離心泵基礎:您應該知道的一些基本事實(上)

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發布日期:2023-03-15 14:03
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三年多來,我一直在為泵和系統撰寫“常見的泵送錯誤”。通常,這項工作最困難的部分是選擇主題,因此它將是新鮮的、有教育意義的和有趣的。這個月,我正在寫一系列較短的主題,并將它們整理成一篇文章。我們將在此提供一份開胃小菜,而不是一頓飯,希望它能滿足你的胃口。如果您一直在閱讀我的專欄,那么其中許多花絮都將是評論。除非另有說明,否則這些評論基于單級懸臂離心泵,且泵送的是環境溫度下的清水。

1. 泵的設計實際上只在一個點上運行

每臺離心泵只有一個揚程和流量點的水力工況是最佳效率點(BEP),也稱為最佳工作點。在已發布的制造商產品目錄中曲線集上的任何其它地方都只是一種商業妥協。對于大多數最終用戶來說,為其獨特的水力工況專門設計和制造泵太昂貴了。

三年多來,我一直在為泵和系統撰寫“常見的泵送錯誤”。通常,這項工作最困難的部分是選擇主題,因此它將是新鮮的、有教育意義的和有趣的。這個月,我正在寫一系列較短的主題,并將它們整理成一篇文章。我們將在此提供一份開胃小菜,而不是一頓飯,希望它能滿足你的胃口。如果您一直在閱讀我的專欄,那么其中許多花絮都將是評論。除非另有說明,否則這些評論基于單級懸臂離心泵,且泵送的是環境溫度下的清水。

2. 注意已發布的泵曲線

除非另有說明,否則制造商的泵性能曲線基于大約 65 °F (20 °C)的清水,它們不會針對流體粘度進行校正。所述功率可能會也可能不會根據比重或粘度進行校正。

3. 當制造商公布的泵曲線在某個流量和揚程點停止時,這是有充分理由的

不要在曲線末端運行泵,如果曲線超過該點時會產生更多的性能,制造商會延長曲線。如果泵在曲線末端或接近曲線末端運行,將導致性能及可靠性問題。

4. 泵是愚蠢的

離心泵只是一臺機器,對于給定的流體特性、葉輪幾何形狀和運行速度,它將對安裝它的系統作出反應。泵將在其性能曲線與系統曲線相交的地方運行(流量和揚程),系統曲線決定了泵的運行位置。

5. 了解系統曲線

系統曲線表示系統中所有的摩擦、靜壓頭和壓頭。還存在速度頭,但通常太小,不值得關注。

6. 泵不(能自動)吸入液體

這是一個常見的誤解,但要認識到,泵以外的一些動力必須提供液體到達泵所需的能量。通常這些是重力和/或大氣壓力。最后,液體沒有抗拉強度。因此,泵無法伸出并將液體拉入吸入口。

7. 最大實際吸程約為26英尺(約8 m)

請參閱上一部分 - 泵不能自動吸入液體。如果你處于海平面,大氣壓力將是14.7磅/平方英寸絕對值(約1 bar·g),將其乘以 2.31,則換算成約為 33.9 英尺的絕對揚程。因此,在一個完美的世界中,如果沒有液體摩擦或蒸汽壓力對系統起作用,則可能能夠將冷水提升約33英尺高(約10 m)。

事實上,液體摩擦和蒸氣壓的負面影響會對泵系統不利,并阻止超過 26 英尺的液體提升。始終計算泵的裝置汽蝕余量NPSHA,并與泵的必需汽蝕余量NPSHR 值進行比較,確保具有適當的汽蝕安全裕量(NPSHA與NPSHR之間的差值) - 并非安全裕量越高越好。

8. 反向運行的泵不會逆轉流動方向

流動仍將進入泵吸入口并從排出口排出。根據泵的比轉速(Ns,想想葉輪的幾何形狀),流量和揚程將顯著降低,因為泵的效率要低得多。對于較低比轉速的泵,反向運行時的流量約為額定流量的50%,揚程約為額定流量的60%。如果軸上的螺紋/螺母未采取防松措施,則泵反向運行時將會導致葉輪從軸上松開脫落并卡在外殼中。

9. 不能從一臺運行泵的葉輪入口(impeller eye)排出空氣

泵在許多方面就像離心機,因此較重的水被排出到葉輪外徑,而較輕的空氣則留在中間或中心。應在泵(啟動前)處于靜止狀態時進行正確的排氣。具有中心線排放的泵基本上是自排氣的。

10. 工業泵通常并非出廠就可以“即插即用”

可能也有少數例外,但絕大多數都不能“即插即用”。通常需要進行的工作有:必須向軸承箱內添加潤滑油;必須確定葉輪間隙,并為要泵送的液體(溫度)設置適當的間隙;驅動器需要與泵對中等。是的,對于配置公共底座的泵組來說,對中可能是在制造商工廠里進行的,但在泵組被移動、運輸到現場的過程中,可能會失去對中。

安裝管道后,您需要再次檢查對中情況,并在灌漿底座時還需檢查對中情況。應確定旋轉方向并與電動機上的相位旋轉相匹配。

完成上述這些步驟后,需要移開/拆除機械密封固定板。出于上述所有原因,大多數制造商不會在工廠安裝聯軸器。

11. 幾乎所有的泵問題都發生在吸入側

關于泵的工作原理,存在一個普遍的誤解。請參閱上文(第10條)作為參考。在現場排除問題時,可以將任何泵系統視為三個獨立的系統 - 吸入系統、泵本身和泵下游系統。在我從事泵和解決問題的這些年中,85%的泵問題發生在吸入側。當有疑問時,這是一個開始尋找解決方案的好地方。

12. 應仔細計算NPSHA

這可能是我在該領域中最常見和最昂貴的錯誤。人們會錯誤地認為,因為他們有足夠的吸入壓力或浸沒的深度,因此沒有理由進行這些計算。幾英尺的摩擦或由于蒸氣壓力而造成的額外損失,可能會抹去您認為擁有的NPSH裕量。NPSHA不足會導致泵葉輪汽蝕。

NPSHR與系統無關,由泵制造商所選用的泵決定。NPSHA與泵無關,應由系統所有者或最終用戶確定或計算。我最近聽到一句話,當NPSH裕量不足時,“泵變得暴躁不安”。

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