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

2、，只有极少数的泵属于“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

3、速高达7500rpm，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

4、，特别是那些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

5、液流流过泵的流量非常低时，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

6、的热损耗两者达到平衡为止。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

7、内的流体收集起来(图1)。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