美國米頓羅GB1800機械隔膜計量泵

齒輪計量泵的工作原理簡介

　　齒輪泵的概念是很簡單的，即它的zui基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內相互嚙合旋轉，這個殼體的內部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合，而美國米頓羅機械式隔膜計量泵GB1800則由泵頭和泵體和電機一起組成。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉沿殼體運動，zui后在兩齒嚙合時排出。

　　在術語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內的活塞，當一個齒進入另一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現象就連續在發生，因而也就在泵的出口提供了一個連續排除量，泵每轉一轉，排出的量是一樣的。隨著驅動軸的不間斷地旋轉，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉速有關。

　　實際上，在米頓羅GB1800計量泵內有很少量的流體損失，這使泵的運行效率不能達到100％，因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體100％地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運行，對大多數擠出物料來說，仍可以達到93％～98％的效率。

2.1 美國米頓羅計量泵簡單系統的流量控制

　　一個簡單的控制循環流量的系統，泵P提供動力以實現水通過閥V、管道及用戶U間的循環。圖2給出當閥全開、泵的轉速n=n0時系統的工作點。此時，流量為G0，水泵工作效率為η0，即效率zui高點。要使流量減小一半，一種方式是將閥門關小，使管網等效阻力特性曲線向左偏移，此時泵的效率降低至η1，壓力升至p1。

　　由于壓力升高，效率降低，因此盡管流量減少至一半，米頓羅GB1800計量泵耗僅減少20％～30％，此時除閥門以外的管網部分由于其阻力特性不變，因此僅消耗壓降p0/4，剩余部分3（p0+（p1-p0））/4均消耗在閥門上，它消耗了此時泵耗的80％，這就是為什么說調節閥消耗了大部分水泵能耗的依據。此外，水泵工作點偏移造成的不穩定，都對系統有不良影響。

　　若保持不變，但將米頓羅GB1800隔膜計量泵的轉速降至50％，圖2同時給出此時的工作狀況，這時管網的阻力特性曲線不變，泵的工作曲線下移，泵的工作效率仍將為η0，壓力p2為p0/4。這樣，減少流量后泵耗僅為原來的1/8，具有極顯著的節能效果。同時，由于泵的工作點及閥的位置均未變，因此系統工作穩定，且不會有節流噪聲。
米頓羅計量泵此簡單例子說明：

　　（1） 當調節閥產生調節作用時，將消耗其所在支路的大部分流體動力。并且由于改變了管網阻力特性，使管網中的動力機械工作點偏移，在多數情況下這將導致效率下降。

　　（2） 當采用變速方式調節流量時，米頓羅GB1800計量泵或風機能耗可與流量變化的三次方成正比。并且由于系統阻力特性不變，泵或風機的工作點不變，因此效率不變，泵、風機及系統均可穩定地工作。

　　（3） 以調整泵或風機的轉速來調整流量應該是流量調節的手段。

　　若系統設計合理，泵選擇適當，則zui遠端用戶處的余壓恰好為它所需要的壓頭，閥V5全開，不多消耗能量。此時，若各用戶流量相等，彼此距離相等，主干管上比摩阻相同且忽略閥門全開時的阻力，對于n個用戶，閥門V1消耗的能量與用戶外管網所消耗的總能量的百分比EV1為：

　　當熱用戶個數足夠多時，（n－1）／（2n）約等于50％，也就是消耗在外網的能耗約有一半被各支路的調節閥所消耗。一般用戶側真正需要的揚程僅為循環泵揚程的20％～30％，即外網消耗70％～80％。因此，總泵耗的35％～40％的能量被調節閥消耗掉。有時為安全起見，米頓羅GB1800計量泵的揚程還要選大些，然后再通過圖3中的閥門V0將多余部分消耗掉。由此使一般供暖用熱水網中調節閥消耗一半以上的泵耗。

　　若改用圖5方式連接熱水管網，在各用戶處安裝用戶回水加壓泵，代替調節閥，減小主美國米頓羅循環計量泵的揚程，使其只承擔熱源及一部分干管的壓降，用戶的壓降及另一部分干管壓降由各用戶內的回水加壓泵提供，則其水壓圖見圖6。

　　此時無調節閥，因此也無調節閥損失的泵耗，用戶處各個回水加壓泵的揚程應仔細選擇。若選擇過大，再用閥門降低同樣會消耗能量。但如果安裝變速泵則可以通過調整轉速來實現各個用戶所要求的流量，因此不再靠調節閥消耗泵耗，這樣，盡管多裝了許多泵，但運行電耗將降低50％以上。

　　在這種情況下，若各用戶要求的流量變化頻繁，整個系統的總流量亦在較大范圍內變化，總米頓羅循環計量泵也可用變頻泵，并根據干管中部供回水壓差（見圖5、6中點A）來控制其轉速，使該點壓差維持為零，則系統具有非常好的調節性能與節能效果。分析表明，當采用如圖3常規的管網方式時，若由于某種原因，一半用戶關閉，不需要供水時，未關的用戶水量會增加，zui大的流量可增加50％以上，而同樣的管網采用圖5的方式，并且對主米頓羅GB1800循環計量泵的轉速進行上述方式的控制，則同樣情況下未關閉的用戶的水量增加zui大的不超8％，系統的水力穩定性大為改善。

　　此方面的進一步詳細分析見文獻[1]，這一方案準備在已開始施工的杭州熱電廠冷熱聯供熱網中使用，各用戶為吸收式制冷機、生活熱水用換熱器，冬季則為建筑供暖及生活熱水。分析表明，對于這種負荷大范圍變化的系統，采用這種方式，比常規方式節省GB1800計量泵的電耗62％，并改善了系統的水力穩定性。同時還使整個系統壓力變化范圍減小，從而可降低管網承壓要求，處長管網壽命。在各用戶處安裝調速泵所增加的費用基本上可以從各用戶省掉的電動調節閥及節省的用電增容費中補齊，因此總投資可以不增加甚至有所降低。

2.3 美國米頓羅計量泵的空調水系統應用

　　為減少水泵電耗，便于系統調節，許多系統采用兩級泵方式，如圖7。泵組P1可根據要求的制冷機的運行臺數而啟停，其揚程僅克服蒸發器阻力及冷凍站內部分管路的壓降，米頓羅GB1800計量泵組P2則克服干管及冷水用戶的壓降。為了節能，P2有時還采用變速泵，根據用戶要求的流量調節泵的轉速，調節規則是維持zui遠端用戶處的供回水壓差為額定的資用壓頭。文獻[2]中指出，P2采用變速泵后，其能耗并非如廠商所宣傳的那樣“與流量的三次方成正比”。

美國米頓羅計量泵同系列型號：GB0080、GB0180、GB0250、GB0350、GB0450、GB0500、GB0600、GB0700、GB1000、GB1200、GB1500、GB1800