易汽化介质从流量计中流过时，一方面容易从流量计活塞与缸体内壁间的间隙泄漏出去；另一方面易于发生气穴现象，以气液两相的状态存在于缸体。这些原因都有可能造成流量计计量精度下降。而在设计流量时也不可从单方面把活塞与缸体内部的间隙无限缩小，以免流量计在实际应用中易出现活塞卡住的现象。

4、故优化用于计量易汽化介质的流量计的设计参数对促进泵送与计量行业的发展具有重大的实际意义。.......1.2燃油加油机如图1-1所示，加油机通常由电机、泵、过滤器、油气分离器、流量计（含编码器）、视油器、加油枪、控制主板、显示面板等部件构成的一个燃油加注系统。加油机工作时，泵在电机的带动下从油罐吸进燃油，经油气分离后环节后，流量计会测下燃油的体积量，之后燃油会顺着管道从油枪流进汽车油箱当中。流量计内的编码器把测得的油液体积转换成脉冲信号，该信号经控制主板处理后会在显示面板上显示出累计的加油体积量。随着社会的发展，燃油开始被用作汽车等交通运输工具的动力，随之加油机应运而

5、生。加油机最早诞生于20世纪初期，当时的加油机仅是一个由手摇吸油泵及带刻度的透明圆筒组成的装置；20~30年代，加油机的手摇油泵被替换成了电动油泵，同时计量圆桶也被替换成了指针式流量计；40~50年代，加油机核心计量器件已不再采用指针式计数器，改为采用可实现分别计算体积计量及加油金额的机械字轮式计数器，同时燃油单价也可以通过机械调节的方式进行设定；70年代，随着电子技术的突飞猛进，电子显示技术、预置式加油技术等在加油机上实现了应用，潜泵控制加油系统和悬挂无岛式加油控制系统也相继被研发出并实现了应用；90年代以来，含有油气回收功能的加油机、多枪加油机、可调有标号加油机、

6、IC卡加油机等等加油机逐渐出现并走向市场，同时油站中央管理系统、储油罐液位监测系统、安全报警系统、加油站站际网络信息传递技术等等加油站现代化管理技术也相继出现并走向成熟。.......第二章泵送效率研究2.1EPZ泵的工作原理图2-1为加油机常用于泵送燃油的一款EPZ泵。该泵主要由过滤器、泵主体（包括泵芯、各类的阀和泵体）以及油汽分离器组成。泵开始工作时，泵的转子带动叶片不停转动，泵的进油口管道形成负压，油液会从进油管道被吸泵内，流经过滤器，滤掉所含杂质。过滤后的油液经过泵芯加压环节后流入油汽分离器，含有气体的油液将在此处分离，油汽穿过涡流阀进入气室，一部分油汽从出气

7、口流出，一部分油汽在气室的壁面上凝结成油珠，慢慢变大，然后沿壁面下滑，积聚在气室底部。当积聚的油液达到一定量时，浮子阀会被打开，而油液会从刚开启的小通道流回泵芯入口处。经油液分离器分离油汽后的油液会推开出口阀流出泵体。此时若出口阀处油液的压力大于溢流阀调定压力，则有一路油液会推开溢流阀，流入泵芯入口处。.....2.2泵内泄漏数学模型研究者MichaelAlibert通过大量的实验得出了泵送效率与粘度变化规律曲线，如图2-2所示。随着粘度的增加，泵理论容积效率逐渐增加，最后趋向于1。随着粘度的增大，理论机械效率呈不断下降的变化趋势。而泵的总效率曲线呈