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离心泵基础：泵送热水时避免系统损坏心泵基础：泵送热水时避免系统损坏前言 世界上几乎每一个商业和工业设施中都会使用到泵送水。泵送冷的或常温水通常很简单，只需要标准材料密封和低压组件。然而，当泵送热水时，水的性质会发生巨大的变化，泵的结构、材料及配置也会相应发生改变。 在68 °F时，水的比重为0.9982，粘度为1 cP，蒸汽压为约0.3 psia。在176 °F时，水的比重为0.9716，粘度为0.355 cP，蒸汽压接近7磅/平方英寸。热水更轻、更薄，润滑性更低，汽化程度更高。 泵沙龙注：文中采用的为美制单位。 随着温度的升高，重量和粘度继续下降。当高于海平面大气沸腾温度212 °F，维持水为液体的压力急剧增加（见图1）。 图1：水的压力与沸点之间的关系 对泵的影响 在泵送任何液体、特别是热的液体之前，应检查装置汽蚀余量（NPSHA）。离心泵要求所有进入的流体都是液态，因此液体不得达到其蒸汽压状态。在大多数温度高于212 °F的水系统中，容器或锅炉中的水处于平衡状态 - 水表面的压力与液体蒸汽压力相同。在泵吸入口处，保持水为液体的唯一能量是从液面到泵叶轮中心线的垂直压头（扬程）。然而，糟糕的是，由于吸入管道中的摩擦，会存在一些能量损失。 可用能量最好用NPSHA表示，NPSHA是泵吸入口处的压力和液体蒸汽压力之间的差值。 式中， Pa = 水面压力，psia Pv = 液体在给定温度下的蒸汽压力，psia He = 从水面到泵吸中心线的高度差，ft Hf = 吸入管线摩擦损失，ft SG = 液体的比重 热水系统的NPSHA往往较低，这使其在叶轮的吸入孔处面临汽蚀的风险。当液体加速通过吸入管时，压力下降。当液体压力下降到其蒸汽压力时，就会形成气泡。 当气泡进入叶轮吸入孔后，压力开始增加，气泡就会坍塌。坍塌的气泡在叶轮表面产生巨大的局部压力，并去除少量的金属。当液体通过泵时，微小的磨损不断发生，随着时间的推移，将严重降低金属的结构完整性。泵送水时，汽蚀的声音通常听起来就像岩石撞击叶轮。 图2：青铜材质的泵诱导轮（左）正在遭受严重的吸入汽蚀（右） 316不锈钢（SS）叶轮对短时间内的轻微汽蚀具有更大的抵抗力，当NPSHA和NPSHR之间的差值小于2英尺时，应考虑使用316不锈钢叶轮。但是，这种叶轮不能弥补NPSHA不足的问题。 许多泵用户没有意识到，除非为特定的运行工况购买了NPSH测试，否则不能保证泵制造商的NPSH详细信息。NPSH测试可以确认性能，当NPSHA比泵的NPSHR大4英尺以下时，强烈建议进行NPSH测试。 其它属性 在确定NPSHA后，最终用户应考虑热水对泵性能的其它影响。 大多数离心泵可以处理高达250 °F的水。在温度超过300 °F时，泵和管道系统开始急剧膨胀。美国石油协会（API）标准610建议，在此温度范围及以上的泵应设计为中心线支撑的壳体。这种设计特征允许泵从其旋转中心热膨胀，使旋转部件与泵壳体保持在同一轴线上。泵壳体不需要垂直固定在泵底座上即可自由膨胀。中心线支撑的壳体显著减少了底脚安装壳体泵的对中问题。 泵壳体、螺栓和法兰的设计应能承受泵150 %的工作压力： Pwp = 1.50（Pt + Ps） 式中， Pwp = 泵设计工作压力，psia Pt = 总扬程或压差，psia Ps = 吸入压力，psia 对于离心泵来说，较低密度的热水会降低给定流量和扬程所需的功率。压力表上的读数也会降低，因为液柱的重量减轻了，产生的压力也降低了。 在较高温度下，较低的粘度降低了机械密封面之间的液膜厚度，导致更多的摩擦和更 |
