高能泵：一个重要的安全问题（下）

上接“高能泵：一个重要的安全问题（上）”。

吸入管无回流限制

对回流没有限制的典型管道布置如图4所示。

图4 - 低流量保护系统（不限制回流的吸入管）

未设计可以在蒸汽锁定状态下运行的泵，通常会出现转子/定子接触，然后内部水力间隙严重损坏。如果泵没有停止（运行），很可能会在短时间内发生卡滞。如果开始时通过泵的流量为零（例如，当低流量保护装置无法打开时），通常在不到1秒的时间内发生蒸汽锁定。

对于不能承受这种情况（汽锁）的泵，没有可靠的方法来解决所有可能的蒸汽锁定的原因。一个务实的策略是接受失败的风险，并考虑次要措施以减轻其影响的可行的。此类措施包括在检测到不可接受的转子/定子接触后立即停泵，并通过在适用于特定泵安装的低流量保护措施中采用“最佳实践”来最大限度地减少发生的次数。

图5显示了未设计可以在蒸汽锁定状态下运行的泵叶轮损坏和级间间隙磨损情况。

图5 - 低流量保护系统（不限制回流的吸入管）

a) 叶轮颈部（口环）和平衡机构损坏，以及

b) 级间运转间隙（见白色粉笔显示）损坏。

低流量保护系统

低流量保护系统必须确保在所有正常的连续运行工况下，流量永远不会低于泄漏（leak-off）额定流量。对于所有其它工况（启动、停机和故障期间），低流量保护系统的运行方式必须能最好地保护设备免受蒸汽锁定。

在正常运行工况下，要求泄漏阀：

1）长时间处于关闭状态，阀的压差很大。

2）能快速打开。

3）在泵送液体的温度与阀门后面的液体温度差异较大的应用中，能够承受频繁的严重热冲击。

4）在执行机构断电时移动到打开位置。

5）可提供即时保护，并且在控制和驱动逻辑中没有任何浪费时间的活动。

对于高能泵，在其使用寿命期间的某个时候可能会出现蒸汽锁定。它发生的风险无法消除。在热流体应用中，阀门在温度快速变化的关键时刻可能会卡住。然而，通过对硬件设计和操作方法做出谨慎的选择，可以显著减少诸如此类的问题。

泄漏阀

理想的情况是：了解将加热流体扫过泵叶轮以防止形成汽锁所需的最小流量，以及泄漏阀达到该流量以防止设备故障所需的最小开启时间。在工业环境中，这些值总是由商业限制决定的。务实的作法是在利用商业上可接受的阀门和执行机构时，定义高能泵保护的界限。

泄漏阀工作流量定义为：在所有正常运行工况下，提供防止汽蚀喘振和汽蚀损坏所必需的流量。量化最小流量以防止蒸汽锁定是一个问题。

在没有更令人信服的论据的情况下，过去的经验表明，最小流量大约为最佳效率流量的25%（注：泵沙龙修改，原文为5%）。选择在2秒钟内达到该流量，可建立商业上可达到的设计界限，以便进行风险评估。不能在汽锁工况运行的泵很可能被证明是不可接受的。在泵和/或泄漏阀性能更确定的情况下，可以探索特定设计对降低这些阈值的敏感性。这种实用的方法导致制定了一项测试，该测试表明，在接收到打开指令时，每个泄漏阀都会迅速达到该流量。该试验应在泵调试时进行，并在其整个使用寿命期间重复进行。

有商业上可接受的阀门设计，可以肯定地提供针对在不到2秒内发生的汽锁的保护。实际工程应用中带有气动执行器的平行滑阀可轻松实现这一点。

设计选项

泵设计：平衡回流管线

许多高能泵都具有内部水力轴向推力平衡装置 - 通常为平衡盘、平衡鼓或平衡鼓盘。此类内部装置允许少量已通过泵出口的泵送液体返回泵进口之前的管道系统。通过泵的所有液体都因泵送过程效率低下而被加热，因此在出口处通常会升高2℃以上。如果该液体未与进入的液体充分混合，则该液体返回到入口会增加触发蒸汽产生的可能性。

如果回流液体被引入泵的上游（但在泵入口隔离阀内），最好是在弯管（平面）之外，以便进行彻底混合，则可以消除该问题。图6显示了非常靠近泵入口的平衡回流示例。

图6 - 平衡回流管线太靠近给水泵入口，无法充分混合返回的热的液体

双重泄漏阀的操作

当泵离开或进入服务时，按顺序操作的双重泄漏阀提供了一种逐渐改变泄漏流量的方法。在一只阀门发生故障的情况下，存在一个内置冗余。过去我建议按顺序操作，现在已经不是这样了。它与故障状态要求相冲突。优先考虑在故障状态下提供快速响应的后备保护。如果使用双重泄漏阀，它们应始终同时工作。

泄漏阀驱动

可能会出现电源中断，从而阻止电动阀门启动。泄漏阀必须始终故障处于开启位置 - 固有安全位置。应该考虑允许阀门快速移动到“开启”的气动执行机构。当与平衡滑阀结合使用时，这种驱动形式已被证明是满足这一繁重要求的一种快速有效的方式。

泄漏阀调节

适用于低流量保护系统的调节是指调整泄漏阀的开启速率，以便在启动泄漏阀时，通过泄漏阀和泵出水支管的总流量以某种方式“平衡”。假设知道流量下降的速度和打开阀门的时间。经验表明，调节并不总是做到这一点。据观察，它会引起振荡。有可能在错误的时间关闭。泵不需要调节，应该避免这种增加的复杂性。