离心泵出口限流孔板设计
时间：2020-10-22 18:42:31 来源：达达文档网 本文已影响 人 
刘景源 牛瑞涛
摘 要：泵振动超标是核电站工艺系统调试过程中的常见现象。文章通过在某核电站消防泵房调试过程中发现循环水泵振动超标，并经过管系阻力损失的理论计算，分析了问题产生的原因，给出了泵出口增加限流孔板的修改方案。经现场验证，方案可行。
关键词：振动超标；
阻力损失；
限流孔板
在核电站工艺系统调试过程中，泵振动超标是一种常见现象，如不及时处理，后果非常严重。泵振动超标的原因很多，其中一种是泵出口管系阻力过小，泵实际出口流量超出泵运行允许的最大流量，导致泵超功率运行。
在工艺系统调试过程中，也发生了多起泵振动超标的现象。文章选取消防泵房循环水泵为例，介紹了一种解决的方法——泵出口增设限流孔板。
1 发现问题
循环水泵在试运行过程中，发现泵振动超标，同时噪音较大。现场实测数据见表1所示。
2 原因分析
根据泵工作原理，在泵的Q-H曲线上，有一个最大流量值Qmax和一个最小流量值Qmin。一般情况下，最大流量值Qmax约为额定流量的1.2倍，最小流量值约为额定流量的0.3倍。泵只有在（Qmin，Qmax）之间的工况下，才能长期稳定运行。
当泵处于（Qmin，Qmax）之间的某工况下运行时，设该点为（Q1，H1），则根据Q1核算的泵出口管线的水力损失应为H1与泵前压力之和再减去剩余水头的值。若根据Qmax算出的该值小于泵最大允许流量限值对应的扬程，泵实际流量则会超出泵最大允许流量限值。在这样的工况下，就可能出现振动超标，噪声大，电流超载现象。
由以上分析可知，泵实际流量Q=225m3/h远远超过泵最大允许流量限值，应是循环水泵振动超标的原因。
3 改进方案
增大泵出口管线的阻力损失，将泵流量调节至泵允许流量范围以内。由于泵出口是蝶阀，不能长期作为调节阀使用。文章采用在泵出口管线增加限流孔板的方式解决问题。由于限流孔板安装需要满足孔板前10D、孔板后5D的要求，根据现场踏勘结果，限流孔板布置于阀门至变径管之间的直管段上。
阀门至1/2号水池的管道尾端高差一致、局部水损基本一致，直管道长度相差5.5米，直管阻力损失相差很小，因此可认为阀门至1/2号水池管道阻力损失基本一致。第6节选取循环水泵至1号水池进行分析计算。
4 分析与计算
考虑到计算值与实际值可能的误差，为确保泵在允许的流量范围内运行，将目标流量设置为170m3/h。
现场实测，当循环水泵流量为170m3/h时，泵前压力表读数为0.16MPa.。
查循环水泵流量-扬程曲线图可知，当循环水泵流量为170m3/h时，泵扬程为H=23.4米。泵前水头与泵扬程之和39.7米转化成5部分：
（1）剩余水头H4=1.0m；
（2）孔板处局部水损H5=39.7-（H1+H2+H3+H4）=16.79m
根据DL/T5054—2016《火力发电厂汽水管道设计规范》，水管道节流孔板孔径可按下式计算：
式中：dk——节流孔板的孔径，mm；
G——通过孔板的流量，t/h；
ρ——水的密度，kg/m3；
Δp——孔板前后压差，MPa.
取G=170t/h，ρ=水的密度1000kg/m3，Δp=0.1647MPa。
代入计算得，dk=71.7mm
孔板孔径取70mm。
根据SGA系统手册，SGA系统介质为常温、常压水。根据HG/T20570.15-2009《管路限流孔板的设置》，当流体温度小于3750C时，计算得H=3.96mm，取孔板厚度为5mm。
5 调试验证
GB/T2624.2-2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板》第5.1.8节规定：孔板孔径d/D应始终大于或等于0.10，小于或等于0.75。
0.1 GB/T2624.2-2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板》第5.1.5节规定：孔板厚度应大于0.005D，小于0.05D。 0.79mm=158×0.005=0.005D<5mm<=0.05d=158×0.05=7.9mm，满足要求。 根据分析计算结果，现场在阀门至变径管之间的DN150直管段上分别增加一个孔板孔径d=70mm，孔板厚度H=5mm、材料为20碳钢的孔板。 现场调试时，关闭分支阀门，启动循环水泵，测得管道流量为约165m3/h，小于最大流量值Qmax=180m3/h，满足要求，泵振动、噪音值、电流也降到规定值以下。 6 结语 泵振动超标是核电站工艺系统调试过程中的常见现象。从设计的角度，需保证泵与其所在的管系设计相匹配，从而确保泵在允许的工况下运行。希望设计人员做好泵与工艺系统的设计衔接，以避免此类问题的再次发生。 参考文献 [1] DL/T5054-2016.火力发电厂汽水管道设计规范[S].2016. [2] G/T20570.15-2009.管路限流孔板的设置[S].2009. [3] GB/T2624.2-2006.用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板[S].2006.
