弗尔德 工业软管泵中脉动的影响、计算和解决方法
来源：Verder 阅读：5296 更新时间：2010-11-12 11:45随着工业软管泵越来越被普及应用，客户从当初的陌生到了解，最后到熟悉，它的出现解决了许多客户关于高难度流体输送的问题。但是与此同时，人们也会发现由于脉动而对软管泵在输送过程中产生的一系列的问题。比如，不能连续的输送介质，无法计量，对管路的影响，噪音等等。以下我们着重讨论一下脉动产生的原因，计算以及切实有效的解决方法。
脉动产生的原因
在于讨论脉动产生之前，我们首先了解软管泵的结构。如下图所示：
 |
工业软管泵主要是由以下四个部件组成：泵壳，转盘，凸块，软管组成。
软管被盘旋在泵腔内部，转盘与电机相连，随着电机的旋动，转盘上的凸块会旋转并挤压软管从而将介质从进口输送到泵的出口处。
 |
凸块挤压着软管占用软管一部分体积，当它在泵的出口处脱离软管时，软管恢复原型，会产生真空，需要物质补充这部分空间，因此会将出口管路中的介质回吸到软管中。而在泵的进口处，由于自吸力的作用介质不断的吸入到泵腔中，当下一个凸块挤压软管时，位于被挤压软管中的的介质会被压回到进口管路中。这种每转一圈都会产生回吸和排挤的现象叫做脉动。如上图所示。因此在使用软管泵输送介质时是不连续的。
脉动的影响
脉动对软管泵的影响很大，具体表现在以下几个方面：
（1）软管泵出口的脉动较大，瞬间对软管的冲击较高，极大的影响了软管的寿命。
（2）脉动不仅对软管泵的效率有极大的影响，同时也增大了泵的工作噪音。
（3）脉动的影响同时也会产生流量的降低。
脉动的计算
软管泵的出口压力Pd 与管路中设备的压降Pe，静压Ps ，摩擦损失Pf 和脉动损失Pi有关，其公式为：
Pd= Pe + Ps + √(Pf2 + Pi2)
其中，公式中脉动损失Pi 就是我们所说的因脉动而产生对流体介质的阻力。而对于Verderflex软管泵来说，为保证足够的介质流入泵入口处，必须同时满足如下条件：
（1）泵进口端脉动损失必须小于40kpa
（2）泵出口端最大脉动损失不能超过750 - 1200 kPa，这个值主要取决于泵的大小。
（3）进口压力必须小于20kpa
而脉动损失是由实际管长度、流量、转速、液体比重和管内径相关
 |
Pi = 脉动损失Impulse loss [kPa]
La = 实际管长Actual line length [m]
F = 流量Flow [l/hr]
n = 转速Pump speed [rpm]
s.g.= 比重Specific gravity
D = 管内径Diameter of suction or discharge line [mm]
比如一台VF50泵,进口管路长度为4米，管路尺寸为DN25，输送介质比重SG 0.9 ，设计流量为3500 l/h，泵的运转速度为21.8rpm。
根据上列公式可得出：
 |
计算出进口管路损失为70.3kpa, 而对于Verderflex软管泵进口端脉动损失应 40kpa。根据公式，为达到设计流量可通过如下几种方法来降低进口脉动损失：
（1）减少进口管路长度
（2）降低泵的运转速度
（3）增大进口管路直径
下图中显示管路直径与脉动损失的变化关系：
 |
显然，我们必须增大进口管路的直径至35mm，保证进口脉动损失小于40kpa时，流量才能够达到所希望的3500 l/h。
如何降低脉动
为了保证软管泵能够连续的输出介质，降低脉动就软管的影响，延长其使用寿命，我们在安装软管泵时必须考虑脉动的问题。 以下简单介绍一下如何降低脉动的有效措施。
一，加大泵进出口管路的内径。保证充分的介质能够吸入和顺利的被排出泵腔，降低脉动损失。通常进出口管路的直径应是软管内径的1.5倍。
二，在泵的进出口处分别安装一定长度的弹性软管，建议请勿使用具有钢丝包裹和加强的软管。几乎将近一米长的软管可降低1bar的脉动。
 |
通常，在食品生产企业因考虑弹性软管没有死角，便于清洗和消毒，使用弹性软管来降低脉动对管路的影响，延长软管寿命。
三，安装脉动缓冲器，自认为该方法效果也是最为明显。通常，对于长距离输送时且介质比重比较大时，必须安装脉动缓冲器，比如污泥的输送。
当我们安装了脉动缓冲器后需要引入新的名词—净脉动损失。净脉动损失就是安装脉动缓冲器后而对泵的进出口产生的实际脉动影响的大小。因考虑到脉动缓冲器的作用，净脉动损失即为计算脉动损失乘以缓冲器的缓冲效率。
 |
我们通过测试后做出安装前后比较，请见下图。
 |
脉动缓冲器安装场合
一，管路受外界撞击严重，严重的撞击使得系统管路容易松动，从而导致渗漏现象。从上图中可以看出安装脉动阻尼器，可以消除近90％的脉动。
二，在工艺生产过程中有明确要求不能有脉动。比如在喷涂设备中要求液料能够均匀的被输送出去。
三，流量较低，流量损失因为在吸入端产生过高的冲动力。
四，软管寿命短和泵的使用性能低。软管破裂处靠近软管泵的出口端，即为凸块离开软管瞬间的位置。安装脉动阻尼器可延长软管寿命和提高泵的使用性能。
五，需要保护管路中的阀门，接头，流量计以及其他仪表免受冲击、振动、热膨胀以及水锤的破坏。
六，确保在线测量仪表的准确性、重复精度以及使用寿命。
 |
脉动阻尼器安装注意要点
（1）脉冲阻尼器应该尽可能的垂直安装在靠近泵出口的位置，建议离泵口有效距离为50cm处；
（2）脉动阻尼器中的需要充有一定压力的压缩空气，压缩空气压力为50％～60％泵的出口压力；
（3）泵出口尽量不要先接弯头然后在安装脉动阻尼起；
（4）建议脉动缓冲器上安装压力表，随时检测脉动缓冲器的工作状况。
 |
