
信任许多离心泵制作商都遇到过这种状况:工况相同或类似,同一规格型号的泵工作一向杰出,功能、振荡和噪音也很正常,但却在极个别项目中呈现了严峻的问题:泵不只出力缺乏,而且振荡、噪音严峻超支。原因安在?
一台离心泵要想在(体系)流程中发挥出其最佳状况,除了自身的规划制作质量以外,还与外部条件要素密切相关。这儿的外部条件要素首要包含:根底规划及施工、接收载荷及热膨胀值、泵进/出口管道的安置及支撑、吸进口管道的规划及直管段长度等。其间,最常见的对离心泵功能会发生晦气影响的首要要素为吸进口管道的规划及直管段的长度。吸入管道的正确规划是决议运送到泵的液体均匀性的要害。不安稳的液流会导致泵功能的下降,并或许因为振荡和汽蚀而缩短泵的运用寿数。
在作业过程中,经常会遇见买方/用户问询这样的问题:离心泵进口管道安置有无直管段长度要求?假如有,则有何依据?是否包含过渡段长度?
现依据国内外不同手册/标准/标准中供给的老练的工程实践、部分结合作者实践作业运用经历,就怎么合理规划离心泵吸进口管道给出总结及主张,期望有助于避免工程运用中因吸进口规划不合理而形成泵组不正常的工作。
在许多工程运用中,管道体系的规划和设备往往并不遭到人们的注重,但有必要遵从一些根本的工程实践经历。不合理的进口管道的规划和安置,或许会带来一系列的问题:
除直管段长度的要求没有统一标准以外,关于离心泵进口管道的规划,不同手册/标准/标准的要求迥然不同。
1)管道(安置)应尽量“步步高”或“步步低”不呈现或少呈现气袋和液袋,尽量避免死区。
2)对运送含有固体颗粒的管道,为避免颗粒沉降阻塞管道,泵的分支管可采用大斜度或45°角衔接。
3)关于侧向吸入的泵,当液体进入泵管嘴时,如有偏流、涡流,则会损坏液体在叶轮内的活动平衡,影响泵的扬程和轴功率,一起因为液体进入叶轮的视点与规划要求不同,会呈现气阻,形成振荡和噪声,因而使泵的功能变劣、寿数缩短。为避免这种现象的发生,旁边面吸入的离心泵进口和第1个管件之间要有一段长度大于3倍管径的直管段,然后才干衔接弯头。
4)关于双吸离心泵,为使泵轴两边推力持平、叶轮平衡,吸入管道应有一段直管段。当吸入管道与泵轴平行,在同一平面与泵衔接时,泵吸进口法兰前方应有7DN以上的直管段,以避免由弯头引起介质偏流,然后下降泵功率和损害叶轮;当吸入管道与泵轴成直角和泵吸入嘴相接时,直管段可包含弯头(半径),也可把大小头(过渡段)和切断阀视作直管。若设备直管段确有困难时,应在泵管嘴邻近设备整流管或加导流板以避免偏流和涡流。
我国石化工程建设公司《泵配管规划规则 SEPD 0111-2001》和北京华福工程有限公司《泵配管规划规则 EM-PDW0111-2003》要求:
1)泵吸入管道在满意热应力的前提下应尽量短、少拐弯,在任何状况下进口管道不允许有“气袋”。
2)双吸入泵的吸进口应设一段不小于3倍管径长的直管段,对大型泵应有7倍管径以上的直管段,以使液体平稳入泵,避免发生偏流和旋转流,引起泵振荡和发生噪音。
3)当双吸入泵的配管为上吸入时,不用考虑吸进口上所要求的直管段。笔直管道能够经过弯头和异径管与吸入管口直接相连……
国标GB50275-2010《压缩机、风机、泵设备工程施工及检验标准》规则:
泵进口管道在进口法兰与榜首只弯管、三通、阀门、减压器、永久性过滤器或其它足以影响进口介质流态安稳的设备之间应有一向管段,典型的直管段长度为5倍管径。
关于“侧进侧出”方式的双吸泵,当吸入侧的榜首个弯头是水平设备时,在泵的吸入端和榜首个弯头之间应有至少5倍管径的直管段。反之当吸入侧的榜首个弯头是笔直设备时,泵的吸入端的直管段能够疏忽。川崎的管道规划规则中则要求单吸泵进口前的直管段长度不该小于进口直径3倍;双吸泵进口前的直管段长度不该小于进口直径的5倍。直管段是指脱离大小头(过渡段)的间隔,暂时过滤器包含在这个直管段中 [3]。
关于双吸离心泵,瑞士SULZER泵公司,要求至少7位管径以上的直管段 [4]。
从上述手册/标准/标准中能够看出,除了配管为上吸入结构以外,其他型式的吸入结构泵进口直管段长度最好为5倍~7倍进口直径。可是,实践工程运用中,因为受现场空间或出资本钱的约束无法满意上述要求。为此,给出引荐的最小直管段长度为进口直径的3倍,而且直管段不包含过渡段长度。
紊流和涡流是泵(特别是湿坑式泵)吸进口最常见的晦气于泵组安全、安稳工作的一种流态,涡流包含自在外表涡流和液面以下涡流。
1)改进活动状况,以避免流体呈现旋转或速度梯度增大(恰当的管口宽度与深度相结合,将最大进口流速约束在0.5 m/s,又窄又长的流道,足以将液流均匀地引向泵[6])。
进步吞没深度,能够避免进口液流发生涡流,ANSI/HI 9.8对此进行了相应界说。为了避免发生激烈的涡流而需求的最小吞没深度S,部分是根据无量纲活动参数,即弗劳德数,界说为:
V、D和g有必要运用共同的单位,以便FD为无量纲。最小吞没S应依据(Hecker, G.E., 1987):
以泵进水喇叭直径D的倍数来确认液槽(sump)的标准是适宜的。根据“D”的标准确认了液压鸿沟的几许类似性和活动形式的动态类似性。不同的泵型和制作商,喇叭口处的流速有一些改变。
假如多台泵设备在一个单一的吸入结构中,那么在每台泵之间设置一分隔墙会发生比开放式水池中更好的活动条件。假如不运用分隔墙,则会呈现晦气的活动形式。关于规划流量大于315 l/s 的泵,需求在泵之间设置分隔墙。关于规划流量小于等于315 l/s 的泵,泵之间不需求分隔墙,最小泵摇动应为2D[6]。
德国KSB公司所出产的大型立式循环水泵,一向以高效、牢靠(振荡小)而著称,在全球得到了广泛的运用,但是,在国内某泵站实践运用过程中却发生了振荡严峻超支的状况。经专家组归纳评价,泵站进水池规划存在问题,导致呈现大标准涡街,引起压力脉动,激起振荡、诱导汽蚀。后来对进水池进行了“控涡技能(进水池组合式变高度导流墩+ 泵吸进口下部X型除涡板)”改造,泵工作康复正常。
气囊的存在,不只或许直接影响到泵的功能(出力缺乏,乃至不出液),而且还或许会引起气蚀。为了避免管道安置时呈现气囊,GB50275-2010 《风机、压缩机、泵设备工程施工及检验标准》对泵的吸入管道的设备,给出了参阅示例,见图1。
关于许多常见的含固体的液体,需求约1.0 m/s以上的流速来避免水平管道中的沉降;低于0.6 m/s的流速一般关于有机固体是满意的。
间隔泵(进口法兰至少)5倍吸入管径内不该有搅扰流量的配件(如部分翻开的阀门、三通、短半径弯头号),彻底翻开的、无流量搅扰的阀门、叶片式弯头、长半径弯头和异径管不被视为流量搅扰配件(参见图2和图3)。
吸入管标准一般比泵上的进口管径大。在这种状况下,设备一只同心或偏疼的异径管来习惯管道标准的差异。关于水平吸入管道,偏疼异径管的平直侧应坐落顶部。关于泵邻近没有曲折的笔直管道,引荐运用同心异径管。
当弯头与叶轮轴处于同一个平面时,引荐的双吸泵吸入管道直管段长度。详见图4。
关于无约束吸进口的运用经历,ANSI/HI 9.8中给出了清晰的主张。无约束吸进口包含设备在渠道或其它结构上的泵,这些吸进口短少导向壁、集水槽壁或其它活动导向结构。典型的设备包含河流、运河或水沟的进口以及湖泊的进口和坐落海水体系渠道上的泵。
带有无约束吸进口的泵一般坐落发生单向错流的当地,或许在潮汐改变或许导致泵进水喇叭周围呈现高度杂乱的流体状况的渠道上。从障碍物到泵吸进口任何或许导致尾流效应的引荐的最小间隔是障碍物的最大横截面标准的5倍。
假如碎屑或底部沉积物没有问题,进口喇叭应坐落底部以上0.3D到0.5D处,以尽量削减水下涡流。关于底部碎屑悬浮物或许成为问题的运用,主张运用5D的最小空隙。
关于设备在滨海渠道上的泵,因为波涛的效果,风暴期间沙子的悬浮是不可避免的。在某些状况下,在吸进口周围放置一层防护石能够有效地削减沉积物的悬浮。因为正确的防护规划需求专门的技能,这种防护层的规划应该在具有输沙和抛石规划经历的工程师的帮忙下进行。
关于无约束吸进口,碎屑是特别需求重视的。能够经过衔接在泵进口喇叭上的滤网来习惯轻载碎屑;而关于重载碎屑来说,需求特别的规划考虑。
2)当配管为端吸或旁边面吸入时,吸进口引荐的最小直管段长度为进口直径的3倍,而且直管段不包含过渡段长度。关于大型双吸入泵应有更大倍数管径的直管段,如5倍~7倍。
3)当配管为上吸入(包含双吸入泵)时,能够不用考虑吸进口上所要求的直管段。
5)吸进口结构应避免发生不对称活动形式的穿插流。关于规划流量大于315 l/s 的多台泵设备在一个单一的吸入结构中,需求在泵之间设置分隔墙。
6)泵吸入管道在满意热应力的前提下应尽量短、少拐弯,在任何状况下,进口管道不允许有气囊存在。
7)关于含固体的液体,需求约1.0 m/s 以上的流速来避免水平管道中的沉降;低于0.6 m/s 的流速一般关于有机固体是满意的。
8)关于无约束吸进口,不同工况进口喇叭与底部之间的空隙不同,底部规划也不尽相同。
[1] 张德姜等,石油化工设备工艺管道设备规划手册 第1篇 规划与核算(第五版),我国石化出版社,2014年1月
[3] 易志丹,泵吸入管路上直管段的设置剖析,化工设备与管道,第46卷第1期,2009年2月