两种泵都被使用，是因为化工过程装置必须处理本质上不同的输送任务。 离心泵适用于低至中等压力扬程下的连续、大流量输送，而当工艺需要高压力、精确计量，或需要在输送黏性液体时保持可靠流量时，则会选用容积式泵。两者在性能上的关键差异在于：离心泵的流量会随着系统阻力发生显著变化，而容积式泵的流量在排出压力变化时仍能基本保持恒定。
离心泵是产生流量的设备，其工作点高度取决于系统扬程；容积式泵则在每个循环中输送确定体积的液体，因此其流量受排出压力影响较小。 工厂同时使用这两类泵，是因为大流量循环和精确的高压计量属于不同的工程需求。
为什么工艺装置需要两种泵
连续大流量输送
离心泵非常适合连续输送大量液体通过工艺设备。典型任务包括进料输送、塔循环、冷却水输送以及再沸器循环。
其结构紧凑、输送平稳且维护需求相对较低，因此适用于常规工艺循环。
高压输送与计量
当工厂必须在较高压力下输送受控体积的液体时，会使用容积式泵。往复式泵常用于小流量、高压力计量，而旋转式泵则适用于较为均匀地输送黏性液体。
因此，容积式泵技术适合以受控速率注入反应物、催化剂、添加剂或其他工艺化学品。
不同的流体性质
离心泵通常在低黏度液体中表现最佳。随着黏度增加，内部摩擦会提高功率需求并降低流量和效率，从而导致其性能下降。
容积式泵通常更适合输送黏性流体，因为它通过机械方式移动确定体积的液体，而不是主要依靠赋予流体速度来实现输送。
培训与中试装置的灵活性
在中试装置中配置两种泵，可以让操作人员和学生观察泵的特性如何与管道阻力相互作用。他们可以在真实的工艺条件下测量扬程、流量、压力响应、黏度影响以及工作点的变化。
这种比较非常有价值，因为泵的选型取决于流量、压力扬程、黏度和控制精度等综合要求。
离心泵的性能如何变化
流量增加时扬程下降
离心泵将动能传递给液体，并将其中一部分能量转化为压力。在转速一定时，其压力升高通常在接近零流量时最高，并随着体积流量增加而下降。
因此，泵的特性曲线通常向下倾斜：系统阻力越大，流量越低；阻力越小，流量越高。
流量取决于系统曲线
离心泵并不会在所有工况下都以一个固定流量运行。其实际工作点是泵曲线与管道系统阻力曲线的交点。
打开排出阀会降低系统阻力，通常使流量增加。关闭阀门会增加阻力，通常使流量降低，同时使产生的扬程向泵的关闭扬程工况升高。
转速会改变泵曲线
改变转速会使离心泵的性能曲线发生移动。提高转速通常会增加可提供的扬程和流量，而降低转速则会使二者同时下降。
这为容量控制提供了一种有效方法，但还必须考虑其对功耗和设备限制的影响。
典型工艺优势
离心泵适用于：
- 高流量或中等流量
- 低至中等压力扬程
- 连续且相对平稳的液体输送
- 洁净、低黏度的工艺流体
- 结构紧凑、操作简单的装置
根据化学相容性要求，离心泵可采用不锈钢、聚丙烯和陶石等耐腐蚀材料制造。
容积式泵的性能有何不同
流量由排量决定
容积式泵在每个循环或每次旋转过程中截留并输送确定体积的液体。因此，其理论流量主要由排量和运行速度决定。
对于往复式泵，流量与活塞排量和冲程频率有关。对于旋转式泵，流量与每转排量和旋转速度有关。
性能曲线近似垂直
与离心泵不同，容积式泵在排出压力升高时，仍能保持几乎相同的体积流量。因此，其特性曲线通常表示为近似垂直。
实际流量仍会因泄漏、可压缩性、阀门特性、滑差和机械限制而发生一定变化。因此，说“基本恒定”比说“完全恒定”更准确。
压力由系统阻力产生
当下游阻力升高时，容积式泵仍会持续尝试排出液体。它不会像离心泵那样简单地因压力升高而降低流量。
因此，如果排出通路被堵塞，压力可能会迅速升高。必须配备尺寸合适的安全阀、旁路或其他压力保护系统。
流量控制采用排量调节或旁路
容积式泵的流量通常通过改变转速、活塞冲程长度或冲程频率来控制。也可以使用旁路回路将多余液体返回吸入侧，但这可能造成能量浪费，并影响流体温度或产品质量。
对于容积式泵，节流排出阀并不是一种足够可靠的主要流量控制方法。
工作点如何确定
离心泵的交点
对于离心泵，工作点由以下两者的交点确定：
- 泵的扬程—流量特性
- 管道系统的阻力曲线
改变阀门会改变系统曲线。改变泵的转速会改变泵曲线。
容积式泵的相互作用
就流量而言，容积式泵对系统曲线的敏感性较低。随着阻力增加，流量趋于保持相近，而所需的排出压力则会升高。
系统仍然决定泵必须产生的压力，但压力保护将成为主要的安全控制重点。
中试装置能够展示什么
中试装置可以通过改变阀门、泵速或流体黏度，直接展示这些差异。离心泵实验能够揭示流量和扬程的变化，而容积式泵实验则能够展示相对稳定的流量和不断升高的压力。
这些观察结果将泵理论与实际设备选型和工艺控制联系起来。
了解各种权衡
离心泵的局限性
离心泵通常不太适合输送高黏度液体，并且在单级配置下可能无法产生很高的压力。由于其本身并非自吸式泵，通常还需要灌泵。
离心泵通常在规定的运行范围内才能达到最佳效率。偏离该范围运行过远，可能会增加振动、回流、磨损或能耗。
容积式泵的局限性
容积式泵的机械结构通常比许多离心泵更复杂，并且可能产生脉动流，尤其是在往复式设计中。此外，还必须采取措施防止排出通路堵塞。
旁路系统可以提高运行灵活性，但持续回流可能降低能源效率。旋转式设计能够提供更平稳的流量，但其适用性取决于黏度、固体含量、泄漏情况和材料相容性。
阀门关闭并不具有同等安全性
离心泵通常能够承受短时间的排出受限，因为阻力升高时其流量会下降，但长时间在关闭扬程工况下运行可能导致过热和损坏。
容积式泵在没有适当泄压通路的情况下，不得在排出阀完全关闭时运行。由于它会继续排出液体，由此产生的压力可能损坏泵、管道、密封件或电机。
选型不仅需要考虑压力和流量
仅依据额定流量或压力选择泵，可能会导致不理想的结果。选型还必须考虑黏度、腐蚀性、固体颗粒、温度、吸入条件、计量精度、脉动、控制方式以及故障后果。
根据目标做出正确选择
正确的选择应由工艺任务决定，而不能仅依据泵的名称。
- 如果您的主要目标是连续的大流量输送： 当液体黏度较低且所需压力扬程为低至中等时，应选择离心泵。
- 如果您的主要目标是精确的化学品计量： 应选择容积式泵，因为其排量和转速能够更直接地控制输送体积。
- 如果您的主要目标是高压、小流量输送： 应优先选择容积式泵，并配备适当的泄压和压力保护设备。
- 如果您的主要目标是输送黏性液体： 在选择离心泵之前，应评估旋转式或往复式容积式泵。
- 如果您的主要目标是工艺教学或中试装置研究： 应同时配置两种泵，以便操作人员比较泵曲线、系统阻力、压力响应、黏度影响和控制方法。
离心泵适合流量变化的循环输送任务，而容积式泵适合定量输送和高压任务；理解这一差异，是正确选择工艺泵的基础。
总结表：
| 特征 | 离心泵 | 容积式泵 |
|---|---|---|
| 最适用场景 | 连续、大流量输送 | 高压、小流量输送和计量 |
| 流量特性 | 随系统阻力发生显著变化 | 压力变化时仍基本保持恒定 |
| 适用流体 | 低黏度液体 | 黏性液体和受控化学品进料 |
| 流量控制 | 调节阀门或改变转速 | 调节转速、冲程或使用旁路 |
| 典型应用 | 进料输送、循环、冷却水、再沸器 | 反应物、催化剂和添加剂注入 |
| 主要安全问题 | 避免长时间在关闭扬程工况下运行 | 需要泄压或旁路保护，以防排出通路堵塞 |
| 中试装置价值 | 展示泵曲线和工作点 | 展示计量、压力响应和黏度影响 |
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