什么是循环？低流量泵不稳定 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡 什么是循环？低流量泵不稳定 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡

什么是循环？低流量泵不稳定

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了解泵中的再循环

定义：什么是循环？

再循环 低频振荡是指离心泵和风机在远低于设计点（最佳效率点或BEP）的流量下运行时发生的流动不稳定性。在低流量下，流体部分反向流动，从排出区回流到吸入区，在叶轮入口或出口处形成不稳定的回流模式。这种现象会产生低频振荡。 振动 脉动（通常为运行速度的0.2-0.8倍）、噪音、效率损失，并且可能通过循环载荷造成严重的机械损伤；, 空化, 以及供暖。.

循环是泵最具破坏性的运行工况之一，因为不稳定的水力作用力可能非常巨大，会导致轴承故障、密封件损坏、轴疲劳，严重时甚至会导致叶轮结构损坏。了解并防止循环对于确保泵的可靠性至关重要。.

循环类型

1. 吸入再循环

发生在叶轮入口（吸入侧）：

  • 机制： 在低流量情况下，进入叶轮入口的流体具有错误的流动角度
  • 分离： 流体从叶片吸力面分离
  • 逆流： 分离的流体从叶轮孔向后流出
  • 发病： 通常情况下，最佳效率点流量为 60-70%
  • 地点： 集中在叶轮护罩附近

2. 排放再循环

发生在叶轮出口（出水口）：

  • 机制： 高压排出流体向后流入叶轮外缘
  • 小路： 穿过间隙（耐磨环、侧间隙）
  • 混合： 回流与主流混合，产生湍流。
  • 发病： 通常情况下，最佳效率点流量为 40-60%
  • 更严重： 通常比吸入式再循环更具破坏性

3. 组合循环

  • 吸入和排出循环同时存在
  • 发生在流量极低的情况下（< 40% BEP)
  • 最严重的振动和潜在损害
  • 应通过最小流量保护来避免。

振动特征

特征模式

  • 频率： 次同步，通常为运行速度的 0.2-0.8 倍
  • 例子： 转速为 1750 转/分的泵出现 10-20 赫兹的脉动
  • 振幅： 可承受2-5倍的正常运行振动
  • 不稳定： 频率和振幅是变化的，并非恒定不变。
  • 随机成分： 湍流引起的宽带增强

流量依赖性

  • 高流量： 无循环，低振动
  • 中等流量（80-100% BEP）： 最小循环量，可接受的振动
  • 低流量（50-70% BEP）： 吸入循环开始，振动加剧
  • 极低流量（< 50% BEP): 严重的循环，极高的振动
  • 关闭： 最大循环、最大振动和损坏率

其他指标

  • 高的 轴向振动 成分
  • 噪音增大（轰鸣声或隆隆声）
  • 性能损失（水头和流量低于曲线）
  • 水力损失导致温度升高

后果和损害

直接影响

  • 剧烈振动： 几分钟内即可超过报警限值
  • 噪音： 巨大的湍流噪音
  • 效率损失： 输送流量下的功耗较高
  • 加热： 水力损失转化为热量

机械损伤

  • 轴承故障： 高循环载荷会加速轴承磨损
  • 封条损坏： 振动和压力脉动会损坏密封件
  • 轴疲劳： 液压作用引起的交变弯曲应力
  • 叶轮损坏： 循环载荷引起的叶片疲劳裂纹

水力损伤

  • 气蚀： 易发生空化的回流区
  • 侵蚀： 高速循环流会侵蚀表面
  • 涡旋空化： 再循环区中的涡流空化

检测与诊断

振动分析

  • 寻找次同步分量（0.2-0.8倍）
  • 在多种流速下进行测试
  • 确定脉动开始时的流速（再循环开始点）
  • 与泵性能曲线预测值进行比较

性能测试

  • 测量实际扬程-流量曲线
  • 与设计曲线比较
  • 低流量时的偏差表明存在回流。
  • 功耗高于曲线预测值

声学监测

  • 独特的湍急轰鸣声
  • 宽带噪声增加
  • 在泵壳处可以听到和感觉到震动。

预防和缓解

运营策略

最小流量保护

  • 安装自动最小流量循环管
  • 阀门开启时的流量低于安全最小流量（通常为 60-70% BEP）
  • 将排放物循环回吸入口或储罐
  • 防止在循环区运行

操作点控制

  • 避免低于最小连续流量运行
  • 使用变速驱动器使水泵与需求相匹配
  • 多台小型水泵代替一台大型水泵（更好的调节比）
  • 并联泵的分阶段运行

设计解决方案

  • 诱导剂： 轴向入口级用于稳定吸入流
  • 低流量叶轮： 专为低流量运行而设计的特殊结构
  • 合适的尺寸： 不要使用过大的水泵（避免长期低流量运行）
  • 更宽的操作范围： 选择具有平坦曲线且能承受流量变化的泵

系统设计

  • 泵在最佳效率点附近运行的设计系统
  • 提供足够的净正吸入压头裕度，以减少回流区的空化现象。
  • 控制阀位置布置应尽量减少吸入节流
  • 旁通或循环系统，以确保最小流量

行业标准和指南

最小连续流量

  • API 610： 规定离心泵的最小连续稳定流量
  • 典型值： 60-70% 适用于径向泵的最佳效率点流量，70-80% 适用于混流泵。
  • 热力学考量： 此外，低流量时的温度升高也限制了流量。

性能测试

  • 工厂测试验证了再循环启动点
  • 现场性能测试以确认
  • 最小流量振动的验收标准

循环是离心泵最严苛的运行条件之一。其特有的次同步振动特征、剧烈的脉动幅度以及快速机械损伤的可能性，使得了解循环的发生条件、实施最小流量保护以及避免长期低流量运行，对于工业应用中泵的可靠性和使用寿命至关重要。.

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