Вы действительно разбираетесь в центробежных насосах? 8 инженерных вопросов, влияющих на надежность насосов.

Ø В1: Почему всасывающая труба обычно на один размер больше, чем всасывающий патрубок насоса?

Это очень распространенная практика при установке центробежных насосов.

Во многих приложенияхНоминальный диаметр всасывающей трубы выбирается на один размер больше, чем диаметр всасывающего патрубка насоса.Для соединения трубы с насосом обычно используется подходящий эксцентриковый переходник.

Почему?

Есть три основные причины:

Почему так часто используется эксцентриковый редуктор?

Для горизонтальных всасывающих трубопроводов,эксцентриковый редуктор с плоской верхней частьюЭтот метод обычно используется для минимизации вероятности образования воздушных пробок во всасывающей линии.

Однако это не является абсолютным правилом для каждой установки.

Ориентацию редуктора следует определять с учетом расположения насоса, уклона трубопровода, характеристик жидкости и возможности скопления воздуха.

Инженерный принцип

Цель состоит не просто в том, чтобы сделать всасывающую трубу «на один размер больше».

При проектировании следует учитывать:

• · Скорость всасывания
• • Потери на трение и локальные потери давления
• · NPSHa
• · Схема потока на входе насоса
• • Длина прямой трубы
• • Расположение колен и клапанов
• • Возможность образования воздушных карманов

Ø В2: Почему регулирующий клапан часто имеет меньший диаметр, чем основная труба?

В отличие от всасывающих трубопроводов, регулирующие клапаны не всегда выбираются с тем же номинальным диаметром, что и основной трубопровод.

Например:

Существует несколько причин для такой практики.

1. Более низкая стоимость

Как правило, клапан меньшего диаметра стоит дешевле, чем клапан того же диаметра, что и основной трубопровод.

2. Лучший диапазон управления

Регулирующий клапан изменяет поток, изменяя степень своего открытия.

Если клапан имеет избыточный размер, в нормальных условиях он может работать при очень малом открытии. Это может уменьшить его эффективный диапазон регулирования и затруднить точное управление потоком.

Клапан меньшего размера, правильно подобранный по размеру, может работать в более подходящем диапазоне открытия.

3. Компромисс заключается в более высоких потерях давления.

Клапан меньшего диаметра увеличивает скорость потока и, следовательно, увеличивает перепад давления.

Таким образом, принцип не таков:

Выбор клапана должен основываться на следующих критериях:

• • Скорость потока
• • Разница давлений
• · Cv/Kv
• • Требуемый диапазон управления
• · Допустимое падение давления

Ø В3: Всегда ли на всасывающем патрубке центробежного насоса необходимо создавать избыточное давление?

Нет.

Распространенное заблуждение заключается в том, что давление всасывания центробежного насоса всегда должно быть выше атмосферного давления.

В действительности многие насосы могут работать при уровне жидкости ниже центральной оси насоса, что позволяет насосу поднимать жидкость снизу.

Однако ключевой вопрос заключается не просто в том, может ли насос «поднять» жидкость.

Фактическая система должна удовлетворять требуемому условию NPSH:

По мере увеличения высоты всасывания давление на входе в насос снижается, а потери во всасывающем трубопроводе становятся более значительными.

Следовательно, чем выше высота всасывания, тем тщательнее следует проверять систему на предмет риска кавитации.

Ø Вопрос 4: Требуется ли обратный клапан на стороне нагнетания насоса?

Во многих насосных системах,Обратный клапан нагнетания является важной частью конструкции системы..

Это дает в основном три преимущества.

1. Предотвращает обратный поток.

Когда насос останавливается, разница давлений в системе может вызвать обратный поток жидкости к насосу.

Обратный клапан предотвращает обратный поток.

2. Предотвращает обратное вращение.

Обратный поток может привести к вращению рабочего колеса насоса в обратном направлении.

В зависимости от конфигурации насоса и привода это может вызвать проблемы со следующими компонентами:

• • Механические уплотнения
• • Подшипники
• · Соединения
• • Двигатель или другое приводное оборудование

3. Способствует поддержанию заполненности трубопровода.

В некоторых системах поддержание уровня жидкости в напорном трубопроводе имеет важное значение для надежного перезапуска и работы системы.

Однако тип клапана, место установки и характеристики закрытия следует выбирать в соответствии с конкретной системой.

Для систем, чувствительных к гидроударам, необходимы дополнительные меры, такие как...обратные клапаны без резкого срабатывания, обратные клапаны с медленным закрытием, воздушные клапаны или устройства защиты от перенапряженияможет потребоваться.

Ø В5: Какова оптимальная схема трубопроводов для системы центробежного насоса?

Нестабильность работы насоса иногда вызвана не самим насосом, а неправильной компоновкой трубопроводов.

Одна из распространенных проблем:

В идеале

В некоторых насосных системах напорный трубопровод должен непрерывно подниматься в направлении приемного резервуара или пункта назначения системы.

Это позволяет воздуху, поступающему в систему, двигаться к самой высокой точке и в конечном итоге выходить наружу.

Упрощенное идеальное расположение выглядит так:

Что происходит в реальных проектах?

В реальных установках трубопроводы часто включают длинные горизонтальные участки.

Длинный горизонтальный участок не обязательно является проблемой.

Главное — избегать ненужного:

• • Ключевые моменты
• • Недостатки
• • Обратные склоны
• • Места, где может скапливаться воздух

Если избежать достижения кульминации невозможно, следует выбрать подходящий вариант.клапан выпуска воздуха / воздушный клапанможет потребоваться.

Что произойдет, если регулирующий клапан будет установлен в конце трубопровода?

При выборе места для регулирующего клапана следует учитывать уровень жидкости в резервуаре, давление на выходе, перепад давления на клапане и риск кавитации.

Система должна поддерживать достаточное давление на клапане и избегать условий эксплуатации, которые могут привести к кавитации.

Основной принцип таков:

Ø В6: Как можно проверить работоспособность насоса в полевых условиях?

Один из самых надежных методов — это сравнение.фактические измерения в полевых условиях с использованием кривой производительности насоса, предоставленной производителем..

Типичные измерения включают:

• • Скорость потока
• • Давление всасывания
• • Давление на выходе
• · Скорость насоса
• • Разница высот между точками измерения давления и осевой линией насоса.

Где следует устанавливать манометры?

Манометры следует устанавливать как можно ближе к всасывающему и нагнетательному патрубкам насоса.

Также следует зафиксировать разницу высот между точками измерения давления и осевой линией насоса.

Насосная головка — это не просто:

При расчете следует также учитывать разницу высот и, где это уместно, влияние скорости.

Как можно измерить расход?

В идеале следует использовать подходящее устройство для измерения расхода, например:

• • Магнитный расходомер
• • Ультразвуковой расходомер
• • Турбинный расходомер
• • Другое подходящее оборудование для измерения расхода

Если расходомер недоступен, расход иногда можно оценить, измерив время, необходимое для заполнения резервуара известного объема.

Можно ли проверить только запорную головку?

Да, для базовой проверки производительности.

Онзапорная головкаЭто происходит при нулевом расходе, поэтому измерение расхода не требуется.

Сравнение измеренного напора в закрытом положении с кривой, предоставленной производителем, может помочь определить, является ли:

• • Насос работает с правильной скоростью.
• • Установлено рабочее колесо правильного диаметра.
• • Характеристики насоса в целом соответствуют ожидаемым значениям.

Однако:

Работа в режиме нулевого потока может привести к перегреву, внутренней рециркуляции, повреждению механических уплотнений и другим проблемам.

А как насчет эффективности насоса?

Измерение эффективности является более сложной задачей, поскольку необходимо точно определить мощность, подаваемую на вал насоса.

В ходе полевых испытаний это может включать измерение входной мощности двигателя и учет КПД двигателя и трансмиссии, или непосредственное измерение крутящего момента и скорости вращения вала.

Ø Вопрос 7: Как вязкость жидкости влияет на производительность центробежного насоса?

Большинство кривых производительности центробежных насосов основаны на испытаниях с использованиемчистая вода в стандартных условиях.

Когда перекачиваемая жидкость имеет значительно более высокую вязкость, чем вода, производительность насоса может существенно измениться.

Типичные последствия включают:

• • Более низкий расход
• · Нижняя часть головы
• • Более низкая эффективность
• • Более высокие требования к мощности

Поэтому:

Следует учитывать фактическую вязкость, плотность, температуру и рабочую точку жидкости.

При работе с высоковязкими жидкостями эффективность центробежного насоса может значительно снизиться.

В зависимости от области применения,объемные насосыТакие устройства, как винтовые, шестеренчатые или роторные насосы, могут представлять собой более эффективное решение.

Не существует единого значения вязкости, которое можно было бы использовать в качестве универсального предела для всех центробежных насосов. Пригодность насоса следует оценивать, исходя из фактического применения и конструкции насоса.

Вопрос 8: Может ли насос работать в любом диапазоне расхода, указанном на его кривой производительности?

Не обязательно.

Тот факт, что определенная точка появляется на кривой производительности насоса, не означает, что она подходит для непрерывной работы.

Центробежный насос, как правило, должен работать как можно ближе к своему оптимальному рабочему положению:

Во многих приложениях целевой диапазон рабочих температур составляет около...80–120% потока BEPОднако фактический допустимый диапазон рабочих параметров всегда должен основываться на рекомендованном производителем диапазоне рабочих параметров.

Почему следует избегать длительной работы при низком расходе воды?

Когда расход значительно ниже оптимальной точки потока, насос может испытывать следующие проблемы:

• • Внутренняя рециркуляция
• • Повышение температуры
• • Увеличение радиальных нагрузок
• • Более высокая вибрация
• • Износ механических уплотнений
• • Повышенные нагрузки на подшипники

Если непрерывная работа с низким расходом неизбежна, возможные решения включают:

Вариант 1: Обводная/рециркуляционная линия с минимальным расходом

Часть жидкости непрерывно возвращается в источник всасывания или в другое подходящее место.

Вариант 2: Привод с регулируемой скоростью

Частотно-регулируемый привод (ЧРП) может использоваться для снижения скорости вращения насоса и более точного согласования его производительности с фактической потребностью системы.

А что насчет чрезмерного потока?

Работа насоса слишком сильно справа от заданной кривой также может создавать проблемы, в том числе:

• • Более высокий уровень NPSHr
• • Снижен запас NPSH
• · Кавитация
• • Усиленная вибрация
• • Перегрузка двигателя
• • Снижение эффективности

Поэтому:

Как правило, предпочтительная рабочая точка находится близко к расчетной рабочей точке и точке оптимальной эффективности, оставаясь при этом в пределах допустимого производителем диапазона рабочих параметров.