影响泵的管道系统问题:第2部分

这个由三部分组成的专栏的第一部分发表在2月份的《泵与系统》杂志上，可以在这里找到BETVICTOR体育官网在这里．请关注下个月的第三部分。

管材及进度

现在您知道了系统的标称管道尺寸，您将使用什么材料和时间表?事实上，在这个问题上我没有太多要说的，因为似乎大多数人都能正确地做出这些决定。液体的性质决定了正确的材料选择。预期压力范围将决定管道的进度(壁厚)。不同的管程、材料和使用年限会改变系统的摩擦特性。所以，一定要使用管道的实际内径，并随着时间的推移补偿增加的摩擦。

扩缩管道

如果您的系统位于环境温度永不变化的地方(加利福尼亚州的圣地亚哥或厄瓜多尔的Loja)，并且系统进程温度保持不变，那么几乎没有问题。然而，大多数系统确实会经历膨胀和收缩，即使这只是由于昼夜温度的差异，或者如果过程占空比是大量的开关。

金属管道在正常运行过程中，由于环境温度的变化和过程而膨胀和收缩。当管子加热时，它显然会膨胀，当然，膨胀力(应力/应变)必须去某个地方。如果没有适当的补偿/锚定，膨胀会产生有害的问题，导致泵和系统完全失效。举个例子:一根长100英尺的6英寸碳素钢管，当温度从环境温度上升200华氏度时，会膨胀1.5英寸，很容易产生超过3.4万磅/平方英寸(psi)或约17.4吨的力。

安装在管道中的伸缩接头可以解决和制造管道系统问题。如果接头没有正确地锚定或容纳，那么大的力就会直接传递到泵法兰上。伸缩节起到波纹管的作用，在压力下膨胀，合力使连接它的管道两端以很大的力分开。力的大小可以简单地计算为F = A x P，其中F为合力，A为伸缩缝的面积，P为泵的排出压力。例如，8英寸管道中的膨胀接头在100 psi的压力下将产生略高于5000 psi或2.5吨的力。大多数泵都BETVICTOR体育官网不能很好地应对喷嘴上增加的2.5吨力。膨胀节必须被固定，这样力才能从管道系统和泵传递出去。

所有管道都应独立支撑，并确保在计算中也包括液体重量。BETVICTOR体育官网泵对管道施加在它们上的所有力矩和力都非常敏感。对泵施加过多的力将表现为轴承和机械密封寿命较短，在更高的水平上，表现为法兰断裂和转子卡住。

所有管道都应在关键点上进行锚定，但管道支撑和管道锚有显著区别。锚固点提供轴向约束，而管道支撑则没有。最重要的是，请知道泵不能用作锚点或支撑。我的一位老导师曾经开玩笑说:“泵是你能买到的最昂贵的管道支撑。”

泵吸

大多数泵系统问题发生在泵的吸入端(我个人估计超过85%)。设计不当的吸入侧系统可能是几乎所有泵问题的原因。如果你经常阅读我的专栏，你已经知道要揭穿常见的误解。你也知道泵不能伸出来拉，也不能吸，把液体吸进叶轮的眼内;此外，液体没有抗拉强度，所以它不能被拉进去。将液体输送到泵是吸入系统的功能和职责。

最好的做法是保持吸入管尽可能短和通畅。设计使可用净正吸力头(NPSHa)尽可能高，但同时也呈现出液体的最佳对称速度剖面。

直说吧，医生

100多年来，泵制造商一直要求(恳求)在泵的吸入侧有5 - 10直径的直的、通畅的管道。10个直径意味着对于6英寸直径的管道，直线长度为60英寸(10 x 6 = 60)。通畅意味着没有弯头，没有阀门，没有过滤器/过滤器，没有“t恤”，没有任何东西。

在残酷和快节奏的建筑工地现实中，很少有人建议/要求/建议在泵吸入处安装5到10直径的通畅管道。由于许多原因——包括由于特定的几何足迹限制导致的一般成本、可用空间和无知——5到10直径的要求通常会在项目的混乱和混乱中被折扣、忽略和忽视。

我承认，并不是所有的泵应用实际上都需要5 - 10直径的无阻塞吸入管规则。在大多数情况下，3到5个我会很高兴。与预旋/预旋转量相关的泵吸入能量越高，所需的能量就越多(请参阅我在2020年5月关于高能吸入条件的专栏)。

如果你有一个环境温度的水输送泵，它的制动马力(BHP)小于5，每周只运行几个小时，那么这个规则就太过分了。随着占空比的增加，当你在吸力能级刻度上向上移动时，这个规则就越有效。同时，吸侧液速越高，越需要规则。在这种情况下，很难为最佳解决方案提供准确的一般规则。要知道，一般来说，流速越高，BHP越高，液体速度越高，那么10直径规则就越适用。ANSI/HI 9.6.6-2016中提供了回答这些问题的一些帮助。

为什么是10直径的直管?简单的解释是提供一个对称平衡的速度剖面-一个完整的360度等流和层流呈现到泵叶轮的眼睛。如果流动不平衡，就会在叶轮上施加不相等的径向和轴向力/应力，并通过轴传递给轴承和机械密封。不对称的速度剖面也阻止了叶轮在充分设计效率下工作。目的是消除不均匀和经常旋转的螺旋形速度轮廓，而不是呈现一个漂亮的，对称的压力和速度平衡的叶轮轮廓。

一般来说，行业的最佳实践是将吸入管路的液体速度保持在6英尺/秒(1.8米/秒)以下，当然也要保持在10英尺/秒(3米/秒)以下。请注意，液压研究所建议非泥浆应用的最大速度为8英尺/秒(2.4米/秒)。有许多具有更高吸力速度的成功安装，但我也注意到，我遇到的系统问题几乎每个安装都具有较高的吸力速度。

在最后接近泵吸入(最后5 ~ 10直径的管道)时，应既直又通畅，可以理解为相应的液体速度会高于上述建议;这是预期的，因为这段管道的直径将与泵吸入相同。对于这一小段的折衷方案是用对称的速度剖面代替速度限制。也承认，增加的摩擦可能会损害NPSHa的临界值。

参考文献

1.用于泵管ANSI/HI BETVICTOR体育官网9.6.6 2016

2.离心泵用户指南(问题和解决方案)由Sam Yedidiah

3.泵手册第四版由保罗库珀，伊戈尔卡拉西克等

4.泵和机械密封协会作者:WilBETVICTOR体育官网liam (Bill) J. McNally (SS)

5.回顾泵吸减速器选择……，南非土木工程学会杂志2014年10月3日第56卷，作者:Ross Mahaffey (PE)和S.J. Van Vuuren (PE)

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