Czy naprawdę rozumiesz pompy odśrodkowe? 8 pytań inżynieryjnych, które wpływają na niezawodność pomp

Ø P1: Dlaczego rura ssąca jest zazwyczaj o jeden rozmiar większa od dyszy ssącej pompy?

Jest to bardzo powszechna praktyka w instalacjach pomp odśrodkowych.

W wielu zastosowaniachśrednica nominalna rury ssącej powinna być dobierana o jeden rozmiar większa od średnicy króćca ssącego pompyDo połączenia rury z pompą zazwyczaj stosuje się odpowiednią redukcję mimośrodową.

Dlaczego?

Istnieją trzy główne powody:

Dlaczego powszechnie stosuje się reduktor mimośrodowy?

W przypadku poziomego rurociągu ssącego,reduktor mimośrodowy płaski na górzejest powszechnie stosowany w celu zminimalizowania możliwości tworzenia się kieszeni powietrznych w przewodzie ssącym.

Nie jest to jednak reguła obowiązująca w każdej instalacji.

Orientację reduktora należy określić na podstawie rozmieszczenia pompy, nachylenia rurociągu, właściwości cieczy i możliwości gromadzenia się powietrza.

Zasada inżynierii

Celem nie jest po prostu powiększenie rury ssącej o „jeden rozmiar”.

Projekt powinien uwzględniać:

• · Prędkość ssania
• · Straty tarcia i ciśnienia lokalnego
• · NPSHa
• · Wzór przepływu wlotowego pompy
• · Długość prostej rury
• · Lokalizacja kolanek i zaworów
• · Możliwość powstawania kieszeni powietrznych

Ø P2: Dlaczego zawór sterujący jest często mniejszy niż główna rura?

W przeciwieństwie do rurociągów ssących, zawory sterujące nie zawsze są dobierane tak, aby miały taką samą średnicę nominalną jak rurociąg główny.

Na przykład:

Istnieje kilka powodów takiej praktyki.

1. Niższy koszt

Mniejszy zawór jest na ogół tańszy niż zawór o tej samej średnicy co główny rurociąg.

2. Lepszy zakres sterowania

Zawór sterujący reguluje przepływ poprzez zmianę swojego otwarcia.

Jeśli zawór jest przewymiarowany, może pracować przy bardzo małym otworze w normalnych warunkach. Może to zmniejszyć jego efektywny zakres regulacji i utrudnić precyzyjną kontrolę przepływu.

Mniejszy zawór o odpowiedniej wielkości może działać w bardziej odpowiednim zakresie otwarcia.

3. Kompromisem jest większa strata ciśnienia

Mniejszy zawór zwiększa prędkość przepływu, a zatem zwiększa spadek ciśnienia.

Zasada nie jest zatem taka:

Zawór należy prawidłowo dobrać biorąc pod uwagę:

• · Przepływ
• · Różnica ciśnień
• · Współczynnik Cv/Kv
• · Wymagany zakres sterowania
• · Dopuszczalny spadek ciśnienia

Ø P3: Czy wlot ssący pompy odśrodkowej zawsze musi mieć nadciśnienie?

NIE.

Częstym błędnym przekonaniem jest to, że ciśnienie ssania pompy odśrodkowej musi zawsze być wyższe od ciśnienia atmosferycznego.

W rzeczywistości wiele pomp może pracować przy poziomie cieczy poniżej osi pompy, co pozwala pompie podnosić ciecz spod spodu.

Kluczową kwestią nie jest jednak po prostu to, czy pompa może „podnieść” ciecz.

Rzeczywisty system musi spełniać wymagany warunek NPSH:

Wraz ze wzrostem wysokości ssania ciśnienie na wlocie pompy maleje, a straty w linii ssącej stają się bardziej znaczące.

Dlatego im wyższa wysokość ssania, tym dokładniej należy sprawdzać system pod kątem ryzyka kawitacji.

Ø P4: Czy po stronie tłocznej pompy wymagany jest zawór zwrotny?

W wielu systemach pompowychzawór zwrotny wylotowy jest ważną częścią konstrukcji systemu.

Zapewnia trzy główne korzyści.

1. Zapobiega przepływowi wstecznemu

Gdy pompa się zatrzyma, różnica ciśnień w układzie może spowodować cofnięcie się cieczy w kierunku pompy.

Zawór zwrotny zapobiega temu cofaniu się przepływu.

2. Zapobiega obrotowi wstecznemu

Przepływ wsteczny może spowodować odwrotny obrót wirnika pompy.

W zależności od układu pompy i napędu może to powodować problemy z:

• · Uszczelnienia mechaniczne
• · Łożyska
• · Sprzęgła
• · Silnik lub inny sprzęt napędowy

3. Pomaga utrzymać rurociąg w stanie napełnionym

W niektórych systemach utrzymanie cieczy w linii wylotowej jest istotne dla niezawodnego ponownego uruchomienia i działania systemu.

Jednakże typ zaworu, miejsce montażu i charakterystykę zamykania należy dobrać zgodnie z rzeczywistym systemem.

W przypadku systemów wrażliwych na uderzenia wodne należy zastosować dodatkowe środki, takie jak:zawory zwrotne bezskrzydłowe, zawory zwrotne wolno zamykające, zawory powietrzne lub urządzenia zabezpieczające przed przepięciamimoże być wymagane.

Ø P5: Jaki jest idealny układ rurociągów dla układu pompy odśrodkowej?

Niestabilność pompy czasami jest spowodowana nie przez samą pompę, ale przez złe ułożenie rur.

Jednym z częstych problemów jest:

Idealnie

W niektórych systemach pompowych rurociąg tłoczny powinien wznosić się w sposób ciągły w kierunku zbiornika odbiorczego lub miejsca docelowego systemu.

Dzięki temu powietrze, które dostaje się do układu, przemieszcza się w kierunku najwyższego punktu i ostatecznie wydostaje się na zewnątrz.

Uproszczony, idealny układ wygląda następująco:

Co się dzieje w rzeczywistych projektach?

W rzeczywistych instalacjach rurociągi często obejmują długie, poziome odcinki.

Długi odcinek poziomy nie musi stanowić problemu.

Kluczem jest unikanie niepotrzebnych:

• · Najważniejsze punkty
• · Niskie punkty
• · Odwrotne zbocza
• · Miejsca, w których może gromadzić się powietrze

Jeżeli nie można uniknąć wysokiego punktu, należy zastosować odpowiednizawór odpowietrzający / zawór powietrzamoże być wymagane.

A co jeżeli zawór sterujący zostanie zainstalowany na końcu rurociągu?

Lokalizację zaworu sterującego należy brać pod uwagę, biorąc pod uwagę poziom wody w zbiorniku, ciśnienie za zaworem, spadek ciśnienia za zaworem i ryzyko kawitacji.

Układ powinien utrzymywać odpowiednie ciśnienie na zaworze i unikać warunków pracy, które mogłyby prowadzić do kawitacji.

Podstawowa zasada jest taka:

Ø P6: Jak można sprawdzić wydajność pompy w terenie?

Jedną z najbardziej wiarygodnych metod jest porównanierzeczywiste pomiary terenowe z krzywą wydajności pompy producenta.

Typowe pomiary obejmują:

• · Przepływ
• · Ciśnienie ssania
• · Ciśnienie wylotowe
• · Prędkość pompy
• · Różnica wysokości między punktami pomiaru ciśnienia a osią pompy

Gdzie należy zamontować manometry?

Manometry powinny być zamontowane jak najbliżej króćców ssących i tłocznych pompy.

Należy również odnotować różnicę wysokości między punktami pomiaru ciśnienia a osią pompy.

Głowica pompy to nie tylko:

Obliczenia powinny uwzględniać również różnicę wysokości oraz, w stosownych przypadkach, wpływ prędkości.

Jak można zmierzyć natężenie przepływu?

Najlepiej jest użyć odpowiedniego urządzenia do pomiaru przepływu, takiego jak:

• · Przepływomierz magnetyczny
• · Przepływomierz ultradźwiękowy
• · Przepływomierz turbinowy
• · Inny odpowiedni sprzęt do pomiaru przepływu

Jeżeli nie dysponujemy przepływomierzem, przepływ można czasem oszacować, mierząc czas potrzebny do napełnienia zbiornika o znanej objętości.

Czy możemy sprawdzić tylko głowicę odcinającą?

Tak, w celu przeprowadzenia podstawowej kontroli wydajności.

Tengłowica odcinającawystępuje przy zerowym przepływie, więc nie jest wymagany pomiar przepływu.

Porównanie zmierzonej wysokości zamknięcia z krzywą producenta może pomóc w ustaleniu, czy:

• · Pompa pracuje z prawidłową prędkością
• · Zainstalowano wirnik o prawidłowej średnicy
• · Wydajność pompy jest generalnie zgodna z oczekiwaną krzywą

Jednakże:

Praca przy zerowym przepływie może powodować przegrzanie, wewnętrzną recyrkulację, uszkodzenie uszczelnienia mechanicznego i inne problemy.

A co z wydajnością pompy?

Pomiar wydajności jest bardziej skomplikowany, ponieważ konieczne jest dokładne określenie mocy wejściowej na wale pompy.

Podczas testów terenowych może to obejmować pomiar mocy wejściowej silnika i uwzględnienie sprawności silnika i przekładni lub bezpośredni pomiar momentu obrotowego i prędkości wału.

Ø P7: Jak lepkość cieczy wpływa na wydajność pompy odśrodkowej?

Większość krzywych wydajności pomp odśrodkowych opiera się na testach zczysta woda w standardowych warunkach.

Jeżeli pompowana ciecz ma znacznie większą lepkość niż woda, wydajność pompy może się znacznie zmienić.

Typowe efekty obejmują:

• · Niższy przepływ
• · Dolna część głowy
• · Niższa wydajność
• · Większe zapotrzebowanie na moc

Dlatego:

Należy wziąć pod uwagę rzeczywistą lepkość, gęstość, temperaturę i punkt pracy cieczy.

W przypadku cieczy o dużej lepkości wydajność pompy odśrodkowej może się znacznie zmniejszyć.

W zależności od zastosowania,pompy wyporowe, takie jak pompy śrubowe, pompy zębate lub pompy rotacyjne, mogą okazać się lepszym rozwiązaniem.

Nie ma jednej wartości lepkości, którą można by zastosować jako uniwersalną granicę dla każdej pompy odśrodkowej. Przydatność pompy należy oceniać na podstawie rzeczywistego zastosowania i konstrukcji pompy.

P8: Czy pompa może pracować w dowolnym zakresie przepływu przedstawionym na jej krzywej wydajności?

Niekoniecznie.

Fakt, że na krzywej pompy pojawia się jakiś punkt, nie oznacza, że ​​jest to punkt odpowiedni do pracy ciągłej.

Pompa odśrodkowa powinna normalnie działać tak blisko, jak to praktycznie możliwe:

Wiele aplikacji ma na celu normalny zakres działania w okolicach80%–120% przepływu BEPJednak rzeczywisty dopuszczalny zakres roboczy powinien zawsze opierać się na zalecanym przez producenta zakresie roboczym.

Dlaczego należy unikać długotrwałej pracy przy niskim przepływie?

Gdy przepływ jest znacznie niższy od BEP, pompa może doświadczyć następujących problemów:

• · Recyrkulacja wewnętrzna
• · Wzrost temperatury
• · Zwiększone obciążenia promieniowe
• · Wyższe wibracje
• · Zużycie uszczelnienia mechanicznego
• · Zwiększone obciążenia łożysk

Jeśli nie da się uniknąć ciągłej pracy przy niskim przepływie, możliwe rozwiązania obejmują:

Opcja 1: Linia obejściowa/recyrkulacyjna o minimalnym przepływie

Część cieczy jest stale zawracana do źródła ssania lub innego odpowiedniego miejsca.

Opcja 2: Napęd o zmiennej prędkości

Przetwornicę częstotliwości można wykorzystać do zmniejszenia prędkości pompy i lepszego dopasowania wydajności pompy do rzeczywistego zapotrzebowania systemu.

A co z nadmiernym przepływem?

Praca pompy zbyt daleko od jej krzywej może również powodować problemy, w tym:

• · Wyższy NPSHr
• · Zmniejszona marża NPSH
• · Kawitacja
• · Zwiększone wibracje
• · Przeciążenie silnika
• · Zmniejszona wydajność

Dlatego:

Preferowany punkt pracy jest zwykle bliski projektowanemu punktowi pracy i BEP, mieszcząc się jednocześnie w dopuszczalnym przez producenta zakresie pracy.