[發(fā)明專利]一種抑制離心泵空化的自動調(diào)節(jié)裝置及方法

有效

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• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109681474B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 侯虎燦;左志濤;周鑫;郭文賓;李文;陳海生
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F04D29/66
• 分類號: F04D29/66;F04D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種抑制離心泵空化的自動調(diào)節(jié)裝置及方法，通過實時監(jiān)控離心泵的流量、進出口壓力、進口溫度實時判斷離心泵的空化狀態(tài)，控制單元通過溫度及進口壓力計算離心泵的裝置汽蝕余量NPSHa與必須汽蝕余量NPSHr，若NPSHa≤NPSHr，則控制電動調(diào)節(jié)閥持續(xù)打開，直到NPSHaNPSHr電動調(diào)節(jié)閥停止動作。根據(jù)需求在離心泵出口管上將高壓流體引流至離心泵進口，并能通過設置在補液管上的電動調(diào)節(jié)閥進行自動調(diào)節(jié)，達到提高離心泵進口壓力、改善并抑制空化的發(fā)生。本發(fā)明可有效滿足不同工況需求進行空化的自我調(diào)節(jié)及抑制，大大拓寬了離心泵穩(wěn)定運行區(qū)間，可有效改善離心泵的空化狀態(tài)，具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于流體機械領域關于空化性能的調(diào)節(jié)及抑制技術，涉及一種抑制離心泵空化的自動調(diào)節(jié)裝置及方法，能促使空化工況下進行自我控制與調(diào)節(jié)從而實現(xiàn)抑制離心泵空化現(xiàn)象的發(fā)生。

背景技術

流體機械中空化是一種常見且有著嚴重危害的現(xiàn)象，同時空化也是導致水力機械不穩(wěn)定運行的重要原因之一。不穩(wěn)定空化流會破壞離心泵內(nèi)穩(wěn)定的流場，壁面材料產(chǎn)生剝蝕，誘發(fā)振動和噪聲等一系列問題，嚴重時還會損壞過流部件使機械失效。隨著工業(yè)的發(fā)展，如超臨界壓縮空氣儲能領域?qū)ο到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了越來越高的要求，甚至以犧牲效率為代價實現(xiàn)其低溫離心泵等的無空化穩(wěn)定運行。此外，現(xiàn)代工業(yè)對泵的兩極化發(fā)展提出更高要求，尤其在低/超低比轉(zhuǎn)速離心泵領域中空化已經(jīng)成為限制其性能進一步提升的瓶頸，為此，合理調(diào)節(jié)并控制離心泵內(nèi)空化是拓寬離心泵穩(wěn)定運行的一個重要手段。

現(xiàn)有技術中涉及提高離心泵的汽蝕性能的技術方案有多種，主要圍繞提高裝置汽蝕余量NPSHa和降低泵必須汽蝕余量NPSHr兩方面展開。降低泵必須汽蝕余量NPSHr主要通過優(yōu)化離心泵的葉輪、流道的結構和形狀等手段加以實現(xiàn)，一定程度上可以提高離心泵的汽蝕性能，然而通過這樣的手段來降低汽蝕余量NPSHr非常有限。提高裝置汽蝕余量NPSHa主要通過增加離心泵的進口壓力來實現(xiàn)，通常是在離心泵的進口與出口之間設置一引流管，將出口區(qū)域壓力較大的流體重新引流至進口區(qū)域，使得離心泵的進口區(qū)域壓力大于汽化壓力，從而抑制汽蝕的產(chǎn)生。然而單純地從離心泵的出口向進口引流，雖然可以增加進口壓力，但是主要存在以下缺陷和不足：(1)無法即時精確地判斷離心泵進口處流動狀態(tài)，僅憑借經(jīng)驗控制閥門開度或在引流管上安裝壓力表無法準確控制離心泵進口真實狀態(tài)；(2)接觸式引流設置會不可避免地造成離心泵進口繞流及脫流的發(fā)生，難以保證流動均勻，增加不穩(wěn)定性；(3)噴嘴及腔體等結構復雜，設計難度大且需與葉輪匹配設計，研發(fā)成本高，不便主動控制及變工況調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有離心泵不同工況時的空化不穩(wěn)定運行問題，本發(fā)明的目的在于提供一種抑制離心泵空化的自動調(diào)節(jié)裝置及方法，通過實時監(jiān)控離心泵的工作狀態(tài)，尤其是其進出口壓力、溫度信息的實時監(jiān)控判斷離心泵的空化狀態(tài)，根據(jù)需求在離心泵出口管上將高壓流體引流至離心泵進口，并能通過設置在補液管上的電動調(diào)節(jié)閥進行自動調(diào)節(jié)，達到提高離心泵進口壓力、改善并抑制空化的發(fā)生。本發(fā)明可有效滿足不同工況需求進行空化的自我調(diào)節(jié)及抑制，大大拓寬了離心泵穩(wěn)定運行區(qū)間，具有結構簡單、調(diào)節(jié)時間短、自動化程度高、易操作等優(yōu)點，具有廣泛的應用價值。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：

一種抑制離心泵空化的自動調(diào)節(jié)裝置，包括一離心泵和一控制單元，所述離心泵包括一進口管和一出口管，所述進口管和出口管之間設置一帶有電動調(diào)節(jié)閥的補液管，所述補液管的進口與所述出口管連通，其特征在于，

所述進口管上套設一環(huán)形補液器，所述環(huán)形補液器包括一環(huán)管以及與所述環(huán)管連通并沿周向均勻布置在所述環(huán)管內(nèi)側(cè)的多個支管，各所述支管的出口均與所述進口管在同一軸向位置連通，所述環(huán)管的外側(cè)上還設置有一補液接口，所述補液接口位于相鄰兩所述支管的周向位置之間且所述補液接口與所述補液管的出口連通，