如果排放受阻,容積泵(PD)不能正常工作。與離心泵不同,它們對流量限制的公差很小。活塞泵將嘗試繼續沖程,無論其排放閥是打開還是關閉。這意味著必須采取措施-電動機跳閘,機殼破裂或更糟。
離心泵也不能通過閥門很好地運行,但是它們至少可以承受短暫的關閉。實際上,有些要求在工廠進行性能測試時需要關閉閥門壓力讀數。這種差異是兩個泵設計的結果。不會發生內部運動來置換離心泵內的流體。如果關閉閥門,葉輪僅會使流體旋轉。在PD泵(例如活塞泵)中,位移運動作用于流體,并且流體必須離開泵。
由于這些原因,PD泵需要有一個安全閥(內部或外部),可以在達到一定壓力時將其設置為打開。這對于保護泵是必要的。不幸的是,由于PD泵內部存在壓力脈動,因此很難知道將釋放閥打開的壓力。應該是平均壓力,最大壓力還是最小壓力?下一節顯示了這種難題的一個例子-在與業內同事最近的一次有關釋放閥壓力設置的對話中提出的。
釋放閥壓力設定
從發送給列夫·內利克(Lev Nelik)的電子郵件中:我負責確定現有的泄壓閥是否滿足我們某些PD泵的排放要求。釋放閥尺寸的最初設計基礎是匹配泵的設計流量。我目前與之合作的工程和建筑承包商說,這種設計是有缺陷的,應將其擴大π/ 2(π= 3.14),以說明驅動器作用在該泵中的活塞上的旋轉作用。我在公開文獻中找不到有關此要求的參考,并想征詢您的意見。
-湯姆·莫里森(BP)
列夫·內利克(Lev Nelik)回應:
釋放閥的開度應能夠在閥的設定壓力下使全部流量通過。例如,如果泵在100 psi下以每分鐘1,000加侖(gpm)的速度移動,并且泄壓閥設置為在120 psi下進行保護/旁路,則當泵打開時,整個1,000 gpm應當流過它。
從主流到旁路的轉換不會是瞬時的,因為實際上是不可能的。例如,在120 psi時,閥門可能剛剛開始打開,并且全流量達到123 psi,而在150 psi時則沒有。釋放閥的不同設計可以縮小或加寬該“范圍”,但通常,從主排放流量到旁通流量應該是一個相對急劇的變化。
湯姆·莫里森(Tom Morrison)回應:
感謝您的及時答復和信息。根據您的回答,看來泵供應商將為正常的全流量設計條件設計釋放閥。我要確保我澄清和理解您提到的示例的特定細微差別。
對于活塞式容積泵,瞬時流量會隨著軸的旋轉而變化。在行程中間時,達到最大速率(設計流量xπ/ 2),而在行程結束時流量下降到接近零。因此,對于1,000 gpm的情況,瞬時最大值將超過1,500 gpm。如果釋放閥在120 psi壓力下通過1,000 gpm,那么通過1,500 gpm壓力是否需要跳到高于120 psi的壓力?我不主張將釋放閥的尺寸提高到1,500加侖/分鐘,因為那樣會在泵的每個沖程中都產生顫動。我想確認的是,業內沒有人設計這些釋放閥的水準比正常全流量設計速率高。再次感謝您的見解。
Lev Nelik回應:
任何泵的工作點都是泵曲線與系統曲線之間的交點。系統可能只有三種類型:靜壓頭(壓力),摩擦力或兩者的組合。
通過活塞泵的流量發生變化,如以下等式所示:
Q = Q 最大 x sin(2πx)
它的變化就像一系列的穩態步驟,忽略了快速的瞬態流量(除非討論水錘和/或類似的瞬態快速變化的影響,否則系統沒有時間來適應泵的變化和滯后)。例如,考慮一個摩擦系統,其中活塞流量為1,500 gpm,導致100 psi。根據親和力定律,當活塞處于終點時,流量為100 gpm,這會引起系統阻力并使壓力變為44 psi。
(1,000 / 1,500)2 x 100 = 44磅/平方英寸
壓力基本上會在44 psi和100 psi之間波動,這就是為什么您確實會在系統中看到壓力脈動(PD泵的問題)的原因。因此,通常在PD泵上安裝一個或多個減震器,以通過使用例如蓄能器產生平均效果。
如果排放被部分阻塞并且壓力上升到平均200 psi,則峰值將從277 psi升高到122 psi。如果使用系統中的脈動阻尼器以190 psi的壓力完成閥的設置,并且彈簧以190 psi乘以彈簧蓋的力打開彈簧,則所有流量(相同的波動1,000 gpm至1,500 gpm)將流向旁路釋放閥。