化工泵選用過(guò)大或過(guò)小的影響
作者：化工泵 來(lái)源：泵閥 發(fā)布時(shí)間：2022-12-07
工程師們常常擔(dān)心他們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)上過(guò)于保守。設(shè)計(jì)過(guò)程中存在許多不確定性，包括實(shí)際運(yùn)行工況的差異、流體特性的變化、設(shè)備隨時(shí)間的老化、管道結(jié)垢等。工程師使用設(shè)計(jì)因素來(lái)解釋這些項(xiàng)目，以防止選型/購(gòu)買尺寸過(guò)小。它們還解釋了老化對(duì)系統(tǒng)的影響。
然而，一些工程師沒(méi)有考慮到在設(shè)計(jì)中應(yīng)用過(guò)多的安全裕量實(shí)際上會(huì)增加過(guò)流零部件的磨損，并縮短系統(tǒng)壽命，尤其是在確定泵的尺寸時(shí)。
當(dāng)選擇泵和管道系統(tǒng)時(shí)，主要目標(biāo)通常是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需的壓力（揚(yáng)程）和流量，無(wú)論是冷卻水系統(tǒng)、燃料輸送管道、化工生產(chǎn)廠還是其它許多應(yīng)用中的一個(gè)。系統(tǒng)所需的流量用于確定泵的總動(dòng)態(tài)揚(yáng)程，然后用于比較所有可選泵型的性能曲線。泵的過(guò)大或過(guò)小可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這就是為什么在該過(guò)程中使用準(zhǔn)確的工作點(diǎn)至關(guān)重要。
1、過(guò)大或過(guò)小的影響
如果所選泵尺寸不足，則系統(tǒng)中的流量將低于要求。這將需要額外的泵或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，例如打開(kāi)排放閥（讓泵偏大工況運(yùn)行）。超大尺寸的泵將提供比系統(tǒng)所需的更多的流量。根據(jù)應(yīng)用的不同，可能需要使用節(jié)流閥或通過(guò)調(diào)整葉輪來(lái)減少流量。如果泵的工作點(diǎn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整系統(tǒng)中的閥門來(lái)校正，則似乎對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。然而，當(dāng)考慮泵效率時(shí)，泵尺寸過(guò)大或過(guò)小的影響變得更加明顯。
效率點(diǎn)（BEP）是泵的理想工作點(diǎn)，在該點(diǎn)中，用于運(yùn)行泵的能量大百分比被傳遞到流體上。當(dāng)泵的工作點(diǎn)偏離BEP時(shí)，會(huì)發(fā)生幾件事。明顯的影響是效率降低，泵需要更多的驅(qū)動(dòng)功率。這種沒(méi)有傳遞到流體中的能量必須以其它形式輸出，例如熱或振動(dòng)。因此隨著泵的效率降低，泵產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量增加。在少量情況下，這對(duì)泵的影響很小，但泵離BEP越遠(yuǎn)，這種影響就越大。
離心泵標(biāo)準(zhǔn)（如水力協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)HI 9.6.3）通常建議在BEP的約80 %至110 %范圍內(nèi)運(yùn)行泵，以避免這些影響。如果超過(guò)BEP的110 %，操作員可能會(huì)面臨因凈正吸入壓頭（NPSH）裕量低而產(chǎn)生汽蝕的風(fēng)險(xiǎn)，以及振動(dòng)和熱量造成的損壞。而低于BEP的 80 %的負(fù)面影響，如泵卡住、低流量汽蝕、內(nèi)部回流和高溫可能發(fā)生。隨著時(shí)間的推移，這種泵的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致高維護(hù)成本、高能源成本和較短的泵使用壽命。那么問(wèn)題來(lái)了，工程師如何有效地利用設(shè)計(jì)因素來(lái)避免系統(tǒng)中泵尺寸過(guò)小或過(guò)大呢？
2、考慮運(yùn)行極限
尺寸計(jì)算和所選設(shè)計(jì)系數(shù)是否考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的極端情況？可能已經(jīng)為系統(tǒng)的峰值流量進(jìn)行了有效的設(shè)計(jì)，但是這是否改變了原有的工作點(diǎn)？選擇具有使其在所有情況下都可以接近BEP運(yùn)行特性的泵，而不僅僅是出于極限工況的需求，這一點(diǎn)很重要。如果對(duì)系統(tǒng)的需求頻繁變化，則可能需要考慮諸如為泵添加變頻驅(qū)動(dòng)器（VFD）之類的選項(xiàng)，以將泵的運(yùn)行保持在期望的范圍內(nèi)。
3、謹(jǐn)慎確定總體設(shè)計(jì)系數(shù)
需要考慮的一件事是，泵需要多少設(shè)計(jì)系數(shù)，以及何時(shí)應(yīng)用該安全裕度。通常，有如下幾方可能會(huì)考慮在設(shè)計(jì)中添加設(shè)計(jì)系素：系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師確定系統(tǒng)尺寸，項(xiàng)目經(jīng)理審查設(shè)計(jì)，泵制造商推薦泵。在理解用于確定系統(tǒng)大小的假設(shè)和邊界條件時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，以防止在不知不覺(jué)中定義了不合理的設(shè)計(jì)系數(shù)。
4、選擇正確的工具
確定系統(tǒng)的大小，特別是對(duì)于大型系統(tǒng)，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。使用有助于簡(jiǎn)化流程的工具，以減少出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。在與其他人溝通和報(bào)告信息時(shí)，使用自動(dòng)調(diào)整工具可以使建模方法更加清晰。一個(gè)有效的自動(dòng)化尺寸確定工具允許工程師將制造商的信息快速輸入到設(shè)計(jì)中，并根據(jù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證擬定設(shè)備將按預(yù)期運(yùn)行。這種冗余可以防止?jié)撛诘拇鷥r(jià)高昂的錯(cuò)誤。此外，一個(gè)有效的自動(dòng)化尺寸計(jì)算工具將允許用戶快速比較不同的運(yùn)行情況甚至在進(jìn)行尺寸計(jì)算時(shí)將多個(gè)相關(guān)設(shè)計(jì)情況考慮在內(nèi)。
總結(jié)
設(shè)計(jì)滿足運(yùn)行要求的系統(tǒng)至關(guān)重要。然而，當(dāng)涉及到設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，顯然并不是越大越好。有效的設(shè)計(jì)不僅有助于在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)降低材料和安裝成本，而且還可以防止系統(tǒng)中的部件（例如泵）的額外磨損。
