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离心泵名词术语介绍:冷凝泵

 新用户52260gzy 2023-07-15 发布于上海

前言

每个行业都有自己的专业词汇,离心泵行业也不例外。每个与泵打交道的销售人员、工程师、最终用户和维护人员都需要了解许多术语。如果你希望成为一名称职的泵行业专业人士,了解这些术语至关重要。

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什么是冷凝泵?

冷凝泵(Condensate pump)是一种根据介质类型命名的离心泵,也称为凝结水泵。其任务是,在真空(接近汽化压力)状态下,将冷凝器中的冷凝水泵出。在开式循环系统中,冷凝泵将冷凝水输送到水箱(如给水箱);在闭式循环系统中,冷凝水通过低压加热器将冷凝水直接泵入锅炉给水泵。见图1。

1 - 锅炉                      2 - 汽轮机            

3 - 发电机                   4 - 冷凝器

5 - 给水箱                   6 - 冷凝泵

7 - 锅炉给水泵             8 - 锅炉循环泵     

9 - 主冷却水泵

图1:冷凝泵 - 冷凝及给水回路

汽轮机的最大蒸汽质量流量决定了冷凝泵的流量。

冷凝泵的扬程影响因素包括:

1)给水箱和冷凝器水位之间的高度差

2)给水箱和冷凝器的静态压头之差

3)管道中流体的压力损失,包括已安装的阀门(如闸阀、旋启式止回阀)和系统组件(如入口过滤器、冷凝水加热器等)。

冷凝泵的设计由吸入侧水的蒸汽压力(对于35 °C的纯水,约0.0563 bar)和冷凝器在结构内的位置而产生的低进口压头(扬程)决定。进口压头是通过从冷凝器中的标准水位和第一级叶轮水位之间的高度差减去进口管线中的流动损失计算出来的。

为了达到最佳的运行性能并防止汽蚀损坏,系统的装置汽蚀余量NPSHA必须大于或等于第一级叶轮的必需汽蚀余量NPSHR。这适用于整个工作范围。

提高进口压头(装置汽蚀余量)的措施:

1)将入口管线中的流动损失降至最低,例如,通过增加管道内径。

2)立式布置,例如干式安装,这降低了第一级叶轮(与基础之间)的高度差。见图2。

3)立式布置为“筒袋泵”,通过将吸入级叶轮降低到安装基础下方的进口“筒袋”中来增加装置汽蚀余量。见图3。

图2:冷凝泵 - 立式、干式安装,带双吸入口

图3:冷凝泵 - 立筒袋泵,带双吸入口

提高冷凝泵吸入特性的选项:

1)首级叶轮进行特殊设计

2)带诱导轮

3)首级采用双吸叶轮

4)降低泵的转速

5)改善泵内的流动状态

一种设计变体是具有中间吸入(再入)的冷凝泵。最下面的第一级或第二级(具有单吸或双吸入口)相当于冷凝泵的增压泵,然后,整个流量被分流到冷凝水处理系统。见图4。

图4:冷凝泵 - 立式、再入式结构;增压泵在进口筒袋内,主泵布置在泵壳体上方

冷凝泵主泵安装在增压泵上面,使主泵中的压力进一步增加,并与增压泵形成一个整体机组。

当泵送流量超过150 l/s(540 m3/h)的高汽蚀负荷下,需要特别考虑汽蚀强度、流速情况和汽蚀气泡发生轨迹的长度。汽蚀强度可以通过材料损失率LM来测量。

式中,

V = 流体流速

LBI = 气泡轨迹长度

m = 尺寸影响

指数值取决于吸入级叶轮的设计理念。它们在以下范围内:

4 ≤ a ≤ 8

2 ≤ b ≤ 4

c ≈ 3

在给定流量下,由于叶轮叶片前缘的流速不会受到很大的影响,因此必须尽可能减小气泡轨迹的长度。

冷凝泵的轴封必须在泵停机期间提供填料函处于真空状态下的密封。这需要向密封元件供给来自系统侧隔离系统的隔离液体,以防止空气进入。在压盖填料(密封)的情况下,为此目的,在填料之间插入一个液封环。机械密封设计为内侧和外侧双重机械密封。隔离液体被供应到液封环或内侧和外侧机械密封之间的腔室。

如果适合与闭环控制系统一起运行,鼠笼式三相电机通常用作冷凝泵的驱动器。以下控制选项可用于调整泵以适应波动的涡轮机负载,并防止冷凝泵干运行。

控制冷凝泵的选项:

1)通过出口管线中的控制阀进行节流来调整系统特性曲线

2)通过将多余流量返回冷凝器来调整系统特性曲线(旁路调整)

3)通过改变泵转速调整H/Q曲线(速度控制)

4)通过让流量根据进口压头(NPSHA)自行调整来调节H/Q曲线(请参见吸入特性)。这种基于初始汽蚀的控制也被称为“自调节”。见图5。

图5:冷凝泵 - H/Q曲线、冷凝泵的NPSHR、系统特性曲线HA(Q)和描述自调节功能的NPSHA

冷凝泵的自调节利用了特性曲线H(Q)的变化,部分凝结水在第一级的上游或第一级中出现汽化,根据汽化堵塞的程度(Hcav),该级的扬程H(Q)出现或多或少的减小。根据水位Hz.geo,会出现一个陡降的Hcav(Q)曲线(取决于汽蚀的程度),陡降的曲线与系统特性Hsys(Q)曲线的交点确定了运行点(OP)。

由于高汽蚀负荷,冷凝泵的自调节提出了苛刻的要求,特别是对泵的第一级。由于这个原因,这种类型的调节不再被今天常用的大型泵所采用。

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