Naozaj rozumiete odstredivým čerpadlám? 8 technických otázok, ktoré ovplyvňujú spoľahlivosť čerpadiel

Ø Otázka 1: Prečo je sacie potrubie zvyčajne o jednu veľkosť väčšie ako sacia tryska čerpadla?

Toto je veľmi bežná prax v inštaláciách odstredivých čerpadiel.

V mnohých aplikáciách,menovitý priemer sacieho potrubia sa volí o jednu veľkosť väčší ako sacia tryska čerpadlaNa pripojenie potrubia k čerpadlu sa zvyčajne používa vhodný excentrický redukčný kus.

Prečo?

Existujú tri hlavné dôvody:

Prečo sa bežne používa excentrický reduktor?

Pre horizontálne sacie potrubie, aexcentrický reduktor s plochým vrchomsa bežne používa na minimalizáciu možnosti tvorby vzduchových bublín v sacom potrubí.

Toto však nie je absolútne pravidlo pre každú inštaláciu.

Orientácia redukcie by sa mala určiť na základe usporiadania čerpadla, sklonu potrubia, charakteristík kvapaliny a možnosti hromadenia vzduchu.

Inžiniersky princíp

Cieľom nie je len zväčšiť sacie potrubie „o jednu veľkosť“.

Návrh by mal zohľadniť:

• · Rýchlosť nasávania
• · Trenie a lokálne tlakové straty
• · NPSHa
• · Prietokový vzorec na vstupe čerpadla
• · Dĺžka rovnej rúry
• · Umiestnenie kolien a ventilov
• · Možnosť vzniku vzduchových bublín

Ø Otázka 2: Prečo je regulačný ventil často menší ako hlavné potrubie?

Na rozdiel od sacieho potrubia sa regulačné ventily nevyberajú vždy s rovnakým menovitým priemerom ako hlavné potrubie.

Napríklad:

Pre túto prax existuje niekoľko dôvodov.

1. Nižšie náklady

Menší ventil je vo všeobecnosti lacnejší ako ventil s rovnakým priemerom ako hlavné potrubie.

2. Lepší rozsah ovládania

Regulačný ventil reguluje prietok zmenou svojho otvorenia.

Ak je ventil predimenzovaný, môže za normálnych podmienok pracovať s veľmi malým otvorom. To môže znížiť jeho efektívny regulačný rozsah a sťažiť presnú reguláciu prietoku.

Správne dimenzovaný menší ventil môže pracovať vo vhodnejšom rozsahu otvorenia.

3. Nevýhodou je vyššia tlaková strata

Menší ventil zvyšuje rýchlosť prúdenia a tým zvyšuje tlakovú stratu.

Takže princíp nie je:

Ventil by sa mal správne vybrať na základe:

• · Prietok
• · Diferenčný tlak
• · Životopis/Kv
• · Požadovaný rozsah regulácie
• · Prípustný pokles tlaku

Ø Otázka 3: Potrebuje sací vstup odstredivého čerpadla vždy kladný tlak?

Nie.

Častým omylom je, že sací tlak odstredivého čerpadla musí byť vždy vyšší ako atmosférický tlak.

V skutočnosti môže mnoho čerpadiel pracovať s hladinou kvapaliny pod stredovou čiarou čerpadla, čo umožňuje čerpadlu zdvíhať kvapalinu zospodu.

Kľúčovou otázkou však nie je len to, či čerpadlo dokáže „zdvihnúť“ kvapalinu.

Skutočný systém musí spĺňať požadovanú podmienku NPSH:

So zvyšujúcim sacím zdvihom sa tlak na vstupe do čerpadla znižuje a straty v sacom potrubí sa stávajú výraznejšími.

Preto čím vyšší je sací zdvih, tým dôkladnejšie by sa mal systém kontrolovať na riziko kavitácie.

Ø Otázka 4: Je na výtlačnej strane čerpadla potrebný spätný ventil?

V mnohých čerpacích systémoch,Spätný ventil na výpuste je dôležitou súčasťou konštrukcie systému.

Poskytuje to hlavne tri výhody.

1. Zabraňuje spätnému toku

Keď sa čerpadlo zastaví, tlakové rozdiely v systéme môžu spôsobiť spätný tok kvapaliny smerom k čerpadlu.

Spätný ventil zabraňuje tomuto spätnému toku.

2. Zabraňuje spätnému otáčaniu

Spätný tok môže spôsobiť, že sa obežné koleso čerpadla bude otáčať dozadu.

V závislosti od usporiadania čerpadla a pohonu to môže spôsobiť problémy s:

• · Mechanické upchávky
• · Ložiská
• · Spojky
• · Motor alebo iné pohonné zariadenie

3. Pomáha udržiavať naplnené potrubie

V niektorých systémoch je udržiavanie kvapaliny vo výtlačnom potrubí dôležité pre spoľahlivé opätovné spustenie a prevádzku systému.

Typ ventilu, montážna poloha a charakteristiky zatvárania by sa však mali zvoliť podľa aktuálneho systému.

Pre systémy citlivé na vodný ráz sú potrebné dodatočné opatrenia, ako napríkladspätné ventily bez zatvárania, pomaly sa zatvárajúce spätné ventily, vzduchové ventily alebo prepäťové ochranymôže byť potrebné.

Ø Otázka 5: Aké je ideálne usporiadanie potrubia pre systém odstredivého čerpadla?

Nestabilita čerpadla niekedy nie je spôsobená samotným čerpadlom, ale zlým usporiadaním potrubia.

Jeden bežný problém je:

V ideálnom prípade

V niektorých čerpacích systémoch by malo výtlačné potrubie plynule stúpať smerom k prijímacej nádrži alebo cieľu systému.

To umožňuje vzduchu vstupujúcemu do systému pohybovať sa smerom k najvyššiemu bodu a nakoniec unikať.

Zjednodušené ideálne usporiadanie je:

Čo sa deje v reálnych projektoch?

V reálnych inštaláciách potrubia často obsahujú dlhé horizontálne úseky.

Dlhý horizontálny úsek nemusí byť nevyhnutne problém.

Kľúčom je vyhnúť sa zbytočným:

• · Najvyššie body
• · Nízke body
• · Opačné svahy
• · Miesta, kde sa môže hromadiť vzduch

Ak sa nedá vyhnúť vysokému bodu, je potrebné vykonať vhodnéodvzdušňovací ventil / vzduchový ventilmôže byť potrebné.

Čo ak je regulačný ventil nainštalovaný blízko konca potrubia?

Umiestnenie regulačného ventilu by sa malo zvážiť spolu s hladinou v nádrži, tlakom za ventilom, poklesom tlaku na ventile a rizikom kavitácie.

Systém by mal udržiavať dostatočný tlak na ventile a vyhýbať sa prevádzkovým podmienkam, ktoré by mohli viesť ku kavitácii.

Základný princíp je:

Ø Otázka 6: Ako môžete skontrolovať výkon čerpadla v teréne?

Jednou z najspoľahlivejších metód je porovnanieskutočné merania v teréne s krivkou výkonu čerpadla od výrobcu.

Medzi typické merania patria:

• · Prietok
• · Sací tlak
• · Výtlačný tlak
• · Rýchlosť čerpadla
• · Výškový rozdiel medzi bodmi merania tlaku a stredovou čiarou čerpadla

Kde by mali byť nainštalované tlakomery?

Tlakomery by mali byť inštalované čo najbližšie k sacím a výtlačným hrdlám čerpadla.

Mal by sa zaznamenať aj výškový rozdiel medzi bodmi merania tlaku a stredovou čiarou čerpadla.

Hlava čerpadla nie je jednoducho:

Výpočet by mal zohľadniť aj rozdiel výšok a prípadne aj vplyv rýchlosti.

Ako sa dá merať prietok?

V ideálnom prípade použite vhodné zariadenie na meranie prietoku, ako napríklad:

• · Magnetický prietokomer
• · Ultrazvukový prietokomer
• · Prietokomer turbíny
• · Ďalšie vhodné zariadenia na meranie prietoku

Ak nie je k dispozícii prietokomer, prietok sa niekedy dá odhadnúť meraním času potrebného na naplnenie nádrže so známym objemom.

Môžeme skontrolovať iba uzatváraciu hlavicu?

Áno, pre základnú kontrolu výkonu.

Ten/Tá/Touzatváracia hlavadochádza pri nulovom prietoku, takže meranie prietoku nie je potrebné.

Porovnanie nameranej uzatváracej výšky s krivkou výrobcu môže pomôcť určiť, či:

• · Čerpadlo beží správnou rýchlosťou
• · Je nainštalovaný správny priemer obežného kolesa
• · Výkon čerpadla je vo všeobecnosti v súlade s očakávanou krivkou

Avšak:

Prevádzka s nulovým prietokom môže spôsobiť prehriatie, vnútornú recirkuláciu, poškodenie mechanického tesnenia a ďalšie problémy.

A čo účinnosť čerpadla?

Meranie účinnosti je zložitejšie, pretože vstupný výkon na hriadeľ čerpadla musí byť určený presne.

Pri testovaní v teréne to môže zahŕňať meranie vstupného výkonu motora a zohľadnenie účinnosti motora a prevodovky alebo priame meranie krútiaceho momentu a otáčok hriadeľa.

Ø Otázka 7: Ako viskozita kvapaliny ovplyvňuje výkon odstredivého čerpadla?

Väčšina výkonnostných kriviek odstredivých čerpadiel je založená na testovaní sčistá voda za štandardných podmienok.

Ak má čerpaná kvapalina výrazne vyššiu viskozitu ako voda, výkon čerpadla sa môže značne zmeniť.

Medzi typické účinky patria:

• · Nižší prietok
• · Spodná časť hlavy
• · Nižšia účinnosť
• · Vyššia spotreba energie

Preto:

Mala by sa zohľadniť skutočná viskozita kvapaliny, hustota, teplota a prevádzkový bod.

Pri vysoko viskóznych kvapalinách sa účinnosť odstredivého čerpadla môže výrazne znížiť.

V závislosti od aplikácie,objemové čerpadlá, ako sú skrutkové čerpadlá, zubové čerpadlá alebo rotačné čerpadlá, môžu poskytnúť lepšie riešenie.

Neexistuje jediná hodnota viskozity, ktorú by bolo možné použiť ako univerzálny limit pre každé odstredivé čerpadlo. Vhodnosť čerpadla by sa mala posúdiť na základe skutočnej aplikácie a konštrukcie čerpadla.

Otázka 8: Môže čerpadlo pracovať kdekoľvek v rozsahu prietoku uvedenom na jeho výkonnostnej krivke?

Nie nevyhnutne.

Skutočnosť, že sa na krivke čerpadla objaví bod, neznamená, že je vhodným bodom pre nepretržitú prevádzku.

Odstredivé čerpadlo by malo bežne pracovať čo najbližšie k svojmu:

Mnohé aplikácie sa zameriavajú na normálny prevádzkový rozsah okolo80 % – 120 % prietoku BEP, ale skutočný povolený prevádzkový rozsah by mal vždy vychádzať z prevádzkového rozsahu odporúčaného výrobcom.

Prečo by sa malo vyhýbať dlhodobej prevádzke s nízkym prietokom?

Keď je prietok výrazne pod BEP, čerpadlo môže mať nasledujúce následky:

• · Vnútorná recirkulácia
• · Zvýšenie teploty
• · Zvýšené radiálne zaťaženie
• · Vyššie vibrácie
• · Opotrebovanie mechanického tesnenia
• · Zvýšené zaťaženie ložísk

Ak je nepretržitá prevádzka s nízkym prietokom nevyhnutná, možné riešenia zahŕňajú:

Možnosť 1: Obtokové/recirkulačné potrubie s minimálnym prietokom

Časť kvapaliny sa kontinuálne vracia do zdroja nasávania alebo na iné vhodné miesto.

Možnosť 2: Pohon s premenlivou rýchlosťou

Na zníženie otáčok čerpadla a lepšie prispôsobenie výkonu čerpadla skutočným požiadavkám systému je možné použiť frekvenčný menič (VFD).

A čo nadmerný prietok?

Prevádzka príliš napravo od krivky čerpadla môže tiež spôsobiť problémy vrátane:

• · Vyššia NPSHr
• · Znížená marža NPSH
• · Kavitácia
• · Zvýšené vibrácie
• · Preťaženie motora
• · Znížená účinnosť

Preto:

Preferovaný prevádzkový bod je zvyčajne blízko projektovaného pracovného bodu a bodu BEP, pričom zostáva v rámci povoleného prevádzkového rozsahu výrobcu.