Κατανοείτε πραγματικά τις φυγοκεντρικές αντλίες; 8 μηχανικά ερωτήματα που επηρεάζουν την αξιοπιστία της αντλίας

Ø Ε1: Γιατί ο σωλήνας αναρρόφησης είναι συνήθως ένα μέγεθος μεγαλύτερος από το ακροφύσιο αναρρόφησης της αντλίας;

Αυτή είναι μια πολύ συνηθισμένη πρακτική σε εγκαταστάσεις φυγοκεντρικών αντλιών.

Σε πολλές εφαρμογές, τοη ονομαστική διάμετρος του σωλήνα αναρρόφησης επιλέγεται ένα μέγεθος μεγαλύτερο από το ακροφύσιο αναρρόφησης της αντλίαςΈνας κατάλληλος έκκεντρος μειωτήρας χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνδεση του σωλήνα με την αντλία.

Γιατί;

Υπάρχουν τρεις κύριοι λόγοι:

Γιατί χρησιμοποιείται συνήθως ένας έκκεντρος μειωτήρας;

Για οριζόντιες σωληνώσεις αναρρόφησης, έναέκκεντρος μειωτήρας με επίπεδη επιφάνειαχρησιμοποιείται συνήθως για την ελαχιστοποίηση της πιθανότητας σχηματισμού θυλάκων αέρα στη γραμμή αναρρόφησης.

Ωστόσο, αυτός δεν είναι ένας απόλυτος κανόνας για κάθε εγκατάσταση.

Ο προσανατολισμός του μειωτήρα θα πρέπει να καθορίζεται με βάση τη διάταξη της αντλίας, την κλίση των σωληνώσεων, τα χαρακτηριστικά του υγρού και την πιθανότητα συσσώρευσης αέρα.

Αρχή της μηχανικής

Ο στόχος δεν είναι απλώς να γίνει ο σωλήνας αναρρόφησης «ένα μέγεθος μεγαλύτερος».

Ο σχεδιασμός θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη:

• · Ταχύτητα αναρρόφησης
• · Τριβή και τοπικές απώλειες πίεσης
• · NPSHa
• · Διάγραμμα ροής εισόδου αντλίας
• · Ευθύγραμμο μήκος σωλήνα
• · Θέση αγκώνων και βαλβίδων
• · Πιθανότητα δημιουργίας θυλάκων αέρα

Ø Ε2: Γιατί μια βαλβίδα ελέγχου είναι συχνά μικρότερη από τον κύριο σωλήνα;

Σε αντίθεση με τις σωληνώσεις αναρρόφησης, οι βαλβίδες ελέγχου δεν επιλέγονται πάντα με την ίδια ονομαστική διάμετρο με τον κύριο αγωγό.

Για παράδειγμα:

Υπάρχουν αρκετοί λόγοι για αυτήν την πρακτική.

1. Χαμηλότερο κόστος

Μια μικρότερη βαλβίδα κοστίζει γενικά λιγότερο από μια βαλβίδα με την ίδια διάμετρο με τον κύριο αγωγό.

2. Καλύτερο εύρος ελέγχου

Μια βαλβίδα ελέγχου ρυθμίζει τη ροή αλλάζοντας το άνοιγμά της.

Εάν η βαλβίδα είναι υπερμεγέθης, ενδέχεται να λειτουργεί σε πολύ μικρό άνοιγμα υπό κανονικές συνθήκες. Αυτό μπορεί να μειώσει το αποτελεσματικό εύρος ελέγχου της και να δυσχεράνει τον ακριβή έλεγχο της ροής.

Μια μικρότερη βαλβίδα κατάλληλου μεγέθους μπορεί να λειτουργήσει εντός ενός καταλληλότερου εύρους ανοίγματος.

3. Το αντάλλαγμα είναι η μεγαλύτερη απώλεια πίεσης

Μια μικρότερη βαλβίδα αυξάνει την ταχύτητα ροής και επομένως αυξάνει την πτώση πίεσης.

Έτσι, η αρχή δεν είναι:

Η βαλβίδα πρέπει να επιλεγεί σωστά με βάση:

• · Ρυθμός ροής
• · Διαφορική πίεση
• · Cv/Kv
• · Απαιτούμενο εύρος ελέγχου
• · Επιτρεπόμενη πτώση πίεσης

Ø Ε3: Χρειάζεται πάντα θετική πίεση η είσοδος αναρρόφησης μιας φυγοκεντρικής αντλίας;

Οχι.

Μια συνηθισμένη εσφαλμένη αντίληψη είναι ότι η πίεση αναρρόφησης μιας φυγοκεντρικής αντλίας πρέπει πάντα να είναι πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση.

Στην πραγματικότητα, πολλές αντλίες μπορούν να λειτουργούν με τη στάθμη του υγρού κάτω από την κεντρική γραμμή της αντλίας, επιτρέποντάς της να ανυψώνει το υγρό από κάτω.

Ωστόσο, το βασικό ζήτημα δεν είναι απλώς το αν η αντλία μπορεί να «ανυψώσει» το υγρό.

Το πραγματικό σύστημα πρέπει να ικανοποιεί την απαιτούμενη συνθήκη NPSH:

Καθώς αυξάνεται η ανύψωση αναρρόφησης, η πίεση στην είσοδο της αντλίας μειώνεται και οι απώλειες στη γραμμή αναρρόφησης γίνονται πιο σημαντικές.

Επομένως, όσο υψηλότερη είναι η ανύψωση αναρρόφησης, τόσο πιο προσεκτικά πρέπει να ελέγχεται το σύστημα για κίνδυνο σπηλαίωσης.

Ø Ε4: Απαιτείται βαλβίδα ελέγχου στην πλευρά κατάθλιψης της αντλίας;

Σε πολλά συστήματα άντλησης,Μια βαλβίδα ελέγχου εκκένωσης είναι ένα σημαντικό μέρος του σχεδιασμού του συστήματος.

Προσφέρει κυρίως τρία οφέλη.

1. Αποτρέπει την αντίστροφη ροή

Όταν η αντλία σταματήσει, οι διαφορές πίεσης στο σύστημα μπορούν να προκαλέσουν ροή υγρού πίσω προς την αντλία.

Η βαλβίδα ελέγχου αποτρέπει αυτήν την αντίστροφη ροή.

2. Αποτρέπει την αντίστροφη περιστροφή

Η αντίστροφη ροή μπορεί να προκαλέσει την περιστροφή της πτερωτής της αντλίας προς τα πίσω.

Ανάλογα με τη διάταξη της αντλίας και του μηχανισμού κίνησης, αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα με:

• · Μηχανικές σφραγίδες
• · Ρουλεμάν
• · Σύνδεσμοι
• · Κινητήρας ή άλλος εξοπλισμός κίνησης

3. Βοηθά στη διατήρηση ενός γεμάτου αγωγού

Σε ορισμένα συστήματα, η διατήρηση υγρού στη γραμμή εκκένωσης είναι σημαντική για την αξιόπιστη επανεκκίνηση και τη λειτουργία του συστήματος.

Ωστόσο, ο τύπος της βαλβίδας, η θέση εγκατάστασης και τα χαρακτηριστικά κλεισίματος θα πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με το πραγματικό σύστημα.

Για συστήματα ευαίσθητα σε υδραυλικό πλήγμα, απαιτούνται πρόσθετα μέτρα όπωςβαλβίδες αντεπιστροφής χωρίς κλείσιμο, βαλβίδες αντεπιστροφής αργού κλεισίματος, βαλβίδες αέρα ή συσκευές προστασίας από υπερτάσειςμπορεί να απαιτείται.

Ø Ε5: Ποια είναι η ιδανική διάταξη σωληνώσεων για ένα σύστημα φυγοκεντρικής αντλίας;

Η αστάθεια της αντλίας μερικές φορές δεν προκαλείται από την ίδια την αντλία, αλλά από κακή διάταξη των σωληνώσεων.

Ένα κοινό πρόβλημα είναι:

Ιδανικά

Σε ορισμένα συστήματα άντλησης, ο αγωγός εκκένωσης θα πρέπει να ανεβαίνει συνεχώς προς τη δεξαμενή υποδοχής ή τον προορισμό του συστήματος.

Αυτό επιτρέπει στον αέρα που εισέρχεται στο σύστημα να κινείται προς το υψηλότερο σημείο και τελικά να διαφεύγει.

Μια απλοποιημένη ιδανική διάταξη είναι:

Τι συμβαίνει στα πραγματικά έργα;

Σε πραγματικές εγκαταστάσεις, οι αγωγοί συχνά περιλαμβάνουν μεγάλα οριζόντια τμήματα.

Ένα μακρύ οριζόντιο τμήμα δεν αποτελεί απαραίτητα πρόβλημα.

Το κλειδί είναι να αποφύγετε τα περιττά:

• · Υψηλότερα σημεία
• · Χαμηλά σημεία
• · Αντίστροφες κλίσεις
• · Τοποθεσίες όπου μπορεί να συσσωρευτεί αέρας

Εάν ένα υψηλό σημείο δεν μπορεί να αποφευχθεί, μια κατάλληληβαλβίδα απελευθέρωσης αέρα / βαλβίδα αέραμπορεί να απαιτείται.

Τι γίνεται αν εγκατασταθεί βαλβίδα ελέγχου κοντά στο τέλος του αγωγού;

Η θέση της βαλβίδας ελέγχου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε συνδυασμό με τη στάθμη της δεξαμενής, την πίεση κατάντη, την πτώση πίεσης της βαλβίδας και τον κίνδυνο σπηλαίωσης.

Το σύστημα θα πρέπει να διατηρεί επαρκή πίεση στη βαλβίδα και να αποφεύγει συνθήκες λειτουργίας που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σπηλαίωση.

Η βασική αρχή είναι:

Ø Ε6: Πώς μπορείτε να ελέγξετε την απόδοση της αντλίας στο πεδίο;

Μία από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους είναι η σύγκρισηπραγματικές μετρήσεις πεδίου με την καμπύλη απόδοσης αντλίας του κατασκευαστή.

Τυπικές μετρήσεις περιλαμβάνουν:

• · Ρυθμός ροής
• · Πίεση αναρρόφησης
• · Πίεση εκκένωσης
• · Ταχύτητα αντλίας
• · Υψομετρική διαφορά μεταξύ των σημείων μέτρησης πίεσης και της κεντρικής γραμμής της αντλίας

Πού πρέπει να εγκατασταθούν τα μανόμετρα πίεσης;

Τα μανόμετρα πρέπει να εγκαθίστανται όσο το δυνατόν πιο κοντά στα ακροφύσια αναρρόφησης και κατάθλιψης της αντλίας.

Θα πρέπει επίσης να καταγράφεται η υψομετρική διαφορά μεταξύ των σημείων μέτρησης πίεσης και της κεντρικής γραμμής της αντλίας.

Η κεφαλή της αντλίας δεν είναι απλώς:

Ο υπολογισμός θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τη διαφορά υψομέτρου και, όπου είναι σχετικό, τις επιδράσεις της ταχύτητας.

Πώς μπορεί να μετρηθεί ο ρυθμός ροής;

Ιδανικά, χρησιμοποιήστε μια κατάλληλη συσκευή μέτρησης ροής, όπως:

• · Μαγνητικός μετρητής ροής
• · Υπερηχητικός μετρητής ροής
• · Ροόμετρο στροβίλου
• · Άλλος κατάλληλος εξοπλισμός μέτρησης ροής

Εάν δεν υπάρχει διαθέσιμος μετρητής ροής, η ροή μπορεί μερικές φορές να εκτιμηθεί μετρώντας τον χρόνο που απαιτείται για την πλήρωση μιας δεξαμενής γνωστού όγκου.

Μπορούμε να ελέγξουμε μόνο την κεφαλή διακοπής;

Ναι, για έναν βασικό έλεγχο απόδοσης.

Οκεφαλή διακοπήςσυμβαίνει σε μηδενική ροή, επομένως δεν απαιτείται μέτρηση ροής.

Η σύγκριση της μετρούμενης κεφαλής απενεργοποίησης με την καμπύλη του κατασκευαστή μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό των εξής:

• · Η αντλία λειτουργεί με τη σωστή ταχύτητα
• · Έχει εγκατασταθεί η σωστή διάμετρος πτερωτής
• · Η απόδοση της αντλίας είναι γενικά σύμφωνη με την αναμενόμενη καμπύλη

Ωστόσο:

Η λειτουργία μηδενικής ροής μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση, εσωτερική ανακυκλοφορία, ζημιά στη μηχανική στεγανοποίηση και άλλα προβλήματα.

Τι γίνεται με την απόδοση της αντλίας;

Η μέτρηση της απόδοσης είναι πιο περίπλοκη επειδή η ισχύς εισόδου στον άξονα της αντλίας πρέπει να προσδιοριστεί με ακρίβεια.

Σε επιτόπιες δοκιμές, αυτό μπορεί να περιλαμβάνει τη μέτρηση της ισχύος εισόδου του κινητήρα και τη συνεκτίμηση της απόδοσης του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων ή την άμεση μέτρηση της ροπής και της ταχύτητας του άξονα.

Ø Ε7: Πώς επηρεάζει το ιξώδες του υγρού την απόδοση της φυγοκεντρικής αντλίας;

Οι περισσότερες καμπύλες απόδοσης φυγοκεντρικών αντλιών βασίζονται σε δοκιμές μεκαθαρό νερό υπό κανονικές συνθήκες.

Όταν το αντλούμενο υγρό έχει σημαντικά υψηλότερο ιξώδες από το νερό, η απόδοση της αντλίας μπορεί να αλλάξει σημαντικά.

Τυπικές επιπτώσεις περιλαμβάνουν:

• · Χαμηλότερη ροή
• · Κάτω κεφαλή
• · Χαμηλότερη απόδοση
• · Υψηλότερες απαιτήσεις ισχύος

Επομένως:

Θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη το πραγματικό ιξώδες, η πυκνότητα, η θερμοκρασία και το σημείο λειτουργίας του υγρού.

Για υγρά με υψηλό ιξώδες, η απόδοση μιας φυγοκεντρικής αντλίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά.

Ανάλογα με την εφαρμογή,αντλίες θετικής εκτόπισης, όπως οι κοχλιωτές αντλίες, οι γραναζωτές αντλίες ή οι περιστροφικές αντλίες, μπορεί να παρέχουν μια καλύτερη λύση.

Δεν υπάρχει μία μόνο τιμή ιξώδους που να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καθολικό όριο για κάθε φυγοκεντρική αντλία. Η καταλληλότητα της αντλίας θα πρέπει να αξιολογείται με βάση την πραγματική εφαρμογή και τον σχεδιασμό της.

Ε8: Μπορεί μια αντλία να λειτουργήσει οπουδήποτε εντός του εύρους ροής που φαίνεται στην καμπύλη απόδοσής της;

Όχι απαραίτητα.

Το γεγονός ότι εμφανίζεται ένα σημείο στην καμπύλη της αντλίας δεν σημαίνει ότι είναι κατάλληλο σημείο για συνεχή λειτουργία.

Μια φυγοκεντρική αντλία θα πρέπει κανονικά να λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στις εξής συνθήκες:

Πολλές εφαρμογές στοχεύουν σε ένα κανονικό εύρος λειτουργίας γύρω από80%–120% της ροής BEP, αλλά το πραγματικό επιτρεπόμενο εύρος λειτουργίας θα πρέπει πάντα να βασίζεται στο συνιστώμενο εύρος λειτουργίας του κατασκευαστή.

Γιατί πρέπει να αποφεύγεται η παρατεταμένη λειτουργία χαμηλής ροής;

Όταν η ροή είναι σημαντικά κάτω από την BEP, η αντλία ενδέχεται να παρουσιάσει:

• · Εσωτερική ανακυκλοφορία
• · Αύξηση θερμοκρασίας
• · Αυξημένα ακτινικά φορτία
• · Υψηλότερη δόνηση
• · Φθορά μηχανικής στεγανοποίησης
• · Αυξημένα φορτία ρουλεμάν

Εάν η συνεχής λειτουργία χαμηλής ροής είναι αναπόφευκτη, οι πιθανές λύσεις περιλαμβάνουν:

Επιλογή 1: Παράκαμψη ελάχιστης ροής / γραμμή ανακυκλοφορίας

Ένα μέρος του υγρού επιστρέφει συνεχώς στην πηγή αναρρόφησης ή σε άλλη κατάλληλη θέση.

Επιλογή 2: Μεταβλητή ταχύτητα κίνησης

Ένα VFD μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση της ταχύτητας της αντλίας και την καλύτερη αντιστοίχιση της εξόδου της αντλίας με την πραγματική ζήτηση του συστήματος.

Τι γίνεται με την υπερβολική ροή;

Η λειτουργία πολύ δεξιά από την καμπύλη της αντλίας μπορεί επίσης να δημιουργήσει προβλήματα, όπως:

• · Υψηλότερο NPSHr
• · Μειωμένο περιθώριο NPSH
• · Σπηλαίωση
• · Αυξημένη δόνηση
• · Υπερφόρτωση κινητήρα
• · Μειωμένη απόδοση

Επομένως:

Το προτιμώμενο σημείο λειτουργίας είναι συνήθως κοντά στο σημείο λειτουργίας σχεδιασμού και την BEP, ενώ παραμένει εντός του επιτρεπόμενου εύρους λειτουργίας του κατασκευαστή.