螺杆泵工作原理
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2023年2月20日发(作者：电子驻车制动系统)螺杆泵
分类
螺杆泵按螺杆数量分为。
单螺杆泵——单根螺杆在泵体的内螺纹槽中啮合转动的泵。
双螺杆泵——由两个螺杆相互啮合输送液体的泵。
多螺杆泵——由多个螺杆相互啮合输送液体的泵。
单螺杆泵
是一种单螺杆式输运泵,它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆（称转子）和内表面呈双线螺
旋面的螺杆衬套（称定子）。其工作原理是当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋
转,另一方面它又沿衬套内表面滚动,于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周,密封腔内的液体向前推
进一个螺距,随着螺杆的连续转动,液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。
螺杆泵是一种新型的输送液体的机械,具有结构简单、工作安全可靠、使用维修方便、出液连续均
匀、压力稳定等优点。
一种利用螺杆的旋转来吸排液体的泵，它最适于吸排黏稠液体。
流量：0-150m3/h；
扬程：60-120m；
功率：0.75-37kw；
转速：500-960r/min；
口径：20-135MM；
温度：-15-200℃。
单螺杆是按迥转啮合容积式原理工作的新型泵种，主要工作部件是偏心螺杆(转子)和固定的衬
套(定子)。
由于该二部件的特殊几何形状，分别形成单独的密封容腔，介质由轴向均匀推行流动，内部流
速低，容积保持不变，压力稳定，因而不会产生涡流和搅动。每级泵的输出压力为0.6MPa，扬程
60m(清水)，自吸高度一般在6m，适用于输送介质温度80℃以下(特殊要求可达150℃)。
因定子选用多种弹性材料制成，所以这种泵对高粘度流体的输送和含有硬质悬浮颗粒介质或含
有纤维介质的输送，有一般泵种所不能胜任的特点。其流量与转速成正比。
传动可采用联轴器直接传动，或采用调速电机，三角带，变速箱等装置变速。
这种泵零件少，结构紧凑，体积小，维修简便，转子和定子是本泵的易损件，结构简单，便于
装拆。
螺杆泵的基本工作原理
1.螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图中表示三螺杆泵
的剖视图。图中，中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边
的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主动螺杆从动螺杆的
螺纹均为双头螺纹。
由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵
的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封
空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排
出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，
这就是螺杆泵的基本工作原理。
2.螺杆泵的工作原理是：螺杆泵工作时，液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间，当
主动螺杆旋转时，螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力，并沿轴向移动。由于螺杆是等
速旋转，所以液体出流流量也是均匀的。
螺杆泵特点为：螺杆泵损失小，经济性能好。压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机
直联。
螺杆泵可以输送润滑油，输送燃油，输送各种油类及高分子聚合物，用于输送黏稠液体。
输送高粘度介质：
3.根据泵的大小不同可以输送粘度从37000-200000厘泊的介质。
含有颗粒或纤维的介质：颗粒直径可以这30mm（不超过转子偏心距）。纤维长可以350mm
（相当0.4位转子的螺距）。其含量一般可达介质窖的40%，若介质中的固体物为细微之粉沫状时，
最高含量可达60%或更高也能输送。
要求输送压力稳定，介质固有结构不爱破坏时，选用单螺杆泵输送最为理想。
螺杆泵常遇问题处理
1.泵体剧烈振动或产生噪音：
产生原因：水泵安装不牢或水泵安装过高；电机滚珠轴承损坏；水泵主轴弯曲或与电机主轴不
同心、不平行等。
处理方法：装稳水泵或降低水泵的安装高度；更换电机滚珠轴承；矫正弯曲的水泵主轴或调整
好水泵与电机的相对位置。
2.传动轴或电机轴承过热：
产生原因：缺少润滑油或轴承破裂等。
处理方法：加注润滑油或更换轴承。
3.水泵不出水：
产生原因：泵体和吸水管没灌满引水；动水位低于水泵滤水管；吸水管破裂等。
螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。在这个曲面上存在着诸如ab或de之类的非密封
区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口abc、def。这些三角形的缺口构成液体的通道，
使主动螺杆凹槽A与从动螺杆上的凹槽B、C相连通。而凹槽B、C又沿着自己的螺线绕向背面，
并分别和背面的凹槽D、E相连通。由于在槽D、E与槽F(它属于另一头螺线)相衔接的密封面
上，也存在着类似于正面的三角形缺口a’b’c’，所以D、F、E也将相通。这样，凹槽ABCDEA
也就组成一个“∞”形的密封空间(如采用单头螺纹，则凹槽将顺轴向盘饶螺杆，将吸排口贯通，无
法形成密封)。不难想象，在这样的螺杆上，将形成许多个独立的“∞”形密封空间，每一个密封空
间所占有的轴向长度恰好等于累杆的导程t。因此，为了使螺杆能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺
纹段的长度至少要大于一个导程。
螺杆泵优点
从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点：
1)压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm2，流量可达18600cm3/分；
2)运送液体的种类和粘度范围宽广；
3)因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速；
4)吸入性能好，具有自吸能力；
5)流量均匀连续，振动小，噪音低；
6)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；
7)结构坚实，安装保养容易。
螺杆泵的缺点是，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能对液体的粘度变化比较敏感。
4螺杆泵的管理
4.1起动
螺杆泵应在吸排停止阀全开的情况下起动，以防过载或吸空。
螺杆泵虽然具有干吸能力，但是必须防止干转，以免擦伤工作表面。
假如泵需要在油温很低或粘度很高的情况下起动，应在吸排阀和旁通阀全开的情况下起动，让
泵起动时的负荷最低，直到原动机达到额定转速时，再将旁通阀逐渐关闭。
当旁通阀开启时，液体是在有节流的情况下在泵中不断循环流动的，而循环的油量越多，循环
的时间越长，液体的发热也就越严重，甚至使泵因高温变形而损坏，必须引起注意。
4.2运转
螺杆泵必须按既定的方向运转，以产生一定的吸排。
泵工作时，应注意检查压力、温度和机械轴封的工作。对轴封应该允许有微量的泄漏，如泄漏
量不超过20-30秒/滴，则认为正常。假如泵在工作时产生噪音，这往往是因油温太低，油液粘度
太高，油液中进入空气，联轴节失中或泵过度磨损等原因引起。
4.3停车
泵停车时，应先关闭排出停止阀，并待泵完全停转后关闭吸入停止阀。
4.4螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系的连接必
须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接管路时应独立固定，
尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好采用悬吊固定的方法，避免因放置不平
而造成的变形公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理
仍为现代螺杆泵所利用。
螺杆泵在污水处理中的选用及应用过程
螺杆泵因其有可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在污水处
理厂中，广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液方面。螺杆泵选用应遵循经济、合理、可靠
的原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、维修带来麻烦，所以选用一台按
生产实际需要，合理可靠的螺杆泵既能保证生产顺利进行，又可降低修理成本。
一、螺杆泵的转速选用
螺杆泵的流量与转速成线性关系，相对于低转速的螺杆泵，高转速的螺杆泵虽能增加了流量和
扬程，但功率明显增大，高转速加速了转子与定子间的磨耗，必定使螺杆泵过早失效，而且高转速
螺杆泵的定转子长度很短，极易磨损，因而缩短了螺杆泵的使用寿命。
通过减速机构或无级调速机构来降低转速，使其转速保持在每分三百转以下较为合理的范围
内，与高速运转的螺杆泵相比，使用寿命能延长几倍。
二、螺杆泵的品质
现在市场上的螺杆泵的种类较多，相对而言，进口的螺杆泵设计合理，材质精良，但价格较高，
服务方面有的不到位，配件价格高，订货周期长，可能影响生产的正常运行。
国内生产的大都仿制进口产品，产品质量良莠不齐，在选用国内生产的产品时，在考虑其性价
比的时候，选用低转速，长导程，传动量部件材质优良，额定寿命长的产品。
三、确保杂物不进入泵体
湿污泥中混入的固体杂物会对螺杆泵的橡胶材质定子造成损坏，所以确保杂物不进入泵的腔体
是很重要的，很多污水厂在泵前加装了粉碎机，也有的安装格栅装置或滤网，阻挡杂物进入螺杆泵，
对于格栅应及时清捞以免造成堵塞。
四、避免断料
螺杆泵决不允许在断料的情形下运转，一经发生，橡胶定子由于干摩擦，瞬间产生高温而烧坏，
所以，粉碎机完好，格栅畅通是螺杆泵正常运转的必要条件之一，为此，有些螺杆泵还在泵身上安
装了断料停机装置，当发生断料时，由于螺杆泵其有自吸功能的特性，腔体内会产生真空，真空装
置会使螺杆泵停止运转。
五、保持恒定的出口压力
螺杆泵是一种容积式回转泵，当出口端受阻以后，压力会逐渐升高，以至于超过预定的压力值。
此时电机负荷急剧增加。传动机械相关零件的负载也会超出设计值，严重时会发生电机烧毁、传动
零件断裂。为了避免螺杆泵损坏，一般会在螺杆泵出口处安装旁通溢流阀，用以稳定出口压力，保
持泵的正常运转。
变频器在螺杆泵机上的节能调速
螺杆泵机在启动时，
电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的
使用寿命而且消耗较多的电量。系统在设计时在电机选型上会留有一定的余
量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高
的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。三晶变频器可实现电机软
启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供
过流、过压、过载等保护功能。
双螺杆泵和多螺杆泵
它主要是由固定在泵体中的衬套(泵缸)以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从动
螺杆所组成。三根互相啮合的螺杆，在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔，造成吸排口之间的
密封。
泵工作时，由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合，故作用在主动螺杆上的径向力完全平
衡，主动螺杆不承受弯曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个长度都由泵缸衬套来支承，因此，
不需要在外端另设轴承，基本上也不承受弯曲负荷。在运行中，螺杆外圆表面和泵缸内壁之间形
成的一层油膜，可防止金属之间的直接接触，使螺杆齿面的磨损大大减少。
螺杆泵工作时，两端分别作用着液体的吸排压力，因此对螺杆要产生轴向推力。对于压差小于
10千克力/cm2的小型泵，可以采用止推轴承。此外，还通过主动螺杆的中央油孔将高压油引入
各螺杆轴套的底部，从而在螺杆下端产生一个与轴向推力方向相反的平衡推力。
螺杆泵和其它容积泵一样，当泵的排出口完全封闭时，泵内的压力就会上升到使泵损坏或使电
动机过载的危险程度。所以，在泵的吸排口处，就必须设置安全阀。
螺杆泵的轴封，通常采用机械轴封，并可根据工作压力的高低采取不同的形式。
2三螺杆泵的结构
3螺杆泵的性能
3.1排量
螺杆泵的理论排量可由下式计算：
Qt=60Ftnm3/h
式中：F—泵缸的有效截面积，cm2；t—螺杆螺纹的导程，m；n—主动螺杆的每分钟转数。
螺杆泵的内部泄漏量Qs：
Qs=αp/σm
式中：p—泵的工作压力；σ—所排送的液体的粘度；α—与螺杆直径和有效长度有关的系数；
m=0.3-0.5。
泵在压送不同粘度的液体时，其排量会发生变化。排量和粘度的关系可由下式表示：
Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m
式中：Q1—粘度为σ1时的排量；Q2—粘度为σ2时的排量。
3.2功率
泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。
水功率Nc是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出功率，可用下式计算：
Nc=PQ×10-3千瓦
式中：P—泵的排出压力和吸入压力之差，帕；Q—泵的实际排量，m3/s。
摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：
Nf=Kn1.5D2σm千瓦
式中：n—转速；D—主动螺杆的外径；—粘度；K—与螺杆长度有关的系数；m=0.3-0.5。
由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。
泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。
所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示：
N=NfPQt10-3千瓦
有关标准
CBM2224-1982船用电动三螺杆泵技术条件
CB/T3708-1995船用螺杆泵修理技术要求
GB/T10831-2008船用电动单螺杆泵
GB/T10886-2002三螺杆泵
GB/T11035-2008船用电动双螺杆泵
GB/T11705-2009船用电动三螺杆泵试验方法
GB/T21411.1-2008石油天然气工业井下设备人工举升用螺杆泵系统1泵
JB/T8091-1998螺杆泵试验方法
JB/T8644-2007单螺杆泵
JB/T8645-1997潜水螺杆泵
JT/T547-2004船用螺杆泵修理技术要求
SHS01016-2004螺杆泵维护检修规程
SY/T6084-2007地面驱动螺杆泵使用与维护
故障处理
1.泵体剧烈振动或产生噪音：
产生原因：水泵安装不牢或水泵安装过高;电机滚珠轴承损坏;水泵主轴弯曲或与电机主轴不同
心、不平行等。
处理方法：装稳水泵或降低水泵的安装高度;更换电机滚珠轴承;矫正弯曲的水泵主轴或调整好
水泵与电机的相对位置。
2.传动轴或电机轴承过热：
产生原因：缺少润滑油或轴承破裂等。
处理方法：加注润滑油或更换轴承。
3.水泵不出水：
产生原因：泵体和吸水管没灌满引水;动水位低于水泵滤水管;吸水管破裂等。
螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。在这个曲面上存在着诸如ab或de之类的非密封
区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口abc、def。这些三角形的缺口构成液体的通道，
使主动螺杆凹槽A与从动螺杆上的凹槽B、C相连通。而凹槽B、C又沿着自己的螺线绕向背面，
并分别和背面的凹槽D、E相连通。由于在槽D、E与槽F(它属于另一头螺线)相衔接的密封面
上，也存在着类似于正面的三角形缺口a’b’c’，所以D、F、E也将相通。这样，凹槽ABCDEA
也就组成一个“∞”形的密封空间(如采用单头螺纹，则凹槽将顺轴向盘饶螺杆，将吸排口贯通，无
法形成密封
)。不难想象，在这样的螺杆上，将形成许多个独立的“∞”形密封空间，每一个密封空
间所占有的轴向长度恰好等于累杆的导程t。因此，为了使螺杆能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺
纹段的长度至少要大于一个导程。
螺杆泵注意事项
螺杆泵因其可变量输送、自吸能力强、可逆转、能输送含固体颗粒的液体等特点，在污水处理
厂中，广泛地被使用在输送水、湿污泥和絮凝剂药液方面。螺杆泵选用应遵循经济、合理、可靠的
原则。如果在设计选型方面考虑不周，会给以后的使用、管理、维修带来麻烦，所以选用的一台按
生产实际需要，合理可靠的螺杆泵既能保证生产顺利进行，又可降低修理成本。
一、螺杆泵的转速选用
螺杆泵的流量与转速成线性关系，相对于低转速的螺杆泵，高转速的螺杆泵虽然能增加了流量
和扬程，但功率明显增大，高转速加速了转子与定子间的磨耗，必定使螺杆泵过早失效，而且高转
速螺杆泵的定转子长度很短，极易磨损，因而缩短了螺杆泵的使用寿命。
通过减速机或无级调速机构来降低转速，使勘转速保持在每分三百转以下较为合理的范围内，
与高速运转的螺杆泵相比，使用寿命能延长几倍。
二、螺杆泵的品质
现在市场上的螺杆泵的种类较多，相对而言，进口的螺杆泵设计合理，材质精良，但价格较高，
服务方面有的不到位，配件价格高，订货周期长，可能影响生产的正常运行。
国内生产的大都仿制进口产品，产品质量良莠不齐，在选用国内生产的产品时，在考虑其性价
比的时候，选用低转速，长导程，传动量部件材质优良，额定寿命长的产品。
三、确保杂物不进入泵体
湿污泥中混入的固体杂物会对螺杆泵的橡胶材质定子造成损坏，所以确保杂物不进入泵的腔体
是很重要的，很多污水厂在泵前加装了粉碎机，也有的安装格栅装置或滤网，阻挡杂物进入螺杆泵，
对于格栅应及时清捞以免造成堵塞。
四、避免断料
螺杆泵决不允许在断料的情形下运转，一经发生，橡胶定子由于干磨擦，瞬间产生高温而烧坏，
所以，粉碎机完好，格栅畅通是螺杆泵正常运转的必要条件之一，为此，有些螺杆泵还在泵身上安
装了断料停机装置，当发生断料时，由于螺杆泵其有自吸功能的特性，腔体内会产生真空，真空装
置会使螺杆泵停止运转。
五、保持恒定的出口压力
螺杆泵是一种容积式回转泵，当出口端受阻以后，压力会逐渐升高，以至于超过预定的压力值。
此时电机负荷急剧增加。传动机械相关零件的负载也会超出设计值，严重时会发生电机烧毁、传动
零件断裂。为了避免螺杆泵损坏，一般会在螺杆泵出口处安装旁通溢流阀，用以稳定出口压力，保
持泵的正常运转。
不锈钢卫生螺杆泵
不锈钢卫生螺杆泵特点
1、吸入性能好，具有自吸能力；
2、流量均匀连续，振动小，噪音低；
3、与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；
4、结构坚实，安装保养容易。
5、压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm2，流量可达18600cm3/分；
6、运送液体的种类和粘度范围宽广；
7、因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速；
螺杆泵的性能
1.1螺杆泵的排量
螺杆泵的理论排量可由下式计算：Qt=60Ftnm3/h式中：F—泵缸的有效截面积，cm2；t
—螺杆螺纹的导程，m；n—主动螺杆的每分钟转数。
螺杆泵的内部泄漏量Qs：Qs=αp/σm式中：p—泵的工作压力；σ—所排送的液体的粘度；
α—与螺杆直径和有效长度有关的系数；m=0.3-0.5。
泵在压送不同粘度的液体时，其排量会发生变化。排量和粘度的关系可由下式表示：
Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m式中：Q1—粘度为σ1时的排量；Q2—粘度为σ2时的排量。
1.2螺杆泵的功率
泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。水功率Nc是指单
位时间内泵传给液体的能量，也称输出功率，可用下式计算：
Nc=PQ×10-3千瓦
式中：P—泵的排出压力和吸入压力之差，帕；Q—泵的实际排量，m3/s。
摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：
Nf=Kn1.5D2σm千瓦式中：n—转速；D—主动螺杆的外径；—粘度；K—与螺杆长度有关
的系数；m=0.3-0.5。
由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。
泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。
所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示：
N=NfPQt10-3千瓦