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        泵送實踐‖離心泵磨損對其性能的影響探討(上)

        送實踐‖離心泵磨損對其性能的影響探討(上)

        Lev Nelik 泵沙龍 2022-09-06 07:00 發表于上海
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        當離心泵內部出現磨損時,其性能會下降 - 流量減少,效率驟降。但功率會發生什么?它是下降、保持不變還是增加?

        這個問題的答案取決于泵的內部磨損情況。在極端情況下,當葉輪完全磨損時,將沒有流量,幾乎也沒有功率。但在許多情況下,間隙較小的零件,例如耐磨環和襯套,是最先磨損的。


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        圖1 -  并聯流動回路:通過葉輪的流量為實際泵排放/吸入流量與泄漏量之和


        圖1清晰顯示了通過離心泵流體的流動路徑:流量(Qpump從泵入口進并從出口離開。但是,通過葉輪(Qimp)的流量實際上要高一些,因為包含了泄漏(QL)【從葉輪出口通過耐磨環處間隙返回到吸入口】加入進來的流量。

        因此,相當于兩個水力系統并聯運行:1)主系統(出口側),這是流量計的讀數;2)內部再循環(內部回流)系統,這取決于耐磨環處的間隙(見圖2)。最終的系統曲線是根據系統水力的基本規則構建的:在每個揚程值處添加流量。無論回路是外部的(例如外部旁路)還是內部的(泄漏),此過程都是相同的,如本示例中所示。


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        圖2 -  兩個系統并聯:泵流與泄漏回流綜合產生葉輪的流量(即Qimp = Qpump + QL


        我們現在可以將泵性能曲線覆蓋在系統曲線上,如圖3所示。點A(4,100 gpm,170 ft)是無泄漏(理論上為零間隙)時泵曲線和系統曲線的交點。換句話說,通過葉輪的流量與進入和離開泵的流量相同。

        當間隙為非零時,點B是泵曲線與“新”系統曲線的交點。我們可以看到,通過葉輪的流量增加到4,600 gpm(由于間隙被打開,系統阻力降低),導致新的揚程減少至155 ft。在155 ft處畫一條水平線可以得到3,900 gpm的泵流量和700 gpm通過耐磨環的泄漏流量。

        在最初(理論上為零間隙)運行時,泵以4,100 gpm(功率曲線上的點AP)消耗270 hp。在新的增加流量(4,600 gpm)下,功率上升至285 hp(點BP),反映了通過間隙再循環(內部回流)液體所需的額外功率消耗。


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        圖3 -  泵運行點


        在管路上使用流量計無法觀察到泵內部回流。他或她所看到的只是離開泵的流量3,900 gpm和通過功率讀數記錄的285 hp(為簡單起見,假設電機損失為零)。因此,泵的觀測參數有兩種工況:間隙打開前,4,100 gpm,170 ft,270 hp;間隙打開后,3,900 gpm,155 ft,285 hp。

        第一種情況意味著65.2 %的效率(4,100 × 170/3,960/270),第二種情況顯示53.6 %的效率。隨著耐磨環的磨損、間隙的不斷增加,發生了三件事:


        1)系統流量下降。

        2)泵功率增加。

        3)泵效率降低。

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        圖4 -  性能隨間隙的變化曲線(實線表示磨損前的狀態,虛線表示間隙磨損后的狀態)


        圖4顯示了隨著間隙的增加,泵性能曲線發生的變化。

        泵性能的定期現場測試,可以顯示泵內部是否存在任何退化(如磨損、磨蝕)。有趣的是,功率數據可以區分泵內部磨損類型之間的差異 - 例如,耐磨環間隙是否磨損或葉輪本身是否正在發生惡化(如高磨蝕性泵送或腐蝕性化學品的情況)。

        結合振動分析,性能審查可通過將效率下降與修復成本聯系起來以恢復性能,幫助用戶確定下一步行動方案,即是否需要修復或繼續運行。有一種方法可以估計效率相對于間隙值的下降,如前面的專欄以及我在Pump School的定期會議中所示。作為一個臨別測驗:你認為當一個大型2000 hp雙吸泵的間隙增加一倍時,會損失多少能源成本(以美元計)?

        最接近的答案將有機會發表在《泵和系統》的“讀者回應”部分。


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