Razumijete li stvarno centrifugalne pumpe? 8 inženjerskih pitanja koja utječu 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,Nazivni promjer usisne cijevi odabire se 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 usisnom vodu.

Međutim, ovo nije apsolutno pravilo za svaku instalaciju.

Orijentaciju reduktora treba odrediti na temelju rasporeda pumpe, nagiba cjevovoda, 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 tlaka
• · NPSHa
• · Uzorak protoka na ulazu pumpe
• · Duljina ravne cijevi
• · Položaj koljena i ventila
• · Mogućnost zračnih džepova

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

Za razliku od usisnih cjevovoda, regulacijski ventili nisu uvijek odabrani s istim nazivnim promjerom kao i glavni cjevovod.

Na primjer:

Postoji nekoliko razloga za ovu praksu.

1. Niži troškovi

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

2. Bolji raspon kontrole

Regulacijski ventil regulira protok promjenom svog otvora.

Ako je ventil prevelik, može raditi na vrlo malom otvoru u normalnim uvjetima. To može smanjiti njegov učinkoviti raspon regulacije i otežati preciznu regulaciju protoka.

Pravilno dimenzionirani manji ventil može raditi unutar prikladnijeg raspona otvaranja.

3. Nedostatak je veći gubitak tlaka

Manji ventil povećava brzinu protoka i time povećava pad tlaka.

Dakle, princip nije:

Ventil treba pravilno odabrati na temelju:

• · Brzina protoka
• · Diferencijalni tlak
• · Životopis/Kv
• · Potreban raspon regulacije
• · Dopušteni pad tlaka

Ø P3: Treba li uvijek pozitivni tlak na usisnom ulazu centrifugalne pumpe?

Ne.

Uobičajena zabluda je da usisni tlak centrifugalne pumpe uvijek mora biti iznad atmosferskog tlaka.

U stvarnosti, mnoge pumpe mogu raditi s razinom tekućine ispod središnje linije pumpe, što pumpi omogućuje podizanje tekućine odozdo.

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

Stvarni sustav mora zadovoljiti traženi uvjet NPSH:

S povećanjem usisne visine, tlak na ulazu pumpe se smanjuje, a gubici u usisnom vodu postaju značajniji.

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

Ø P4: Je li potreban nepovratni ventil na ispusnoj strani pumpe?

U mnogim pumpnim sustavima,Nepovratni ventil na ispusnom otvoru važan je dio dizajna sustava.

Uglavnom pruža tri prednosti.

1. Sprječava obrnuti tok

Kada se pumpa zaustavi, razlike u tlaku u sustavu mogu uzrokovati povratak tekućine prema pumpi.

Nepovratni ventil sprječava ovaj obrnuti protok.

2. Sprječava obrnutu rotaciju

Obrnuti tok može uzrokovati okretanje rotora pumpe unatrag.

Ovisno o rasporedu pumpe i pogona, to može uzrokovati probleme sa:

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

3. Pomaže u održavanju napunjenosti cjevovoda

U nekim sustavima, održavanje tekućine u ispusnom vodu važno je za pouzdano ponovno pokretanje i rad sustava.

Međutim, vrstu ventila, položaj ugradnje i karakteristike zatvaranja treba odabrati prema stvarnom sustavu.

Za sustave 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 centrifugalnu pumpu?

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

Jedan uobičajeni problem je:

Idealno

U određenim crpnim sustavima, ispusni cjevovod trebao bi se kontinuirano uzdizati prema prijemnom spremniku ili odredištu sustava.

To omogućuje zraku koji ulazi u sustav da se kreće prema najvišoj točki i na kraju izađe.

Pojednostavljeni idealni raspored je:

Što se događa u stvarnim projektima?

U stvarnim instalacijama, cjevovodi često uključuju duge horizontalne dijelove.

Dugi horizontalni dio ne mora nužno predstavljati problem.

Ključno je izbjegavati nepotrebne:

• · Vrhunci
• · Niske točke
• · Obrnuti nagibi
• · Mjesta gdje se može nakupljati zrak

Ako se visoka točka ne može izbjeći, potrebna je odgovarajućaventil za ispuštanje zraka / zračni ventilmože biti potrebno.

Što ako je regulacijski ventil ugrađen blizu kraja cjevovoda?

Položaj regulacijskog ventila treba uzeti u obzir zajedno s razinom u spremniku, nizvodnim tlakom, padom tlaka ventila i rizikom od kavitacije.

Sustav treba održavati dovoljan tlak na ventilu i izbjegavati radne uvjete koji bi mogli dovesti do kavitacije.

Osnovni princip je:

Ø P6: Kako možete provjeriti performanse pumpe na terenu?

Jedna od najpouzdanijih metoda je usporedbastvarna terenska mjerenja s krivuljom performansi pumpe proizvođača.

Tipična mjerenja uključuju:

• · Brzina protoka
• · Usisni tlak
• · Tlak pražnjenja
• · Brzina pumpe
• · Razlika u visini između točaka mjerenja tlaka i središnje linije pumpe

Gdje treba ugraditi mjerače tlaka?

Manometre treba postaviti što bliže usisnim i ispusnim mlaznicama pumpe.

Također treba zabilježiti razliku u visini između točaka mjerenja tlaka i središnje linije pumpe.

Glava pumpe nije jednostavno:

Izračun bi također trebao uzeti u obzir razliku u nadmorskoj visini i, gdje je to relevantno, učinke 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
• · Ostala odgovarajuća oprema za mjerenje protoka

Ako mjerač protoka nije dostupan, protok se ponekad može procijeniti mjerenjem vremena potrebnog za punjenje spremnika poznatog volumena.

Možemo li provjeriti samo zapornu glavu?

Da, za osnovnu provjeru performansi.

Thezapornu glavudogađa se pri nultom protoku, tako da nije potrebno mjerenje protoka.

Usporedba izmjerene visine zatvaranja s krivuljom proizvođača može pomoći u utvrđivanju sljedećeg:

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

Međutim:

Rad s nultim protokom može uzrokovati pregrijavanje, unutarnju recirkulaciju, oštećenje mehaničke brtve i druge probleme.

Što je s učinkovitošću pumpe?

Mjerenje učinkovitosti je složenije jer se ulazna snaga na osovinu pumpe mora točno odrediti.

U terenskim ispitivanjima to može uključivati ​​mjerenje ulazne snage motora i uzimajući u obzir učinkovitost motora i mjenjača ili izravno mjerenje okretnog momenta i brzine osovine.

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

Većina krivulja performansi centrifugalnih pumpi temelji se na ispitivanju sčista voda pod standardnim uvjetima.

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

Tipični učinci uključuju:

• · Donji protok
• · Donja glava
• · Niža učinkovitost
• · Veća potreba za snagom

Stoga:

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

Za tekućine visoke viskoznosti, učinkovitost centrifugalne pumpe može se značajno smanjiti.

Ovisno o primjeni,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. Prikladnost pumpe treba procijeniti na temelju stvarne primjene i dizajna pumpe.

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

Ne nužno.

Činjenica da se točka pojavljuje na krivulji pumpe ne znači da je to prikladna točka za kontinuirani rad.

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

Mnoge primjene ciljaju normalan radni raspon oko80%–120% protoka BEP-a, ali stvarni dopušteni radni raspon uvijek bi trebao biti temeljen na radnom rasponu koji preporučuje proizvođač.

Zašto treba izbjegavati dugotrajan rad s niskim protokom?

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

• · Unutarnja recirkulacija
• · Porast temperature
• · Povećana radijalna opterećenja
• · Viša vibracija
• · Trošenje mehaničke brtve
• · Povećano opterećenje ležajeva

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

Opcija 1: Obilaznica / recirkulacijski vod minimalnog protoka

Dio tekućine se kontinuirano vraća u izvor usisavanja ili na drugo prikladno mjesto.

Opcija 2: Pogon s promjenjivom brzinom

VFD se može koristiti za smanjenje brzine pumpe i bolje usklađivanje izlaza pumpe sa stvarnim potrebama sustava.

Što je s prekomjernim protokom?

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

• · Viši NPSHr
• · Smanjena marža NPSH-a
• · Kavitacija
• · Povećane vibracije
• · Preopterećenje motora
• · Smanjena učinkovitost

Stoga:

Poželjna radna točka je obično blizu projektirane radne točke i BEP-a, a pritom ostaje unutar dopuštenog radnog raspona proizvođača.