如何防止电冷凝水泵故障

这篇客座文章是由工程团队发表在-因维诺工程．

蒸汽界不断遇到冷凝水泵的可靠性问题，只要正确理解冷凝水泵系统并选择正确的冷凝水泵系统，就可以很容易地解决这些问题。第一步是认识到世界上的蒸汽/冷凝系统可以分为两大类:非调节性和调节性。用于蒸汽/凝结水系统的大多数凝结水泵用于调节蒸汽系统。选择错误的冷凝水泵系统会导致重大问题:不可靠的冷凝水泵会导致安全、可靠性、生产、优化、能源和冷凝(水)损失等重大问题。

图1：电动凝结水泵故障

技术文件将讨论调节蒸汽系统和选择电动冷凝泵的正确方法。电动凝结水泵系统是泵送凝结水最节能、最可靠的方法。了解以下几点将提供选择正确电动泵所需的信息。

确定冷凝水系统的类型

调节蒸汽系统将有冷凝水/闪蒸(两相流)正在从蒸汽/冷凝水过程中排出。调节蒸汽系统是指工艺应用中有一个调节蒸汽进入工艺的蒸汽控制阀，控制阀可以在0%(关闭)到100%(全开)之间的任何位置工作。(见图1)。图1表示a管壳式换热器，但示例可以是任何带有蒸汽阀的蒸汽工艺，该蒸汽阀可调节至接近或0 psig。

调节蒸汽过程的例子;

• 任何产品温度出口温度为220^oF或更低

0 psig时的蒸汽温度为212^oF、 因此，它需要非常低的蒸汽压力。许多工艺温度为180℃^oF、 如CIP系统和工艺热水系统。

根据工艺条件，蒸汽控制阀之后和工艺热交换器之前的蒸汽压力可能会发生变化（P2读数）。P2处的压力范围从输送至蒸汽控制阀（P1）的全管路压力一直到“0”压力。

在这种情况下，冷凝液不能通过以下方式排放：；

1. 排放装置（疏水阀或冷凝阀）后的管道无标高
2. 冷凝水管路不能增压

相反，来自蒸汽工艺的冷凝液流必须排放到压力为0 psig（P5）的冷凝液管线中，并输送到在或接近“0”压力下运行的通风冷凝液储罐中。

图2描绘了典型的凝结水接收罐的布置，允许将闪蒸排到大气中。

图2：蒸汽控制阀

为什么需要泵送冷凝液？

使用电动冷凝泵有多种原因，但仅在需要冷凝泵时安装冷凝泵。不需要安装一定百分比的冷凝泵，可以从冷凝系统中排除。以下示例说明了系统中需要冷凝泵的原因。

1. 排水装置（疏水阀或控制阀）后的冷凝水回流管道标高
2. 冷凝水回流管线压力高于排水装置（疏水阀或控制阀）入口处的蒸汽压力
3. 冷凝水回流管道长度或距离较长时返回到产汽位置

简单点,但一个经常被遗忘的问题是“P1或疏水阀的入口必须始终高于P2，即疏水阀的出口”。如果P2高于P1，则不会从工艺中去除冷凝液。

确定需要泵送的冷凝温度

作为两相流（冷凝水/液体和闪蒸蒸汽/蒸汽）返回冷凝水系统的冷凝水。除非电厂未对冷凝管线或冷凝水部件进行隔热，否则闪蒸蒸汽将冷凝为冷凝水，其结果将是单相（液体）流，由于未隔热的冷凝水系统而导致能量损失。

图3：标准电动冷凝泵

然而，冷凝液系统通常是绝缘的，将有两相流回冷凝液罐。因此，冷凝温度将接近212^o这必须是你选择过程的一部分。

冷凝水温度高于180^oF电动泵需要NPSH

图4:低冷凝温度电动泵单元

在选择冷凝泵时，应调查的一个关键因素是NPSH．由于两相流(闪蒸和凝结水)将保持凝结水温度接近212^oF将要求汽蚀泵确保no泵汽蚀．

图3：是一个带有180^oF冷凝温度设计;这是由于NPSH不足泵送180以上的冷凝水^oF.冷凝水是指重力冷凝水系统将达到或接近212^oF因此，冷凝泵在运行过程中会出现气穴，从而导致运行不可靠。

NPSH由温度、高度、静扬程和容量等因素决定。冷凝水泵是专门设计来处理低汽蚀，防止汽蚀，因此能够在更高的温度下运行。

图5：NPSH

空化

当液体进入离心泵叶轮的孔眼时，其压力降低。如果叶轮孔处的绝对压力下降到流体的蒸汽压力，则开始形成蒸汽囊。当这些蒸汽囊沿叶轮叶片在流体中流动时，压力升高，气泡塌陷。

图6：泵气穴

这种汽泡的溃散称为气穴现象．

汽蚀不仅会产生噪声，而且还会损坏泵的叶轮、轴和密封，随着时间的推移，可能会降低泵的抽运能力。净压差是指最小吸入压力，以水柱英尺表示，它是防止这些汽泡形成和坍塌所必需的。

该图显示了流体通过叶轮时系统压力(Ps)的变化。为了防止汽蚀，Ps必须保持在蒸汽压以上。顶部曲线显示，当流体通过泵时，系统压力(Ps)仍高于流体蒸汽压力;空化不能发生。下面的曲线显示Ps在进入叶轮眼时下降到蒸汽压以下。这将导致空化。图中泵的剖面图显示了流经叶轮的流道。

NPSH由以下因素决定:

• 温度
• 海拔高度
• 静压头
• 能力

NPSH=大气压，英尺+吸入静压头，英尺-吸入管道中的摩擦损失，英尺-液体蒸汽压，英尺。

定义为泵吸入口处的吸入压力减去蒸汽压力，单位为英尺液体。结果来自泵吸入口上方的水高度。

吸入压头=进入泵吸入口的液体总压力

NPSH的两个值

NPSH有两个值：NPSHR和NPSHA。

NPSHR（必需）是防止泵气蚀所需的吸入压头量，由泵设计确定，并在泵曲线. 它在不同品牌的泵之间、相同设计的不同泵之间以及任何一台泵的容量和速度不同时有所不同。该值必须由泵制造商提供。

NPSHA(可用)是可用的吸入扬程或高于泵吸入蒸汽压力的总有用能量。这是由系统条件决定的。NPSH的测量单位通常是液体英尺。

凝结水泵系统的选择

以下是冷凝泵选择过程中的项目检查表

• 所需凝结水容量；
  1. 最大限度
  2. 最低
  3. 典型的

工厂需要记录冷凝水泵系统所需的容量。冷凝水泵用于各种工艺和加热应用。通常不会达到最大负荷，并且在正常的高凝结水流量和最小凝结水流量之间通常有很大的差异。因此，在确定凝结水容量时必须仔细考虑。

• 冷凝温度
• 规定温度下所需的NPSH
• 泵速
  1. 切勿超过1800转/分
• 泵的所需排放压力
• 单泵或双泵
  1. 单泵优先
  2. 始终为可靠性而不是故障而设计
• 储罐尺寸
• 闪蒸蒸汽，忽略蒸汽系统
  1. 蒸汽的排放需要低速进行
  2. 建议低于3000 fpm
  3. 向冷凝水供应商提供需要排放的蒸汽量
• 凝结水流量的控制
  1. 开/关
     1. 每小时12000磅或以下的流速
  2. 连续流
     1. 每小时12000磅或更高的流速

• 储罐材料
• 储罐的腐蚀裕量
• 位置和安装

PISG vs Feet of Head

泵系统产生的每磅压力等于2.31英尺扬程。因此，10磅压力(PSIG)将水垂直提升23.1英尺。

可以使用以下公式计算任何设置:

每平方英寸磅=头以英尺为单位/2.31

头(英尺)=磅每平方。在。x 2.31

上浆的接收器

冷凝液接收器或储罐的尺寸应足以使冷凝液储存至少10分钟。

例子:

每小时4000磅（冷凝水容量）

• 4000除以8.3(磅。每加仑)除以60(每小时的分钟数)= 8.03加仑
• 03加仑× 10 = 80.3加仑储罐