高能效泵：重要的安全问题

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1、全球最大的混凝土机械电子商务平台高能效泵：重要的安全问题　　当入口管道受压过大，或者高能泵的转子卡死，都可能会导致严重故障。这两种异常状况都可能是因为低流量保护未能迅速起效而造成的。EdwardGrist博士通过本文向读者说明，管道布局、泵的设计，以及泄流系统的设计都对故障风险有着非常大的影响。　　通过提供一个合适的低流量保护系统，能够轻松地使流速维持在最小必需流速之上，从而保护离心泵在正常工作期间不受损伤或性能不受影响。在20世纪早期，人们认为，放泄阀足以防止“过热”，故利用从放泄阀流出的少量旁流来实现低流量保护。但是当这些系统中的阀门未能打开时，泵往往会卡住。　　在1970年，只

2、有极少数的泵属于“高能效”泵。那时，最大型、功率最大的泵主要用于发电站给水或者深矿井的排水。这些泵通常由转速小于3600rpm、功率低于2MW的电动机直接驱动。当流量为零时，它们的5个或更多的叶轮级间聚积了大量的搅拌液态物质。这样就留出了充足的时间来响应低流量保护的迟滞工作，但是，同样地，如果低流量保护未能起作用，那么通常会使泵咬死。　　高能效泵的定义是那些具有100kW/kg或更高“Pipichum”值的泵，其中：　　“Pipichum”值=泵的输入功率/搅拌液重量=流量为0时的功率(kW)/泵内流通液体的重量(kg)。全球最大的混凝土机械电子商务平台　　当发电站引入工作转速高达7

3、500rpm，只有两级或者三级叶轮，驱动电机功率高达20MW的泵之后，系统对低流量保护失效的响应时间显著缩短。之前的那些泵仅要求低流量保护要求在15s甚至更久的时间内起效，而这些泵则要求在一秒钟之内起作用。在这么短的时间内，操作员无法干预泵的工作，也不可能消除驱动器的能量。　　这时出现了一个重要的安全问题。当由于低流量保护起效太慢或者完全失效而导致故障时，就会带来使泵的内部元件严重受损的风险。工作记录表明，对于那些无法在气锁状态下运转的泵，如果那些构成其定子与转子之间内部液压间隙的元件受损，就需要进行成本高昂的维修。能够在气锁状态下运转的泵避免了这类故障。但是，所有高能泵，特别是那些

4、具有气锁功能的高能泵有可能产生非常高的入口管道压力。泵组与管道设计的某些特定结合，显著增大了这种情况的可能性，从而导致压力安全壳失效，这是一种不可接受的灾难性故障。　　在非常低或者零流量的状态下，会有大量蒸汽几乎在瞬间形成。并且还往往伴随着猛烈的气穴冲击，其振动频率通常在3Hz。显然，只有在充分了解低流量保护故障并且妥善处理它的前提下，才能真正获得高能泵技术带来的重大好处。　　气锁现象全球最大的混凝土机械电子商务平台　　在高能泵中，无法完全避免气锁运转。造成气锁运转的主要原因是低流量保护系统不能及时起效工作。记录表明，这是一种非常少见的情况。但是，它的确会发生。　　当液流流过泵的流量

5、非常低时，由叶轮内部及周围的搅拌物质所产生的热量逐渐积聚。这时出现一种瞬变状态，在该状态下，气穴现象逐步形成并且范围越来越大。最后，叶轮发生气锁。在多级泵中，蒸汽量持续增多，直到入口叶轮建立起的扬程衰竭。这立即导致后续各级叶轮扬程依次衰竭，泵发生气锁。　　针对气锁运转而设计的泵能够正常工作，其叶轮可以在蒸汽中旋转。它发出的噪声变成了“轻微的、不扰人的、像汽笛声一样的音符声”。搅拌低密度流体所需的功率当然也显著减小。因此，工况变得相对良好，虽然泵内的温度仍然不断上升，但是其升温速度减慢了许多。理论上来说，这种状态会一直持续下去，直到泵内部的功率损耗与散发到泵外部环境的热损耗两者达到平衡

6、为止。但是，在实践中，早在这种平衡出现之前，泵的工作性能就会变差，因为制造泵的材料开始膨胀变形。这样会导致内部运转间隙发生改变;轴的对中超出规定的极限;有时，还会导致泵的压力安全壳变形。　　现在，有一些设计可以确保泵维持数分钟的气锁状态而无恙。经过实地工作试验证明，这些设计使泵有足够的时间停止转动而免受损伤。在这些最极端的工作条件下，及时采取措施意味着泵在任何时候都能够安全停机。全球最大的混凝土机械电子商务平台　　受限制的入口管道回流　　泵入口之前的管道布局对潜在后果的严重程度影响很大。通过像止回阀等这些限制流体经过入口倒流的系统，能够将泵内以及与泵相连的管道内的流体收集起来(图1)

7、。当排放管道关闭(例如在泵起动或者停机期间)，以及低流量保护未能发挥作用时，通常会出现以上情况。所收集的流体受热后使得压力极其迅速地升高，尤其是在所收集液量较少的设计中。在这种情况下，压力只可能通过轴密封件等渗漏途径有少量的释放。此处所提及的大多数被泵送流体，以及脱气水，几乎都是不可压缩的。图1显示了限制逆流的典型管道布局。图2显示，在小于1秒的时间之内即可达到非常高的压力。　　在加热已收集流体期间出现的情况相当复杂。一方面，出现气穴现象的可能性随着温度的