Förstår du verkligen centrifugalpumpar? 8 tekniska frågor som påverkar pumparnas tillförlitlighet

Ø F1: Varför är sugröret vanligtvis en storlek större än pumpens sugmunstycke?

Detta är en mycket vanlig praxis i installationer av centrifugalpumpar.

I många tillämpningar, denSugrörets nominella diameter är vald en storlek större än pumpens sugmunstyckeEn lämplig excentrisk reduceringskoppling används normalt för att ansluta röret till pumpen.

Varför?

Det finns tre huvudskäl:

Varför används ofta en excentrisk reducerare?

För horisontella sugrör, aexcentrisk reducerare med platt toppanvänds vanligtvis för att minimera risken för att luftfickor bildas i sugledningen.

Detta är dock inte en absolut regel för varje installation.

Reducerrörets orientering bör bestämmas baserat på pumparrangemang, rörledningens lutning, vätskeegenskaper och risken för luftansamling.

Ingenjörsprincip

Målet är inte bara att göra sugröret ”en storlek större”.

Designen bör beakta:

• · Sughastighet
• · Friktion och lokala tryckförluster
• · NPSH
• · Pumpens inloppsflödesmönster
• · Rak rörlängd
• · Placering av böjar och ventiler
• · Möjlighet till luftfickor

Ø F2: Varför är en styrventil ofta mindre än huvudröret?

Till skillnad från sugrör väljs inte alltid styrventiler med samma nominella diameter som huvudrörledningen.

Till exempel:

Det finns flera skäl till denna praxis.

1. Lägre kostnad

En mindre ventil kostar generellt mindre än en ventil med samma diameter som huvudrörledningen.

2. Bättre kontrollområde

En reglerventil reglerar flödet genom att ändra dess öppning.

Om ventilen är överdimensionerad kan den arbeta med en mycket liten öppning under normala förhållanden. Detta kan minska dess effektiva reglerområde och försvåra exakt flödeskontroll.

En mindre ventil av rätt storlek kan arbeta inom ett mer lämpligt öppningsområde.

3. Avvägningen är högre tryckförlust

En mindre ventil ökar flödeshastigheten och ökar därmed tryckfallet.

Så principen är inte:

Ventilen bör väljas korrekt baserat på:

• · Flödeshastighet
• · Differenstryck
• · CV/Kv
• · Erforderligt kontrollområde
• · Tillåtet tryckfall

Ø F3: Behöver en centrifugalpump alltid positivt tryck?

Inga.

En vanlig missuppfattning är att sugtrycket på en centrifugalpump alltid måste vara över atmosfärstrycket.

I verkligheten kan många pumpar arbeta med vätskenivån under pumpens mittlinje, vilket gör att pumpen kan lyfta vätska underifrån.

Den viktigaste frågan är dock inte bara om pumpen kan "lyfta" vätskan.

Det faktiska systemet måste uppfylla det erforderliga NPSH-villkoret:

Allt eftersom sughöjden ökar minskar trycket vid pumpens inlopp och förlusterna i sugledningen blir mer betydande.

Ju högre sughöjden är, desto noggrannare bör systemet kontrolleras för kavitationsrisk.

Ø F4: Krävs en backventil på pumpens utloppssida?

I många pumpsystem,En utloppsventil är en viktig del av systemdesignen.

Det ger huvudsakligen tre fördelar.

1. Förhindrar omvänd flöde

När pumpen stannar kan tryckskillnader i systemet göra att vätska flödar tillbaka mot pumpen.

Backventilen förhindrar detta omvända flöde.

2. Förhindrar omvänd rotation

Omvänt flöde kan få pumphjulet att rotera bakåt.

Beroende på pump- och drivanordning kan detta orsaka problem med:

• · Mekaniska tätningar
• · Lager
• · Kopplingar
• · Motor eller annan drivutrustning

3. Hjälper till att upprätthålla en fylld rörledning

I vissa system är det viktigt att hålla vätskan i utloppsledningen för tillförlitlig omstart och systemdrift.

Ventiltyp, installationsläge och stängningsegenskaper bör dock väljas i enlighet med det faktiska systemet.

För system som är känsliga för vattenslag, ytterligare åtgärder som t.ex.återslagsfria backventiler, långsamt stängande backventiler, luftventiler eller överspänningsskyddkan krävas.

Ø F5: Vilken är den ideala rörledningslayouten för ett centrifugalpumpsystem?

Pumpinstabilitet orsakas ibland inte av själva pumpen, utan av dålig rörledningsanordning.

Ett vanligt problem är:

Helst

I vissa pumpsystem bör utloppsledningen stiga kontinuerligt mot mottagningstanken eller systemets destination.

Detta gör att luft som kommer in i systemet kan röra sig mot den högsta punkten och så småningom släppas ut.

Ett förenklat idealarrangemang är:

Vad händer i verkliga projekt?

I verkliga installationer innefattar rörledningar ofta långa horisontella sektioner.

En lång horisontell sektion är inte nödvändigtvis ett problem.

Nyckeln är att undvika onödigt:

• · Höjdpunkter
• · Lågpunkter
• · Omvända sluttningar
• · Platser där luft kan samlas

Om en hög punkt inte kan undvikas, en lämpligluftutsläppsventil / luftventilkan krävas.

Vad händer om en reglerventil är installerad nära slutet av rörledningen?

Placeringen av styrventilen bör beaktas tillsammans med tanknivå, nedströms tryck, ventiltryckfall och kavitationsrisk.

Systemet bör upprätthålla tillräckligt tryck vid ventilen och undvika driftsförhållanden som kan leda till kavitation.

Grundprincipen är:

Ø F6: Hur kan man kontrollera pumpens prestanda ute i fält?

En av de mest pålitliga metoderna är att jämförafaktiska fältmätningar med tillverkarens pumpprestandakurva.

Typiska mätningar inkluderar:

• · Flödeshastighet
• · Sugtryck
• · Utloppstryck
• · Pumphastighet
• · Höjdskillnad mellan tryckmätpunkterna och pumpens mittlinje

Var ska tryckmätare installeras?

Tryckmätare bör installeras så nära pumpens sug- och utloppsmunstycken som praktiskt möjligt.

Höjdskillnaden mellan tryckmätpunkterna och pumpens mittlinje bör också registreras.

Pumphuvudet är inte bara:

Beräkningen bör även beakta höjdskillnad och, där det är relevant, hastighetseffekter.

Hur kan flödeshastigheten mätas?

Använd helst en lämplig flödesmätare, till exempel:

• · Magnetisk flödesmätare
• · Ultraljudsflödesmätare
• · Turbinflödesmätare
• · Annan lämplig flödesmätningsutrustning

Om en flödesmätare inte är tillgänglig kan flödet ibland uppskattas genom att mäta den tid som krävs för att fylla en tank med känd volym.

Kan vi bara kontrollera avstängningshuvudet?

Ja, för en grundläggande prestandakontroll.

Deavstängningshuvudsker vid nollflöde, så ingen flödesmätning krävs.

Att jämföra det uppmätta avstängningstrycket med tillverkarens kurva kan hjälpa till att identifiera om:

• · Pumpen går med rätt hastighet
• · Rätt impellerdiameter är installerad
• · Pumpens prestanda överensstämmer generellt med den förväntade kurvan

Dock:

Nollflödesdrift kan orsaka överhettning, intern recirkulation, skador på mekaniska tätningar och andra problem.

Hur är det med pumpens effektivitet?

Effektivitetsmätning är mer komplicerat eftersom ineffekten till pumpaxeln måste bestämmas noggrant.

Vid fälttester kan detta innebära att mäta motorns ingångseffekt och ta hänsyn till motor- och transmissionseffektivitet, eller att direkt mäta axelmoment och hastighet.

Ø F7: Hur påverkar vätskeviskositeten centrifugalpumpens prestanda?

De flesta centrifugalpumpars prestandakurvor är baserade på tester medrent vatten under standardförhållanden.

När den pumpade vätskan har en betydligt högre viskositet än vatten kan pumpens prestanda förändras avsevärt.

Typiska effekter inkluderar:

• · Lägre flöde
• · Sänk huvudet
• · Lägre effektivitet
• · Högre effektbehov

Därför:

Vätskans faktiska viskositet, densitet, temperatur och driftspunkt bör beaktas.

För högviskösa vätskor kan en centrifugalpump minska avsevärt i effektivitet.

Beroende på applikationen,positiva förträngningspumpar, såsom skruvpumpar, kugghjulspumpar eller rotationspumpar, kan vara en bättre lösning.

Det finns inget enskilt viskositetsvärde som kan användas som en universell gräns för varje centrifugalpump. Pumpens lämplighet bör utvärderas baserat på den faktiska tillämpningen och pumpkonstruktionen.

F8: Kan en pump arbeta var som helst inom det flödesområde som visas på dess prestandakurva?

Inte nödvändigtvis.

Att en punkt visas på pumpkurvan betyder inte att den är en lämplig punkt för kontinuerlig drift.

En centrifugalpump bör normalt sett arbeta så nära som praktiskt möjligt dess:

Många applikationer riktar sig mot ett normalt driftsområde runt80 %–120 % av BEP-flödet, men det faktiska tillåtna driftsområdet bör alltid baseras på tillverkarens rekommenderade driftsområde.

Varför bör långvarig drift med lågt flöde undvikas?

När flödet är betydligt lägre än BEP kan pumpen uppleva:

• · Intern recirkulation
• · Temperaturökning
• · Ökade radiella belastningar
• · Högre vibrationer
• · Slitage av mekanisk tätning
• · Ökade lagerbelastningar

Om kontinuerlig drift med lågt flöde är oundviklig, inkluderar möjliga lösningar:

Alternativ 1: Minimiflödesbypass/recirkulationsledning

En del av vätskan återförs kontinuerligt till sugkällan eller annan lämplig plats.

Alternativ 2: Variabel hastighetsdrift

En frekvensomriktare kan användas för att minska pumphastigheten och bättre anpassa pumpeffekten till det faktiska systemets behov.

Vad gäller för högt flöde?

Att köra för långt till höger om pumpkurvan kan också skapa problem, inklusive:

• · Högre NPSHr
• · Minskad NPSH-marginal
• · Kavitation
• · Ökad vibration
• · Överbelastning av motorn
• · Minskad effektivitet

Därför:

Den föredragna driftspunkten ligger normalt nära den konstruktionsmässiga driftspunkten och BEP, men håller sig inom tillverkarens tillåtna driftsområde.