離心泵的低流量保護方案對比

三通式核電啟動給水泵屬于多級離心泵，泵在啟動、停運、 泵切換和主管路被突然關(guān)閉時， 為了使出口壓力達到一定值， 減少電機啟動電流， 要求主出口閥關(guān)閉。 一方面，如果出口完全關(guān)死，轉(zhuǎn)子受的剪應(yīng)力會急劇增大，甚至導致泵軸斷裂；另一方面，由于泵內(nèi)葉輪與泵體間隙很小， 流體易于氣化， 如果在沒有液體流出的情況下運轉(zhuǎn)， 泵內(nèi)液體將產(chǎn)生渦流， 使其發(fā)熱汽化而發(fā)生氣蝕，從而導致部件細小損傷，失去動平衡。同時， 過熱也可能引發(fā)泵的轉(zhuǎn)動部件和其他部件卡澀， 因此， 泵有最小連續(xù)穩(wěn)定流量和最小連續(xù)熱控流量， 前者主要考慮流量過小時噪聲和振動導致對泵的損壞， 后者主要考慮泵送介質(zhì)在溫度升高后引起蒸汽壓上升而使 NPSHa（注1）減小， 而不足以防止氣蝕的發(fā)生。

根據(jù) API610 第八版中規(guī)定， 最小流量有下面兩種流量來限定：

• 最小連續(xù)穩(wěn)定流量： 在不超過 API610 第八版所規(guī)定的噪音和振動限度下泵能夠正常工作的最小流量
• 最小連續(xù)熱限制流量： 能夠維持泵的正常工作， 且在運行過程中不至于由于泵送液體的升溫而引起汽蝕，損壞泵的最小流量。
• 最小流量裝置： 如果泵在未達到最小流量的工況下運轉(zhuǎn)，則泵必須配置最小流量裝置，如：自動泄漏止回閥，旁路管等，以避免電機振動，減少噪音和防止由于介質(zhì)會發(fā)而導致零件的損壞。

常見的泵的最小流量保護系統(tǒng)有如下三種方式：

一、設(shè)計連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)常開再循環(huán)模式是最簡單常見的形式。 在再循環(huán)回路中設(shè)置手動節(jié)流閥， 將手動節(jié)流閥設(shè)置一固定的開度， 離心泵工作中讓最小流量通過手動節(jié)流閥返回到水箱中。

• 優(yōu)點：
  投資較小；當工藝上出現(xiàn)小流量工況時，限流孔板旁路先自動將其消除。
• 缺點：
  不論工藝上需要多少流量，旁路線始終都有流量通過。 選泵時應(yīng)把旁路流量附加到操作流量上，否則易造成泵出力不夠的情況； 操作費用較高； 當泵的揚程很高， 液體又處于飽和溫度下時， 限流板孔后可能出現(xiàn)超臨界現(xiàn)象， 發(fā)生氣化； 節(jié)流閥長期處于沖刷狀態(tài)，閥門損壞很快，后期維修及運行成本高。

連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)

二、設(shè)計控制循環(huán)系統(tǒng)

• 優(yōu)點：
  選泵可不考慮旁路流量附加值；旁路只有在小流量工況時才自動打開， 平時關(guān)閉以節(jié)省能量。
• 缺點：
  增加一套自控回路造價太高， 維修及運行成本同樣很高；旁路存在持續(xù)性流量，浪費能量；調(diào)節(jié)閥需要外力（電動、氣動），且設(shè)備多，增大故障幾率。

控制循環(huán)系統(tǒng)

三、設(shè)計自循環(huán)控制閥保護系統(tǒng)

優(yōu)點：

• 自循環(huán)控制閥自動識別流量變化，自動開啟主路和旁路回路，完全自動控制；
• 無需其他外接設(shè)備或元件控制，直接與泵主出口相連，無復雜的系統(tǒng)連接，減少泄漏點；
• 集成主路止回閥、旁路節(jié)流減壓閥、旁路止回閥、節(jié)流孔板、旁路最小流量等功能，節(jié)省成本。

三通式核電啟動給水泵的最小流量保護系統(tǒng)采用自循環(huán)控制閥保護閥系統(tǒng)。

自循環(huán)控制閥保護系統(tǒng)