單螺桿泵的應用特點
單螺桿泵于1932年由法國工程師莫諾(MoiNeau)發(fā)明,并由法國PCM泵業(yè)分公司首先生產(chǎn),故也被稱為莫諾泵(MONO)。單螺桿泵還被稱為偏心螺桿泵、轉子偏心泵、曲桿泵、濃漿泵和蛇泵等,在我國按標準規(guī)定已正式定名為單螺桿泵。

單螺桿泵既適合輸送低粘度如水等介質(zhì),還尤其適合輸送含有固體顆粒或短纖維的懸浮液,以及粘度非常高的介質(zhì)。它廣泛地用于石油、化工、建筑、環(huán)保、船舶、紡織、冶金、采礦、印刷與造紙業(yè)、食品、釀造、醫(yī)藥和日用化工等領域,發(fā)展前景遠大。目前單螺桿泵輸送固體顆粒的最大尺寸為不超過轉子的偏心距,含量已可達到介質(zhì)的60%左右,粉狀微粒可達70%和最長纖維長度不超過0.4倍轉子螺距。它成功地輸送了其他泵難以完成的諸如水泥漿、陶土糊、水煤漿、水泥涂料和膨潤土等含固體顆粒比例很高、粘度又大的介質(zhì)。水煤漿技術作為潔凈煤工程和煤炭加工的一種新途徑,它的制備和輸送越來越受到重視,但是由于水煤漿不僅流動性差,而且成分為65%的煤粉、30%為水和5%為添加劑,煤粉中還含有大量硬顆粒礦物。很多使用場合要求排出壓力達1.8~2.4MPa,甚至更高些。盡管由于嚴重的磨蝕等因素影響到主要零件定子和轉子的壽命,通常定子工作壽命僅200h,轉子也僅800h左右,但運行可靠;且我國至今尚無可替代的設備,因此在水煤漿廠和發(fā)電廠單螺桿泵仍得到廣泛應用。
單螺桿泵另一突出的特點是特別適宜輸送不能受剪切、擠壓或攪動的敏感性液體,即受到剪切等會呈現(xiàn)觸變性質(zhì)的非牛頓液體。在輸送膠狀液體如某些化妝品等時,必須注意泵的轉速與輸送介質(zhì)特性的匹配。因為大部分的膠狀液體在靜止時成粘稠狀態(tài),甚至會是固態(tài),但在攪動后就會變得較易流動的半流動狀態(tài),這種現(xiàn)象即為膠狀液體具有的觸變現(xiàn)象,故必須選擇適當?shù)霓D速,注意不使觸變破壞介質(zhì)的結構。
單螺桿泵已被采油系統(tǒng)廣為應用。它在原油開采中使用由地面電動機或柴油機或液壓三種驅動裝置,通過抽油桿的旋轉運動把動力傳送到井下,驅動單螺桿泵采油,以及電動機安裝在井內(nèi)的單螺桿泵下面的電動潛油單螺桿泵采油。這兩種新型的采油機械與傳統(tǒng)的梁式抽油有桿泵(即利用抽油桿上下往復運動抽油)相比,不僅結構簡單、體積小、質(zhì)量輕、造價低,不需要混凝土基礎,安裝方便,而且采油率高,一般可增加采油量1.8~7.3倍;一般節(jié)約電耗達26%~50%。法國PCP/IEP聯(lián)合公司的RODEMIP地面驅動功率較小的單螺桿泵采油系統(tǒng),節(jié)電甚至達60%~75%;效率更是高得多:使用梁式抽油有桿泵系統(tǒng)的平均效率僅為11.6%,用單螺桿泵開采稠油的系統(tǒng)平均效率為39.1%。這種新型的采油機械普遍用于抽吸高粘度、高含蠟油、高含砂稠油和高汽油比的原油等,現(xiàn)在又擴大用于含水率80%以上的高含水深井采油,在原油開采中顯示出強大的生命力。

盡管試驗表明地面液壓驅動的單螺桿泵采油系統(tǒng)在我國北方嚴寒氣候條件下使用并不方便。但單螺桿泵采油系統(tǒng)仍具有較高的采油經(jīng)濟效益,是一種很值得推廣應用的新型抽油裝備。 國外早在20世紀70年代初就研制成功單螺桿泵采油系統(tǒng),俄、美、加、法等國已廣泛采用。我國在這一領域自20世紀90年代才開始起步,采用地面驅動單螺桿泵采油,目前絕大多數(shù)仍依賴進口。而我國僅高粘度原油就占總儲量的1/6以上,可在中淺井、深層油田、低產(chǎn)油田、邊遠油田和稠油田等全部取代梁式抽油有桿泵系統(tǒng)。電動潛油單螺桿泵也是無桿采油的另一發(fā)展趨勢。因此,用單螺桿泵采油是有極大的發(fā)展空間和應用價值的領域,會產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益。 單螺桿泵由于它在輸送介質(zhì)的進程中具有不受攪動、脈動小等特點,廣泛用于輸送牛奶、啤酒以及一些乳化液等。也正是由于這一特點,還廣泛用于廢水處理系統(tǒng)的油水分離裝置,使廢水中的油不易乳化,更容易、更干凈地被分離出來,優(yōu)于目前選用較多的柱塞泵。必須指出應用于食品、醫(yī)藥等領域,泵必須符合有關衛(wèi)生的嚴格規(guī)定。其定子必須選用無毒、無味的橡膠,與輸送介質(zhì)相接觸的零件都應不被腐蝕,泵內(nèi)部空間的流道應光滑,采用不必拆卸用流動和漂流即能沖洗干凈,確保泵內(nèi)無殘留物和細菌的滋生。然而,即使是采用了無毒、無味的橡膠定子,其磨屑不可避免地仍會混入輸送的介質(zhì)中,這對食品和藥品等介質(zhì),從環(huán)保的要求看是并不合適的。目前有些國家的這些領域已采用雙螺桿泵或羅茨泵替代單螺桿泵,盡管它們的價格較高,但對食品和藥品更為安全。此外,單螺桿泵可以實現(xiàn)液體、氣體和固體多相混輸,這是絕大多數(shù)的其他泵類無法實現(xiàn)的,故有著巨大的意義。它還可以充當投加各種化學添加劑的計量泵,計量精度相當可靠,可以達到98%。單螺桿泵和其他類型泵相比,自吸能力強,通常對介質(zhì)為清水的吸上高度可達6m,對某些介質(zhì)在某些轉速下最高可達8.5m,這也拓寬了它的使用領域。 單螺桿泵在艦船上的使用較晚,應用較多的是處理艙底油污系統(tǒng)的油水分離裝置(流量通常小于10m3/h,排出壓力為0.2MPa左右,轉速一般為200r/min左右)、污物污水處理裝置和廢物焚燒爐系統(tǒng)等中作輸送泵,在糞便焚燒系統(tǒng)大都采用微型單螺桿泵(轉速降為50~60r/min,此時流量為1L/min、排出壓力為 0.2MPa左右,吸上高度約2m),這些泵由于轉速低,壽命就很長。此外,還有用作渣油泵、艙底泵、海水泵、甲板沖洗泵和貨油泵等,通常都用于低壓小流量工況。 單螺桿泵制造較為容易,且價格低廉,適用領域廣泛,因此很有競爭能力。其最大的缺點是以橡膠等為材質(zhì)的定子使用壽命不夠長,且由于是偏心轉子,絕大部分產(chǎn)品的軸向尺寸較大,振動也相對較大,此外,其起動力矩值通常也較高等。這些缺點需要進一步研究加以改進。



