過濾器對循環系統中離心泵吸力的影響

　　離心泵的吸力由管路系統的有效氣蝕余量(NPSHa)與泵的必需氣蝕余量(NPSHr)決定。泵的NPSHr(亦稱必須凈正吸入壓頭)取決于泵本身,而管路系統的NPSHa與管路系統的總壓降及其輸送介質的性質有關。過濾器是安裝在管路系統上除掉流體中固體雜質,用以保護主要設備正常運行的小型設備。

    由于管路中的附件各有區別,種類繁多,因此在計算泵前管路壓降時,過濾器所造成的壓降往往不被重視,但實際上過濾器的目數對管路系統壓降的影響是比較大的,特別是在吸入點比泵的吸入口低的吸上裝置中更為明顯。當輸送介質為清潔液體時,過濾器所產生的壓降按設計經驗考慮是可行的,但當輸送介質為有一定程度的污染時,就應該嚴格規定過濾器的目數,并詳細計算分析過濾器的壓降,否則將會影響整個管路系統的正常運行。
   1　設計及實踐下面以一實際工程設計中的例子對過濾器所產生的壓降對泵吸力的影響進行分析比較。
    如圖1所示,該系統為供擠出機生產冷卻用的冷卻循環水系統,由于吸入點位于泵入口之下,是一個吸上裝置。擠出機出口處是經過集水井收集后,再通過重力流管道流回到冷水箱,因此循環水有一定的污染,特別在試車運行期污染更嚴重,水中含有較多的塵粒,甚至沙粒。
    系統參數：   介質:水
    操作溫度:25℃,正常流量:120m3/h
    管道內徑:219mm,壁厚:8.0mm
    吸入口的當量長度(除過濾器):45m
    泵的必需氣蝕余量:3m
    工廠在試車期間,為泵前過濾器配置了100目的濾網,*次開泵運行時,整個系統約需20min達到正常流量,并且流量比較穩定。當運行4天后停泵再啟時,就發現泵的吸力明顯降低,在不斷灌水的情況下也要45min才能達到正常流量,系統的流量也不穩定,有時會比正常流量低。
    實際上該泵的在輸送介質為清水時,由開泵至正常流量所需時間約為15min。因此設計人員要求將濾器濾網更換過為40目(40目濾網過濾后的固體顆粒大小是在離心泵可承受范圍內的),更換后,該系統需18min左右達到正常流量,同樣當運行4天后停泵再啟時,泵的吸力也有所下降,在灌水的情況下30min左右能達到正常流量,但系統的流量比較穩定。
   
　　可是安裝了40目過濾器后,工廠方面認為水質達不到要求。鑒于此情況,設計人員對該系統做了一些改動(如圖2所示),修改后的冷卻循環水系統在保留泵前40目過濾器的同時,分別于泵后及回水管道上各增加一個80目的雙桶過濾器和40目的Y型過濾器(雙桶過濾器可在不拆卸過濾器的情況下更換濾網)。改造后的系統僅需15min就可達到正常流量。同樣當運行4天后停泵再啟時,泵的吸力基本沒有下降,在灌水的情況下也只需15min左右達到正常流量,并且系統的流量比較穩定,生產水質也滿足工廠要求。
 
　　實際上該系統在設計中進行壓降計算時,過濾器的濾網是按40目考慮的(40目過濾器當量長度是43m;100目過濾器的當量長度是55m),可是無論按40目還是100目,管路的NPSHa均比泵的NPSHr高出2米以上(安裝40目過濾器時系統的NPSHa是5.8m;安裝100目過濾器時系統的NPSHa是5.7m),理論上應該是一個比較理想的系統,但是設計時僅考慮的是比較清潔的流體,可本系統所輸送介質的污染程度不輕,所以當選用100目濾網時,運行一段時間后濾網上所積累的污垢很多,造成了其當量長度無法應用理論的估算方法計算,可能會出現管路NPSHa比泵的NPSHr低,此情況所造成的結果輕則流量達不到設計要求,重則將會造成泵空轉損壞葉片。

    當將過濾器換成40目,運行一段時間后濾網上也有積累污垢,但比100目濾網時少,因此停泵再啟就會比安裝100目濾網時快。同理,當系統中增加兩個過濾器后,泵前過濾器的濾網上積累的污染物明顯的減少,可以說此時40目過濾器的當量長度是在理論計算范圍內的,因此停泵再啟也跟*次開泵所需時間一樣。而且在泵后及回水管道均為帶壓管道,在這兩處設計過濾器是符合設計原則的。