离心泵的吸力由管路系统的有效气蚀余量(NPSHa)与泵的必需气蚀余量(NPSHr)决定。泵的NPSHr(亦称必须净正吸入压头)取决于泵本身,而管路系统的NPSHa与管路系统的总压降及其输送介质的性质有关。过滤器是安装在管路系统上除掉流体中固体杂质,用以保护主要设备正常运行的小型设备。由于管路中的附件各有区别,种类繁多,因此在计算泵前管路压降时,过滤器所造成的压降往往不被重视,但实际上过滤器的目数对管路系统压降的影响是比较大的,特别是在吸入点比泵的吸入口低的吸上装置中更为明显。当输送介质为清洁液体时,过滤器所产生的压降按设计经验考虑是可行的,但当输送介质为有一定程度的污染时,就应该严格规定过滤器的目数,并详细计算分析过滤器的压降,否则将会影响整个管路系统的正常运行。
设计及实践下面以一实际工程设计中的例子对过滤器所产生的压降对泵吸力的影响进行分析比较。
该系统为供挤出机生产冷却用的冷却循环水系统,由于吸入点位于泵入口之下,是一个吸上装置。挤出机出口处是经过集水井收集后,再通过重力流管道流回到冷水箱,因此循环水有一定的污染,特别在试车运行期污染更严重,水中含有较多的尘粒,甚至沙粒。
系统参数:
介质:水
操作温度:25℃,正常流量:120m3/h
管道内径:219mm,壁厚:8.0mm
吸入口的当量长度(除过滤器):45m
泵的必需气蚀余量:3m
工厂在试车期间,为泵前过滤器配置了100目的滤网,第一次开泵运行时,整个系统约需20min达到正常流量,并且流量比较稳定。当运行4天后停泵再启时,就发现泵的吸力明显降低,在不断灌水的情况下也要45min才能达到正常流量,系统的流量也不稳定,有时会比正常流量低。
实际上该泵的在输送介质为清水时,由开泵至正常流量所需时间约为15min。因此设计人员要求将滤器滤网更换过为40目(40目滤网过滤后的固体颗粒大小是在离心泵可承受范围内的),更换后,该系统需18min左右达到正常流量,同样当运行4天后停泵再启时,泵的吸力也有所下降,在灌水的情况下30min左右能达到正常流量,但系统的流量比较稳定。
可是安装了40目过滤器后,工厂方面认为水质达不到要求。鉴于此情况,设计人员对该系统做了一些改动(如图2所示),修改后的冷却循环水系统在保留泵前40目过滤器的同时,分别于泵后及回水管道上各增加一个80目的双桶过滤器和40目的Y型过滤器(双桶过滤器可在不拆卸过滤器的情况下更换滤网)。改造后的系统仅需15min就可达到正常流量。同样当运行4天后停泵再启时,泵的吸力基本没有下降,在灌水的情况下也只需15min左右达到正常流量,并且系统的流量比较稳定,生产水质也满足工厂要求。
实际上该系统在设计中进行压降计算时,过滤器的滤网是按40目考虑的(40目过滤器当量长度是43m;100目过滤器的当量长度是55m),可是无论按40目还是100目,管路的NPSHa均比泵的NPSHr高出2米以上(安装40目过滤器时系统的NPSHa是5.8m;安装100目过滤器时系统的NPSHa是5.7m),理论上应该是一个比较理想的系统,但是设计时仅考虑的是比较清洁的流体,可本系统所输送介质的污染程度不轻,所以当选用100目滤网时,运行一段时间后滤网上所积累的污垢很多,造成了其当量长度无法应用理论的估算方法计算,可能会出现管路NPSHa比泵的NPSHr低,此情况所造成的结果轻则流量达不到设计要求,重则将会造成泵空转损坏叶片。当将过滤器换成40目,运行一段时间后滤网上也有积累污垢,但比100目滤网时少,因此停泵再启就会比安装100目滤网时快。同理,当系统中增加两个过滤器后,泵前过滤器的滤网上积累的污染物明显的减少,可以说此时40目过滤器的当量长度是在理论计算范围内的,因此停泵再启也跟第一次开泵所需时间一样。而且在泵后及回水管道均为带压管道,在这两处设计过滤器是符合设计原则的。