离心泵吸水管上加装负压吸水罐的分析.docx

shanxi cok ing coa l sc ience & techno logy2007年 2月feb. 2007技术经验 离心泵吸水管上加装负压吸水罐的分析段景良 (西山煤电集团公司机电处 )摘要分析了离心泵吸水管底阀泄漏 ,使管内水位下降至低于最大允许吸上真空值 ,致使每次启动泵前 ,必须往泵体和吸水管内灌满水才能启动泵 ;若在吸水管上加装负压吸水罐 ,可在底阀泄漏 情况下 ,使吸水管内水位不下降 ,启动泵时可省去灌泵程序 。在东曲矿 20 t锅炉房和白家庄矿二中锅 炉房给水泵上已改装 3 台 ,效果良好 。关键词离心泵 ;负压吸水罐 ;负压吸水管 ;真空值离心泵的工作过程是一个能量传递和转化的过程 ,它把电机高速旋转的机械能转换成水的动能和势 能 ,在离心力作用下 ,获得能量的水被甩出叶轮 ,经蜗 形泵壳中的流道流入水泵的压水管道 ; 与此同时 ,水 泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空 ,吸水池中的 水在外界大气压力作用下 , 通过 吸 水管 吸入 水 泵叶 轮 ,水又受到高速转动叶轮的作用 ,被甩出叶轮而输 入压水管道 , 形成了 离 心泵 的连 续吸 水 、输 水过 程 。 可见 ,在离心泵体内形成真空是吸水和输水的关键 , 因此 ,在离心泵启动前 ,应先用水灌满泵壳和吸水管 道 ,以满足吸水所必需的真空值 ; 但是真空值不能太 大 ,因为真空值过大 ,使吸水管内水位表面的压强值 降低 ,当低于水温对应的饱和压力时 ,水便会汽化 ,使 水泵发生汽蚀现象 ,吸不上水 。由此可见 ,吸水管内 的水位不能过低 ,如果过低 ,势必引起吸水所需的真 空值超过最大允许吸上真空值 ,即超过最大允许吸上 真空高度 。但是 ,在实际使用中 ,特别是间断使用的离心泵 , 由于吸水管的底阀渗漏 ,使吸水管内水位下降过低 , 甚至低于最大允许吸上真空值 ; 严重时 ,每次启动离 心泵都必须先往泵体和吸水管内灌满水 ,才能将水泵 启动 ;这样 ,操作人员劳动强度便增大 。而吸水管的 底阀不 严 密 、渗 漏 已 成 普 遍 现 象 。如 何 使“底 阀 渗 漏 ”存在情况下而使吸水管内水位不下降 ,在离心泵吸水管上加装负压吸水罐 ,可有效解决这一问题 。负压吸水罐构造及安装负压吸水罐构造及安装部位示意图见图 1。11 - 负压吸水管 2 - 负压吸水罐3 - 阀门 4 - 灌水管 5 - 漏斗6 - 离心泵吸水管 7 - 离心泵出水管 8 - 离心泵说明 : 负压吸水管径与离心泵吸水管径须相同 ,即保证流量相同 ; 负压吸水罐直径以大于插入其内的负压吸水管直径 4 6 倍为宜 ; 灌 水管径为 20 mm。图 1 负压吸水罐构造及安装部位示意图2h 和 h 的确定ss负压吸水管上端至水池液面的距离 h 和负压ss吸水罐顶部至泵吸水管中心高度 h均根据计算确定 ,见图 2。1 ) hss 的确定 。以水池液面 0 - 0 为基准面 ,列 出负压吸水管上端部 1 - 1 断面至 0 - 0 基准面间伯 努力方程 : 作者简介 :段景良 男 1960 年出生 1989 年毕业于西山职工大学 工程师 太原 03005318山 西 焦 煤 科 技2007第 2期22z0 + p0 / + v0 / 2 g = z1 + p1 / + v1 / 2 ghw 0 - 1管接头k2 = 1. 18。+上式中 ( pa - p1 ) /即为负压吸水管在 1 - 1 断面处产生的吸上真空值 hv1 , 此值须小于水泵最大允 许吸上真空值 hs , 否则水泵将出现汽蚀 :hv1 hs22即 : hss + ( 1 +l / d ) q / 2 ga h s式中 : h s由水泵产品说明书上提供 。 移项得 :22 h s - ( 1 +l / d ) q / 2 gahss2 ) h 的确定 。以水泵吸水管中心为基准面 , 列出吸水罐顶部 3 - 3断面至水泵吸水管横断面 2 - 2之间 伯努力方程 :图 2 hss 和 h 的确定计算示意图0 - 0断面 : z0 = 0, p0 = pa , v0积远大于负压吸水管横截面积 )1 - 1 断面 : z1 = hss , p1 = ?, v1= 0 (因水池表面22h + p3 / + v / 2 g = z2 + p2 / + v2 / 2 g +3= q /ahw 3 - 23 - 3断面 : p3 = ?。v3 = 0 (吸水罐横截面积远大 于水泵吸水管横截面积 ) 。2 - 2断面 : z2 = 0, p2 = ?, v2 = q /a2= l v1 / 2 d g= l q2 / 2 d ga2hw 0 - 1代入上式得 :0 + pa / + 022+ p1 / + q / 2 ga= hss+l q2 / 2 d ga2h = lv2222 / 2 d g= lq / 2 d gaw 3 - 222移项得 : ( pa式中 :p1 ) / = hss+ ( 1 +l / d ) q / 2 ga-代入上式得 :h + p3 / + 022= 0 + p2 / + q / 2 ga +l q2 / 2 d ga2pa 大气压强 , pa;水的重度 ;q 水泵流量 , m3 / s;a 吸水管横截面积 ,移项得 :2p/= h - q / 2 ga - l q / 2 d ga222( p3 ) -2m2 ;= h - ( 1 +l / d ) q2 / 2 ga2- p3 ) /即为负压吸水罐内顶部 3 - 3 断l 负压吸水管长度 , m;d 吸水管直径 , m;v 管内流速 , m / s。 吸水管内只有沿程阻力损失为沿程阻力系数 。 沿程阻力系数 的确定 。而 ( p2面处产生的真空值 hv2 , 此值须小于水泵最大允许吸上真空值 h s, 否则在 3 - 3 断面处将出现汽化现象 :hw 0 - 1 , 无局部阻力 ;hv2 h sh - ( 1 +l / d ) q2 / 2 ga2 h s即 :移项得 : h h s + ( 1 +l / d ) q2 / 2 ga2 。式中 : l 水泵吸水管长度 , 其它同前 。 先确定雷诺数 re = v d /诺数判别流态 。= 4q /d, 由雷3负压吸水罐工作过程及原理1 ) 灌水 。打开灌水管阀门 3 , 从灌水漏斗向为水运动黏度系数 , 常温下 ( 20 ) 取 1. 003 10- 6 m 2 / s。 由 re 确定 计算式 :负压吸水管 、负压吸水罐 、水泵吸水管及泵体内灌水 ,灌至由漏斗溢出且不产生气泡为止 ,随即关闭阀 3。 此时罐体内顶部与水分界面间形成负压真空区 ,在真 空力作用下使罐内水位不能下降 , 保 证了 负 压吸 水 管 、吸水罐和水泵吸水管 、泵体内始终存在较多容积 水 ,既使负压吸水管上的底阀和水泵轴封处有泄漏 ,a)b)re 2320, 紊 流 区 : 对 于 新 管 ,=0. 2260. 3k1 k2 0. 0121 / d。对于旧管子 , = 0. 021 / d在实际生产条件下 k1 = 1. 15。对焊接或套环式2007年第 2期段景良 :离心泵吸水管上加装负压吸水罐的分析19也在此真空力作用下使泄漏逐渐减小甚至停止泄漏 。2 ) 水泵启动 。由于 h hss , 且 :锅炉房和白家庄矿二中锅炉房给水泵上已改装了 3台 ,经过 2年多的运行 ,效果良好 。2 ) 注意事项 。a) 水泵起动前只需向负压吸水管 、负压吸水罐 、 水泵吸水管和泵体内灌一次水 ; 只要 水泵 不 发生 故 障 ,不检修 ,每次起停水泵均不用重新灌水 。b) 水泵启动前 ,向吸水罐灌水时须淹没负压吸 水管上端部 , 且最 好从 漏 斗溢 出 , 无气 泡 冒出 为止 。 因为若不淹没负压吸水管上端部 ,在水泵不运转时 , 负压吸水管内水面至水池液面高度则大于吸水罐内 水面至泵吸水管中心高度 ; 这样 ,吸水管内水面产生 的负压真空值将大于罐内水面产生的负压真空值 ,加 之水泵轴封处泄漏水 ,便出现负压吸水管内水倒吸现 象 ,流回水池中 ,甚至吸水罐内的水也沿负压吸水管 倒流入水池 ,使水泵失去起动吸水时所必须的吸上真 空度 。c) 灌水管上的阀门一定严密不漏 ,否则须串联2个阀门 ,以保证严密性 。22= h - ( 1 +l / d ) q / 2 ga 。hv2hv122= hss + ( 1 +l d ) q / 2 ga 。所以 : hv2 hv1 。可见 , 水泵启动后罐体内顶部与水分界面处产生的负压真空值 hv2 小于负压吸水管上端负压真空值,hv2故不会因水泵吸水管负压抽力而使罐顶水位下降 ,而是在此抽力作用下使负压吸水管上端产生较大负压 真空度 ,且在外界大气压力作用下 ,水池中的水被吸 入负压吸水管进入吸水罐 ,又进入水泵吸水管到泵体 内 ,经旋转叶轮进入排水管输出 。3) 水泵停止 。当水泵停止运转时 ,负压吸水管 、 吸水罐又恢复了最初灌满水时的状态 。在罐内顶部 与水分界面间形成的负压真空力作用下 ,使负压吸水 管 、吸水罐内水位不能下降 ,既使泵轴封处 、负压吸水 管的底阀泄漏 ,也不会影响负压吸水罐 、负压吸水管 内充满的水容积 ;这样 ,在勿需灌水的情况下 ,可再次 顺利起动离心泵 ,且可达到吸水所需的真空度 。4 应用情况及注意事项1 ) 应用情况 。在西山煤电集团公司东曲矿 20 t收稿日期 2006 - 12 - 22参 考文 献 1 2 3 于贤福 ,李春忠 , 王朝晖. 工程流体力学 m . 北京 :中国矿业大学出版社 , 1997 ( 1 ) : 90 - 101.张景成 ,张立秋. 水泵与水泵站 m . 哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版社 , 2003 ( 1 ) : 66 - 70.赵洵众. 液体力学与液体机械 m . 北京 :煤炭工业出版社 , 1997: 30 - 32.ana lysis on in sta lling nega tive - pressure con ta iner on thesyphon of a cen tr ifuga l pum pd uan j in g l ian ga b stra c t a na lyse s tha t becau se of bo ttom va lve leak ing in a syp hon of a cen trifuga l p ump , wa te r leve l in the sy2 p hon fa lls to be low the vacuum va lue of p e rm itting suc tion, cau se s tha t m u st fill the p ump body and the syp hon w ith wa te r befo re sta rts the p ump eve ry tim; if in sta lls nega tive - p re ssu re con ta ine r on the syp hon, in the cond ition of bo t2 tom va lve leak ing enab le s the wa te r leve l in the syp hon no t fa ll, when sta rt the p ump , can leave ou t the p rocedu re of pou ring the p ump body w ith wa te r. in sta lls and tran sfo rm s th ree p ump s in 20 t bo ile r room in