在我2022年6月关于高温泵应用的专栏中，我多次指出/暗示热量是材料的一种特性。一位敏锐而博学的读者提醒这位老工程师，从技术上讲，热不是一种性质，而只是一种转换中的能量。热量是一个过程/路径函数。我对蒸汽轮机和蒸汽桌多年的经验应该提醒我，所以向理查德·莫里尔先生道歉。对于那些寻求进一步理解的好奇者，请查阅热、焓和熵的定义。
经常有水泵用户请我解决现场问题。在很大比例的情况下，根本原因位于泵的吸入侧。我写过许多泵系统(吸入侧)相关的专栏，关于净正吸入扬程(NPSH)，临界淹没和其他常见的领域问题，包括自吸泵。BETVICTOR体育官网受到最近问题的刺激，我决定花更多的时间来进一步研究自我启动的问题。
启动
当有人说水泵已经启动时，这意味着什么?简单的定义是，泵及其相关的吸入管路都完全充满液体。此外，在吸入系统中没有大量的空气、蒸汽或其他气体，因为这些蒸汽和不凝性气体已被引液过程除去。从技术上讲，自吸泵可以被认为是“吸满”，但不是完全吸满，如果吸腔是满的，而套管和吸入管路没有。
离心泵可以通过多种不同的方式进行引液，有内部方法也有外部方法来完成进化。本专栏将重点介绍自吸泵，这是一种内部方法。BETVICTOR体育官网
并不是所BETVICTOR体育官网有的泵都是一样的
我将只讨论自吸类离心泵，但首先我将对正排量(PD)泵做一些一般性BETVICTOR体育官网的评论。基本上所有容积泵在设计上都是自吸的。BETVICTOR体育官网因此，除非泵是干式运行，否则在这个世界上启动问题并不普遍。尽管PD泵可能存在引液问题，但与离心泵问题相比，其量级微不足道。BETVICTOR体育官网
作为一个简化的例子，对于PD泵系统，吸入源和泵之间的压差足够大，可以将空气、蒸汽、气体和液体的多相流体组合在吸入管路中移动并通过泵。PD泵具有处理双相流体的能力，而大多数离心泵不能。BETVICTOR体育官网我的陈述假设系统设计合理，吸入管路无入口泄漏，泵处于良好状态。
在离心机组的情况下，泵本身无法克服将所有空气、蒸汽和气体沿吸入管道移动并通过泵所需要的能量。
正如我在过去的专栏文章中所述，离心泵不是压缩机。BETVICTOR体育官网看这个问题的一个简单的方法是，水的密度大约是空气的800倍。因此，泵将不得不工作800倍的努力和/或更长的时间来输送空气，而不是液体。(在海平面，68华氏度的水的密度是空气的784倍。)
离心泵不将液体吸入泵内BETVICTOR体育官网
吸升简单地说就是要泵送的液体的最高水平在物理上低于泵叶轮的中心线。大多数离心泵如果先注好油，就可以用BETVICTOR体育官网抽吸升降机操作。
与都市神话和俗语相反，离心泵不能从较低海拔“吸”液体到泵的水平。BETVICTOR体育官网我承认，运转中的泵确实在叶轮眼附近产生了一个小的压差(也许是轻微的真空?)在较小程度上，我们还应该明白，液体不具有显著的抗拉强度(与固体相比);因此，叶轮既不能抓住液体，也不能拉动液体。必须有某种外部能源与泵协同工作，才能将液体推入泵内(而不是提升或吸入)。在开放系统中，所需的外部能量通常由周围的大气压力提供。因为我们依赖于大气压力，所以重要的是要明白，可用的能量既不是过度丰富的，也不是恒定的。大气压会随着气压(天气)的变化而变化，更重要的是，它会随着海拔高度的变化而变化。在极少数情况下，大气压力会高于每平方英寸14.7磅(psia)，因为该地点低于海平面(两个著名的例子是加利福尼亚州的死亡谷和以色列/约旦边界的死海)。
完美世界
如果在泵系统中没有摩擦或蒸汽压的影响，理论上我们可以将水提升到相当于周围大气压力的高度。例如，在海平面，大气压力将接近14.7 psia(实际14.696磅)。-力每平方英寸)。换算成英尺，14.7 psia约为34英尺(假设水的比重为1.0，因此14.7 X 2.31 = 33.957英尺≈34)。
我们并不是生活在一个完美的世界里，所以摩擦和蒸汽压会成为进一步降低最大升力的负面因素。即使是位于海平面的冷水泵，如果系统扬程超过26英尺或更高，也可能会出现严重的性能问题。
有关最大升力的更多信息和详细信息，请参阅过去关于此主题的文章。
- (2021年10月):pumpsBETVICTOR体育官网andsystems.com/rethinking-npsh-matrix
- (2015年9月):pumpsandBETVICTOR体育官网systems.com/centrifugal-pumps/10-common-self-priming-pump-issues
启动时间
经常有人问我，一个自吸泵需要多长时间才能启动。我讽刺但准确的回答是，这要视情况而定。通常我告诉人们，准备四到五分钟的时间是你需要开始问，“怎么了?“但也要意识到，由于液体温度、粘度、略高的静态升力、可用汽蚀余量(NPSHa)、临界淹没、系统完整性和整体泵机械条件等因素，一些系统可能需要更长的时间。同样重要的是要理解，如果系统最初充满空气，而不是充满液体，泵启动系统所需的时间会更长。注:泵壳有底漆，吸入管没有底漆。如果你没有其他地方开始你的估计，我知道一些有经验的领域的人会使用25秒每英尺的吸入管作为一个粗略的指导方针。泵制造商、经验丰富的工程师和行业最佳实践总是会建议您将自引水泵安装在尽可能靠近吸入源的地方。接近的主要原因是减少了启动时间。
接下来要考虑的是吸入管直径。对于大多数泵的应用，您应该选择的管道直径至少比泵的吸口大一个尺寸。这一标准并不总是适用于泵在升降机情况下，因为，再次，目标是减少启动时间。BETVICTOR体育官网当然，摩擦因素、NPSHa和最大吸气线速度的最佳实践设计/公理可能决定更大的管道尺寸。这些额外的因素需要根据具体情况进行评估，并与升降机应用的预估启动时间进行比较。我100%确信，任何泵的吸入管尺寸都不应该小于泵的吸入喷嘴。尽量减少吸入管路的长度和直径，可以减少管路中的风量。风量越小，在底漆过程中去除它所需的时间就越短。
吸入管中含有一定体积的“x”空气，必须将其排出，以使泵得到启动并随后令人满意地运行。回顾高中的几何课，你会记得圆柱体的体积很容易计算。圆柱体的体积等于π (π或3.14159)乘以半径的平方，再乘以高。在本例中，我们的圆柱体实际上是一个管道，因此圆柱体的高度就变成了管道的长度。小心使用管道的内径，以获得更好的精度。使用完整的长度——而不仅仅是垂直距离(静态头部)——小心观察你的单位。用英寸表示半径而用英尺表示长度是一个容易犯的错误。
不要等太久
(请注意，这部分节选自我2021年10月的专栏)
启动时间有什么大不了的?
第一个问题:机械密封面的润滑对密封的健康和泵的整体成功运行至关重要。如果泵在没有液体(润滑)的情况下运行，密封面将在一纽约分钟(快速)内被破坏。如果泵有一个填料箱，那么填料是干的，它也会很快失效。无论您的泵是否有填料或机械密封，如果在外部失效，空气将泄漏到系统中，泵将无法启动。
大多数自吸泵原始设备制造商设计的密封腔的位置自动充满产品(默认位置)和/或充满兼容的流体(如油)，以防止在引液过程中干燥操作。但是，请注意，制造商希望启动的演变是一个很短的时间。对于带填料箱的自底漆，在底漆期间采用外部冲洗或替代润滑方法是很重要的。请向制造商咨询。例如，有些泵在填料箱上有一个注脂口，BETVICTOR体育官网只能在启动过程中使用。
第二个问题:在引液过程中，引液腔(机匣或辅助腔)内的水被叶轮再循环搅拌。这种剪切作用增加了热量，提高了液体温度
很快。
由于涉及到许多因素，很难准确计算特定安装的液体温度上升的速度，但我们知道马力和速度的总和是主要因素。值得注意的是，泵运行在3550转每分钟(rpm)将液体加热BETVICTOR体育官网8
比每分钟1750转快10倍。
在高速泵上，机械密封腔/填料箱内的液体以BETVICTOR体育官网每分钟40 ~ 50度的速度加热是很常见的。一些热量会散发到周围的环境中，但重点是
液体加热得很快这也改变了蒸汽压。当机械密封周围的液体加热时，它很容易蒸发。注:并非所有的机械密封都适用于上述密封腔的情况，这取决于制造商、型号和设计。
同时，回到机匣/引液室，温度和蒸汽压也会迅速升高。因此，在启动室中闪烁液体的风险/概率也增加了。最终的目标是在你放出液体之前先启动泵。
计算启动时间
为了计算您独特系统的预估启动时间，您可以向泵制造商请求帮助。
在与OEM联系之前，您首先需要了解以下信息:
- 最大静升力:这是从液体表面到泵叶轮中心线的垂直距离，最坏的情况下。
- 吸入管道的总长度
- 吸入管公称直径、施工材料及进度
- 管道摩擦因素如弯头、阀门的总和
- 和过滤/过滤器
- 泵的型号和尺寸加上实际叶轮直径
- 蒸汽压:如果你知道液体是什么和温度，这个值可以从参考来源获得。蒸汽压通常以绝对值表示。
- 液体在预期泵送温度下的比重
- NPSHa(以上资料是必需的)
在任何开放系统中，在提升应用中使用自吸泵，蒸汽压、摩擦、静态提升和时间都不是你的朋友。你的武器库中并没有无限多的正能量来对抗它们。
在寻找合适的启动泵的过程中，您唯一的盟友是绝对压力和最大限度地减少启动进化的时间。通过将泵放置在气源附近并调整吸力大小，将系统设计为有较短的启动时间
管正常。
在下一篇专栏文章中，我将介绍一个黄金时段计算的示例，并提供一些构建无故障系统的技巧。
阅读第二部分在这里。