離心泵的低流量保護方案對比

三通式核電啟動給水泵屬于多級離心泵，泵在啟動、停運、 泵切換和主管路被突然關閉時， 為了使出口壓力達到一定值， 減少電機啟動電流， 要求主出口閥關閉。 一方面，如果出口完全關死，轉子受的剪應力會急劇增大，甚至導致泵軸斷裂；另一方面，由于泵內葉輪與泵體間隙很小， 流體易于氣化， 如果在沒有液體流出的情況下運轉， 泵內液體將產生渦流， 使其發熱汽化而發生氣蝕，從而導致部件細小損傷，失去動平衡。同時， 過熱也可能引發泵的轉動部件和其他部件卡澀， 因此， 泵有最小連續穩定流量和最小連續熱控流量， 前者主要考慮流量過小時噪聲和振動導致對泵的損壞， 后者主要考慮泵送介質在溫度升高后引起蒸汽壓上升而使 NPSHa（注1）減小， 而不足以防止氣蝕的發生。

根據 API610 第八版中規定， 最小流量有下面兩種流量來限定：

• 最小連續穩定流量： 在不超過 API610 第八版所規定的噪音和振動限度下泵能夠正常工作的最小流量
• 最小連續熱限制流量： 能夠維持泵的正常工作， 且在運行過程中不至于由于泵送液體的升溫而引起汽蝕，損壞泵的最小流量。
• 最小流量裝置： 如果泵在未達到最小流量的工況下運轉，則泵必須配置最小流量裝置，如：自動泄漏止回閥，旁路管等，以避免電機振動，減少噪音和防止由于介質會發而導致零件的損壞。

常見的泵的最小流量保護系統有如下三種方式：

一、設計連續循環系統常開再循環模式是最簡單常見的形式。 在再循環回路中設置手動節流閥， 將手動節流閥設置一固定的開度， 離心泵工作中讓最小流量通過手動節流閥返回到水箱中。

• 優點：
  投資較小；當工藝上出現小流量工況時，限流孔板旁路先自動將其消除。
• 缺點：
  不論工藝上需要多少流量，旁路線始終都有流量通過。 選泵時應把旁路流量附加到操作流量上，否則易造成泵出力不夠的情況； 操作費用較高； 當泵的揚程很高， 液體又處于飽和溫度下時， 限流板孔后可能出現超臨界現象， 發生氣化； 節流閥長期處于沖刷狀態，閥門損壞很快，后期維修及運行成本高。

連續循環系統

二、設計控制循環系統

• 優點：
  選泵可不考慮旁路流量附加值；旁路只有在小流量工況時才自動打開， 平時關閉以節省能量。
• 缺點：
  增加一套自控回路造價太高， 維修及運行成本同樣很高；旁路存在持續性流量，浪費能量；調節閥需要外力（電動、氣動），且設備多，增大故障幾率。

控制循環系統

三、設計自循環控制閥保護系統

優點：

• 自循環控制閥自動識別流量變化，自動開啟主路和旁路回路，完全自動控制；
• 無需其他外接設備或元件控制，直接與泵主出口相連，無復雜的系統連接，減少泄漏點；
• 集成主路止回閥、旁路節流減壓閥、旁路止回閥、節流孔板、旁路最小流量等功能，節省成本。

三通式核電啟動給水泵的最小流量保護系統采用自循環控制閥保護閥系統。

自循環控制閥保護系統