水泵再循环管道节流孔设计

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1、化工区水泵再循环管道节流孔设计异常现象：如上图所示，设计两台除氧器并联使用，除氧器设计压力0.2MPa，设计温度120℃，除氧器下水经过3台离心升压水泵升压后送至输送泵1、2入口。3台离心泵出口设计扬程220m，流量单台450，正常运行升压水泵2用一备，输送水泵两用一备，输送泵流量240，扬程560m，额定电流38.5A。输送水泵出口设计DN100再循环管道。现场运行情况及分析输送水泵启动后，再循环手动门只能微开，大约1/3圈左右，水泵即达到额定电流，如果再开启，水泵即超电流运行，且现场手动门后再循环管道剧烈振动。水泵电机电流38.4A

2、，出口压力7.8MPa。现场多次发生输送水泵再循环管道手动门门杆断裂事故且伴随尖锐的节流声音。异常分析：系统未设计节流减压装置，手动微开，前后差压太大，阀门后水部分汽化，再循环管道产生汽液两相流动，且再循环管道节流过大，系统会伴随尖锐的呼啸声，致使阀门因管道剧烈振动而损坏。节流孔方案设计假设再循环流量为200t/h，节流孔后压力按0.2Mpa设计选型。方案1：采用单级节流孔板设计，按照输送泵出口设计压力7.8Mpa计算，可得=7.8-0.2=7.6Mpa。按照2.1节公式1、2计算，孔板阻塞压降=6.16Mpa，设计压降大于孔板阻塞压降

3、。管道极易发生汽蚀，设计方案不合理。方案2：采用双级节流孔板设计，按照2.2节公式3计算，设计压力2.2Mpa，设计温度120度计算，可得密度843。第一级压降5.1Mpa，按照2.2节公式3计算，可得第一级孔径35.86mm，第二级孔径对应42.64mm。第二级压降为2.55Mpa。考虑到现场实际情况，取第一级孔径30mm，第二级孔径40mm。由于在循环管道设计管径DN108mm，由2.3节可知，节流孔板均采用单孔设计。异常处理现场在再循环管道第一个手动门后加装第一级孔板30mm，至1、2号除氧器手动门后分别加装第二级孔板40mm。加

4、装完毕后再次启动，水泵电机电流35A，出口压力8MPa。再循环管道运行平稳，振动和噪音也大为降低。采用超声波流量计测量再循环流量220，与设计基本相符，顺利完成除氧站输送泵系统了再循环管道的改造。理论部分：节流孔板的设计计算一般是设计孔板的孔径d、孔板级数n，使流量Q实现的压降，多级节流孔板的选择计算是为了避免汽蚀现象。孔板级数的确定当孔板前后压差增大，达到临界值水发生闪蒸，由于水中携带蒸汽，此时水流已经不是不可压缩流，而变为可压缩的汽液两相流。此时通过孔板的流量不再随孔板前后的差压增大而增大，从而形成了阻塞流现象。此时的孔板两端的差压

5、称为阻塞压差。当节流孔板的实际压差小于其对应的时，就可以避免汽蚀的发生。当管道两端差压较大时，可采用多级减压，但每一级的节流孔压差要小于本级对应的阻塞压降。（1）（2）式中：——为孔板进口压力，MPa；——为水的热力临界压力，=22.5MPa；——压力恢复系数，取值0.9；——临界压力比系数；——相应设计温度下的饱和蒸汽压力。孔板孔径的计算根据化工部《工艺系统工程设计技术规定》(HG/T20570-95)和电力部《火力发电厂汽水管道设计技术规定》(DL/T5054-1996)的规定，水管的节流孔板孔径按下式计算：（3）式中：——节流孔板

6、孔径，mm；G——水管道通过孔板的流量，t/h；——水管道在此工况下的密度，;——孔板前后压差，MPa。从上式可知，反比与压降，若设计多级孔板，第一级压降对应，常规第二级压降对应/2，第三级对应，第n+1级对应，第二级孔板尺寸对应，第三级孔板尺寸对应，第n+1级对应，直至最后一级孔板后压力接近所需压力。