离心泵样本上的流量下限,约束的是泵本体能否连续运行,不是把出口压力调到某一设定值,也不是单纯防止倒流。用水量下降、出口阀关小或系统进入低负荷时,泵往往仍在转,主路流量却可能离开制造商给出的连续运行范围。这和「阀后压力偏高要减压」「停泵后液体回灌」不是同一件事。

泵样本上的连续运行下限可能按稳定运行、介质温度或振动分别给出;具体名称以该泵曲线为准,本文不把它们写成固定的三套指标。

自动回流阀、独立旁通、管道止回阀可以出现在同一张泵房图上;更下游还可能有减压阀组。核对设备时,应先确认安装位置、流向和回流终点,并分清三类回流实现方式:组合式自动回流阀、独立旁通管、以及外测控制旁通,不能当成同一种结构。

泵为什么会画出一条流量下限

离心泵把轴功率交给液体。流量较大时,液体把热量和水力负荷带走;流量过小后,叶轮流道工况偏离高效点,泵腔温度更容易升高,振动和轴承、密封负荷也可能与额定点不同。具体哪一条先成为限制,要看该泵曲线和运行说明。

公开资料中,有的制造商使用「最小连续稳定流量」这一名称描述稳定运行相关的下限。是否另有与介质温度或振动相关的限制,只读当次泵曲线和运行说明,本文不预先列成三项通用指标,也不把不同来源的名称拼成可互相换算的成数。

低流量运行与吸入条件应分别复核,不应仅凭出口压力判断汽蚀风险。转速、叶轮切削或介质密度变了,应核对该转速下的泵曲线,而不是沿用铭牌上某一个流量数字。启停过渡能否短时越过连续运行下限,只看该泵运行手册。

需要同时提供设计流量、常用流量和可能持续出现的最小运行流量。只报额定点和出口压力,看不出低负荷时泵会不会离开允许运行区。

出口侧几类设备分别解决什么问题

自动回流阀(组合式)

常见组合式自动回流阀装在离心泵出口,可同时承担主路止回和低流量回流;具体功能以该型号结构与样本为准。主路有足够流量时,液体去工艺管;主路流量落到该阀设定的工作段以下时,旁通把一部分液体送回吸入罐、除氧器或图纸允许的回流点。

组合式结构里,主路止回与旁通开度常由同一阀体内的流量敏感元件机械联动:感知的是流过阀体的流量,而不是出口压力。节流是单级还是多级、回水口朝向哪里,随该型号结构而变。不能按「出口再加一只止回阀」代替组合回流阀,也不能假定所有自动回流阀内部传动都一样。回流接到高温罐还是冷水池、是否允许接到吸入口短管,应画在管道图上。

独立旁通管

有的系统在出口另接回到罐的管子,用孔板、调节阀或开关阀形成回流。这与组合式自动回流阀不是同一套设备:主路止回通常另设,旁通管是独立支路。

孔板一类是持续分流。调节阀一类若采用外部测量控制,应依据经设计确认的流量信号驱动旁通调节阀;旁通与主路止回可以是两套设备。出口压力升高,或「泵已运行」接点,只能说明泵在转或扬程偏高,不能单独证明主路流量已经落在允许运行区。

用于判断最小流量的流量测点,应能代表进入工艺主管的流量,而不是把已经混入回流的总量误当成主路流量。孔径和开度由该管线水力计算和制造商选型单确定。

止回阀

装在泵出口或管线中段时,任务是阻止反向流动。正向流量已经低于泵的最小连续流量时,止回阀仍可能开着。它不提供回到吸入侧的回流。关闭特性对停泵压力波动的影响,见 管道水锤:产生原因、阀门动作与防护核对

吸入端底阀也有单向结构,但装在吸水管入口、管的是充水和粗过滤,与出口止回不是同一界面。

减压阀组

减压阀组把较高进口压力降到下游需要的出口压力。组成与调试见 可调式减压阀组:组成、工作方式与安装选型核对;产品方向见 减压阀

泵出口压力高,可能来自扬程特性和管网阻力,不等于流量已经足够;也不等于每一台泵都运行在关死点附近。阀组装在泵后管网上,保护的是阀后设备和支路压力,打不开回到吸入罐的最小流量通路。减压阀组上的旁通如果通向阀后用户管,仍不是回到吸入侧的最小流量通路。

对照

对象主要位置解决的问题不覆盖的问题
泵的流量下限写在该泵曲线和运行手册上该样本给出的连续运行下限(名称以曲线为准)出口止回、管网减压
组合式自动回流阀多为泵出口该结构提供的主路止回和低流量回流(常在同一阀体内)下游支路的稳压设定;不等于独立旁通管
独立旁通出口接回允许的回流点持续分流,或按经确认的流量信号调节回流;主路止回通常另设主路止回的密封与关闭特性
外测控制旁通旁通支路上的调节阀 + 流量信号按测量信号开闭旁通;与阀体内机械联动不是同一套设备不能用「泵已运行」接点代替流量信号
管道止回阀出口或管线中段反向流正向流量是否高于泵的流量下限
减压阀组泵后管网或阀组井阀后压力降低并趋向设定给泵提供最小回流

同一泵房里上述对象可以并存:出口回流针对泵的流量下限;止回阀挡住倒灌;更远处的减压阀组把压力交给用户。画图时主图只选一种回流实现方式,避免把组合阀与「另设止回 + 独立旁通」画成同一套零件。

工况变化时核对哪些制造商资料

流量、温度、并联台数、转速或吸入液位变了,展开泵厂和阀厂当次有效文件。

泵: 该叶轮、该转速下的流量–扬程曲线;样本上连续运行下限如何命名、是否另有温度或振动相关限制;NPSH 随流量如何变化;机械密封冲洗是否依赖某一流量。两台泵同开时,单台流量可能离开允许区,按实际并列工况重读曲线。

自动回流阀或旁通调节阀: 是组合式机械联动,还是独立旁通 + 外测控制;主路流量与旁通开度的关系(若样本提供);回水接口压力;介质温度和固体含量是否在适用范围内;主路满流时旁通是否关严;安装方向。止回密封和旁通调节特性宜分列。

止回阀: 关闭特性、安装方向、介质是否含气。与回流阀同时存在时,确认倒流路径会不会被旁通短路。

减压阀组: 阀前阀后压力、流量范围、过滤器、出口设定。过滤器堵塞造成的阀后压力晃动,测点在阀组出口,不要和泵出口测点混为一谈。

回流管: 接地点液位和温度,热水会不会顶回吸入侧。

沟通清单

  • 泵形式、转速或变频范围、叶轮直径、并联台数和常用组合。
  • 介质、温度、是否接近汽化、是否含固体或纤维。
  • 设计流量、常用流量、可能持续出现的最小运行流量;有无夜间或节假日关阀运行。
  • 吸入液位或罐压、出口管网阻力变化。
  • 最小流量用组合回流阀、独立旁通,还是工艺不允许回流;若为外测控制,流量信号取自何处。
  • 回流接吸入罐、除氧器还是吸入口短管。
  • 出口止回是否另设、与回流阀是否同一组合件。
  • 泵后是否有减压阀组、压力测点在哪一段。
  • 需要的曲线、NPSH、回流阀流量图、阀组设定记录和试验项目。

常见问题

最小流量是不是额定流量的固定成数?

不是。有的样本给出该叶轮的最小连续流量,有的随转速或温度补充。离开该泵曲线谈成数,对不上叶轮和介质。

出口有止回阀,低负荷还要不要管最小流量?

要。止回阀开着只说明可能仍有正向流,不说明流量已在允许运行区。

减压阀组能不能兼作最小流量旁通?

阀组出口通向用户。回流应回到吸入侧允许的地点。若把减压阀组出口当作回流,改变的是用户侧压力,回流也到不了吸入侧允许的地点。

变频降到很低转速,最小流量是不是自然满足?

转速变化后扬程、功率和汽蚀余量要求都会变。是否仍在允许运行区,要核对该转速下的泵曲线、当时吸入条件和制造商给出的运行区,不能从转速高低直接推出更安全或更危险。

自动回流阀是不是泵的全部保护?

它覆盖该结构能够提供的主路止回和低流量回流。吸入堵塞、对中、轴承润滑、出口阀关死造成的损坏要另排。含固体较多的介质,有的旁通小孔不适用,按该阀结构核对。

固定孔板旁通和自动回流阀有什么区别?

固定孔板是持续分流,泵运行时旁通一直有流量。组合式自动回流阀由主路流量带动旁通开度,主路流量足够时旁通关小或关闭。外测控制的调节阀旁通则靠经确认的流量信号动作,与阀体内机械联动不是同一套设备。

泵出口回流、止回与减压阀组位置示意

图注:离心泵出口侧布置分区(主图示例:组合式自动回流阀)。吸入罐—泵—组合回流阀(主路止回与旁通在同一阀体内)—旁通回到吸入罐;更下游为减压阀组。泵的流量下限标在泵曲线上,不是阀组出口设定。独立旁通 + 另设管道止回为另一类方案,不与组合阀画在同一主结构上,可用脚注标明备选。本图不标注管径、标高和开度。

主路流量变化时回流通路示意

图注:针对组合式自动回流阀的通断关系示意。左为开通往工艺管、旁通关闭;右为主路流量低下、旁通回到吸入侧允许点。只表示组合阀主路/旁通的通断,不代表某一品牌内部零件,也不表示外测控制旁通或固定孔板旁通的结构。

参考资料

  1. SCHROEDAHL《Pump Protection》工程说明—CIRCOR / SCHROEDAHL—核对连续旁通、测量控制旁通与流量敏感式自动回流阀的分工。
  2. Yarway 9100 Series ARC Valve 安装运行维护说明—Emerson—核对组合阀如何同时做主路止回、流量感知和旁通调节。
  3. 《Optimizing vertical suspended pump performance》—Sulzer—用于核对该文使用的最小连续稳定流量名称,不作为各类泵的通用限值;文中回流阀用于低流量保护的语境仅作对照。
  4. GB/T 3216-2016—国家标准化管理委员会—核对回转动力泵水力性能试验分级,不提供最小流量数值。
  5. GB/T 13006-2013—国家标准化管理委员会—核对汽蚀余量应在泵性能资料中单独列出。
  6. 可调式减压阀组:组成、工作方式与安装选型核对—阀天流体控制(江苏)有限公司—核对阀组管阀后压力,不管泵的最小回流。