台塑华亚：吸入管道泵设计理念
许多泵的问题和故障的根本原因可以追溯到上游、吸气侧的不良管道设计。需要避免的常见问题有：
1）流体压力不足，导致泵内出现空化现象；
2）狭窄的管道和限制条件产生噪音、湍流和摩擦损失；
3）空气或蒸汽夹带导致噪音、摩擦和性能损失；
4）悬浮的固体物质导致侵蚀加剧；
5）管道和其他部件的安装不当。
气蚀
液体的沸点对应于蒸汽压力与环境压力相同的温度。例如，如果水在室温下受到足够的压降，它就会沸腾。
在任何泵送系统中，都有一个复杂的压力曲线。这源于系统的许多特性：吞吐率、扬程压力、泵内和整个系统的摩擦损失。例如在离心泵中，叶轮处的压力会有很大的下降，而在叶轮内的压力又会增加（见图）。在正排量泵中，当流体从静止状态被吸入气缸时，其压力下降。当流体被排出时，其压力再次增加。
如果泵中任何一点的流体压力低于其蒸汽压力，它就会真正沸腾，在泵内形成蒸汽泡。气泡的形成会导致产量下降，并增加振动和噪音，但最大的危险是当气泡以较高的压力进入泵的一部分时。蒸汽凝结，气泡内爆，局部释放大量能量。这可能非常具有破坏性，导致泵组件严重腐蚀。
为避免气蚀，你需要使泵与流体、系统和应用相匹配。这是一个复杂的领域，建议您与泵供应商讨论您的应用。
了解NPSH
为避免气蚀，当流体通过泵时，流体的压力必须在所有点保持高于其蒸汽压力。制造商指定的属性称为所需的净正吸入压头或NPSH-R这是他们推荐的最低流体入口压力，以米表示。随泵提供的文档可能包含显示NPSH-R如何随流量变化的图表。
事实上，NPSH-R被定义为吸入侧压力，在该压力下气蚀将排放压力降低了3%。因此在为你的系统设计吸入侧管道时，你必须确保它超过制造商针对操作条件的NPSH-R额定值。你的计算值称为NPSH-Available(NPSH-A)。
请记住，制造商的NPSH-R等级是建议的最小入口扬程压力：泵已经在此压力下经历气蚀。因此重要的是建立0.5到1m的安全余量，以考虑到这一点和其他因素，例如:
泵的运行环境——温度是否恒定？
天气变化（温度和大气压力的变化）
在系统生命周期中偶然或逐渐发生的摩擦损失的任何增加。
湍流和摩擦
当流体以无浪涌、平滑、层流的形式输送时，泵尤其是离心泵，工作效率最高。任何形式的湍流都会降低效率并增加泵轴承、密封件和其他部件的磨损。
应该有至少5个管道直径的直管连接到泵。切勿在最后的管道系统中连接弯头、异径管、阀门或过滤器。如果将弯头直接连接到泵法兰上，流体将有效地向弯头的外曲线离心，而不是直接进入叶轮的中心（眼部）。这会在泵的轴承和密封件上产生应力，这通常会导致磨损和过早失效。
有时无法在泵前的管道系统中提供足够的沉降距离。在这些情况下，请使用在线流量调节器或矫直机。
标准做法是使用比泵入口大一到两个尺寸的吸入侧管道-您当然不应该使用任何小于泵入口喷嘴的管道。
小管道通常会导致更大的摩擦损失，这意味着运行泵系统的成本更高。另一方面，较大直径的管道价格更高，因此你需要权衡增加的成本和减少摩擦损失可能带来的节能效果。
通过将泵放置在尽可能靠近流体源的位置，将管道的运行保持在最低限度也是有意义的。
较大的管道意味着您在泵入口之前需要一个减速器。减速器是一种收缩装置，需要仔细设计以避免湍流和形成可能聚集空气或蒸汽的口袋。最好的解决方案是使用偏心减速器，以消除气穴的可能性。
作为一般经验法则，吸入管速度应保持在2m/s以下。在更高的速度下，更大的摩擦会导致噪音、更高的能源成本和增加的侵蚀，尤其是在流体含有悬浮固体的情况下。如果你的系统包含任何狭窄的管道或其他限制，请记住这些点的管道速度会高得多。
空气或蒸汽夹带
最好不要让空气或蒸汽进入管道系统。夹带的气体会导致泵的性能下降，增加噪音、振动和部件磨损。因此重要的是要将进料管正确放置在罐子或容器中。它应该完全浸没在水中。如果它离液体表面太近，吸力会产生涡流，将空气（其他蒸汽）吸入液体并通过泵送系统。进料管也应远离任何其他管道、搅拌器或搅拌桨--任何可能使空气进入液体的东西。在浅水槽或池塘中，最好使用挡板安排，以保护进料管免受空气夹带。
悬浮固体
你还应该确保进料管不要靠近水箱或池塘的底部。如果是这样的话，吸力可能会吸起固体或污泥，而不是空气或水蒸气，在任何情况下，液体都可能含有悬浮固体。一些活塞泵可以应付混合相的供应，而不会有任何损坏或性能上的重大损失。离心泵就不那么坚固了，必须保护其不受固体物质的影响。在这种情况下，你需要安装一个过滤器或滤网。过滤器会产生很大的压降，并对气蚀和摩擦损失负责。过滤网的自由面积应至少是管道横截面的三倍。在出线堵塞问题之前，使用差压计横跨滤网，以注意任何增加的压降。这也将有助于准确评估NPSH-A。
安装
显然泵的位置应该是安全的，但管道工程也应该如此。不要用一个来支撑另一个。所有其他组件的位置必须同样牢固，并且不对系统的任何其他部分产生压力或拉力。确保连接到泵的进口法兰的管道与它精确对齐。如果你需要安装止回阀或流量控制阀，请将他们安装在泵的排放侧而不是吸气侧的管道。
总结
吸入侧管道的问题往往会对系统泵产生破坏性后果，可以通过遵循这些准则来避免：
1）确保条件不利于气蚀，特别是如果你使用的是离心泵。这需要仔细选择泵、其定位和扬程压力。
2）定位进料管以尽量减少空气/蒸汽和固体的夹带。
3）通过选择适当的管道和部件，尽量减少摩擦和湍流。
4）使用直径为泵的吸水侧法兰两倍的管道。
5）确保管道与泵的法兰盘对齐，并且至少有5个管道直径。
6）使用定向的偏心减速器，以消除气穴。
7）保持管道速度低于2米/秒。
