离心泵最小流量阀结构设计与选用原则

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1、离心泵最小流量阀结构设计与选用原则标题：离心泵最小流量阀结构设计与选用原则来源：互联网图1 常开式：20%~30%额定流量的水做常流水再循环浪费能源。   离心泵在工业中普遍使用，但离心泵在低流量低负荷运行时，容易发生汽蚀现象，出现不稳定运行状况，并产生噪声震动，这对离心泵是非常有害的。因此离心泵最小流量再循环回路的合理设计，对离心泵的安全经济运行至关重要。   离心泵最小流量要求   泵的最小流量是对出口而言的，当泵出口流量小于泵的最小流量时，需要增加流量，直到出口流量满足，泵才可以正常使用。   NPSHa——

2、有效汽蚀余量，只取决于装置的倒灌高度和吸水管的阻力，而与水泵本身无关。   Pd——水箱（除氧器）内压力。   Pv——给水泵入口水温对应的饱和压力。   ρ——给水泵进口水的密度。   g——重力加速度。   Hg——除氧器水箱内水位到给水泵中心线的高度，也称倒灌高度。   h1——吸水管内的流动损失压头。   NPSHr——必需汽蚀余量，是由泵本身决定的，同吸入装置无关。无论装在什么不同的系统中，泵的NPSHr都保持不变。NPSHr是为了保证泵不发生汽蚀，要求泵进口处单位重量液体所具有的超过汽化压力水头的富裕能

3、量，即要求装置提供的最小汽蚀余量。图2 传统再循环回路控制系统。   如果NPSHa=NPSHr，则泵处于汽蚀工况；如果NPSHa＜NPSHr，则泵严重汽蚀；如果NPSHa＞NPSHr，则表示泵无汽蚀。   由此看出装置汽蚀余量（NPSHa）小于必需汽蚀余量（NPSHr），是泵发生汽蚀的直接原因。   为了保证离心泵在低负荷下的正常工作，避免发生汽蚀，通常在离心泵出口处设置最小流量再循环回路。当系统在启动、间歇运行或低负荷运行时，最小流量再循环旁路打开，使一部分给水从旁路直接打回水箱，增大了给水泵流量，从而避免给水

4、泵汽蚀。一般再循环流量占给水泵额定流量的25%~30%，通常制造厂在离心泵曲线中给出这个数值。   离心泵最小流量再循环回路   离心泵再循环回路有三种基本形式：   1.常开再循环模式   常开再循环模式是最简单的常见形式（图1）。在再循环回路中设置一台手动节流阀，将手动节流阀设置一固定的开度，离心泵工作中让额定流量的25%~30%（最小流量）通过手动节流阀返回到水箱中。图3 集成经济型自动再循环系统。   这种系统的优点是系统构成简单，初始投资成本低廉。缺点是阀门处于常开状态，始终有25%~30%的流量通过再循

5、环回路回流造成能源浪费，并且需要选择更大额定流量的离心泵以满足实际流量的要求。其次是节流阀不是调节阀，长期处于流体冲刷状态，阀门损坏很快。维修成本及运行成本高。图4 HORA公司作的流体动态分析显示，当减压过程流速过高时出现超临界现象，阀件极易受到破坏（红色区域为超临界状态）。   2.传统控制型   典型的离心泵最小流量再循环回路由下列主要环节构成：   ■流量测量单元（图2-1）：用于流量检测。   ■最小流量控制阀（图2-2）：安装在再循环回路上，用于调节再循环流量，实现流体从泵出口的高压状态到水箱（图2-3

6、）低压状态的减压过程。   ■逆止阀（图2-4）：工业系统中常常使用两个以上的给水泵并联使用，实现安全备用，防止流体逆流损坏备用泵。   ■控制单元（图2-5）：当流量等于或者低于泵需要的最小流量时，控制再循环流量控制阀开启。图5 多级减压过程压力分布曲线。   ■背压器（2-6）：用于建立再循环阀后管道至水箱之间的压力，避免汽蚀闪蒸工况发生在管道之中，破坏管道，产生气阻流路不畅，引起管道震动。建议背压器尽量靠近水箱（除氧器）一侧安装。   当工艺系统中要求减少给水流量时，给水泵出口控制阀（图2-7）逐渐关闭，流经

7、水泵的流量逐渐降低，当流量计检测出流量低于泵需要的最小流量时，控制系统输出控制信号，控制阀门开启。此时高压水经再循环阀回到水箱中，通常来说需要多级减压。   3.集成一体化型   能否将流量测量功能，再循环旁路减压功能，逆止阀及控制回路设计集成在一只阀门中简化再循环回路呢？这样的阀门能否工作呢？答案是肯定的。数万只德国HORA公司的集成型阀门已经连续安全工作了数年。图6 多级减压笼式结构。   这种简洁的再循环回路设计，具有稳定的工作表现及良好的经济效益，大大降低了设备初期投资成本。   最小流量再循环工况对阀门设

8、计的要求   最小流量再循环工况的特点及对阀门的要求是什么？我们首先从阀门损坏的机理分析。归纳起来有三种：   ■结构设计不合理，选材不当，加工工艺落后：此类错误属于低级错误，我们在此不做讨论。   ■冲蚀破坏：统计显示，除第一种原因损坏外，70％的阀门是由于冲蚀而损坏的。   特别是处于高压差的工况条件下，阀门在开启与关闭瞬间产生缝隙（我们称为“缝隙开度”