离心泵的吸入条件

发表时间:2021.03.31 02:49

来源:泵世界

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在解决实际应用发生汽蚀的问题时,一般会提出“请增大入口压力”,这个增加入口压力就是改善泵的吸入条件。为保证离心泵正常吸入液体,首先泵要有足够低的吸入压力,该压力取决于泵本身的设计条件,越低的吸入压力也就意味着泵具有更好的吸入性能,换句话说就是必需汽蚀余量低;其次泵吸入口处的真空度不得大于泵的允许吸上真空度,否则液体中的溶解气体会析出甚至造成液体汽化,从而发生汽蚀,形成故障。

在设计泵站或工艺管线时,需要确定泵的吸入条件,根据允许的吸入条件选择具有合适吸入性能的水泵。确定泵吸入条件涵盖多方面因素,其目的就是给泵创造一个良好的使用环境,延长泵的使用寿命。


1 NPSHA

NPSHA是泵入口处中心的总压和介质的汽化压力之间的差值。英文全称为available net positive suction head,直译做有效净正吸头,术语做有效汽蚀余量。该值是由设计的装置确定的在规定流量下可以利用的净正吸头(汽蚀余量),也称装置汽蚀余量,其与装置和输送介质有关,与泵本身结构无关,是选择合适NPSHR水泵的依据,单位通常为m。


2 汽蚀曲线

NPSHA和泵的NPSHR都是随流量变化的函数,通常NPSHA随流量增大而降低,NPSHR则随着流量增大而增加。NPSHR随泵的选型数据表附上。将两者值进行合并对比,则可以得出泵是否运行在安全而不发生汽蚀的区域。



欲使泵不生汽蚀,必须使得NPSHA>NPSHR。通常为确保泵的安全可靠运行,在选取NPSHR时,需要考虑一个安全余量S,使得NPSHA-NPSHR≥S。一般情况下,普通离心泵的安全余量取值0.5~1.0即可满足使用要求,对于锅炉给水泵、冷凝泵选2.1。更高的NPSHA也就意味着泵不易发生汽蚀,对于某一特定泵而言,也就具有更宽的应用范围。



3 计算NPSHA

根据泵基准面和液位之间的关系,有吸上操作和倒灌操作两种类型。顾名思义,吸上就是泵基准面高于吸入液面,倒灌就是基准面低于吸入液面。



NPSH基准面(GB/T3216)


吸上操作



NPSHA=(Pb+Pa-PV)/(ρg)+V2/(2g)-HL-Hs


倒灌操作



NPSHA=(Pb+Pa-PV)/(ρg)+V2/(2g)-HL+Hs


式中:

Pb—吸入池的表压,单位为Pa。通常我们获得压力方式为查看压力表,通常采用的压力表用相对压力表示。对于开放的水池,该值为0。

Pa—绝对大气压,单位为Pa,不同海拔对绝对大气压力有影响。

PV—汽化压力,单位为Pa,通常查询到的值为绝对压力值。不同介质、不同温度下的汽化压力不同。

ρ—介质的密度,单位为kg/m³

g—重力加速度,9.81m/s²

V—吸入池内流速,单位为m/s

HL—吸入管线中的水头损失,单位为m

Hs—吸入液面与泵基准面的高差,单位为m。对于倒灌操作,符号为﹢,吸上操作符号为-

对于足够大的水池/水箱,内部流速非常稳定,并且趋于0,此值可以简化省略。位于海平面附近,(Pb+Pa-PV)/(ρg)值可以直接简化为10。此时公式就变成了:

NPSHA=10-HL±Hs


4 聊一聊入口压力

提高入口压力对于改善汽蚀性能是非常有效的手段之一,通常我们希望入口压力足够大,但是并非入口压力越高越好。对于大多数常见双吸泵,或者带有平衡孔平衡的单级单吸泵,入口压力超过1MPa需要选择平衡型机械密封(非API610标准)。对于单级单吸泵,入口压力越高,意味着轴所受的力越大,容易造成弯曲,此时就必须要增加轴的直径以提高其刚性,但是轴径的增大会导致轴向力的增大,此时就必须要采用重载轴承设计,同时压力增高泵壳就必须采用足够高强度的材料或者增加厚度。种种因素,会导致泵本身的成本增加,从而也导致用泵的成本增加。

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