如何合理設計離心泵吸入口管道

作者：泵來源：離心泵發布時間：2021-10-09

離心泵常遇到工況相同或相似，同一規格型號的泵運行一直良好，性能、振動和噪音也很正常，但卻在極個別項目中出現了嚴重的問題：泵不僅出力不足，而且振動、噪音嚴重超標。原因何在？
一臺離心泵要想在（系統）流程中發揮出其狀態，除了本身的設計制造品質以外，還與外部條件因素密切相關。這里的外部條件因素主要包括：基礎設計及施工、接管載荷及熱膨脹值、泵進/出口管道的布置及支撐、吸入口管道的設計及直管段長度等。其中，常見的對離心泵性能會產生不利影響的主要因素為吸入口管道的設計及直管段的長度。吸入管道的正確設計是決定輸送到泵的液體均勻性的關鍵。不穩定的液流會導致泵性能的下降，并可能由于振動和汽蝕而縮短泵的使用壽命。

在工作過程中，經常會遇見買方/用戶詢問這樣的問題：離心泵入口管道布置有無直管段長度要求？如果有，則有何依據？是否包含過渡段長度？
現根據國內外不同手冊/標準/規范中提供的成熟的工程實踐、部分結合作者實際工作應用經驗，就如何合理設計離心泵吸入口管道給出總結及建議，希望有助于避免工程應用中因吸入口設計不合理而造成泵組不正常的運行。
1 不同手冊/標準/規范對離心泵吸入管道設計要求
在很多工程應用中，管道系統的設計和安裝往往并不受到人們的重視，但必須遵循一些基本的工程實踐經驗。不合理的入口管道的設計和布置，可能會帶來一系列的問題：
1）泵出力不足（流量減少、揚程和效率下降）。
2）運行期間噪音較大。
3）泵組振動超標。
4）軸承和機械密封過早失效。
5）泵其它零件過早磨損和失效，如耐磨環。
6）葉輪和泵殼發生汽蝕損害。
7）接口法蘭處發生泄漏。
2、除直管段長度的要求沒有統一標準以外，對于離心泵入口管道的設計，不同手冊/標準/規范的要求大同小異。
1）管道（布置）應盡量“步步高”或“步步低”不出現或少出現氣袋和液袋，盡量避免死區。
2）對輸送含有固體顆粒的管道，為避免顆粒沉降堵塞管道，泵的分支管可采用大坡度或45°角連接。
3）對于側向吸入的泵，當液體進入泵管嘴時，如有偏流、渦流，則會破壞液體在葉輪內的流動平衡，影響泵的揚程和軸功率，同時由于液體進入葉輪的角度與設計要求不同，會出現氣阻，造成振動和噪聲，因而使泵的性能變劣、壽命縮短。為防止這種現象的發生，側面吸入的離心泵入口和1個管件之間要有一段長度大于3倍管徑的直管段，然后才能連接彎頭。
4）對于雙吸離心泵，為使泵軸兩側推力相等、葉輪平衡，吸入管道應有一段直管段。當吸入管道與泵軸平行，在同一平面與泵連接時，泵吸入口法蘭前方應有7DN以上的直管段，以防止由彎頭引起介質偏流，從而降低泵效率和損傷葉輪；當吸入管道與泵軸成直角和泵吸入嘴相接時，直管段可包括彎頭（半徑），也可把大小頭（過渡段）和切斷閥視作直管。若安裝直管段確有困難時，應在泵管嘴附近安裝整流管或加導流板以防止偏流和渦流。
3、不穩定的入口液流會給泵帶來如下不利影響：
1）流量、揚程特性的變化，并對泵的效率產生傷害。
2）當渦流通過葉輪葉片時，會激發振動。
3）葉輪徑向力會增加。
4）誘導汽蝕。

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