Opravdu rozumíte odstředivým čerpadlům? 8 technických otázek, které ovlivňují spolehlivost čerpadel

Ø Otázka 1: Proč je sací potrubí obvykle o jednu velikost větší než sací tryska čerpadla?

Toto je velmi běžná praxe u instalací odstředivých čerpadel.

V mnoha aplikacích,Jmenovitý průměr sacího potrubí je zvolen o jednu velikost větší než sací tryska čerpadlaPro připojení potrubí k čerpadlu se obvykle používá vhodná excentrická redukce.

Proč?

Existují tři hlavní důvody:

Proč se běžně používá excentrický reduktor?

Pro horizontální sací potrubí, aexcentrický reduktor s plochým vrcholemse běžně používá k minimalizaci možnosti tvorby vzduchových kapes v sacím potrubí.

To však není absolutní pravidlo pro každou instalaci.

Orientace reduktoru by měla být určena na základě uspořádání čerpadla, sklonu potrubí, vlastností kapaliny a možnosti hromadění vzduchu.

Inženýrský princip

Cílem není jednoduše zvětšit sací potrubí „o jednu velikost“.

Návrh by měl zohlednit:

• · Rychlost sání
• · Tření a lokální tlakové ztráty
• · NPSHa
• · Průtok na vstupu čerpadla
• · Délka rovné trubky
• · Umístění kolen a ventilů
• · Možnost vzniku vzduchových kapes

Ø Otázka 2: Proč je regulační ventil často menší než hlavní potrubí?

Na rozdíl od sacího potrubí se regulační ventily ne vždy vybírají se stejným jmenovitým průměrem jako hlavní potrubí.

Například:

Pro tuto praxi existuje několik důvodů.

1. Nižší náklady

Menší ventil obvykle stojí méně než ventil se stejným průměrem jako hlavní potrubí.

2. Lepší rozsah ovládání

Regulační ventil reguluje průtok změnou svého otevření.

Pokud je ventil předimenzovaný, může za normálních podmínek pracovat s velmi malým otvorem. To může snížit jeho efektivní regulační rozsah a ztížit přesnou regulaci průtoku.

Správně dimenzovaný menší ventil může pracovat ve vhodnějším rozsahu otevření.

3. Nevýhodou je vyšší tlaková ztráta

Menší ventil zvyšuje rychlost proudění a tím i tlakovou ztrátu.

Takže princip není:

Ventil by měl být správně vybrán na základě:

• · Průtok
• · Diferenční tlak
• · Životopis/Kv
• · Požadovaný regulační rozsah
• · Přípustný pokles tlaku

Ø Q3: Potřebuje sací vstup odstředivého čerpadla vždy přetlak?

Žádný.

Častým omylem je, že sací tlak odstředivého čerpadla musí být vždy vyšší než atmosférický tlak.

Ve skutečnosti může mnoho čerpadel pracovat s hladinou kapaliny pod středovou osou čerpadla, což umožňuje čerpadlu čerpat kapalinu zespodu.

Klíčovou otázkou však není jen to, zda čerpadlo dokáže kapalinu „zvednout“.

Skutečný systém musí splňovat požadovanou podmínku NPSH:

S rostoucí sací výškou se snižuje tlak na vstupu do čerpadla a ztráty v sacím potrubí se stávají výraznějšími.

Čím vyšší je sací výška, tím pečlivěji je třeba systém kontrolovat na riziko kavitace.

Ø Q4: Je na výtlačné straně čerpadla nutná zpětná klapka?

V mnoha čerpacích systémech,Zpětný ventil na výtlačném potrubí je důležitou součástí návrhu systému.

Poskytuje to hlavně tři výhody.

1. Zabraňuje zpětnému toku

Když se čerpadlo zastaví, tlakové rozdíly v systému mohou způsobit tok kapaliny zpět k čerpadlu.

Zpětný ventil tomuto zpětnému toku zabraňuje.

2. Zabraňuje zpětnému otáčení

Zpětný tok může způsobit, že se oběžné kolo čerpadla bude otáčet dozadu.

V závislosti na uspořádání čerpadla a pohonu to může způsobit problémy s:

• · Mechanické ucpávky
• · Ložiska
• · Spojky
• · Motor nebo jiné pohonné zařízení

3. Pomáhá udržovat naplněné potrubí

V některých systémech je udržování kapaliny ve výtlačném potrubí důležité pro spolehlivý restart a provoz systému.

Typ ventilu, montážní poloha a uzavírací charakteristiky by však měly být zvoleny podle konkrétního systému.

U systémů citlivých na vodní rázy jsou nutná dodatečná opatření, jako napříkladzpětné ventily bez zavírání, pomalu se zavírající zpětné ventily, vzduchové ventily nebo přepěťová ochranamůže být vyžadováno.

Ø Q5: Jaké je ideální uspořádání potrubí pro systém odstředivého čerpadla?

Nestabilita čerpadla někdy není způsobena samotným čerpadlem, ale špatným uspořádáním potrubí.

Jeden běžný problém je:

Ideálně

V některých čerpacích systémech by mělo výtlačné potrubí plynule stoupat směrem k přijímací nádrži nebo cíli systému.

To umožňuje vzduchu vstupujícímu do systému pohybovat se směrem k nejvyššímu bodu a nakonec unikat.

Zjednodušené ideální uspořádání je:

Co se děje v reálných projektech?

V reálných instalacích potrubí často obsahuje dlouhé horizontální úseky.

Dlouhý vodorovný úsek nemusí být nutně problém.

Klíčem je vyhnout se zbytečným:

• · Nejvyšší body
• · Slabé stránky
• · Obrácené svahy
• · Místa, kde se může hromadit vzduch

Pokud se nelze vyhnout dosažení nejvyššího bodu, je nutné provést vhodnéodvzdušňovací ventil / odvzdušňovací ventilmůže být vyžadováno.

Co když je regulační ventil instalován blízko konce potrubí?

Umístění regulačního ventilu by mělo být zváženo společně s hladinou v nádrži, tlakem za ventilem, poklesem tlaku ve ventilu a rizikem kavitace.

Systém by měl udržovat dostatečný tlak na ventilu a vyhýbat se provozním podmínkám, které by mohly vést ke kavitaci.

Základní princip je:

Ø Q6: Jak lze v terénu zkontrolovat výkon čerpadla?

Jednou z nejspolehlivějších metod je porovnánískutečná měření v terénu s výkonovou křivkou čerpadla od výrobce.

Mezi typická měření patří:

• · Průtok
• · Sací tlak
• · Výtlačný tlak
• · Rychlost čerpadla
• · Výškový rozdíl mezi body měření tlaku a středovou osou čerpadla

Kam by měly být instalovány tlakoměry?

Tlakoměry by měly být instalovány co nejblíže k sacímu a výtlačnému hrdlu čerpadla.

Měl by se také zaznamenat výškový rozdíl mezi body měření tlaku a středovou osou čerpadla.

Hlava čerpadla není jen:

Výpočet by měl zohlednit také výškový rozdíl a případně i vliv rychlosti.

Jak lze měřit průtok?

V ideálním případě použijte vhodné zařízení pro měření průtoku, jako například:

• · Magnetický průtokoměr
• · Ultrazvukový průtokoměr
• · Turbínový průtokoměr
• · Další vhodné zařízení pro měření průtoku

Pokud není k dispozici průtokoměr, lze průtok někdy odhadnout měřením času potřebného k naplnění nádrže o známém objemu.

Můžeme zkontrolovat pouze uzavírací hlavici?

Ano, pro základní kontrolu výkonu.

Ten/Ta/Touzavírací hlavadochází při nulovém průtoku, takže není nutné měření průtoku.

Porovnání naměřené uzavírací výšky s křivkou výrobce může pomoci určit, zda:

• · Čerpadlo běží správnou rychlostí
• · Je nainstalován správný průměr oběžného kola
• · Výkon čerpadla je obecně v souladu s očekávanou křivkou

Však:

Provoz s nulovým průtokem může způsobit přehřátí, vnitřní recirkulaci, poškození mechanické ucpávky a další problémy.

A co účinnost čerpadla?

Měření účinnosti je složitější, protože vstupní výkon na hřídeli čerpadla musí být stanoven přesně.

Při testování v terénu to může zahrnovat měření vstupního výkonu motoru a zohlednění účinnosti motoru a převodovky nebo přímé měření točivého momentu a otáček hřídele.

Ø Q7: Jak viskozita kapaliny ovlivňuje výkon odstředivého čerpadla?

Většina výkonnostních křivek odstředivých čerpadel je založena na testování sčistá voda za standardních podmínek.

Pokud má čerpaná kapalina výrazně vyšší viskozitu než voda, může se výkon čerpadla značně změnit.

Mezi typické účinky patří:

• · Nižší průtok
• · Spodní část hlavy
• · Nižší účinnost
• · Vyšší požadavky na výkon

Proto:

Je třeba zohlednit skutečnou viskozitu kapaliny, hustotu, teplotu a provozní bod.

U vysoce viskózních kapalin se účinnost odstředivého čerpadla může výrazně snížit.

V závislosti na aplikaci,objemová čerpadla, jako jsou šroubová čerpadla, zubová čerpadla nebo rotační čerpadla, mohou poskytnout lepší řešení.

Neexistuje jediná hodnota viskozity, kterou by bylo možné použít jako univerzální limit pro každé odstředivé čerpadlo. Vhodnost čerpadla by měla být posouzena na základě skutečné aplikace a konstrukce čerpadla.

Q8: Může čerpadlo pracovat kdekoli v rozsahu průtoku uvedeném na jeho výkonové křivce?

Ne nutně.

Skutečnost, že se na křivce čerpadla objeví bod, neznamená, že je vhodný pro nepřetržitý provoz.

Odstředivé čerpadlo by mělo normálně pracovat co nejblíže svému:

Mnoho aplikací se zaměřuje na normální provozní rozsah kolem80 %–120 % průtoku BEP, ale skutečný povolený provozní rozsah by měl vždy vycházet z provozního rozsahu doporučeného výrobcem.

Proč je třeba se vyhnout dlouhodobému provozu s nízkým průtokem?

Pokud je průtok výrazně pod BEP, může u čerpadla dojít k:

• · Vnitřní recirkulace
• · Zvýšení teploty
• · Zvýšené radiální zatížení
• · Vyšší vibrace
• · Opotřebení mechanického těsnění
• · Zvýšené zatížení ložisek

Pokud je nepřetržitý provoz s nízkým průtokem nevyhnutelný, možná řešení zahrnují:

Možnost 1: Obtokové / recirkulační potrubí s minimálním průtokem

Část kapaliny se nepřetržitě vrací do sacího zdroje nebo na jiné vhodné místo.

Možnost 2: Pohon s proměnnými otáčkami

Pro snížení otáček čerpadla a lepší přizpůsobení výkonu čerpadla skutečným požadavkům systému lze použít frekvenční měnič.

A co nadměrný průtok?

Provoz příliš vpravo od křivky čerpadla může také způsobit problémy, včetně:

• · Vyšší NPSHr
• · Snížená marže NPSH
• · Kavitace
• · Zvýšené vibrace
• · Přetížení motoru
• · Snížená účinnost

Proto:

Preferovaný provozní bod se obvykle nachází v blízkosti konstrukčního pracovního bodu a bodu BEP, přičemž zůstává v rámci výrobcem povoleného provozního rozsahu.