偏离最佳效率点运行时对离心泵有什么影响?
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前言
最佳效率点(BEP)是指泵在运行工况下效率最高的点。不管是用户还是泵制造商,都希望产品始终处于BEP运行。BEP的重要性不仅仅在于高效,而且是能耗最低、振动和噪音最小的运行点。因此,BEP与最高的理论可靠性和最低的风险或维护密切相关。
02
远离BEP运行
实际工程应用中,由于各种原因,离心泵偏离BEP运行早已成为一种常态。最常见的原因是泵选型错误、操作错误或操作人员判断错误。很遗憾的是,不少运营商始终认为,偏离(甚至远离)BEP运行只是效率低下和能源浪费高的问题。然而,它可能会严重影响到泵的运行可靠性 - 很多泵不能在远离BEP的情况下长时间安全可靠地运行。
离心泵内部的液体流动是以三维形式存在的,受到许多复杂因素的影响,可能会出现不同的流态,例如入口和出口回流、流动分离等。叶片的曲率、叶轮组件的旋转和不同位置的流动分离对泵内部复杂的流场影响很大。
即使离心泵在BEP运行,也会产生一些能源浪费和损失,并且也可能存在问题和挑战。当泵在远离BEP运行时,这些问题会加剧,并出现新的问题。
当泵远离BEP运行时,大部分浪费的能量被转换成不需要的热量,而随着液体温度的升高和泵体内部回流的加剧,振动和/或噪音会明显增加。远离BEP运行的另一个影响是轴承和密封承受较高的负荷,这会降低其使用寿命。这些影响可以通过使用变速驱动或其它合适的方法(如增加最小再循环旁路)来最小化,以使运行点接近BEP。
在远离BEP的运行中,特别是单蜗壳使用滚动轴承的定速泵,轴承承受更大的力和负荷可能是一个主要问题泵。这可以通过指定某些类型的重型和长寿命滚动轴承来部分纠正。但对于中小型泵,只能使用滚动轴承,而不能使用其它更可靠的轴承(如滑动轴承)。
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BEP左侧运行
在BEP附近运行时,叶轮入口处介质的流动较为稳定和均匀,而流道内部的流动也是平滑的、并且遵循叶轮叶片的曲率。随着流量的降低,运行点偏移到BEP左侧时,这种情况发生了变化。
当泵在偏小流量下运行时,在叶轮流道和蜗壳中产生了不同的非定常流动和不必要的影响。此外,随着流量的降低,叶轮处的流量分离也会加剧。其中一个最有害的影响是,可能在叶轮入口流道的中心形成较强的回流。
由于回流阻塞了通过流道的流量,因此可能会形成失速(液流脱离)区域,从而导致振动和/或噪音的明显增加。
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BEP右侧运行
当泵在BEP右侧运行时,流道内通过的液体会大幅度增加,引起更高的流速和湍流。由于流道不是为这种大流量设计的,因此,在(流道的)“瓶颈”处将存在着高损失、局部紊流、局部失速和堵塞等现象。
由于某些部分的流动可能被阻塞或停滞,因此主液流的高动量倾向于跟随泵过流部件的曲率。在较高的流量(BEP的右侧)下,叶轮流道下游可能形成一个双涡流结构。回流和双涡流结构是由于总压力损失和能量损失的增加而产生的。其结果是,当在BEP右侧运行时,扬程和效率都很低。
注:部分信息来源于公开网站。