【康沃真空網】前言
離心泵是泵行業中應用最多的一種泵型,具有很多顯明的特征和優點。作為這方面的從業人員,你應該了解其更多的知識和/常識。
磁力驅動泵的局限性
1)它們的效率低于傳統離心泵。
2)運行區間比較窄,泵不能離最佳效率點太遠。
3)它們使用滑動軸承,而不是具有相應更多徑向運動的精密軸承。
4)采用泵送介質作為軸承的潤滑劑。
5)由于軸承以及殼體和磁鐵之間的間隙非常狹小,因此泵送介質必須清潔。這意味著你幾乎總是受限于泵送的產品。
6)小心對溫度升高敏感的產品。在磁力驅動泵的緊密間隙中,產品會變熱。
7)不要讓泵干運轉,否則你會毀了它。
離心泵何時需采用流體動力軸承?
1)當滾動軸承的因子DN【即軸承孔徑(mm)乘以運轉速度(rpm)】數超過300,000時。
泵沙龍注:API 610標準規定,對于滾珠軸承,因子ndm【n為轉速,dm=平均軸承直徑=(內徑+外徑)/2】,對于油潤滑的單個軸承,不得超過500,000和對于脂潤滑的軸承,不得超過350,000。
2)如果標準軸承在額定轉速及額定負載下L10壽命不能滿足25,000小時或在額定轉速及最大負載下L10壽命不能滿足16,000小時。
3)如果離心泵的能量強度【即泵的額定功率(kW)和額定轉速(rpm)的乘積為4百萬或更大】。
提高葉輪轉速可提高離心泵的效率
1)葉輪轉速從1500 rpm增加到3600 rpm時,效率約提高15 %。
2)在較低轉速下,效率的提高不太明顯。
3)美制比轉速在2000~3000【相當于中國141~212 (rpm, m3/s, m)】的范圍內時,泵將獲得最高的效率。
如果耐磨環間隙過大
1)離心泵將承受由內部再循環(回流)引起的過度振動。這可能導致密封和軸承部件的損壞。
2)由于內部回流,泵將無法滿足其設計性能(如流量、揚程、效率)。
3)耐磨環的間隙加倍時,應更換耐磨環。這個額外間隙將增加泵功率需求,其數量根據葉輪的比轉速而變化:
- 美制比轉速為200【相當于中國14.1(rpm, m3/s, m)】時,增加14 %。
- 美制比轉速為500【相當于中國35.3(rpm, m3/s, m)】時,增加7 %。
- 美制比轉速為2500【相當于中國176.7 (rpm, m3/s, m)】時,增加不明顯。
泵流量的調節
泵通常通過出口閥進行節流,但在極少數情況下,可以通過吸入閥門進行節流。
1)但,必須有足夠的NPSH裕量以防止汽蝕。
2)吸入側節流防止出口調節引起的過熱。對于航空燃料等流體,這一點很重要,因為額外的熱量會使流體汽化。
泵的選用及試驗
由于懸臂式葉輪不需要將軸伸入葉輪吸入口,因此單級葉輪是處理懸浮物(如污水)的首選泵。
電動機的尺寸應考慮泵送液體的比重。如果使用水或任何更高比重的液體測試泵送低比重介質泵時,則電機電流的增加可能會燒壞電機。
請勿用水對高溫泵進行靜水壓試驗。凹槽和墊圈中殘留的水在高溫應用中會閃蒸成蒸汽,膨脹然后對相關零部件造成破壞。
吸上工況離心泵的啟動
有幾種方法可以啟動具有吸程(吸上)的離心泵:
1)啟動前,將其注滿液體(灌泵)。
2)在吸入管道中安裝底閥,以防止流體回流到吸液池。不過,要小心這些閥門,它們中的許多都會泄漏,并在一開始就破壞了安裝它們的目的。
3)在排放管路中安裝(水環)真空泵。
4)在吸入管線、排出管線或兩者中安裝注液罐。
5)購買自吸泵。
變速驅動泵有幾個潛在問題
1)如果泵送為非牛頓流體,則其粘度可隨轉速而變化。
2)軸可能達到臨界轉速。
3)流量過大可能會燒壞電機。
4)偏離BEP運行會導致軸偏轉。
5)防爆電機必須經過批準才能在整個運行范圍內運行。在較低的轉速下,冷卻風扇的旋轉速度不夠快。
6)變速需求可能會通過減少電力需求來影響配電系統。
7)機械密封必須設計為在整個轉速范圍內運行。在更高的轉速下,設計必須為固定型,彈簧面載荷減小。
8)在較高的軸轉速下,NPSHR較高,以防止出現汽蝕問題。
排氣及運行工況的影響
不能對正在運行的泵進行排氣。離心力將液體拋向葉輪外部的蝸殼,將空氣留在葉輪的入口處。
遠離BEP運行可能會損壞泵軸,因為當軸轉動時,其上的受力始終在同一方向上,這使得每轉一圈泵軸會彎曲二次。在很多情況下,很容易超過軸材料的耐久極限。
1)反向彎曲時施加的應力是累積的。
2)大多數疲勞失效發生在一百萬次或更少的循環中。當轉速為1750轉/分時,每天可以進行2,520,000次循環。
3)如果300系列不銹鋼軸在含有氯化物的流體中運行,則軸會受到氯化物應力腐蝕問題的影響,這可能是軸開裂和斷裂的另一個原因。
渣漿泵具有一些不同于化工泵的特性
1)泵大而重
2)更寬松的公差
3)間隙更大
4)零件具有鈍邊
5)金屬零件更堅固
6)它們采用“貫穿螺栓結構”,因為較硬的金屬上難以鉆孔和攻絲
7)一些設計采用橡膠襯里,以吸收磨蝕性液體的沖擊
8)它們的效率低于化工
9)許多渣漿是膨脹物,它們的粘度隨著攪拌而增加。建議改為容積泵。
- 高嶺土或瓷土就是一個很好的例子;一些糖漿也屬于這一類。
低流量高揚程泵
如果你需要具有高揚程、低流量功能的泵:
1)高速離心泵是最受歡迎的
2)多級立式和臥式泵是另一種選擇
3)更新的渦輪泵工作良好,但必要的緊密間隙僅適用于清潔流體
4)齒輪泵或旋轉容積泵工作良好,但在低粘度應用中存在打滑問題,其流量非常低,可能不足以滿足應用要求。
5)計量泵適用于非常低的流量,但固有的脈動可能會損壞某些儀表。
6)如果單臺泵不能滿足揚程要求,可以采用兩臺或多臺(單級)離心泵串聯。
7)高速泵可以以低至2的比轉速運行,它們使用帶有擴散器的“Baske”直葉片葉輪,該擴散器允許來自葉輪通道的一小部分的流量隨時通過泵排放口(因此也稱之為部分流泵)。該泵是在二戰期間開發的,用于處理德國沖壓噴氣燃料泵的高揚程低流量要求。
8)對離心泵進行節流以獲得高揚程會導致一些問題:
- 產生的軸變形會損壞密封或折斷軸
- 內部再循環(回流)會使蝸殼過熱并導致汽蝕問題
- 泵兩端的高壓差可能會損壞緊密的內部間隙
- 功率損耗可能是昂貴的
- 填料函溫度升高可能導致密封過早失效
控制閥位置、管道尺寸及轉速限值
最佳控制閥位置在泵排放口的5英尺(1.5米)范圍內,以防止排放節流時系統中的流體過多涌動。
1)最佳管道尺寸將考慮管道的安裝成本(成本隨尺寸而增加)和泵功率要求(所需功率隨管道摩擦而增加)
2)嘗試將設計流量下的摩擦損失限制在每100英尺管道2-5英尺(每30米為1-2米)
3)為防止固體沉降,需要至少每秒4到7英尺(1.5到2.5米/秒)的轉速
4)建議吸入側管道的流速不超過每秒10英尺(3米/秒),以防止磨損
正確地排氣
以下是離心泵安裝后或系統打開后排氣的正確方法。假設泵沒有液體,吸入閥和排出閥都關閉:
1)打開吸入閥。泵灌注了一部分
2)關閉吸入閥
3)部分打開排放閥。一旦壓力平衡,排放管道中的空氣就會上升
4)打開吸入閥
5)啟動泵
高速泵注意事項
如果你使用的是高速泵(高于電動機轉速),則需要考慮一些其它事項:
1)如果密封面表面超過5000 fpm(25 m/s),則必須采用固定式密封設計。這些設計使用約60/40的液壓平衡比,而不是傳統的70/30,密封面上的彈簧負載從10-30 psi(0.7-2.0 kg/cm2)下降到8-15 psi(0.5-1.0 kg/cm2)
2)如果泵的吸入比轉速大于12,000,你可能必須安裝誘導輪。請務必記住,盡管高速誘導輪可以產生額外的25-100英尺(10-30米)的揚程,但由于葉輪處的入口損失,你在確定泵的尺寸時不能使用這個額外的揚程
3)在較高的軸轉速下,軸承油位對于防止過熱至關重要
4)請注意滾珠軸承有轉速限制:
- 軸承孔徑(以毫米為單位)乘以轉速不得超過300,000
- 泵馬力(hp)乘以轉速不得超過270萬
5)當使用高速泵、且輸送低比重流體時,汽蝕總是一個問題
6)如果將泵的轉速提高一倍,磨料將造成的磨損是低速泵設計的八倍