低溫離心液體泵的應(yīng)用及操作分析

【資料簡介】

  一、低溫液體泵的應(yīng)用

    低溫液體泵主要分離心泵和柱塞泵，離心泵流量大、壓力較低，柱塞泵流量小、壓力高。制氧廠應(yīng)用較廣，主要用于：帶液氧吸附器或上下塔分開流程中的循環(huán)液氧泵；無氫制氬流程中的循環(huán)粗液氬泵（粗氬塔太高還需液空泵）；內(nèi)壓縮流程中的產(chǎn)品液氧、液氮、液氬泵（一般流量較低，用柱塞泵。）；灌裝沖瓶泵（柱塞泵）；槽車沖裝泵；調(diào)峰供氣泵等。

    二、“氣蝕”和“氣堵”

    離心式液體泵有時(shí)會發(fā)生排不出液體，出口壓力升不上去或發(fā)生很大的波動，泵內(nèi)有液體沖擊聲，甚至泵體也發(fā)生振動，使液體泵無法繼續(xù)工作。這種現(xiàn)象稱為液體泵的“氣堵”，氣堵是由于泵內(nèi)液體大量汽化而堵塞流道造成的。

    “氣蝕”不同于“氣堵”，“氣蝕”是一種對泵的損害過程。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪內(nèi)部的壓力是不同的，進(jìn)口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關(guān)系的；壓力越低（或越高），所對應(yīng)的氣化溫度也越低（或越高）。如果液體進(jìn)到泵里的溫度高于進(jìn)口壓力所對應(yīng)的氣化溫度，則部分液體會產(chǎn)生氣化，形成氣泡。而當(dāng)氣泡被液體帶到壓力較高的區(qū)域時(shí)，由于對應(yīng)的氣化溫度相應(yīng)提高，蒸氣又會重新冷凝成液體，氣泡迅速破裂。這時(shí)，由于氣、液的密度相差幾百倍，所以在氣泡凝結(jié)、體積突然縮小的瞬間，周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間，在液體內(nèi)部發(fā)生猛烈的沖擊。這種現(xiàn)象如果發(fā)生在葉片的表面，則金屬材料因反復(fù)受到很高的沖擊應(yīng)力而被侵蝕，所以叫做氣蝕。氣蝕過程發(fā)生時(shí)，出口壓力激烈波動，流動的連續(xù)性遭到破壞，泵的流量急劇下降。當(dāng)然，氣蝕發(fā)生嚴(yán)重時(shí)，常常伴隨有氣堵現(xiàn)象。不過，不同于單純的氣堵現(xiàn)象之處在于：氣蝕要對泵造成嚴(yán)重?fù)p壞。

    三、如何避免離心式液體泵的氣蝕現(xiàn)象？

    液體泵產(chǎn)生氣蝕的外部原因盡管很多，例如除與泵本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與安裝、操作密切相關(guān)，但是根據(jù)產(chǎn)生氣蝕的根本原因是由于部分液體在泵內(nèi)氣化，所以防止液體氣化是避免液體泵氣蝕的根本措施。為了防止液體氣化，一方面可以提高液體的壓力，以提高它的氣化溫度；另一方面應(yīng)減少外部能量的傳入，以免液體溫度提高。

    為此應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

    首先要了解NPSH（凈正吸入壓頭）概念，要成功地設(shè)計(jì)一個(gè)的低溫液體泵系統(tǒng)，必須保證維持在泵的進(jìn)口所需的NPSH，此值要求在泵的吸入發(fā)蘭處，在各種情況下均能可靠地達(dá)到，此值應(yīng)高于流動介質(zhì)的蒸汽壓力。NPSH是泵進(jìn)口處的液體靜壓，與泵進(jìn)口處液體開始沸騰（飽和）的壓力之差，NPSH的值是隨流體介質(zhì)的不同、沸騰溫度的不同而變化的。對壓縮的液體，NPSH所需的值一般在液泵制造商的操作手冊中有陳述，在配管中必須使實(shí)際的NPSH大于或等于所需的NPSH，否則泵的zui高出率會下降。為滿足所需的NPSH貯槽中液體壓力必須高于飽和壓力（PSL），以克服由摩擦引起的壓力損失和液體在管道中流動至泵時(shí)的冷量損失。

    有兩種方法可以提高泵的吸入壓頭：（1）提高液體的高度，即足夠的水力壓頭─H，這個(gè)可將貯槽安裝在較高的水平位置上（提高Hb的值）。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，貯槽的基礎(chǔ)應(yīng)比該泵的基礎(chǔ)高1m以上為佳。（2）通過增壓器將貯槽壓力提高─H。

    為了盡量減少Hq或Hf的損失，在液體泵配管上特別要注意以下幾點(diǎn)：

    （1）進(jìn)口管應(yīng)盡可能地保持zui短距離，并應(yīng)避免管路中出現(xiàn)“U”型彎管。

    （2）進(jìn)口管、出口管必須有合適的管徑，應(yīng)保持介質(zhì)的流速在國標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)，并盡可能地減少流動阻力。

    （3）除必要的數(shù)量外，在管路中應(yīng)盡量減少接頭、彎管和閥門的數(shù)目。

    （4）進(jìn)口管必須盡可能地絕熱。

    （5）在閥門、管件、管道的固定處，即在液體可能沸騰的地方固定撐腳，應(yīng)采用絕熱板隔離，以防冷損。

    （6）在兩個(gè)閥門之間的液體管路上必須裝上安全閥，以免管路閥關(guān)閉時(shí)殘留液體引起超壓。

    （7）在泵的進(jìn)口管上需增設(shè)一段波紋管（波紋管的有效圈數(shù)5～10圈）或軟管及過濾器，以保持管路系統(tǒng)的撓性和液體內(nèi)的雜質(zhì)不進(jìn)入泵體內(nèi)。

    另外還要注意以下幾點(diǎn)：

    1）降低泵的安裝高度，以提高泵的進(jìn)口壓力。提高液體過冷度，這樣就不容易發(fā)生氣化了。

    2）加強(qiáng)液體管路的保冷，以防液體因吸收熱量造成溫度升高而氣化；

    3）不要讓液體泵在空轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長。因?yàn)楫?dāng)液體泵的出口閥關(guān)閉時(shí)，有效功率為零。電機(jī)消耗的功率只用于攪拌泵內(nèi)的液體，將使液體的溫度升高，以致造成氣化。一般規(guī)定，在啟動前將出口閥打開1／3為宜；

    4）液氧吸附器要預(yù)冷*。因?yàn)槿绻A(yù)冷不*，液氧進(jìn)入吸附器后會部分氣化，使吸附器壓力升高，液氧流量下降，而功率消耗減少不多。一部分功耗便以熱能的形式傳給液氧，使液氧溫度升高。因此，預(yù)冷吸附器時(shí)應(yīng)直至能放出液體為止。旁通閥的關(guān)閉過程也不要操之過急；

    5）如果一旦發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行排氣，直至停泵處理，以確保液體泵的安全。