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如何确定安全阀的尺寸(1)

发布时间2019-10-21人气:85


如果排放受阻,容积泵(PD)不能正常工作。离心泵不同,它们对流量限制的公差很小。活塞泵将尝试继续冲程,无论其排放阀是打开还是关闭。这意味着必须采取措施-电动机跳闸,机壳破裂或更糟。

离心泵也不能通过阀门很好地运行,但是它们至少可以承受短暂的关闭。实际上,有些要求在工厂进行性能测试时需要关闭阀门压力读数。这种差异是两个泵设计的结果。不会发生内部运动来置换离心泵内的流体。如果关闭阀门,叶轮仅会使流体旋转。在PD泵(例如活塞泵)中,位移运动作用于流体,并且流体必须离开泵。

由于这些原因,PD泵需要有一个安全阀(内部或外部),可以在达到一定压力时将其设置为打开。这对于保护泵是必要的。不幸的是,由于PD泵内部存在压力脉动,因此很难知道将释放阀打开的压力。应该是平均压力,最大压力还是最小压力?下一节显示了这种难题的一个例子-在与业内同事最近的一次有关释放阀压力设置的对话中提出的。

释放阀压力设定

从发送给列夫·内利克(Lev Nelik)的电子邮件中:我负责确定现有的泄压阀是否满足我们某些PD泵的排放要求。释放阀尺寸的最初设计基础是匹配泵的设计流量。我目前与之合作的工程和建筑承包商说,这种设计是有缺陷的,应将其扩大π/ 2(π= 3.14),以说明驱动器作用在该泵中的活塞上的旋转作用。我在公开文献中找不到有关此要求的参考,并想征询您的意见。
-汤姆·莫里森(BP)

列夫·内利克(Lev Nelik)回应:
释放阀的开度应能够在阀的设定压力下使全部流量通过。例如,如果泵在100 psi下以每分钟1,000加仑(gpm)的速度移动,并且泄压阀设置为在120 psi下进行保护/旁路,则当泵打开时,整个1,000 gpm应当流过它。


从主流到旁路的转换不会是瞬时的,因为实际上是不可能的。例如,在120 psi时,阀门可能刚刚开始打开,并且全流量达到123 psi,而在150 psi时则没有。释放阀的不同设计可以缩小或加宽该“范围”,但通常,从主排放流量到旁通流量应该是一个相对急剧的变化。

汤姆·莫里森(Tom Morrison)回应:
感谢您的及时答复和信息。根据您的回答,看来泵供应商将为正常的全流量设计条件设计释放阀。我要确保我澄清和理解您提到的示例的特定细微差别。

对于活塞式容积泵,瞬时流量会随着轴的旋转而变化。在行程中间时,达到最大速率(设计流量xπ/ 2),而在行程结束时流量下降到接近零。因此,对于1,000 gpm的情况,瞬时最大值将超过1,500 gpm。如果释放阀在120 psi压力下通过1,000 gpm,那么通过1,500 gpm压力是否需要跳到高于120 psi的压力?我不主张将释放阀的尺寸提高到1,500加仑/分钟,因为那样会在泵的每个冲程中都产生颤动。我想确认的是,业内没有人设计这些释放阀的水准比正常全流量设计速率高。再次感谢您的见解。

Lev Nelik回应:
任何泵的工作点都是泵曲线与系统曲线之间的交点系统可能只有三种类型:静压头(压力),摩擦力或两者的组合。

通过活塞泵的流量发生变化,如以下等式所示:


Q = Q 最大 x sin(2πx)

它的变化就像一系列的稳态步骤,忽略了快速的瞬态流量(除非讨论水锤和/或类似的瞬态快速变化的影响,否则系统没有时间来适应泵的变化和滞后)。例如,考虑一个摩擦系统,其中活塞流量为1,500 gpm,导致100 psi。根据亲和力定律,当活塞处于终点时,流量为100 gpm,这会引起系统阻力并使压力变为44 psi。

(1,000 / 1,500)2 x 100 = 44磅/平方英寸

压力基本上会在44 psi和100 psi之间波动,这就是为什么您确实会在系统中看到压力脉动(PD泵的问题)的原因。因此,通常在PD泵上安装一个或多个减震器,以通过使用例如蓄能器产生平均效果。

如果排放被部分阻塞并且压力上升到平均200 psi,则峰值将从277 psi升高到122 psi。如果使用系统中的脉动阻尼器以190 psi的压力完成阀的设置,并且弹簧以190 psi乘以弹簧盖的力打开弹簧,则所有流量(相同的波动1,000 gpm至1,500 gpm)将流向旁路释放阀。


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