美国米顿罗GB1800机械隔膜计量泵

齿轮计量泵的工作原理简介

　　齿轮泵的概念是很简单的，即它的zui基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合，而美国米顿罗机械式隔膜计量泵GB1800则由泵头和泵体和电机一起组成。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，zui后在两齿啮合时排出。

　　在术语上讲，齿轮泵也叫正排量装置，即像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。

　　实际上，在米顿罗GB1800计量泵内有很少量的流体损失，这使泵的运行效率不能达到100％，因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧，而泵体也绝不可能无间隙配合，故不能使流体100％地从出口排出，所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行，对大多数挤出物料来说，仍可以达到93％～98％的效率。

2.1 美国米顿罗计量泵简单系统的流量控制

　　一个简单的控制循环流量的系统，泵P提供动力以实现水通过阀V、管道及用户U间的循环。图2给出当阀全开、泵的转速n=n0时系统的工作点。此时，流量为G0，水泵工作效率为η0，即效率zui高点。要使流量减小一半，一种方式是将阀门关小，使管网等效阻力特性曲线向左偏移，此时泵的效率降低至η1，压力升至p1。

　　由于压力升高，效率降低，因此尽管流量减少至一半，米顿罗GB1800计量泵耗仅减少20％～30％，此时除阀门以外的管网部分由于其阻力特性不变，因此仅消耗压降p0/4，剩余部分3（p0+（p1-p0））/4均消耗在阀门上，它消耗了此时泵耗的80％，这就是为什么说调节阀消耗了大部分水泵能耗的依据。此外，水泵工作点偏移造成的不稳定，都对系统有不良影响。

　　若保持不变，但将米顿罗GB1800隔膜计量泵的转速降至50％，图2同时给出此时的工作状况，这时管网的阻力特性曲线不变，泵的工作曲线下移，泵的工作效率仍将为η0，压力p2为p0/4。这样，减少流量后泵耗仅为原来的1/8，具有极显著的节能效果。同时，由于泵的工作点及阀的位置均未变，因此系统工作稳定，且不会有节流噪声。
米顿罗计量泵此简单例子说明：

　　（1） 当调节阀产生调节作用时，将消耗其所在支路的大部分流体动力。并且由于改变了管网阻力特性，使管网中的动力机械工作点偏移，在多数情况下这将导致效率下降。

　　（2） 当采用变速方式调节流量时，米顿罗GB1800计量泵或风机能耗可与流量变化的三次方成正比。并且由于系统阻力特性不变，泵或风机的工作点不变，因此效率不变，泵、风机及系统均可稳定地工作。

　　（3） 以调整泵或风机的转速来调整流量应该是流量调节的手段。

　　若系统设计合理，泵选择适当，则zui远端用户处的余压恰好为它所需要的压头，阀V5全开，不多消耗能量。此时，若各用户流量相等，彼此距离相等，主干管上比摩阻相同且忽略阀门全开时的阻力，对于n个用户，阀门V1消耗的能量与用户外管网所消耗的总能量的百分比EV1为：

　　当热用户个数足够多时，（n－1）／（2n）约等于50％，也就是消耗在外网的能耗约有一半被各支路的调节阀所消耗。一般用户侧真正需要的扬程仅为循环泵扬程的20％～30％，即外网消耗70％～80％。因此，总泵耗的35％～40％的能量被调节阀消耗掉。有时为安全起见，米顿罗GB1800计量泵的扬程还要选大些，然后再通过图3中的阀门V0将多余部分消耗掉。由此使一般供暖用热水网中调节阀消耗一半以上的泵耗。

　　若改用图5方式连接热水管网，在各用户处安装用户回水加压泵，代替调节阀，减小主美国米顿罗循环计量泵的扬程，使其只承担热源及一部分干管的压降，用户的压降及另一部分干管压降由各用户内的回水加压泵提供，则其水压图见图6。

　　此时无调节阀，因此也无调节阀损失的泵耗，用户处各个回水加压泵的扬程应仔细选择。若选择过大，再用阀门降低同样会消耗能量。但如果安装变速泵则可以通过调整转速来实现各个用户所要求的流量，因此不再靠调节阀消耗泵耗，这样，尽管多装了许多泵，但运行电耗将降低50％以上。

　　在这种情况下，若各用户要求的流量变化频繁，整个系统的总流量亦在较大范围内变化，总米顿罗循环计量泵也可用变频泵，并根据干管中部供回水压差（见图5、6中点A）来控制其转速，使该点压差维持为零，则系统具有非常好的调节性能与节能效果。分析表明，当采用如图3常规的管网方式时，若由于某种原因，一半用户关闭，不需要供水时，未关的用户水量会增加，zui大的流量可增加50％以上，而同样的管网采用图5的方式，并且对主米顿罗GB1800循环计量泵的转速进行上述方式的控制，则同样情况下未关闭的用户的水量增加zui大的不超8％，系统的水力稳定性大为改善。

　　此方面的进一步详细分析见文献[1]，这一方案准备在已开始施工的杭州热电厂冷热联供热网中使用，各用户为吸收式制冷机、生活热水用换热器，冬季则为建筑供暖及生活热水。分析表明，对于这种负荷大范围变化的系统，采用这种方式，比常规方式节省GB1800计量泵的电耗62％，并改善了系统的水力稳定性。同时还使整个系统压力变化范围减小，从而可降低管网承压要求，处长管网寿命。在各用户处安装调速泵所增加的费用基本上可以从各用户省掉的电动调节阀及节省的用电增容费中补齐，因此总投资可以不增加甚至有所降低。

2.3 美国米顿罗计量泵的空调水系统应用

　　为减少水泵电耗，便于系统调节，许多系统采用两级泵方式，如图7。泵组P1可根据要求的制冷机的运行台数而启停，其扬程仅克服蒸发器阻力及冷冻站内部分管路的压降，米顿罗GB1800计量泵组P2则克服干管及冷水用户的压降。为了节能，P2有时还采用变速泵，根据用户要求的流量调节泵的转速，调节规则是维持zui远端用户处的供回水压差为额定的资用压头。文献[2]中指出，P2采用变速泵后，其能耗并非如厂商所宣传的那样“与流量的三次方成正比”。

美国米顿罗计量泵同系列型号：GB0080、GB0180、GB0250、GB0350、GB0450、GB0500、GB0600、GB0700、GB1000、GB1200、GB1500、GB1800