泵配管设计专题（五）泵的吸入管线设计
文摘
2024-10-03 07:37
河南
第三节 泵的吸入管线设计
泵吸入管线设计是确保泵能经常处于正常工作状态的关键，在设计时可采取措施防止泵产生汽蚀现象。所谓汽蚀现象，就是当液体进入泵内第一级叶轮时的静压力低于或等于该温度下饱和蒸汽压时，液体发生汽化，产生汽泡，随液体流入较高压力处，汽泡突然凝结，周围液体快速集中，产生水力冲击。这种汽化和凝结产生泵的冲蚀、振动和性能下降的现象，通常称之为汽蚀现象。3.1 为防止汽蚀现象的发生，泵吸入管系统的有效气蚀余量，最少是泵所要求汽蚀余量的1.3倍以上。否则，泵就不能正常工作。尤其输送在操作温度下容易蒸发的液体，以及处于泡点（或平衡）状态的液体，进入泵的叶轮后，由于速度加快，动能增加，位能（静压）降低，一旦低于该液体的饱和蒸汽压时，就会出现汽蚀，更应该加以注意。3.2 吸入管线系统由于气体积聚，也会发生汽蚀，因此在吸入管的中途不得有气袋，例如：当入口水平管段较长时，要有1/50 – 1/100的坡度如水平管段是在上抽（吸入）系统时，则向泵入口上坡；如在压入（灌注）系统时，则向泵入口下坡。当由装置外储罐至泵的吸入管线，为了不出现气袋，应穿越防火堤，且使管墩上的管线在最低的位置。见图3.3.13.3 当泵入口管系统有变径管时，管径≥DN65者要采用偏心大小头以防变径处气体积聚。变径管的安装方法，如图3.3.2所示，即入口法兰前弯头向下时，变径管顶平；弯头向上时，变径管底平。但是输送含有固体颗粒的液体时，且泵的吸入速度又低于其沉降速度，则固体颗粒会沉降到底部，此时要求偏心大小头底平，用排气阀排除大小头处积聚的气体。≤DN50者可用同心大小头（变径管）；当泵入口管系统中有U形部分时，应在其高点设排气口，一般情况不得有袋形。3.4 塔、槽最低液面与泵入口中心线高差确定后，为提高吸入管系统有效汽蚀余量，则应减少入口管系统的阻力。例如，泵入口切断阀一般用闸阀或其他阻力较小的阀门（此阀门直径可比管线直径小，但不得小于泵入口管嘴直径）；不用截止阀。以及泵的入口管在满足热应力容许的范围内应尽量减少长度，减少拐弯、其管经应比泵入口嘴直径大1 ~ 2级，以减少摩擦阻力。但是，输送高温液体的泵，为了增加管线的挠性而增加弯管时，应对吸入管系统有效汽蚀余量进行核算。吸入管线典型布置见图3.3.3a、b。对输送含有固体颗粒的管线,为避免颗粒沉降堵塞管线，泵的分支管可采用大于45°角连接，阀门尽量靠近分支处安装，见图3.3.4
当泵出入口管线压差较大时，往往选用侧向吸入的泵，这种泵一般是多级泵。当液体进入泵嘴时，如有偏流、旋涡流时，则会破坏液体在叶轮内流动的平衡，影响泵的扬程和轴功率，同时由于流体进入叶轮的角度与设计要求不同，会出现气阻，造成振动和噪声，因而使泵的性能变劣，泵的寿命缩短。为防止这种现象的发生，侧面吸入的离心泵入口处要有一段长度大于三倍管径的直管段，然后才能连接弯头。对于双吸离心泵,为使泵轴两侧推力相等,叶轮平衡,吸入管线应有一段直管段.如图3.3.5所示。当吸入管线与泵轴平行，在同一平面与泵连接时，泵吸入口法兰前方应有7D（以厂商要求值为准）以上的直管段，以防止由弯头引起介质偏流，从而降低泵效率和损伤叶轮；当吸入管线与泵轴成直角和泵吸入嘴相接时，直管段可包括弯头，也可把大小头和切断阀视作直管，见图3.3.5若安装直管段确有困难时，应在泵嘴附近安装整流管或加导流板以防止偏流和涡流。在施工过程中,管内不可避免地会留些焊渣等杂物,因此在紧靠泵吸入管线切断阀的下游,一般设置过滤器,并应确保清扫时取出金属网所需空间。抽取金属网的方向及所需空间，因过滤器型式而异，因此必须很好地了解过滤器的构造再进行管线设计，特别要注意过滤器安装方式受介质流向的限制。(见图3.3.6)3.8.1 T型过滤器：T型过滤器正在逐渐推广使用，其过滤面积较大，且在拆除过滤器时不必卸下一段短管，只要卸下一块盲板就能取出过滤网，不需要重新对泵的轴线进行找正。① 图3.3.7-1为角式T型过滤器，必须安装在管线90°拐弯的场合。管线举例见图3.3.7-2
图3.3.7-1角式T型 图 3.3.7-2角式T型②图3.3.7-3为直通式T型过滤器，必须装在管线的直管上，金属网抽取出方向以管线为轴，任何一个方向均可抽出。安装在水平管上时，应下向安装或下向小于斜30°安装。管线举例见图3.3.7-4图 3.3.7-3 直通式T型 图 3.3.7-4 直通式T型 过滤器 过滤器安装示意图3.8.2 Y型过滤器：图3.3.7-5为Y型过滤器，它和直通式T型过滤器一样，安装于管线的直管部分。为降低泵入口阀门高度，可采用异径Y型过滤器。金属网抽出方向，以管线为轴可任意方向抽取。安装位置也同直通式过滤器。(见图3.3.7-6)图3.3.7-5 Y型过滤器 图3.3.7-6 Y型过滤器3.8.3 锥型过滤器：此类型过滤器也称临时过滤器。在试运转时，泵吸入口装临时过滤器，以免杂物损坏泵。当试运转结束后，再把此过滤器取下。临时过滤器插入两法兰之间。(见图3.3.8a)为了便于拆卸，临时过滤器前后要有一段可拆卸的短管，(见图3.3.8b)一般锥型过滤器应安装在对泵调校影响较小的位置上。由于拆装锥型过滤器要影响泵的安装精度，所以一般大型泵或热油泵多选用T型或Y型过滤器。图 3.3.8a 锥形临时 图3.3.8b 锥形临时注: ① 临时过滤器; ③ 取下这段管线,便可取出过滤器,应确保取管空间; 3.9 当泵的吸入口和排出口在同一个垂直面上时，为便于安装阀门，进出口可用偏心异径管或二个45度弯头增大进出口管间距，见图3.3.93.10 若泵从池内抽液，吸入管底部要设底阀和过滤器，若管底部未设底阀泵启动时要有灌入“吸入液柱”或加真空泵排气的手段。见图3.3.103.11当泵的入口管线较短且不阻碍通道时，可沿地面敷设；如必须穿越通道时可在该管上设钢制过梯。泵的吸入管最低处应设放净阀。3.12当泵靠近其吸入设备布置，该设备下沉量大且与泵不在同一基础时，欲降低管线作用于泵进出口之作用力，一般采用软管、膨胀节、柔性套管接头（DRESSER COUPLING）以吸收该设备沉降值，减少因沉陷而造成管线作用于泵进出口上的作用力。
