在指导行业中的新工程师时，我总是强调理解管道系统的各个项目如何协同工作的重要性。虽然每个工程师可能负责流程的单独部分，但所有部分最终必须平衡地一起工作。
我问参加课程的人，他们在他们的机构做什么，他们希望从体验中得到什么。每位与会者都有一个特定的感兴趣的主题，但无论是工艺工程师、可靠性工程师、维护工程师还是参与该过程的任何人，总体目标都是改善泵的运行。BETVICTOR体育官网
最近出现的一个有趣的话题涉及沙漠中的大型临时水泵。BETVICTOR体育官网我问这些抽水机有多大。BETVICTOR体育官网工程师说它们被安装在一辆半挂车上，所以可以很容易地重新定位。他们配备了第二辆半挂车作为柴油电力供应。尽管开采是在沙漠中进行的，但雨水会从地面上流下来，导致山洪暴发，很快就会聚集起来，导致生产中断。
在培训中讨论系统静水头时，我强调了降水系统静水头是矿井底部水位与排水管道末端的高差。
当我们讲到管道尺寸的材料时，工程师问我们为什么要进行这个计算。他说他的经验法则是将排气管的尺寸与泵的排气管法兰的尺寸相匹配。
例如，如果泵的排放喷嘴是6英寸，他将使用6英寸的管道作为排放集管。本专栏将讨论为什么这种经验法则可能代价高昂。
该系统
管道系统由三个要素组成:泵要素，增加所有的流体能量;过程要素，制造产品或提供服务;控制要素，提高产品质量。图1显示了管道系统的细节。
图片1。示例管道系统的布局，显示泵和工艺元件。在不需要时，通过关闭泵来实现对系统的控制。（图片由作者提供）在本例系统中，泵为端吸设计，制造商标识为10x8-17，运行速度为1770转/分钟(rpm)。在这个例子中使用的泵曲线可以在图2，第20页中找到。根据厂家提供的信息，泵吸入法兰直径为10英寸，泵排出法兰直径为8英寸，其中17表示泵的最大叶轮直径。
工艺元件包括供应罐，其液位高于公共基准0英尺。目的罐的液位为
高出基准200英尺。一根14英寸的短管道作为泵的吸入管路，扬程损失很小。
排水管长3500英尺，由40号钢管制成。我们将改变管径，以演示改变管径如何影响通过系统的流速(见表1)。
表1。系统运行与不同的管径以及由此产生的成本每1000加仑泵最后，系统的控制元件仅由泵的开/关控制组成。当补给罐被泵下时，泵关闭，防止泵干;当油箱满了，泵就会打开。
因此，泵提供的所有能量都用于使流体通过工艺元件。
合计成本
首先，我们将看看带有8英寸公称尺寸排水管的系统。这与我们泵上的排气法兰的直径相同。由此产生的系统流速为1438加仑/分钟(gpm)，导致排放管道中105英尺的流体扬程损失。将管道的水头损失加上系统200英尺的静态水头，整个过程和控制的水头为305英尺。泵曲线显示，通过泵的流量为1438 gpm时，扬程为305英尺。通过系统的平衡流量是这样的:泵产生的扬程等于过程和控制元件消耗的扬程。
接下来，我们将使用公式1计算在60华氏度(F)下泵1000加仑水通过8英寸管道所需的电力成本。虽然美国各地的能源成本差异很大，但平均每千瓦时约为12美分，这就是我们在这些计算中使用的价格。在现实中，该国一些地区的成本可能是这一成本的两倍，如果现场通过柴油发电，成本甚至更高。
表1显示了系统在不同管径下的运行情况，以及每1000加仑泵入的成本。该表展示了流体管道系统中发现的各种元素之间的相互作用。随着管径的增大，管道中的扬程损失随流体流速的增大而减小。在较大的管道中，管道扬程损失较小，可以将更多的泵能量用于输送流体。
随着泵内流量的增加，泵产生的扬程减小，如图2所示(见图2)。此外，改变通过泵的流量会改变泵的效率。
图片2。在示例系统中使用的泵的制造商提供的泵曲线。表1显示了改变标称管径对泵送成本的影响。如你所见，将排泄管道的尺寸与泵的排泄法兰相匹配并不是最经济的选择。另一项需要指出的是，每1000gpm的泵送成本迅速下降，但节省的成本随着管径的增加而减少。
管径的增加增加了管道的建设成本。因此，要精确地优化系统，就需要计算每个可用标称管道尺寸的施工成本和运营成本。这可能成为一项繁琐的计算，最好由专门的计算机软件来完成。
管道尺寸参数
公司没有对管道尺寸进行详细的成本优化，而是根据所处理的工艺流体制定了管道规格。这些规范是根据公司的需求和经验逐步开发出来的。例如，一个化学加工厂通常会对他们处理的各种工艺流体有许多管道规格，而一个工业工厂可能对工艺所需的冷却流体和输送流体有一些规格。
起重机技术文件410，流体通过阀门，配件和管道的流动，为一般应用，泵吸入和市政应用提供了推荐的流体速度。一般应用的管道流体速度范围为4至10英尺/秒。
如表1所示，8英寸直径的管道处于推荐速度范围的较高一侧。
泵制造商如何确定法兰直径
一些最终用户可能会问，为什么泵制造商没有根据推荐的管径来确定泵排出法兰的尺寸。这有很多原因。
排气法兰越大，泵的占地面积越大。由于泵的主要成本之一是泵壳，较大的法兰尺寸将增加泵的尺寸和成本。
与排出管道相比，流体从叶轮尖端到排出法兰的距离较短。因此，由于流动流体和静止泵造成的扬程损失有限，可以在泵内使用更高的流体速度。
为了最大限度地减少满足客户泵送需求所需的铸件数量，制造商可以修整叶轮或设计泵以不同的同步速度运行。例如，在示例系统中提供泵的制造商提供了从12到17.125英寸的叶轮。此外，该泵可提供1200和1800转的驱动器。泵叶轮直径和同步转速的变化影响通过泵的流量。
根据泵排气法兰尺寸来选择泵排气管道是不推荐的做法。正如我们在这个应用中看到的，调整管道直径以匹配泵排出的直径会导致泵送工艺流体的单位成本增加。此外，管径越小，通过系统的流速越低。
通过正确的管道尺寸，您可以减少运行成本和泵运行所需的时间。在本例中，适当的管道尺寸有助于更快、更经济、更高效地泵送水，最终延长泵的使用寿命并改善整个操作。