离心泵选型存在的一些误区
时间：2023-05-06 阅读：1349
购买一台品质良好的设备并不能确保运行。如果不是专门为特定应用而设计，那么好的设备也会出现问题。每台离心泵都具有特定的使用工况和运行范围，一旦偏离这些使用工况和运行范围，将会给泵(组)的安全、可靠运行带来隐患。
由于不少用户/工程公司/设计院对离心泵的理论和工程实践经验缺乏非常全面的了解，以至于经常做出一些不合适的要求和运行，从而导致非最佳选型和不恰当的应用，运行及维护费用将大幅度提高。
本文将结合工程实践经验，对离心泵选型和应用中存在的一些误区进行阐述和说明，以避免广大用户出现产品选型和应用不佳的情况。
1.1 效率越高越好
高效意味着能耗费用低，这是每个最终用户所期望的，也一直是每个离心泵制造商所追求的目标之一。之所以称之为“目标之一”，是因为一些特定场合用重要离心泵(例如超长使用寿命的核电站重要用泵、火电厂高压锅炉给水泵以及石化行业的API泵等)，始终将长期安全稳定运行(即可靠性)放在第一位。
高效也意味着较小的(耐磨环、平衡机构等)运转间隙、较细的泵轴、严格的公差配合以及不会干扰流体流动的光滑过渡的流道等，这会造成用户的维护时间和成本大幅度的提高。
但是很遗憾，不少买方/最终用户/工程公司的决策人员却简单地要求将“高效”应用于所有场合的离心泵，强制执行GB19762-2007《清水离心泵能效限定值及节能评价值》标准。更有甚者在很多项目招标过程中，首先直接比较泵的效率或强制规定泵的效率值，效率低的制造商将被直接淘汰，既不科学也不合理。这是对标准的误读，也是标准条款不明晰和标准本身缺陷所造成的。其实，早在2001年欧盟委员会便出台了“STUDY ON IMPROVING THE ENERGY EFFICIENCY OF PUMPS”，该报告认识到：对泵效率的选择是最大的挑战，只能给予简单的指导。
泵的效率随着转速、叶轮形状、执行标准(如API标准要求大的耐磨环间隙)、介质特性的不同而变化……
也就是说，对于一些特定场合用泵，相关能效标准并不适用。尽管在泵系统生命周期内的能耗费用超过维护费，但具体操作人员往往极其关注的是泵系统在现场的稳定运行。与节能相比，优先考虑的是有效维护。
不同的公司对于不同用途的离心泵在设计理念上各不相同，有的注重可靠性，有的关注超长的使用寿命。上世纪80年代，是中国火力发电大发展的时期，国外的电站泵生产厂家纷纷抢滩中国市场，绝大多数电站泵厂家的产品均以安全可靠性高而著称，且经用户使用后发现其效率确实较同行略高一些，但却存在一个非常致命的缺陷--频繁断轴，最终被踢出了中国电力市场。因此，离心泵并非效率越高越好，高效往往是以牺牲安全可靠性和寿命为代价。
1.2 泵的必需汽蚀余量越低越好
对于用户来说，泵的必须汽蚀余量NPSHR越低越好，这样可以大大降低装置高度(即装置汽蚀余量NPSHA)，有效降低投资成本。
在大多数泵系统中，NPSHA趋于随着流量的增加而减小，而NPSHR趋于随着流量的增加而增加。因此，在系统设计之前，应考虑泵制造商的建议及其应用经验，检查并确认在所有预期运行的流量范围之内给出一个足够的安全裕量。同时，在确定装置汽蚀余量时，买方和卖方应当弄清楚最小连续稳定流量与泵的吸入比转速之间的关系，一般来说，泵的最小连续稳定流量随着吸入比转速的增加而增加……，选择吸入比转速的大小及NPSH安全裕量时，应当考虑现有的工业水平和制造厂经验。
在相同的转速和流量下，NPSHR越低，泵的吸入比转速越高。与较低的吸入比转速泵设计相比，较高的吸入比转速泵更有可能遇到不良的振动和噪音，同时，允许的运行区间也变得较窄。
关于吸入比转速对离心泵运行可靠性的影响，国际同行具有非常丰富的工程应用经验，并给出了吸入比转速的最大限定值，可供泵选型时参考。其中，UOP 5-11-7规范[2]中规定的吸入比转速的限定值在全球得到了广泛认可和应用，其规定如下：泵的吸入比转速不得高于13000(m3/h, rpm m);当泵送介质为水或水含量超过50%的溶液，并且泵的单级叶轮功率超过75 kW时，吸入比转速不得高于11000 (m3/h, rpm, m)。随着科技的发展，今天，在不加大叶轮进口直径的情况下，人们改善离心泵吸入性能的可选择手段较多，吸入比转速的限值也相应提高。
1.3 泵的临界转速距离实际转速越远越好
在实际工程招投标过程中，工程公司/设计院/用户为了防止泵运行过程中出现共振，希望一阶横向临界转速离泵额定转速越远越好(如早期核电站常规岛主给水泵招标文件中要求“泵组轴系在水中的第一临界转速应高于其额定工况点对应转速的125%”，几年后要求“泵组轴系在水中的第一临界转速应高于其额定工况点对应转速的135%”，然而最近的一次却要求“泵组轴系在水中的第一临界转速应高于其额定工况点对应转速的150%”)，同时，要求满足现行能效标准。
从技术角度来说，泵的临界转速可以设计得距离实际转速很远。但是，却忽略了临界转速对泵性能的影响(与泵的能效要求相矛盾)。在同等条件下，临界转速越高，轴系越粗，意味着泵的效率越低。为此，应根据不同的泵型及不同的使用工况，合理确定临界转速与泵的额定转速之间的差值。
1.4 离心泵可以处理气液两相流
离心泵的溶气运行是十分复杂的气液两相流流动，国内外同行对此进行了大量的研究。在对离心泵叶轮进行特殊设计(例如叶轮后盖板为半开式，并在后盖板叶轮流道上接近叶轮入口处开设回流孔)的情况下，含气量达到10%(体积含量)时，离心泵仍能持久稳定工作;而对于普通离心泵，可以处理夹带少量气体(1%至2%体积含量)的液体。
液体中夹带少量气体可以缓冲汽蚀汽泡坍塌所产生的冲击力，并可以减少由此产生的不良噪音、振动和侵蚀损坏。但是，当气体含量达到6%时，普通离心泵就可能会产生汽蚀、气阻等现象，并导致性能(流量、扬程及效率)的急剧下降。
总 结
并非泵的效率越高越好。高效通常以牺牲运行可靠性为代价。泵的必需汽蚀余量并非越低越好。一方面受现有工业设计和制造水平的限制;另一方面会导致吸入比转速偏高，泵允许的运行区间变窄。
应根据不同的泵型及不同的使用工况，合理确定临界转速与泵的额定转速之间的比值。普通离心泵可以处理少量夹带气体的液体。严禁泵在最小连续稳定流量以下长时间运行。通常，禁止泵在出口阀门全开的情况下启泵。
原则上，填料密封结构不能直接用于机械密封。应避免泵出现反转。工业净水不适用于高温泵冷却夹套的冷却。