离心泵的吸入管路
泵的故障对许多工厂而言本身就是一项直接成本；而且，鉴于泵在工厂中承担的任务，任何可能导致生产停顿的故障都会造成更大的间接经济损失。由于故障发生在泵上，人们的关注点往往首先落在泵本身。然而，在许多案例中，问题的根本原因在于泵的管路布置。今天，我们就撰文介绍泵的管路应如何布置、管路中的错误对泵有何影响，以及如何避免这些错误。
1. 确保足够的 NPSH 值
NPSH 是当今讨论较多的话题，在许多平台上都能找到大量相关资料。因此，本文不对 NPSH 作详细探讨，只简要介绍 NPSH 并说明其对泵管路的影响。
在离心泵中，为使泵在不发生汽蚀的情况下正常运行，要求进入泵叶轮的流体具有一定的压力。我们将这一所需压力称为 NPSHp（泵）或 NPSHr（required，必需汽蚀余量）。另一方面，根据管路结构和运行工况，我们能够为进入泵的流体提供一定的压力，这一压力称为 NPSHm（现有）或 NPSHa（available，有效汽蚀余量）。
因此，为满足上述泵的正常运行条件，必须满足 NPSHm>NPSHp。否则，泵将发生汽蚀，泵的零部件也会因此受损。
泵所需的 NPSHp 值由泵制造商负责，制造商会通过在泵的设计中进行各种调整和改进，尽量将该值降至最低。然而，要降低在用泵的 NPSHp 值，不仅非常困难、成本高昂，而且通常需要采取效果甚微的措施。因此，与其设法降低 NPSHp 值，不如提高 NPSHm 值，这样既更容易，成本也低得多。
2. 减少摩擦损失
摩擦损失不仅会降低前文提到的 NPSHm 值，还会导致能耗成本增加。因此，与所有系统一样，在泵系统中，无论吸入侧还是排出侧，都应尽量将摩擦降至最低。
为将摩擦降至最低，首先应选择材料结构和技术特性能够使流动阻力最小的管路元件。所用设备和材料的摩擦系数应尽可能低（在介质允许的范围内），并且其布置不应破坏管路的流动特性。此外，流体到达泵入口所经过的路径越长，因摩擦损失而浪费的能量就越多。因此，泵应尽可能靠近其吸液源。最后，进入泵的流体流速不超过 1.5 m/s，可避免在吸入侧产生额外的摩擦损失，因为流速越高，管路和设备中的摩擦损失也越大。
3. 弯头
弯头是管路系统中用于使流体以不同角度改变方向的管件。然而，这种方向改变也会改变流体的内部动力学特性，导致流体以紊乱的形态流动。如今，通过各种仿真和流体分析，我们已经知道，流经弯头的流体会形成紊乱流动并产生湍流，进而损伤泵叶轮并引起振动。除叶轮受损外，泵产生的振动还会影响泵的轴承和轴封，导致这些部位也出现问题。
为避免这种情况，必须确保进入泵的流体处于稳定的流动状态。为此，如有可能，应优先避免在管路中使用弯头。但如果像许多系统一样必须使用弯头，为在泵入口获得稳定的流动，应在弯头之后至泵入口之间设置一段长度为吸入管径 5 至 10 倍的直管段。这样，从弯头流出的流体将在这段管路中逐渐稳定，不会对泵造成任何问题。
4. 进入泵的应是液体，而不是空气！
由于管路结构的原因，管路中的某些高点会形成可积聚进入管路的气体的空腔。积聚在这些空腔中的气体一次性或分批进入泵内时，会因泵内的压力差而产生汽蚀效应，并可能损坏所有与介质接触的部件。同时，这些气囊中的空气量随时间不断增加和积聚，会限制流体通过，导致泵无法吸入足够的液体。这同样会缩短泵的使用寿命并引发故障。
虽然无法将管路中的空气量降为零，但至少可以将其降至不会对我们造成问题的程度。首先，管路安装完成时，管道内本就充满空气。在向管路输送介质之前，必须将这些空气完全排出。此外，在运行中的系统里，阀门及各种设备的动作以及流体的波动可能会产生局部低压。这些低压会使流体中溶解的空气（即使数量极少）析出，并同样积聚在管路的高点处。这些空气也需要定期从系统中排出。
为防止产生气囊，首先应在管路中尽可能少设高点。必要时，可通过适当延长管路长度、以小角度过渡的方式来实现这些抬升。另一项措施是在管路中坡度急剧增大或减小的位置安装排气阀，以便在必要时利用这些阀门排出管路中的空气。最后，为防止泵吸入口处产生气囊，应始终使用偏心异径管，并使吸入管朝泵方向呈上升坡度布置。
5. 泵不是管路的支撑点。
遗憾的是，许多工厂的泵管路未得到正确支撑，在某些情况下甚至将泵用作管路的支撑件。然而，这会对泵产生相当不利的后果。
泵是为将流体从一处输送到另一处而制造的机器。由于泵通过在流体中产生压差来实现输送，因此泵自身也会受到所产生压力的作用，在零部件上形成径向力和轴向力。泵的设计和所用材料能够承受这些力，并确保泵在使用寿命内只需定期维护即可无故障地完成任务。但如果泵的管路未得到充分支撑，管路的全部重量以及管路中不时出现的应力被传递到泵上，泵就要在远超预期的力作用下输送流体。同样，如果管路未正确对中，管路元件是“强行”连接在一起的，管路也会将这种强制应力传递到泵法兰上，泵同样会在外力作用下运行。
这些作用于泵的外力会导致泵振动、运行噪声大以及频繁发生故障，从而大幅缩短泵的使用寿命并增加维护成本。特别是在输送高温介质的管线中，管路的热胀冷缩会在垂直和水平方向上间歇性地产生载荷。在使用此类介质的系统中，管路必须设置独立的外部支撑，并应在泵的进出口法兰处安装能够吸收管路载荷的补偿器。
6. 结论
- 检查 NPSH 值，并保持较高的 NPSHm 值。
- 使泵尽可能靠近其吸液源。
- 吸入侧的流体流速不得超过 1.5 m/s。
- 正确确定吸入管和排出管的管径。
- 尽可能避免使用弯头。
- 如必须使用弯头，应在弯头之后至泵入口之间设置长度至少为吸入管径 5 倍的直管段。
- 管路中尽可能少设高点。
- 在管路坡度急剧增大或减小的位置安装排气阀。
- 泵的吸入管路必须使用偏心异径管。
- 确保泵的吸入管朝泵入口方向呈上升坡度。
- 泵的吸入和排出管路应独立于泵进行外部支撑。
- 确保泵管路已对中，且零部件在安装过程中未受强制应力。
- 特别是在输送高温介质的系统中，应在泵法兰处使用补偿器。
