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如何防止电动凝结水泵故障

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这篇客串文章由工程团队发布在-因维诺工程.

蒸汽世界不断经历可靠性的电气冷凝水泵的可靠性问题，这些泵可以通过对冷凝水系统的适当理解和通过选择正确的电冷凝水泵系统来容易地解决。第一步是认识到，世界的蒸汽/冷凝物系统可分为两大类：非制定和调制。蒸汽/冷凝水系统中使用的大部分冷凝水泵用于调制蒸汽系统。选择错误的冷凝水泵系统可能会导致显着的问题：不可靠的电冷凝水泵可引起安全性，可靠性，生产，优化，能量和冷凝水（水）的重大问题。

图1：电动凝结水泵故障

本文将讨论蒸汽系统的调节和冷凝水泵选型的正确方法。电冷凝水泵系统是最节能、最可靠的冷凝水泵。了解以下几点将提供选择正确电动泵所需的信息。

确定冷凝水系统的类型

调节蒸汽系统将有冷凝水/闪蒸(两相流)正在从蒸汽/冷凝水过程中排出。调节蒸汽系统是指工艺应用中有一个调节蒸汽进入工艺的蒸汽控制阀，控制阀可以在0%(关闭)到100%(全开)之间的任何位置工作。(见图1)。图1表示a管壳式换热器，但示例可以是任何蒸汽过程与蒸汽阀，可以调整到接近或0 psig。

调节蒸汽过程的示例；

  • 任何产品温度出口温度为220oF或更低

蒸汽温度在0 psig是212oF、 因此，它需要非常低的蒸汽压力。许多工艺温度为180℃o如CIP系统和工艺热水系统。

蒸汽控制阀后和工艺换热器前的蒸汽压力可以根据工艺条件变化(P2读数)。P2处的压力范围从传递到蒸汽控制阀(P1)的整个管道压力一直到“0”压力。

在这种情况下，冷凝物不能以下列方式放电;

  1. 排泄装置(疏水阀或凝结水阀)后管道无升高
  2. 冷凝管线不能加压

相反，来自蒸汽工艺的冷凝液流必须排放到压力为0 psig（P5）的冷凝液管线中，并输送到在或接近“0”压力下运行的通风冷凝液储罐中。

图2描绘了典型的凝结水接收罐的布置，允许将闪蒸排到大气中。

图2:蒸汽控制阀

为什么需要泵送冷凝液？

如果需要冷凝水泵，则使用电冷凝水泵的原因有几种原因。不需要安装的冷凝水泵百分比，可以从冷凝水系统中消除。以下示例为系统需要冷凝水泵。

  1. 排水装置（疏水阀或控制阀）后的冷凝水回流管道标高
  2. 冷凝水回流管线压力高于排水装置（疏水阀或控制阀）入口处的蒸汽压力
  3. 冷凝水回流管线管道长度或回蒸汽发生位置的长距离

简单，但一个经常被遗忘的问题是“P1或疏水阀的入口必须始终高于P2(疏水阀的出口)”。如果P2高于P1，则冷凝物将不会从工艺中去除。

确定需要泵送的冷凝温度

冷凝液以两相流(冷凝液/液体和闪蒸蒸汽/蒸汽)的形式返回冷凝液系统。除非电站不对凝结水管线或凝结水部件进行绝缘，否则闪蒸蒸汽将冷凝成凝结水，其结果将是单相(液体)流动，由于未绝缘的凝结水系统而造成能量损失。

图3:标准冷凝水泵

然而，冷凝液系统通常是绝缘的，将有两相流回冷凝液罐。因此，冷凝温度将接近212o这一定是你选择过程的一部分。

冷凝温度超过180℃oF电动泵需要NPSH

图4：低冷凝温度电动泵机组

在选择冷凝泵时，应调查的一个关键因素是汽蚀余量.由于两相流（闪蒸蒸汽和冷凝物），这将使冷凝物温度接近212oF将需要NPSH，以确保泵汽蚀.

图3:为180度低温冷凝机组oF凝结水温度设计；这是由于汽蚀余量不足将冷凝液泵入180度以上oF.凝析油是重力凝析油系统将在或接近212oF因此，冷凝泵在运行过程中会出现气穴，从而导致运行不可靠。

NPSH由温度、海拔、静压头和容量等因素决定。冷凝泵专门设计用于处理低NPSH，防止气蚀，从而能够在较高温度下运行。

图5:汽蚀余量

空化

当液体进入离心泵叶轮的眼内时，其压力降低。如果叶轮眼处的绝对压力下降到流体的蒸气压，则开始形成蒸气袋。当这些气囊在流体中沿叶轮叶片流动时，压力增加，气囊塌陷。

图6：泵气穴

这种蒸汽泡沫的崩溃称为空化.

气穴不仅会产生噪音，还会损坏泵叶轮、轴和密封，随着时间的推移，可能会降低泵送能力。NPSH是指防止这些蒸汽囊形成和坍塌所需的最小吸入压力，以水柱英尺表示。

该图显示了当流体通过叶轮移动时系统压力（PS）的变化。为防止空化，PS必须保持在蒸汽压力之上。顶部曲线显示在通过泵穿过泵时剩下的系统压力（PS）。空化不能发生。底部曲线显示PS落在蒸气压下方，因为它进入叶轮眼睛。这将导致空化。图上泵的剖视图显示了流过叶轮的流动。

NPSH由以下因素决定：

  • 温度
  • 高度
  • 静压头
  • 容量

NPSH=大气压，英尺+吸入静压头，英尺-吸入管道中的摩擦损失，英尺-液体蒸汽压，英尺。

定义为泵吸入口处的吸入压力减去蒸汽压力，单位为英尺液体。结果来自泵吸入口上方的水高度。

吸头=液体进入泵吸口的总压力

NPSH的两个值

NPSH有两个值:NPSHR和NPSHA。

NPSHR (required)是防止泵空化所需的吸入扬程，由泵的设计决定，并在泵曲线. 它在不同品牌的泵之间、相同设计的不同泵之间以及任何一台泵的容量和速度不同时有所不同。该值必须由泵制造商提供。

NPSHA（可用）是指泵吸入口处的可用吸入压头量或高于蒸汽压力的总有效能量。这是由系统条件决定的。NPSH通常以液体的英尺为单位进行测量。

选择冷凝水泵系统

以下是冷凝水泵选型过程中的项目检查清单

  • 冷凝所需能力;
    1. 最大
    2. 最低限度
    3. 典型的

工厂需要记录冷凝水泵系统所需的容量。冷凝水泵用于各种工艺和加热应用。通常不会达到最大负荷，并且在正常的高凝结水流量和最小凝结水流量之间通常有很大的差异。因此，在确定凝结水容量时必须仔细考虑。

  • 冷凝温度
  • 规定温度所需的汽蚀余量
  • 泵速
    1. 转速不能超过1800转
  • 泵的所需排放压力
  • 单泵或双泵
    1. 最好是单泵
    2. 总是为可靠性而不是故障而设计
  • 储罐尺寸
  • 闪蒸蒸汽，忽略蒸汽系统
    1. 蒸汽的排气必须以低速进行
    2. 建议低于3,000 fpm
    3. 向冷凝水供应商提供需要排放的蒸汽量
  • 控制冷凝物的流动
    1. 开/关
      1. 流量12,000磅。每小时或以下
    2. 连续流
      1. 每小时12000磅或更高的流速
  • 箱材料
  • 油箱的腐蚀余量
  • 位置和安装

PISG与头的脚

泵送系统产生的每磅压力等于2.31英尺的水头。因此，10磅的压力（PSIG）将使水垂直上升23.1英尺。

这可以使用以下公式计算任何设置：

磅每平方。在。= Head in Feet / 2.31

头(英尺)=磅每平方。在。x 2.31

接收器的尺寸

冷凝液接收器或储罐的尺寸应足以使冷凝液储存至少10分钟。

例子：

每小时4000磅（冷凝水容量）

  • 4000除以8.3（磅/加仑）除以60（一小时内分钟）=8.03加仑/分
  • 03加仑/分钟x 10=80.3加仑储罐
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