计量泵NPSH概述

NPSH的定义

NPSH是英文Net Positive Suction Head首字母的缩写。英文直接翻译的含义是“净正吸入压头”。该压头是以绝对真空为基准的绝对压力。

NPSH的概念来自于离心泵，通常又被称为汽蚀余量。汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量，单位用“米”表示。计量泵所用到的NPSH与离心泵的NPSH概念是相同的。

NPSH的分类

NPSH分为NPSHr(必须汽蚀余量)和NPSHa(有效汽蚀余量、可用汽蚀余量、装置汽蚀余量)。

NPSHr是为了保证泵能够长期稳定正常工作所必须保证的余量。NPSHr是与泵自身直接相关的参数，与泵的设计、进出口单向阀结构、液力端结构等等直接相关。通常会通过工厂实验确定。

NPSHa是系统装置能够为泵提供的可用余量。NPSHa与装置系统的源头压力、系统管路参数和走向布置、物料在管路中的流量和流速等均有直接关系。与泵的结构没有关系。

NPSHa与NPSHr的关系

在针对具体泵的应用时，我们需要针对实际的系统装置计算：NPSHa(m) = (泵入口压力 - 物料饱和蒸汽压)Pa / (密度 Kg/m³ x 9.81 m/s²)

NPSHr由泵制造商提供具体参数

为保证泵的长期稳定运行，NPSHa与NPSHr的关系必须为：NPSHa＞NPSHr

 

计量泵的流动特点

计量泵的流动是间歇的脉动流，与通常的稳定流动相比，管路中流速变化大，摩擦损失和局部损失也是周期性变化的。类似正玄波的流动方式导致了流速变化，从而引起了加速度损失的产生，因此在计算计量泵入口NPSHa时，除了考虑管路损失以外，还必须考虑加速度损失对NPSHa的影响。

如何计算计量泵NPSHa

参见上图进行各个相关因素分析，所有压力均为绝对压力：

1. 源头压力有两部分组成：1）液体表面压力：可以是大气压，也可以是人为增压压力；2）液位高度差产生的静压：泵中心线以上的位差为正，反之为负。

2.  摩擦阻力损失：1）物料通过系统时产生的流动摩擦阻力；2）物料通过管件和阀门时产生的局部阻力；3）物料通过计量泵单向阀时产生的阻力；4）物料通过计量泵隔膜护盘时产生的阻力

3. 加速度头损失：1）与物料特性相关；2）与管路系统特性相关；3）与计量泵工作特性相关

4. 物料饱和蒸汽压

 

NPSHa计算公式如下：

 

 

式中：

Pa：是液体表面的绝对压力，换算成液柱高度m；

Pz：是静压头（+）或静高度，用于指示高于或低于进口的液位；

Pf：是在***大粘性下进口管线、阀和装备摩擦损失；

Pvp：是液体蒸气压或气体液化压力，换算成液柱高度m；

PACC：是由加速度头引起的压力损失。

 

如何计算加速度头损失

 

 

 

式中：

PACC：是加速度头，以m表示；

L：是吸入管线长度，以m表示；

SG：是液体的比重

Q：是单缸单作用泵的流量，以L/h表示；

N：是柱塞每分钟往复次数spm；

DP：是入口管路内径，以mm表示

 

何时需要考虑NPSH的影响

1. 吸入提升安装（液位低于计量泵吸入口）

2. 粘性物料–高分子聚合物

3. 长距离管线

4. 挥发性物料

5. 高温物料

 

提高NPSHa的方法

1. 提高压力源头

1) 增加溶液箱高度

2) 增加溶液箱内压力

2. 减少压力损失

1) 增大管径或缩短管路长度

2) 增大单向阀尺寸

3) 采用HPD泵头或柱塞泵头

4) 在泵入口附近加装竖直立管

5) 采用低速泵或多头泵

3. 其他

1) 降低物料温度，使蒸气压降低

2) 加热物料，使粘度降低

3) 选择压力极限低的泵头