泥浆泵工作机理研究.pdf

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1、Vo1．31，No．8中国资源综合利用2013年8月ChinaResourcesComprehensiveUtilizationo工作研究泥浆泵工作机理研究张建(江苏煤炭地质勘探四队，南京210046)摘要：阐明了空气包对衰减压力波动，改善泥浆泵工作性能的重要作用。从液体动态特征入手，根据活塞的运动表达式导出基于曲柄连杆比的管路系统内流体的运动规律；建立了泥浆泵空气包动力学方程模型。推导出了空气包后排出管路流量的表达式。通过理论分析验证了空气包的使用可以大大提高泵的性能，并用MadaJ)软件进行了仿真计算。关键词：泥浆泵；空气包；曲柄连杆比；动力学方程；仿

2、真中图分类号：TH32文献标识码：A文章编号：1008—95O0(2013)08一O061—03泥浆泵是泵类产品中出现较早的一种。至今已包前管路中的液体就可以部分地进入空气包；当瞬有几百年的历史。在离心式和容积式两大类泵中，时流量小于平均流量q。时，空气包可以向管路中泥浆泵属于容积式泵。它借助于工作腔里的容积周释放部分液体。由此可见，由于设置了空气包，使空期性变化来达到输送液体的目的。原动机的机械能气包后管路内的瞬时流量脉动值比泵的流量脉动经泵直接转化为输送液体的压力能：泵的流量值取值大为减小。如果空气室内具有足够的空气容积，决于泵工作腔容积的变化值及其在

3、单位时间内的使空气压力在一个很小的范围内波动。则空气室管变化次数(频率)，而(在理论上)与排出压力无关。路内液体的流动就接近于稳定流。空气包的作用直泥浆泵上常用的用于衰减排出系统波动的装接表现为它对流量脉动的衰减。研究证明．安装空置——空气包是泥浆泵液力系统的重要组成部分。气包后，泵缸内压力脉动值也会减小。但必须指出，它利用空气包内空气的压缩性和膨胀性来贮存(或空气室消减流量及压力脉动的效果不仅取决于空放出)比平均流量多的(或少的)那部分液体，从而达气包本身。而且与管路的配置有很大关系。到减小管路内流量脉动的目的。2空气包排出管路动力学模型的建立研究表明。

4、当空气包与泵及管路系统具有最佳匹配时．可以最大限度地衰减管路内液体的流量脉本文只讨论三缸单作用泥浆泵的情况。三缸单动．同时也最大限度地衰减由流量脉动引起的压力作用泥浆泵瞬时排量的周期为2'rd3，其表达式为：脉动，提高泵的工作性能及寿命。空气包的减振效ql；A。，[sin(‘P+})+sin2(‘P+手)][(‘P=0号)]率与空气包的容积、预充气压力、入口颈管尺寸、泵的结构参数等因素有关。只有适当地设计空气包并qr=ARt，)[sin‘P+争sin2‘P][(‘p=手～)](1)适当地安装它，才能获得预期的减振效果_l蚓。为J便于研究将上式展开成傅里叶级

5、数：本课题基于生产需要。将理论研究与实际相结I=c1+l2合，具有一定的经济效益和实用价值。}一(孚⋯)+cos(}⋯)一s(仃)1空气包排出管路流体动态特性分析一一。一2fl+3n)一空气包是清除管路内流量脉动的一个很有效．一(孕一)+cos(手一)一s(孚仃)的装置。它利用空气包内气体的压缩和膨胀来贮存一一—————一3)一一一一一或放出比平均流量多的或少的那部分液体，从而达到减小其后排出管路中流量脉动的目的。假设泵的．A[一号-cos(竽+肼)+cos(+舸)一cos(孕训平均流量为q，当瞬时流量大于平均流量q。时，空气收稿日期：2013—04—04

6、作者简介：张建(1985一)，男，江苏徐州人，工学学士，助理工程师，从事地质勘探工作。一61—。工作研究中国资源综合利用第8期附近有：A[{一cos(一)+cos(孚一肼)一cos(等丌)]——一一。一一一一——fPl=ftQ=Q2+Q3(7)(2)设空气包内气体的预压力为，泵工作时气体下面对n进行讨论。的瞬态压力为。对于空气包入口支管及壳体内液当n为奇数时，体，由受力平衡可得F=M3a，在此管路中，，即，争一1+(一1)一(一1)．1一1+(一1)一(一1)PA=M3a。据此列出受力方程：％——I__一——罚_=+KzQ?+Ps(8)．A[一}一1+1(

7、一1)j．A[一一1+1(一)以上式中：Q——泵的瞬时流量；。4(2+3n)。4(2—3n)p厂排出管路中的流量；(3)p厂空气包入口支管的流量；当n为偶数时，Pl——泵的压力；11(一1)+1一(一1)一(一1)+1一(一1)一吩一排出管路中的压力损失；．——厂+——P厂空气包支管人口处的压力损失；胶囊的弹性力(考虑到胶囊在平衡A[一—1一I一1一J十【一1一J一【一1一)]A[一1一一I一1—7十I—1一J—l一1，)]．．位置附近发生脉动，其变形很小，故。4(2+3n)’4(2—3n)可认为单：0)；1==一一l+3n+’一13n=—1———3—n—

8、：一(l4‘})J-一()——空气包壳体及支管内所研究段液同理可以