第３１卷第７期２００８年０７月Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２００８
脉冲阻尼器在往复式泵中的应用
崔书海
（液化空气（沧州）有限公司，河北
［摘
沧州
０６１１１３）
提出利用脉冲阻尼器稳定流量，消除往复式泵工作中的振动，以免造成由振动引起要］分析往复式泵振动产生的原因，
的设备或管道损坏，降低维修成本。
［关键词］往复式泵；脉冲式流量；振动；危害；防止［中图分类号］ＴＱ０５１．２１
［文献标识码］Ｂ
［文章编号］１００３－５０９５（２００８）０７－００５１－０２
随着石油化工行业的发展，往复式泵得到了充分的发展和应用。但是由于往复式泵周期性工作的特
性，必然会对设备和管道产生脉动式冲击，引起振动，严重时甚至会造成设备故障或事故。因此，了解往复式泵工作原理、振动的原因、危害及消除与预防措施是非常有必要的。
１往复式泵的工作原理（图１）
当活塞或柱塞不断地做往复运动时，泵就能不断地输送液体。
２往复式泵产生振动的原因及危害
由往复式泵工作原理可知，往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动来使工作腔容积产生周期性的变化，通过泵阀来向管路输送液体的，因为液体的吸入与排出过程（即容积变化过程）是交替进行的，且活塞在移动过程中的速度又是在不断变化的，所以，泵的瞬时流量是随时间变化而变化，不是连续的。
泵的瞬时流量是指在压出行程中，任一瞬时理论上排出的液体，记作Ｑｉ。
Ｑｉ＝ＡＶｉ
图１往复式泵工作原理
１吸入阀；２排出阀；３活塞；４缸体；５十字头；６连杆；７曲轴；８排出管；９吸入管；１０储液槽
式中Ｑｉ———瞬时理论上排出的液体量，ｍ３／ｓ；
—活塞或柱塞的面积，ｍ２；Ａ——Ｖｉ———活塞或柱塞瞬时速度，ｍ／ｓ。
当设计结构确定，活塞或柱塞的面积是不变的，而活塞运动速度可表示成如下：
λＶｉ＝Ｒω（ｓｉｎφ＋─≈Ｒωｓｉｎφ２ｓｉｎφ）
往复式泵由两部分组成：输送液体的泵体部分和
将原动机的能量传给活塞或柱塞的传动机构，它的工作可分为吸入和排出两个过程。当活塞或柱塞从泵缸的左端向右移动时，泵缸内部的容积就逐渐增大，同时压力随着降低，这时储液槽中的液体在大气压的作用下进入吸液管并顶开吸入阀进入工作腔内，此过程一直到活塞或柱塞到达缸体最右端。此后，传动箱的曲柄转过１８０°后，活塞由缸体右端向左移动，由于液体是不可压缩的，之前进入缸体的液体立即被活塞挤压且压力迅速升高，当泵缸内的液体压力达到足以打开排出阀时，液体通过排出阀向排出管道排出。如此，就完成一个吸入和排出过程，成为一个工作循环。
［收稿日期］２００８－０４－２３
［作者简介］崔书海（１９７４－），男，助理工程师，从事化工设备
管理与维护工作。
式中Ｒ———半径，ｍ；
ω———曲柄角速度，ｒａｄ／ｓ；φ———曲柄转角，ｒａｄ；
Ｒ
λ———曲率半径与连杆长度之比，即λ＝─Ｌ。由此可见，往复式泵的流量输出是脉冲式的，必然会对吸入管道和排出管道产生脉动冲击，引起振动，导致原动机的负载不均匀，对泵及管道的正常工作也有影响，设备长期在此状态下运行必然会引发故障或损坏，影响生产的正常进行。３脉冲缓冲器工作原理及作用
在往复式泵的排液管路安装脉冲缓冲器是消除往复式泵设备和管道内流量脉动的一个很有效的装
・５２・河北化工第７期
置，从而可减轻设备和管道的振动。脉冲阻尼器的作用原理如图２所示。
ＱｉＱａｖＡＨ
排出压力小于气室（囊）内压力，气室（囊）中被压缩的气体膨胀，不断将原来贮存在罐中的液体排出到管路中，直到管路中的压力等于气室（囊）的压力为止，即图中的３点，此时对应液面二。如此循环进行。
可见，脉冲阻尼器就是利用空气室（囊）内气体的压缩和膨胀来储存或放出比平均流量多或少的那部分液体，从而达到减小排出管路中液体瞬时的流量脉动，稳定压力，减轻设备振动，降低噪声的目的。４脉冲阻尼器在低温液体往复式泵中的应用
图２脉冲阻尼器工作原理
在图２中，表示了单缸单作用式往复式泵的流量曲线与脉冲阻尼器内液体体积（或上部分气体体积）的变化关系。
在脉冲阻尼器中，承压容器被空气室（囊）分为两个腔体，上半部分为气体（一般为惰性气体），下半部分为被输送液体。ＡＢＣ曲线代表瞬时流量Ｑｉ，与代表平均流量Ｑａｖ的曲线相交于点１、２和３点，图中的右图表示脉冲阻尼器中液面高度Ｈ的变化，同时它也表示气体体积的变化。当瞬时流量Ｑｉ大于平均流量Ｑａｖ时，即图中１Ｂ２区域阴影部分，排出压力大于气室（囊）内压力，气室（囊）中的气体被压缩，液体进入罐内，液面不断升高，直到气体压力与液体压力达到平衡，即２点对应液面一；在２Ｃ一段，瞬时流量Ｑｉ小于平均流量Ｑａｖ，ＣＤ一段是吸入行程，不排出液体，Ｄ３段也是瞬时流量Ｑｉ小于平均流量Ｑａｖ，此时，液体
在空分系统中的往复式低温泵巧妙地依据了低
温液体的特性，利用脉冲阻尼器的原理，在它的出口管路装一气室型脉冲阻尼器。为保证气室中存有一定量的气体，使泵的压力波动保持在允许的范围内，脉冲阻尼器的上半部分未做绝热处理，低温液体便在其顶部汽化形成一个气体囊，从而起到脉冲阻尼器的作用。
５结语
实践证明，在往复式泵中应用脉冲阻尼器后可大大提高设备和管路的稳定性，减少设备故障率，降低维护成本，确保工艺生产的稳定、连续进行。
［参考文献］
［１］机械设计师手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８９．
［２］钱锡俊，陈弘．泵和压缩机［Ｍ］．北京：石油大学出版社，１９８９．［３］关醒凡．泵的理论与设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８７．
（上接第５０页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
ＳｔｕｄｙｏｎＡＮｅｗＴｙｐｅＢｌｕｆｆＢｏｄｙＢｕｒｎｅｒｉｎＣｏａｌ－ｆｉｒｅｄＢｏｉｌｅｒ
ＸＩＡＮＧＹｕ－ｈｕａ１，ＧＵＯＨｕａ－ｌｉｎ２，ＨＥＰｅｎｇ－ｆｅｉ１
（１．ＨｕｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶａｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｕｚｈｏｕＬｅｎｇｓｈｕｉｊｉａｎｇ
４１７５０６，Ｃｈｉｎａ）
４１２００４，Ｃｈｉｎａ；２ＨｕｎａｎＪｉｎｇ－ｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｕｒｎｅｒｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｂｏｉｌｅｒ．Ｓｕｃｈｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｎｏｔｏｐ－ｅｒａｔｉｏｎｉｎｓｕｃｔｉｏｎ－ｆｉｒｅｄ，ｆｌａｍｅｅａｓｙｇｏｉｎｇｏｕｔ，ｓｌａｇｇｉｎｇａｎｄｈｉｇｈｅｒｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｆｌｙａｓｈｅｔｃｏｎ４＃ｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒｏｆＨｕｎａｎＪｉｎｇ－ｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ，ｃｈｏｏｓｉｎｇｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒｉｎｓｔｅａｄｏｆｄｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｂｕｒｎｅｒ，ａｎｅｗｔｙｐｅｓｐｅｃｉｆｉｃｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒａｒｅｒｅｆｏｒｍｅｄ．ＲｕｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｌｙａｓｈＣｆｈ＝１３．６％ａｎｄｆａｌｌｉｎｇ５．４％，ｔｈｅｂｏｉｌｅｒｅｆｆｃｉｅｎｔｅｎｈａｎｃｉｎｇｆｒｏｍ７６．７４％ｔｏ８０．５４％．Ｔｈｅｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｂｅｔｔｅｒｓｔｅａｄｙｂｕｒｎｉｎｇａｎｄｌｏａｄａｄｊｕｓｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙ．Ａｌｓｏｈａｄｂｅｔｔｅｒｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔａｎｄｇｒｅａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒ；ｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒ；ｄｅｖｉｓｉｎｇ
第３１卷第７期２００８年０７月Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２００８
脉冲阻尼器在往复式泵中的应用
崔书海
（液化空气（沧州）有限公司，河北
［摘
沧州
０６１１１３）
提出利用脉冲阻尼器稳定流量，消除往复式泵工作中的振动，以免造成由振动引起要］分析往复式泵振动产生的原因，
的设备或管道损坏，降低维修成本。
［关键词］往复式泵；脉冲式流量；振动；危害；防止［中图分类号］ＴＱ０５１．２１
［文献标识码］Ｂ
［文章编号］１００３－５０９５（２００８）０７－００５１－０２
随着石油化工行业的发展，往复式泵得到了充分的发展和应用。但是由于往复式泵周期性工作的特
性，必然会对设备和管道产生脉动式冲击，引起振动，严重时甚至会造成设备故障或事故。因此，了解往复式泵工作原理、振动的原因、危害及消除与预防措施是非常有必要的。
１往复式泵的工作原理（图１）
当活塞或柱塞不断地做往复运动时，泵就能不断地输送液体。
２往复式泵产生振动的原因及危害
由往复式泵工作原理可知，往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动来使工作腔容积产生周期性的变化，通过泵阀来向管路输送液体的，因为液体的吸入与排出过程（即容积变化过程）是交替进行的，且活塞在移动过程中的速度又是在不断变化的，所以，泵的瞬时流量是随时间变化而变化，不是连续的。
泵的瞬时流量是指在压出行程中，任一瞬时理论上排出的液体，记作Ｑｉ。
Ｑｉ＝ＡＶｉ
图１往复式泵工作原理
１吸入阀；２排出阀；３活塞；４缸体；５十字头；６连杆；７曲轴；８排出管；９吸入管；１０储液槽
式中Ｑｉ———瞬时理论上排出的液体量，ｍ３／ｓ；
—活塞或柱塞的面积，ｍ２；Ａ——Ｖｉ———活塞或柱塞瞬时速度，ｍ／ｓ。
当设计结构确定，活塞或柱塞的面积是不变的，而活塞运动速度可表示成如下：
λＶｉ＝Ｒω（ｓｉｎφ＋─≈Ｒωｓｉｎφ２ｓｉｎφ）
往复式泵由两部分组成：输送液体的泵体部分和
将原动机的能量传给活塞或柱塞的传动机构，它的工作可分为吸入和排出两个过程。当活塞或柱塞从泵缸的左端向右移动时，泵缸内部的容积就逐渐增大，同时压力随着降低，这时储液槽中的液体在大气压的作用下进入吸液管并顶开吸入阀进入工作腔内，此过程一直到活塞或柱塞到达缸体最右端。此后，传动箱的曲柄转过１８０°后，活塞由缸体右端向左移动，由于液体是不可压缩的，之前进入缸体的液体立即被活塞挤压且压力迅速升高，当泵缸内的液体压力达到足以打开排出阀时，液体通过排出阀向排出管道排出。如此，就完成一个吸入和排出过程，成为一个工作循环。
［收稿日期］２００８－０４－２３
［作者简介］崔书海（１９７４－），男，助理工程师，从事化工设备
管理与维护工作。
式中Ｒ———半径，ｍ；
ω———曲柄角速度，ｒａｄ／ｓ；φ———曲柄转角，ｒａｄ；
Ｒ
λ———曲率半径与连杆长度之比，即λ＝─Ｌ。由此可见，往复式泵的流量输出是脉冲式的，必然会对吸入管道和排出管道产生脉动冲击，引起振动，导致原动机的负载不均匀，对泵及管道的正常工作也有影响，设备长期在此状态下运行必然会引发故障或损坏，影响生产的正常进行。３脉冲缓冲器工作原理及作用
在往复式泵的排液管路安装脉冲缓冲器是消除往复式泵设备和管道内流量脉动的一个很有效的装
・５２・河北化工第７期
置，从而可减轻设备和管道的振动。脉冲阻尼器的作用原理如图２所示。
ＱｉＱａｖＡＨ
排出压力小于气室（囊）内压力，气室（囊）中被压缩的气体膨胀，不断将原来贮存在罐中的液体排出到管路中，直到管路中的压力等于气室（囊）的压力为止，即图中的３点，此时对应液面二。如此循环进行。
可见，脉冲阻尼器就是利用空气室（囊）内气体的压缩和膨胀来储存或放出比平均流量多或少的那部分液体，从而达到减小排出管路中液体瞬时的流量脉动，稳定压力，减轻设备振动，降低噪声的目的。４脉冲阻尼器在低温液体往复式泵中的应用
图２脉冲阻尼器工作原理
在图２中，表示了单缸单作用式往复式泵的流量曲线与脉冲阻尼器内液体体积（或上部分气体体积）的变化关系。
在脉冲阻尼器中，承压容器被空气室（囊）分为两个腔体，上半部分为气体（一般为惰性气体），下半部分为被输送液体。ＡＢＣ曲线代表瞬时流量Ｑｉ，与代表平均流量Ｑａｖ的曲线相交于点１、２和３点，图中的右图表示脉冲阻尼器中液面高度Ｈ的变化，同时它也表示气体体积的变化。当瞬时流量Ｑｉ大于平均流量Ｑａｖ时，即图中１Ｂ２区域阴影部分，排出压力大于气室（囊）内压力，气室（囊）中的气体被压缩，液体进入罐内，液面不断升高，直到气体压力与液体压力达到平衡，即２点对应液面一；在２Ｃ一段，瞬时流量Ｑｉ小于平均流量Ｑａｖ，ＣＤ一段是吸入行程，不排出液体，Ｄ３段也是瞬时流量Ｑｉ小于平均流量Ｑａｖ，此时，液体
在空分系统中的往复式低温泵巧妙地依据了低
温液体的特性，利用脉冲阻尼器的原理，在它的出口管路装一气室型脉冲阻尼器。为保证气室中存有一定量的气体，使泵的压力波动保持在允许的范围内，脉冲阻尼器的上半部分未做绝热处理，低温液体便在其顶部汽化形成一个气体囊，从而起到脉冲阻尼器的作用。
５结语
实践证明，在往复式泵中应用脉冲阻尼器后可大大提高设备和管路的稳定性，减少设备故障率，降低维护成本，确保工艺生产的稳定、连续进行。
［参考文献］
［１］机械设计师手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８９．
［２］钱锡俊，陈弘．泵和压缩机［Ｍ］．北京：石油大学出版社，１９８９．［３］关醒凡．泵的理论与设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８７．
（上接第５０页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
ＳｔｕｄｙｏｎＡＮｅｗＴｙｐｅＢｌｕｆｆＢｏｄｙＢｕｒｎｅｒｉｎＣｏａｌ－ｆｉｒｅｄＢｏｉｌｅｒ
ＸＩＡＮＧＹｕ－ｈｕａ１，ＧＵＯＨｕａ－ｌｉｎ２，ＨＥＰｅｎｇ－ｆｅｉ１
（１．ＨｕｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶａｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＺｈｕｚｈｏｕＬｅｎｇｓｈｕｉｊｉａｎｇ
４１７５０６，Ｃｈｉｎａ）
４１２００４，Ｃｈｉｎａ；２ＨｕｎａｎＪｉｎｇ－ｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｕｒｎｅｒｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｂｏｉｌｅｒ．Ｓｕｃｈｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｎｏｔｏｐ－ｅｒａｔｉｏｎｉｎｓｕｃｔｉｏｎ－ｆｉｒｅｄ，ｆｌａｍｅｅａｓｙｇｏｉｎｇｏｕｔ，ｓｌａｇｇｉｎｇａｎｄｈｉｇｈｅｒｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｆｌｙａｓｈｅｔｃｏｎ４＃ｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒｏｆＨｕｎａｎＪｉｎｇ－ｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ，ｃｈｏｏｓｉｎｇｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒｉｎｓｔｅａｄｏｆｄｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｂｕｒｎｅｒ，ａｎｅｗｔｙｐｅｓｐｅｃｉｆｉｃｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒａｒｅｒｅｆｏｒｍｅｄ．ＲｕｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｌｙａｓｈＣｆｈ＝１３．６％ａｎｄｆａｌｌｉｎｇ５．４％，ｔｈｅｂｏｉｌｅｒｅｆｆｃｉｅｎｔｅｎｈａｎｃｉｎｇｆｒｏｍ７６．７４％ｔｏ８０．５４％．Ｔｈｅｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｂｅｔｔｅｒｓｔｅａｄｙｂｕｒｎｉｎｇａｎｄｌｏａｄａｄｊｕｓｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙ．Ａｌｓｏｈａｄｂｅｔｔｅｒｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔａｎｄｇｒｅａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒ；ｂｌｕｆｆｂｏｄｙｂｕｒｎｅｒ；ｄｅｖｉｓｉｎｇ