离心泵常用的辅助系统（Part 5） – 最小流量旁路系统
离心泵常用的辅助系统（Part 5） – 最小流量旁路系统
前言
每台离心泵都有一个限定的运行范围，一旦超出该范围运行，将会引起诸如振动及噪音的增加、机封及轴承寿命的下降，甚至造成一些零部件的损坏。
最小流量旁路（也称再循环）系统的功能便是用来保护泵的，避免其在最小连续稳定流量以下运行。
最小流量旁路系统
在实际工程应用中，离心泵大部分时间通常在非最佳效率点（BEP）运行，这是正常的。当泵持续或反复地循环在明显低于BEP【例如，（30 % - 50 % ）BEP】的流量区时，就会出现与低流量相关的问题。在这些低流量区，泵和系统部件的性能和寿命会受到负面的影响。
众所周知，对于大型的高能泵（例如，锅炉给水泵）、输送热液体的泵、输送含有固体颗粒液体的泵以及用于低装置汽蚀余量的泵，低流量问题是最有害的。设计良好的最小流量旁路系统能建立一个充分改善泵和系统性能的环境。
01
最小流量旁路系统的功能
防止泵因进口流量低于最小流量引起过热、回流（导致泵运行不稳定）而设置的从泵出口回到进口侧的再循环系统。
02
可能出现最小流量的工况
以核电站主给水泵为例，下列工况时，泵会出现在最小流量以下运行：
1) 启泵；
2) 停泵；
3) 蒸汽发生器的给水要求低于设定值；
4) 除氧器水位过低。
泵可以在最小（连续稳定）流量工况运行较长时间，但不允许在低于最小（连续稳定）流量以下连续运行，不过短时间的瞬态工况（如启泵、停泵）是可以接受的。
03
最小流量旁路系统的组成
最小流量旁路系统通常由一只最小流量阀来执行此项任务。
最小流量阀常用的开启/关闭方式有：
1) 靠系统压力驱动的最小流量阀。
2) 通过气动执行机构驱动的最小流量阀。
最小流量阀的上下游通常均配有隔离阀。对于气动执行机构驱动的最小流量阀，当执行机构失效时，通常要求阀门处于打开的位置。
最小流量阀前（通常为电动）隔离阀随最小流量阀的开启而开启、随其关闭而关闭；最小流量阀后（手动或电动）隔离阀，正常情况下为常开。
对于自动旁路系统，最小流量阀通常根据泵进口流量（信号）进行调节或开启/关闭，使每台泵进口流量维持在最小连续稳定流量设定值之上。当泵进口流量低于设定值时，开启最小流量阀；当泵进口流量高于设定值时，关闭最小流量阀。
04
旁路系统型式及示例
最小流量旁路系统的接入点为泵的出口主线与出口止回阀之间，终点通常接至泵的吸入侧，如集液池（锅炉给水泵为除氧器）。
1) 连续旁路系统
图1为一简单的连续旁路系统，旁路管线从泵出口主线止回阀的上游分支出来，并包括通过计算而确定规格的减压孔板，以提供泵所需的最小流量。旁路线排入到比泵出口压力低的集液池。旁路也可直接接入泵的入口管线。然而，管路系统设计必须保证管路中的液体温度不超过可接受的水平。另外，由于旁路系统的压降而产生的气泡会被导入泵中，这将影响泵的运行特性和寿命。如图所示将旁路支管安装在排出管线的止回阀之前，可防止在泵完全关闭时由工艺系统或并列运行的泵反向倒流至集液池或泵。
图1 – 典型的连续旁路系统示意图
2) 自动旁路系统
自动旁路系统根据工艺流量控制旁路流量。工艺和旁路流量的和总是高于保护泵所需的最小流量。这些系统的两个最基本的要素是工艺流量的测量装置和旁路流量的控制装置。与连续旁路相比，这类系统减少了能耗和泵的需用功率。
图2是建立在流量控制基础上的典型的自动旁路系统
图2 - 典型的自动旁路系统示意图一
05
注意事项
1) 最小流量阀应具备快开功能，以避免泵有损坏的风险；关闭时应缓慢，以避免水力冲击。
2) 最小流量阀通常要求最小开度不低于10%。当阀门开度小于此值时，最小流量阀的控制特性很差，同时，阀门的冲刷也很厉害，从而影响其使用寿命。
3) 对于高压泵，最小流量旁路系统应具备多级减压功能，以防止出现压力突降而引起介质汽化。
注：部分信息来源于 Igor J. Karassik等所著的《Pump Handbook（Third Edition）》
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