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真空设备/泵 |
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认识泵：过去、现在和未来 |
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液体泵是人类历史上一个重要的发明，最早关于泵雏形的记录可以追溯到公元前2000年的埃及。经过漫长的发展，现在的泵机已经衍生出各种不同的类型，深入到现代生活的方方面面。而未来泵机的重要发展方向就是朝着高效节能前进。
泵，简单来说就是一种通过增加压力来提升或者移动液体的装置。对于公元前2000年的埃及人来说，这就是一端系重物、另一端系水桶的提水长杆。1800年以后，阿基米德设计出可能是有史以来最伟大的发明——阿基米德螺杆泵，将低洼处的水提升至几米高处用于灌溉等用途。其原理仍为现代螺杆泵所利用。
机械泵需要动力才能运作，在公元前200年这种动力主要是人力。随着机械动力传输的发展，相继又出现了畜力、风力和水涡轮力。到18世纪末，蒸汽机已经成为主要的动力源，而19世纪则是以天然气和石油为主。
英国人Thomas Simpson是往复式蒸汽机泵的一个先驱。1790年，他利用蒸汽动力发明了泰晤士河公共用水工程的蒸汽机泵。这也是成立于1917年的Worthington Simpson公司的前身，现在是福斯的一部分。
1851年，John Gwynne申请了他的第一个离心泵专利。他早期的泵机仍然采用蒸汽动能，但主要用于陆地排水。1987年，Allen Gwynne泵业在Bedford镇关闭了制造厂，而这导致了Bedford泵机的建立。
直到20世纪初期，第一批电机驱动的泵机终于出现。今天这种泵机已经成为市场主流，但在电力设施薄弱的地区，高扭矩的柴油泵仍然扮演着重要的角色。
调节泵机输出量和性能
早在阿基米德的年代，人们已经想要调节泵机的输出量和性能。最初可以通过改变螺杆的转速和水与泵吸入口的相对深度来实现。这两个概念今天仍然适用。1972年，海斯特泵业（Hidrostal）的瑞士工程师Martin Stähle开发出了无级变速流量调节系统“Prerostal”，该系统无需移动部件，通过恒定的速度调节泵机的输送量。
阿基米德螺杆泵的原理仍为现代螺杆泵所利用
Prerostal利用重力来驱动泵的进口水头，但需要通过一个专门设计的泵池增加额外的受控预旋流。该系统具有阿基米德螺旋不堵塞的优点，还有着占地面积更小、功耗更低的优势，这是一个很好的实例，它说明了水泵行业如何在曾经成功的设计和经验的基础之上进一步完善提高。
所有发动机驱动的泵都可以通过改变主轴的转速或者泵传动系的齿轮比来调整性能。对于定速电机驱动泵，最初是通过泵和电机之间的皮带和皮带轮驱动器来调整性能。这一工作方式直到20世纪50年代末，当双速电机用于商业用途时，才真正得到改进。
直到20世纪80年代后期才实现无极调速，从而使电机驱动泵的性能得以满足更广泛的市场需求。它们采用了变速驱动器或变频器的形式。
泵技术的发展
可以这样说，自阿基米德时代以来，泵技术的主要发展是由终端用户的应用需求来驱动的（例如，能够改变泵的输出）。随着新技术的出现以及应用到泵的领域，泵功率/驱动源发生了许多改变，从而逐步满足了泵终端用户的需求。调速的另外两种方法是调节阀门或关闭闸门。然而，这两种方式因为阻碍了流动而造成能源的浪费。
在一个系统特性已经发生过变化的装置内改变泵的性能这种需求已经不是什么新鲜事儿了，无论它多么困难我们都很有可能完全实现这一目标。如今，改进后的电机和变速驱动技术为改变泵送系统的负载或需求模式提供了技术解决方案。尽管这提供了新机遇，但是也带来了新挑战。其中主要的一个挑战就是确保最新技术能得到恰当地应用，从而达到最佳效果，增加系统的价值，即全寿命成本或Totex。
变速驱动器本身并不总是能保证在效率、可靠性或应答性维护方面达到最佳效果。在一些污水应用和具有高静压头工作点的系统中，这一点表现得尤为明显。在此，诸如Prerostal（或许具有双速电机）这样的技术往往会带来更好的全寿命成本结果。
这种使泵性能更好地适应系统要求的趋势似乎将继续并可能进一步加强，特别是当我们用尽了各种提高生产效率的方法之后，期待能更进一步节省系统成本时。
说了这么多，我们不能忽视的一点是并非所有系统都需要在泵的性能方面需要无限的可变性，有时皮带传动，双速电机，定速电机，甚至是Prerostal系统都有可能是最合适的Totex解决方案，这种方案要求的性能参数设置更少。
未来将会怎样？
我们都清楚生产效率是有限的。随着我们越来越接近那条界限，泵、电机以及变速驱动器本身可以实现的节省程度将会下降。
或许对泵用户来说，实现显著节省成本的下一代新技术将有赖于更广泛的泵系统优化方法？毫无疑问，这需要一个折衷的方法，针对既定应用采取多种最适合的技术相结合的方法。
通过不仅仅孤立地考虑泵，而且还调整控制和监测手段来适应和匹配更加动态的系统的性能，我们是有可能实现较低的能量结果的，而且其还能具有改善后的源于监测设备驱动的维护计划的可靠性。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/24/2016) |
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