低溫離心液體泵的應用及操作分析

【資料簡介】

  一、低溫液體泵的應用

    低溫液體泵主要分離心泵和柱塞泵，離心泵流量大、壓力較低，柱塞泵流量小、壓力高。制氧廠應用較廣，主要用于：帶液氧吸附器或上下塔分開流程中的循環液氧泵；無氫制氬流程中的循環粗液氬泵（粗氬塔太高還需液空泵）；內壓縮流程中的產品液氧、液氮、液氬泵（一般流量較低，用柱塞泵。）；灌裝沖瓶泵（柱塞泵）；槽車沖裝泵；調峰供氣泵等。

    二、“氣蝕”和“氣堵”

    離心式液體泵有時會發生排不出液體，出口壓力升不上去或發生很大的波動，泵內有液體沖擊聲，甚至泵體也發生振動，使液體泵無法繼續工作。這種現象稱為液體泵的“氣堵”，氣堵是由于泵內液體大量汽化而堵塞流道造成的。

    “氣蝕”不同于“氣堵”，“氣蝕”是一種對泵的損害過程。離心泵在運轉時，葉輪內部的壓力是不同的，進口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關系的；壓力越低（或越高），所對應的氣化溫度也越低（或越高）。如果液體進到泵里的溫度高于進口壓力所對應的氣化溫度，則部分液體會產生氣化，形成氣泡。而當氣泡被液體帶到壓力較高的區域時，由于對應的氣化溫度相應提高，蒸氣又會重新冷凝成液體，氣泡迅速破裂。這時，由于氣、液的密度相差幾百倍，所以在氣泡凝結、體積突然縮小的瞬間，周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間，在液體內部發生猛烈的沖擊。這種現象如果發生在葉片的表面，則金屬材料因反復受到很高的沖擊應力而被侵蝕，所以叫做氣蝕。氣蝕過程發生時，出口壓力激烈波動，流動的連續性遭到破壞，泵的流量急劇下降。當然，氣蝕發生嚴重時，常常伴隨有氣堵現象。不過，不同于單純的氣堵現象之處在于：氣蝕要對泵造成嚴重損壞。

    三、如何避免離心式液體泵的氣蝕現象？

    液體泵產生氣蝕的外部原因盡管很多，例如除與泵本身的結構有關外，還與安裝、操作密切相關，但是根據產生氣蝕的根本原因是由于部分液體在泵內氣化，所以防止液體氣化是避免液體泵氣蝕的根本措施。為了防止液體氣化，一方面可以提高液體的壓力，以提高它的氣化溫度；另一方面應減少外部能量的傳入，以免液體溫度提高。

    為此應注意下列事項：

    首先要了解NPSH（凈正吸入壓頭）概念，要成功地設計一個的低溫液體泵系統，必須保證維持在泵的進口所需的NPSH，此值要求在泵的吸入發蘭處，在各種情況下均能可靠地達到，此值應高于流動介質的蒸汽壓力。NPSH是泵進口處的液體靜壓，與泵進口處液體開始沸騰（飽和）的壓力之差，NPSH的值是隨流體介質的不同、沸騰溫度的不同而變化的。對壓縮的液體，NPSH所需的值一般在液泵制造商的操作手冊中有陳述，在配管中必須使實際的NPSH大于或等于所需的NPSH，否則泵的zui高出率會下降。為滿足所需的NPSH貯槽中液體壓力必須高于飽和壓力（PSL），以克服由摩擦引起的壓力損失和液體在管道中流動至泵時的冷量損失。

    有兩種方法可以提高泵的吸入壓頭：（1）提高液體的高度，即足夠的水力壓頭─H，這個可將貯槽安裝在較高的水平位置上（提高Hb的值）。根據實踐經驗，貯槽的基礎應比該泵的基礎高1m以上為佳。（2）通過增壓器將貯槽壓力提高─H。

    為了盡量減少Hq或Hf的損失，在液體泵配管上特別要注意以下幾點：

    （1）進口管應盡可能地保持zui短距離，并應避免管路中出現“U”型彎管。

    （2）進口管、出口管必須有合適的管徑，應保持介質的流速在國標規定的范圍內，并盡可能地減少流動阻力。

    （3）除必要的數量外，在管路中應盡量減少接頭、彎管和閥門的數目。

    （4）進口管必須盡可能地絕熱。

    （5）在閥門、管件、管道的固定處，即在液體可能沸騰的地方固定撐腳，應采用絕熱板隔離，以防冷損。

    （6）在兩個閥門之間的液體管路上必須裝上安全閥，以免管路閥關閉時殘留液體引起超壓。

    （7）在泵的進口管上需增設一段波紋管（波紋管的有效圈數5～10圈）或軟管及過濾器，以保持管路系統的撓性和液體內的雜質不進入泵體內。

    另外還要注意以下幾點：

    1）降低泵的安裝高度，以提高泵的進口壓力。提高液體過冷度，這樣就不容易發生氣化了。

    2）加強液體管路的保冷，以防液體因吸收熱量造成溫度升高而氣化；

    3）不要讓液體泵在空轉狀態運轉時間過長。因為當液體泵的出口閥關閉時，有效功率為零。電機消耗的功率只用于攪拌泵內的液體，將使液體的溫度升高，以致造成氣化。一般規定，在啟動前將出口閥打開1／3為宜；

    4）液氧吸附器要預冷*。因為如果預冷不*，液氧進入吸附器后會部分氣化，使吸附器壓力升高，液氧流量下降，而功率消耗減少不多。一部分功耗便以熱能的形式傳給液氧，使液氧溫度升高。因此，預冷吸附器時應直至能放出液體為止。旁通閥的關閉過程也不要操之過急；

    5）如果一旦發生氣蝕現象，應立即進行排氣，直至停泵處理，以確保液體泵的安全。