Ali res razumete centrifugalne črpalke? 8 inženirskih vprašanj, ki vplivajo na zanesljivost črpalk

Ø V1: Zakaj je sesalna cev običajno za eno velikost večja od sesalne šobe črpalke?

To je zelo pogosta praksa pri vgradnjah centrifugalnih črpalk.

V mnogih aplikacijah jeNazivni premer sesalne cevi je izbran za eno velikost večji od sesalne šobe črpalkeZa priključitev cevi na črpalko se običajno uporablja primeren ekscentrični reduktor.

Zakaj?

Obstajajo trije glavni razlogi:

Zakaj se pogosto uporablja ekscentrični reduktor?

Za vodoravne sesalne cevi, aekscentrični reduktor z ravnim vrhomse pogosto uporablja za zmanjšanje možnosti nastanka zračnih žepov v sesalnem vodu.

Vendar to ni absolutno pravilo za vsako namestitev.

Orientacijo reduktorja je treba določiti glede na razporeditev črpalke, naklon cevovoda, značilnosti tekočine in možnost kopičenja zraka.

Inženirsko načelo

Cilj ni zgolj povečati sesalno cev za "eno velikost".

Pri zasnovi je treba upoštevati:

• · Hitrost sesanja
• · Trenje in lokalne izgube tlaka
• · NPSHa
• · Vzorec pretoka na dovodu črpalke
• · Dolžina ravne cevi
• · Lokacija komolcev in ventilov
• · Možnost zračnih žepov

Ø V2: Zakaj je regulacijski ventil pogosto manjši od glavne cevi?

Za razliko od sesalnih cevi, regulacijski ventili niso vedno izbrani z enakim nazivnim premerom kot glavni cevovod.

Na primer:

Za to prakso obstaja več razlogov.

1. Nižji stroški

Manjši ventil običajno stane manj kot ventil z enakim premerom kot glavni cevovod.

2. Boljši razpon nadzora

Regulacijski ventil uravnava pretok s spreminjanjem odprtine.

Če je ventil prevelik, lahko v normalnih pogojih deluje pri zelo majhni odprtini. To lahko zmanjša njegovo učinkovito območje regulacije in oteži natančno regulacijo pretoka.

Pravilno dimenzioniran manjši ventil lahko deluje v ustreznejšem območju odpiranja.

3. Kompromis je večja izguba tlaka

Manjši ventil poveča hitrost pretoka in s tem poveča padec tlaka.

Torej načelo ni:

Ventil je treba pravilno izbrati na podlagi:

• · Pretok
• · Diferencialni tlak
• · Cv/Kv
• · Zahtevano območje regulacije
• · Dovoljeni padec tlaka

Ø V3: Ali je na sesalnem vhodu centrifugalne črpalke vedno potreben pozitivni tlak?

Ne.

Pogosto zmotno prepričanje je, da mora biti sesalni tlak centrifugalne črpalke vedno nad atmosferskim tlakom.

V resnici lahko veliko črpalk deluje z nivojem tekočine pod središčnico črpalke, kar omogoča črpalki, da dvigne tekočino od spodaj.

Vendar ključno vprašanje ni zgolj to, ali lahko črpalka "dvigne" tekočino.

Dejanski sistem mora izpolnjevati zahtevani pogoj NPSH:

Z naraščanjem sesalnega dviga se tlak na vhodu črpalke zmanjša in izgube v sesalnem vodu postanejo večje.

Zato je treba sistem natančneje preveriti glede tveganja kavitacije, čim višji je sesalni dvig.

Ø V4: Ali je na izpustni strani črpalke potreben nepovratni ventil?

V mnogih črpalnih sistemih,Izpustni povratni ventil je pomemben del zasnove sistema.

Predvsem pa ponuja tri prednosti.

1. Preprečuje povratni tok

Ko se črpalka ustavi, lahko zaradi tlačnih razlik v sistemu tekočina steče nazaj proti črpalki.

Nepovratni ventil preprečuje ta povratni tok.

2. Preprečuje vzvratno vrtenje

Povratni tok lahko povzroči, da se rotor črpalke vrti nazaj.

Glede na razporeditev črpalke in pogona lahko to povzroči težave z:

• · Mehanska tesnila
• · Ležaji
• · Spojke
• · Motor ali druga pogonska oprema

3. Pomaga ohranjati napolnjen cevovod

V nekaterih sistemih je vzdrževanje tekočine v tlačnem vodu pomembno za zanesljiv ponovni zagon in delovanje sistema.

Vendar pa je treba vrsto ventila, položaj namestitve in zapiralne karakteristike izbrati glede na dejanski sistem.

Za sisteme, občutljive na vodni udar, so potrebni dodatni ukrepi, kot sonepovratni ventili brez zaloputnjevanja, počasno zapiralni povratni ventili, zračni ventili ali naprave za prenapetostno zaščitomorda bo potrebno.

Ø V5: Kakšna je idealna postavitev cevovodov za sistem centrifugalne črpalke?

Nestabilnost črpalke včasih ni posledica same črpalke, temveč slabe razporeditve cevovodov.

Ena pogosta težava je:

V idealnem primeru

V nekaterih črpalnih sistemih se mora izpustni cevovod neprekinjeno dvigovati proti sprejemnemu rezervoarju ali cilju sistema.

To omogoča, da se zrak, ki vstopa v sistem, premika proti najvišji točki in sčasoma uide.

Poenostavljena idealna ureditev je:

Kaj se dogaja v resničnih projektih?

V resničnih instalacijah cevovodi pogosto vključujejo dolge vodoravne odseke.

Dolg vodoravni odsek ni nujno problem.

Ključno je, da se izognemo nepotrebnim:

• · Vrhunci
• · Nizke točke
• · Obrnjena pobočja
• · Mesta, kjer se lahko nabira zrak

Če se najvišji točki ni mogoče izogniti, je potrebna ustreznaventil za izpust zraka / zračni ventilmorda bo potrebno.

Kaj pa, če je regulacijski ventil nameščen blizu konca cevovoda?

Lokacijo regulacijskega ventila je treba upoštevati skupaj z nivojem v rezervoarju, tlakom za njim, padcem tlaka ventila in tveganjem kavitacije.

Sistem mora vzdrževati zadosten tlak na ventilu in se izogibati obratovalnim pogojem, ki bi lahko povzročili kavitacijo.

Osnovno načelo je:

Ø V6: Kako lahko preverite delovanje črpalke na terenu?

Ena najbolj zanesljivih metod je primerjavadejanske terenske meritve s krivuljo delovanja črpalke proizvajalca.

Tipične meritve vključujejo:

• · Pretok
• · Sesalni tlak
• · Izpustni tlak
• · Hitrost črpalke
• · Višinska razlika med točkami merjenja tlaka in središčnico črpalke

Kje naj bodo nameščeni manometri tlaka?

Manometre je treba namestiti čim bližje sesalni in tlačni šobi črpalke.

Zabeležiti je treba tudi višinsko razliko med točkami merjenja tlaka in središčnico črpalke.

Glava črpalke ni preprosto:

Izračun mora upoštevati tudi razliko v višini in, kjer je to ustrezno, vplive hitrosti.

Kako se lahko izmeri pretok?

V idealnem primeru uporabite primerno napravo za merjenje pretoka, kot je:

• · Magnetni merilnik pretoka
• · Ultrazvočni merilnik pretoka
• · Merilnik pretoka turbine
• · Druga ustrezna oprema za merjenje pretoka

Če merilnik pretoka ni na voljo, lahko pretok včasih ocenimo z merjenjem časa, potrebnega za polnjenje rezervoarja z znano prostornino.

Ali lahko preverimo samo zaporno glavo?

Da, za osnovni pregled delovanja.

Thezapiralna glavase pojavi pri ničelnem pretoku, zato meritev pretoka ni potrebna.

Primerjava izmerjene zaporne višine s krivuljo proizvajalca lahko pomaga ugotoviti, ali:

• · Črpalka deluje s pravilno hitrostjo
• · Nameščen je pravilen premer rotorja
• · Zmogljivost črpalke je na splošno skladna s pričakovano krivuljo

Vendar:

Delovanje z ničelnim pretokom lahko povzroči pregrevanje, notranjo recirkulacijo, poškodbe mehanskega tesnila in druge težave.

Kaj pa učinkovitost črpalke?

Merjenje učinkovitosti je bolj zapleteno, ker je treba natančno določiti vhodno moč na gredi črpalke.

Pri terenskih testiranjih lahko to vključuje merjenje vhodne moči motorja in upoštevanje učinkovitosti motorja in menjalnika ali neposredno merjenje navora in hitrosti gredi.

Ø V7: Kako viskoznost tekočine vpliva na delovanje centrifugalne črpalke?

Večina krivulj delovanja centrifugalnih črpalk temelji na testiranju zčista voda v standardnih pogojih.

Ko ima črpana tekočina bistveno višjo viskoznost kot voda, se lahko delovanje črpalke znatno spremeni.

Tipični učinki vključujejo:

• · Nižji pretok
• · Spodnja glava
• · Nižja učinkovitost
• · Višja zahteva po moči

Zato:

Upoštevati je treba dejansko viskoznost, gostoto, temperaturo in delovno točko tekočine.

Pri zelo viskoznih tekočinah se lahko učinkovitost centrifugalne črpalke znatno zmanjša.

Odvisno od aplikacije,črpalke s pozitivnim izpodrivanjem, kot so vijačne črpalke, zobniške črpalke ali rotacijske črpalke, lahko nudijo boljšo rešitev.

Ni ene same vrednosti viskoznosti, ki bi jo lahko uporabili kot univerzalno omejitev za vsako centrifugalno črpalko. Primernost črpalke je treba oceniti glede na dejansko uporabo in zasnovo črpalke.

V8: Ali lahko črpalka deluje kjer koli znotraj območja pretoka, prikazanega na njeni krivulji delovanja?

Ni nujno.

Dejstvo, da se točka pojavi na krivulji črpalke, še ne pomeni, da je primerna za neprekinjeno delovanje.

Centrifugalna črpalka naj bi običajno delovala čim bližje svojemu:

Številne aplikacije ciljajo na normalno delovno območje okoli80 %–120 % pretoka BEP, vendar mora dejansko dovoljeno delovno območje vedno temeljiti na proizvajalčevem priporočenem delovnem območju.

Zakaj se je treba izogibati dolgotrajnemu delovanju z nizkim pretokom?

Ko je pretok znatno pod BEP, lahko črpalka doživi:

• · Notranja recirkulacija
• · Dvig temperature
• · Povečane radialne obremenitve
• · Višje vibracije
• · Obraba mehanskega tesnila
• · Povečane obremenitve ležajev

Če se neprekinjeno delovanje z nizkim pretokom ni mogoče izogniti, so možne rešitve:

Možnost 1: Obvodni/recirkulacijski vod z minimalnim pretokom

Del tekočine se neprekinjeno vrača k viru sesanja ali na drugo primerno mesto.

Možnost 2: Pogon s spremenljivo hitrostjo

Za zmanjšanje hitrosti črpalke in boljše prilagajanje izhodne moči črpalke dejanskim potrebam sistema se lahko uporabi frekvenčni pretvornik.

Kaj pa prekomerni pretok?

Delovanje preveč desno od krivulje črpalke lahko povzroči tudi težave, vključno z:

• · Višji NPSHr
• · Zmanjšana marža NPSH
• · Kavitacija
• · Povečane vibracije
• · Preobremenitev motorja
• · Zmanjšana učinkovitost

Zato:

Prednostna delovna točka je običajno blizu projektne delovne točke in BEP, hkrati pa ostane znotraj dovoljenega obratovalnega območja proizvajalca.