Da li zaista razumijete centrifugalne pumpe? 8 inženjerskih pitanja koja utiču na pouzdanost pumpe

Ø P1: Zašto je usisna cijev obično za jednu veličinu veća od usisne mlaznice pumpe?

Ovo je vrlo uobičajena praksa u instalacijama centrifugalnih pumpi.

U mnogim primjenama,Nominalni prečnik usisne cijevi se bira za jednu veličinu veći od usisne mlaznice pumpeZa spajanje cijevi na pumpu obično se koristi odgovarajući ekscentrični reduktor.

Zašto?

Postoje tri glavna razloga:

Zašto se obično koristi ekscentrični reduktor?

Za horizontalne usisne cijevi, aekscentrični reduktor s ravnim vrhomse obično koristi za smanjenje mogućnosti stvaranja zračnih džepova u usisnoj liniji.

Međutim, ovo nije apsolutno pravilo za svaku instalaciju.

Orijentaciju reduktora treba odrediti na osnovu rasporeda pumpe, nagiba cijevi, karakteristika tekućine i mogućnosti nakupljanja zraka.

Inženjerski princip

Cilj nije jednostavno povećati usisnu cijev za "jednu veličinu".

Dizajn treba uzeti u obzir:

• · Brzina usisavanja
• · Trenje i lokalni gubici pritiska
• · NPSHa
• · Šema protoka na ulazu pumpe
• · Dužina ravne cijevi
• · Lokacija koljena i ventila
• · Mogućnost zračnih džepova

Ø P2: Zašto je regulacijski ventil često manji od glavne cijevi?

Za razliku od usisnih cjevovoda, regulacijski ventili se ne biraju uvijek s istim nominalnim promjerom kao i glavni cjevovod.

Na primjer:

Postoji nekoliko razloga za ovu praksu.

1. Niži troškovi

Manji ventil uglavnom košta manje od ventila istog promjera kao i glavni cjevovod.

2. Bolji raspon kontrole

Regulacijski ventil reguliše protok promjenom svog otvora.

Ako je ventil prevelik, može raditi na vrlo malom otvoru pod normalnim uslovima. To može smanjiti njegov efektivni raspon regulacije i otežati preciznu regulaciju protoka.

Pravilno dimenzionirani manji ventil može raditi unutar prikladnijeg raspona otvaranja.

3. Kompromis je veći gubitak pritiska

Manji ventil povećava brzinu protoka i stoga povećava pad pritiska.

Dakle, princip nije:

Ventil treba pravilno odabrati na osnovu:

• · Brzina protoka
• · Diferencijalni pritisak
• · Cv/Kv
• · Potreban raspon kontrole
• · Dozvoljeni pad pritiska

Ø P3: Da li je na usisnom ulazu centrifugalne pumpe uvijek potreban pozitivan pritisak?

Ne.

Uobičajena zabluda je da usisni pritisak centrifugalne pumpe uvijek mora biti iznad atmosferskog pritiska.

U stvarnosti, mnoge pumpe mogu raditi s nivoom tekućine ispod središnje linije pumpe, što omogućava pumpi da podiže tekućinu odozdo.

Međutim, ključno pitanje nije samo da li pumpa može "podići" tečnost.

Stvarni sistem mora zadovoljiti traženi NPSH uslov:

Kako se usisna visina povećava, pritisak na ulazu pumpe se smanjuje i gubici u usisnom vodu postaju značajniji.

Stoga, što je veća usisna visina, to pažljivije treba provjeriti sistem na rizik od kavitacije.

Ø P4: Da li je potreban nepovratni ventil na potisu pumpe?

U mnogim pumpnim sistemima,Nepovratni ventil na ispusnom otvoru je važan dio dizajna sistema.

Uglavnom pruža tri prednosti.

1. Sprečava obrnuti tok

Kada pumpa prestane raditi, razlike u pritisku u sistemu mogu uzrokovati povratak tečnosti prema pumpi.

Nepovratni ventil sprečava ovaj obrnuti tok.

2. Sprečava obrnutu rotaciju

Obrnuti tok može uzrokovati okretanje rotora pumpe unazad.

U zavisnosti od rasporeda pumpe i pogona, ovo može uzrokovati probleme sa:

• · Mehaničke zaptivke
• · Ležajevi
• · Spojnice
• · Motor ili druga pogonska oprema

3. Pomaže u održavanju napunjenosti cjevovoda

U nekim sistemima, održavanje tečnosti u ispusnom vodu je važno za pouzdano ponovno pokretanje i rad sistema.

Međutim, tip ventila, položaj ugradnje i karakteristike zatvaranja treba odabrati u skladu sa stvarnim sistemom.

Za sisteme osjetljive na hidraulički udar, dodatne mjere kao što sunepovratni ventili koji se ne zatvaraju, nepovratni ventili sa sporim zatvaranjem, zračni ventili ili uređaji za zaštitu od prenaponamože biti potrebno.

Ø P5: Koji je idealan raspored cijevi za sistem centrifugalne pumpe?

Nestabilnost pumpe ponekad nije uzrokovana samom pumpom, već lošim rasporedom cjevovoda.

Jedan uobičajeni problem je:

Idealno

U određenim pumpnim sistemima, ispusni cjevovod treba kontinuirano rasti prema prijemnom rezervoaru ili odredištu sistema.

Ovo omogućava da se vazduh koji ulazi u sistem kreće prema najvišoj tački i na kraju izađe.

Pojednostavljeni idealni aranžman je:

Šta se dešava u stvarnim projektima?

U stvarnim instalacijama, cjevovodi često uključuju duge horizontalne dijelove.

Dugačak horizontalni dio ne mora nužno predstavljati problem.

Ključno je izbjegavati nepotrebne:

• · Najvažnije tačke
• · Niske tačke
• · Obrnuti nagibi
• · Lokacije na kojima se može nakupljati zrak

Ako se visoka tačka ne može izbjeći, potrebna je odgovarajućaventil za ispuštanje zraka / ventil za zrakmože biti potrebno.

Šta ako je kontrolni ventil ugrađen blizu kraja cjevovoda?

Lokaciju regulacionog ventila treba uzeti u obzir zajedno s nivoom u rezervoaru, nizvodnim pritiskom, padom pritiska ventila i rizikom od kavitacije.

Sistem treba održavati dovoljan pritisak na ventilu i izbjegavati radne uslove koji bi mogli dovesti do kavitacije.

Osnovni princip je:

Ø P6: Kako možete provjeriti performanse pumpe na terenu?

Jedna od najpouzdanijih metoda je poređenjestvarna mjerenja na terenu s krivuljom performansi pumpe proizvođača.

Tipična mjerenja uključuju:

• · Brzina protoka
• · Usisni pritisak
• · Pritisak pražnjenja
• · Brzina pumpe
• · Razlika u visini između tačaka mjerenja pritiska i središnje linije pumpe

Gdje treba instalirati manometre?

Manometre treba instalirati što je moguće bliže usisnim i ispusnim mlaznicama pumpe.

Također treba zabilježiti razliku u visini između tačaka mjerenja pritiska i središnje linije pumpe.

Glava pumpe nije jednostavno:

Proračun bi također trebao uzeti u obzir razliku u nadmorskoj visini i, gdje je to relevantno, utjecaj brzine.

Kako se može izmjeriti brzina protoka?

Idealno bi bilo koristiti odgovarajući uređaj za mjerenje protoka kao što je:

• · Magnetski mjerač protoka
• · Ultrazvučni mjerač protoka
• · Mjerač protoka turbine
• · Druga odgovarajuća oprema za mjerenje protoka

Ako mjerač protoka nije dostupan, protok se ponekad može procijeniti mjerenjem vremena potrebnog za punjenje rezervoara poznate zapremine.

Možemo li provjeriti samo zapornu glavu?

Da, za osnovnu provjeru performansi.

Thezaporna glavajavlja se pri nultom protoku, tako da nije potrebno mjerenje protoka.

Poređenje izmjerenog pritiska zatvaranja s krivuljom proizvođača može pomoći u utvrđivanju da li:

• · Pumpa radi ispravnom brzinom
• · Instaliran je ispravan promjer impelera
• · Performanse pumpe su uglavnom u skladu sa očekivanom krivuljom

Međutim:

Rad s nultim protokom može uzrokovati pregrijavanje, unutrašnju recirkulaciju, oštećenje mehaničkog zaptivača i druge probleme.

A šta je sa efikasnošću pumpe?

Mjerenje efikasnosti je složenije jer se ulazna snaga na osovini pumpe mora precizno odrediti.

U terenskim ispitivanjima, ovo može uključivati ​​mjerenje ulazne snage motora i uzimanje u obzir efikasnosti motora i mjenjača ili direktno mjerenje obrtnog momenta i brzine vratila.

Ø P7: Kako viskoznost tekućine utiče na performanse centrifugalne pumpe?

Većina krivulja performansi centrifugalnih pumpi zasniva se na testiranju sačista voda pod standardnim uslovima.

Kada pumpana tečnost ima znatno veću viskoznost od vode, performanse pumpe se mogu znatno promijeniti.

Tipični efekti uključuju:

• · Niži protok
• · Donji dio glave
• · Niža efikasnost
• · Veća potreba za snagom

Stoga:

Treba uzeti u obzir stvarnu viskoznost, gustoću, temperaturu i radnu tačku tekućine.

Za tečnosti visoke viskoznosti, efikasnost centrifugalne pumpe može značajno opasti.

U zavisnosti od primjene,pumpe s pozitivnim volumenom, kao što su vijčane pumpe, zupčaste pumpe ili rotacijske pumpe, mogu pružiti bolje rješenje.

Ne postoji jedna vrijednost viskoznosti koja se može koristiti kao univerzalno ograničenje za svaku centrifugalnu pumpu. Pogodnost pumpe treba procijeniti na osnovu stvarne primjene i dizajna pumpe.

P8: Može li pumpa raditi bilo gdje unutar raspona protoka prikazanog na njenoj krivulji performansi?

Ne nužno.

Činjenica da se neka tačka pojavljuje na krivulji pumpe ne znači da je to pogodna tačka za kontinuirani rad.

Centrifugalna pumpa bi normalno trebala raditi što je moguće bliže svojim:

Mnoge aplikacije ciljaju normalan radni raspon oko80%–120% protoka BEP-a, ali stvarni dozvoljeni radni raspon uvijek treba biti zasnovan na radnom opsegu koji preporučuje proizvođač.

Zašto treba izbjegavati produženi rad s niskim protokom?

Kada je protok znatno ispod BEP-a, pumpa može iskusiti:

• · Unutrašnja recirkulacija
• · Porast temperature
• · Povećana radijalna opterećenja
• · Veća vibracija
• · Habanje mehaničkog zaptivača
• · Povećano opterećenje ležajeva

Ako je kontinuirani rad s malim protokom neizbježan, moguća rješenja uključuju:

Opcija 1: Obilaznica / recirkulacijska linija minimalnog protoka

Dio tekućine se kontinuirano vraća do izvora usisavanja ili na drugu pogodnu lokaciju.

Opcija 2: Pogon s promjenjivom brzinom

VFD se može koristiti za smanjenje brzine pumpe i bolje usklađivanje izlazne snage pumpe sa stvarnim potrebama sistema.

Šta je sa prekomjernim protokom?

Rad previše desno od krivulje pumpe također može stvoriti probleme, uključujući:

• · Viši NPSHr
• · Smanjena NPSH marža
• · Kavitacija
• · Povećane vibracije
• · Preopterećenje motora
• · Smanjena efikasnost

Stoga:

Poželjna radna tačka je obično blizu projektne radne tačke i BEP-a, a istovremeno ostaje unutar dozvoljenog radnog opsega proizvođača.