คุณเข้าใจปั๊มแรงเหวี่ยงอย่างแท้จริงหรือไม่? 8 คำถามทางวิศวกรรมที่มีผลต่อความน่าเชื่อถือของปั๊ม

Ø คำถามที่ 1: เหตุใดท่อดูดจึงมักมีขนาดใหญ่กว่าหัวฉีดดูดของปั๊มหนึ่งขนาด?

นี่เป็นวิธีการปฏิบัติที่พบได้ทั่วไปในการติดตั้งปั๊มแบบแรงเหวี่ยง

ในการใช้งานหลายๆ กรณีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของท่อดูดจะถูกเลือกให้ใหญ่กว่าหัวฉีดดูดของปั๊มหนึ่งขนาดโดยปกติแล้วจะใช้ตัวลดขนาดแบบเยื้องศูนย์ที่เหมาะสมในการเชื่อมต่อท่อเข้ากับปั๊ม

ทำไม

มีเหตุผลหลักสามประการดังนี้:

เหตุใดจึงนิยมใช้ตัวลดเกียร์แบบเยื้องศูนย์?

สำหรับท่อดูดแนวนอนนั้นตัวลดเกียร์แบบเยื้องศูนย์แบบแบนราบโดยทั่วไปจะใช้เพื่อลดโอกาสการเกิดฟองอากาศในท่อดูด

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กฎตายตัวสำหรับทุกการติดตั้ง

ทิศทางการติดตั้งตัวลดขนาดควรพิจารณาจากรูปแบบการจัดวางปั๊ม ความลาดเอียงของท่อ คุณสมบัติของของเหลว และความเป็นไปได้ของการสะสมอากาศ

หลักการทางวิศวกรรม

เป้าหมายไม่ใช่เพียงแค่การทำให้ท่อดูด "มีขนาดใหญ่ขึ้นหนึ่งขนาด" เท่านั้น

การออกแบบควรคำนึงถึง:

• • ความเร็วในการดูด
• • การสูญเสียจากแรงเสียดทานและแรงดันเฉพาะจุด
• · NPSHa
• • รูปแบบการไหลเข้าของปั๊ม
• · ความยาวท่อตรง
• • ตำแหน่งของข้อต่อและวาล์ว
• • มีโอกาสเกิดช่องว่างอากาศ

Ø คำถามที่ 2: เหตุใดวาล์วควบคุมจึงมักมีขนาดเล็กกว่าท่อหลัก?

ต่างจากท่อดูด วาล์วควบคุมไม่จำเป็นต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุเท่ากับท่อหลักเสมอไป

ตัวอย่างเช่น:

มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้ต้องปฏิบัติเช่นนี้

1. ต้นทุนต่ำกว่า

โดยทั่วไป วาล์วขนาดเล็กจะมีราคาถูกกว่าวาล์วที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับท่อหลัก

2. ช่วงการควบคุมที่ดีขึ้น

วาล์วควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการไหลโดยการเปลี่ยนขนาดการเปิดของวาล์ว

หากวาล์วมีขนาดใหญ่เกินไป อาจทำให้วาล์วทำงานที่ช่องเปิดแคบมากภายใต้สภาวะปกติ ซึ่งอาจลดช่วงการควบคุมที่มีประสิทธิภาพและทำให้การควบคุมการไหลที่แม่นยำทำได้ยากขึ้น

วาล์วขนาดเล็กที่เหมาะสมสามารถทำงานได้ในช่วงการเปิดที่เหมาะสมกว่า

3. ข้อเสียคือการสูญเสียแรงดันที่สูงขึ้น

วาล์วที่มีขนาดเล็กกว่าจะเพิ่มความเร็วในการไหลและส่งผลให้ความดันลดลงมากขึ้น

ดังนั้นหลักการจึงไม่ใช่:

ควรเลือกวาล์วให้เหมาะสมโดยพิจารณาจาก:

• • อัตราการไหล
• • ความดันแตกต่าง
• · ค่า Cv/Kv
• • ช่วงการควบคุมที่ต้องการ
• • แรงดันตกที่ยอมรับได้

Ø Q3: ทางเข้าดูดของปั๊มแรงเหวี่ยงจำเป็นต้องมีแรงดันบวกเสมอหรือไม่?

เลขที่

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือ แรงดันดูดของปั๊มแบบแรงเหวี่ยงจะต้องสูงกว่าแรงดันบรรยากาศเสมอ

ในความเป็นจริง ปั๊มหลายตัวสามารถทำงานได้แม้ระดับของเหลวจะอยู่ต่ำกว่าแกนกลางของปั๊ม ทำให้ปั๊มสามารถยกของเหลวจากด้านล่างขึ้นมาได้

อย่างไรก็ตาม ประเด็นสำคัญไม่ได้อยู่ที่ว่าปั๊มสามารถ "ยก" ของเหลวขึ้นได้หรือไม่

ระบบจริงต้องเป็นไปตามเงื่อนไข NPSH ที่กำหนด:

เมื่อระยะดูดเพิ่มขึ้น ความดันที่ทางเข้าปั๊มจะลดลง และการสูญเสียในท่อดูดจะมากขึ้น

ดังนั้น ยิ่งแรงดูดสูงเท่าไร ก็ยิ่งต้องตรวจสอบระบบเพื่อหาความเสี่ยงต่อการเกิดโพรงอากาศอย่างละเอียดถี่ถ้วนมากขึ้นเท่านั้น

Ø Q4: จำเป็นต้องติดตั้งวาล์วกันกลับที่ด้านทางออกของปั๊มหรือไม่?

ในระบบสูบน้ำหลายๆ ระบบวาล์วกันกลับทางออกเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบระบบ.

โดยหลักแล้วมันมีประโยชน์สามประการ

1. ป้องกันการไหลย้อนกลับ

เมื่อปั๊มหยุดทำงาน ความแตกต่างของความดันในระบบอาจทำให้ของเหลวไหลย้อนกลับไปยังปั๊มได้

วาล์วกันกลับช่วยป้องกันการไหลย้อนกลับนี้

2. ป้องกันการหมุนย้อนกลับ

การไหลย้อนกลับอาจทำให้ใบพัดของปั๊มหมุนย้อนกลับได้

ขึ้นอยู่กับการจัดวางปั๊มและตัวขับ อาจทำให้เกิดปัญหาดังต่อไปนี้:

• • ซีลเชิงกล
• · ตลับลูกปืน
• · ข้อต่อ
• • มอเตอร์หรืออุปกรณ์ขับเคลื่อนอื่นๆ

3. ช่วยรักษาระดับการไหลของวัสดุในท่อให้เต็มอยู่เสมอ

ในบางระบบ การรักษาระดับของเหลวในท่อส่งน้ำทิ้งมีความสำคัญต่อการเริ่มต้นระบบใหม่และการทำงานของระบบอย่างน่าเชื่อถือ

อย่างไรก็ตาม ควรเลือกประเภทวาล์ว ตำแหน่งการติดตั้ง และลักษณะการปิดวาล์วให้เหมาะสมกับระบบจริง

สำหรับระบบที่ไวต่อแรงดันน้ำกระแทก ควรใช้มาตรการเพิ่มเติม เช่นวาล์วกันกลับแบบไม่กระแทก วาล์วกันกลับแบบปิดช้า วาล์วอากาศ หรืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากอาจจำเป็นต้องใช้

Ø Q5: รูปแบบการวางท่อที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบปั๊มแบบแรงเหวี่ยงคืออะไร?

บางครั้งความไม่เสถียรของปั๊มไม่ได้เกิดจากตัวปั๊มเอง แต่เกิดจากระบบท่อที่ไม่เหมาะสม

ปัญหาที่พบได้บ่อยอย่างหนึ่งคือ:

ในอุดมคติแล้ว

ในระบบสูบน้ำบางระบบ ท่อส่งน้ำควรยกตัวขึ้นอย่างต่อเนื่องไปยังถังรับน้ำหรือปลายทางของระบบ

วิธีนี้จะช่วยให้อากาศที่เข้าสู่ระบบเคลื่อนที่ไปยังจุดที่สูงที่สุดและในที่สุดก็ระบายออกไปได้

รูปแบบการจัดเรียงที่เหมาะสมอย่างง่ายมีดังนี้:

ในโครงการจริงเกิดอะไรขึ้นบ้าง?

ในการติดตั้งจริง ท่อส่งมักมีส่วนที่เป็นแนวนอนยาวๆ

ส่วนตัดขวางแนวยาวไม่ได้หมายความว่าเป็นปัญหาเสมอไป

สิ่งสำคัญคือการหลีกเลี่ยงสิ่งที่ไม่จำเป็น:

• · จุดเด่น
• · จุดต่ำสุด
• · ทางลาดกลับด้าน
• • บริเวณที่อากาศสามารถสะสมได้

หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงจุดสูงสุดได้ ควรดำเนินการอย่างเหมาะสมวาล์วระบายอากาศ / วาล์วอากาศอาจจำเป็นต้องใช้

ถ้าติดตั้งวาล์วควบคุมไว้ใกล้ปลายท่อล่ะ?

ควรพิจารณาตำแหน่งของวาล์วควบคุมควบคู่ไปกับระดับน้ำในถัง ความดันปลายทาง การลดลงของความดันที่วาล์ว และความเสี่ยงจากการเกิดโพรงอากาศ

ระบบควรคงแรงดันที่เพียงพอที่วาล์วและหลีกเลี่ยงสภาวะการทำงานที่อาจนำไปสู่การเกิดโพรงอากาศ

หลักการพื้นฐานคือ:

Ø Q6: คุณจะตรวจสอบประสิทธิภาพของปั๊มในภาคสนามได้อย่างไร?

หนึ่งในวิธีการที่น่าเชื่อถือที่สุดคือการเปรียบเทียบการวัดภาคสนามจริงเทียบกับกราฟแสดงประสิทธิภาพของปั๊มจากผู้ผลิต.

การวัดทั่วไปประกอบด้วย:

• • อัตราการไหล
• · แรงดูด
• • แรงดันปล่อย
• · ความเร็วของปั๊ม
• • ความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างจุดวัดแรงดันและเส้นศูนย์กลางของปั๊ม

ควรติดตั้งมาตรวัดความดันไว้ที่ใด?

ควรติดตั้งมาตรวัดความดันให้ใกล้กับหัวฉีดดูดและหัวฉีดส่งของปั๊มมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ควรบันทึกค่าความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างจุดวัดความดันและเส้นศูนย์กลางของปั๊มด้วย

หัวปั๊มไม่ได้ประกอบด้วยส่วนประกอบเพียงแค่:

การคำนวณควรพิจารณาถึงความแตกต่างของระดับความสูง และผลกระทบจากความเร็วด้วย หากมีความเกี่ยวข้อง

สามารถวัดอัตราการไหลได้อย่างไร?

ตามหลักการแล้ว ควรใช้อุปกรณ์วัดอัตราการไหลที่เหมาะสม เช่น:

• · เครื่องวัดอัตราการไหลแบบแม่เหล็ก
• · เครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิค
• · เครื่องวัดอัตราการไหลแบบกังหัน
• • อุปกรณ์วัดอัตราการไหลอื่นๆ ที่เหมาะสม

หากไม่มีเครื่องวัดอัตราการไหล บางครั้งสามารถประมาณอัตราการไหลได้โดยการวัดเวลาที่ใช้ในการเติมถังที่มีปริมาตรที่ทราบแล้ว

เราสามารถตรวจสอบเฉพาะหัววาล์วปิดเปิดได้หรือไม่?

ใช่ สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพขั้นพื้นฐาน

เดอะหัวปิดเกิดขึ้นที่อัตราการไหลเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องวัดอัตราการไหล

การเปรียบเทียบแรงดันปิดที่วัดได้กับกราฟที่ผู้ผลิตกำหนด สามารถช่วยระบุได้ว่า:

• • ปั๊มทำงานด้วยความเร็วที่ถูกต้อง
• • ติดตั้งใบพัดที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถูกต้องแล้ว
• • ประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มโดยทั่วไปเป็นไปตามกราฟที่คาดการณ์ไว้

อย่างไรก็ตาม:

การทำงานโดยไม่มีการไหลอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป การไหลเวียนย้อนกลับภายใน ความเสียหายของซีลเชิงกล และปัญหาอื่นๆ

แล้วประสิทธิภาพของปั๊มล่ะ?

การวัดประสิทธิภาพมีความซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากต้องกำหนดกำลังไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่เพลาปั๊มอย่างแม่นยำ

ในการทดสอบภาคสนาม อาจเกี่ยวข้องกับการวัดกำลังไฟฟ้าขาเข้าของมอเตอร์และการคำนึงถึงประสิทธิภาพของมอเตอร์และระบบส่งกำลัง หรือการวัดแรงบิดและความเร็วของเพลาโดยตรง

Ø Q7: ความหนืดของของเหลวส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มแรงเหวี่ยงอย่างไร?

กราฟแสดงประสิทธิภาพของปั๊มแรงเหวี่ยงส่วนใหญ่ได้มาจากการทดสอบด้วยน้ำสะอาดภายใต้สภาวะมาตรฐาน.

เมื่อของเหลวที่สูบมีความหนืดสูงกว่าน้ำอย่างมาก ประสิทธิภาพของปั๊มอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเช่นกัน

ผลกระทบโดยทั่วไป ได้แก่:

• · ลดอัตราการไหล
• · ศีรษะต่ำ
• • ประสิทธิภาพต่ำลง
• • ความต้องการพลังงานที่สูงขึ้น

ดังนั้น:

ควรพิจารณาความหนืด ความหนาแน่น อุณหภูมิ และจุดการทำงานที่แท้จริงของของเหลวด้วย

สำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูง ประสิทธิภาพของปั๊มแบบแรงเหวี่ยงอาจลดลงอย่างมาก

ขึ้นอยู่กับการใช้งานปั๊มปริมาตรคงที่ปั๊มแบบต่างๆ เช่น ปั๊มสกรู ปั๊มเฟือง หรือปั๊มโรตารี่ อาจเป็นทางออกที่ดีกว่า

ไม่มีค่าความหนืดค่าใดค่าหนึ่งที่สามารถใช้เป็นขีดจำกัดสากลสำหรับปั๊มแรงเหวี่ยงทุกชนิดได้ ความเหมาะสมของปั๊มควรได้รับการประเมินโดยพิจารณาจากลักษณะการใช้งานจริงและการออกแบบปั๊ม

Q8: ปั๊มสามารถทำงานได้ทุกช่วงอัตราการไหลที่แสดงในกราฟประสิทธิภาพหรือไม่?

ไม่จำเป็นเสมอไป

การที่จุดใดจุดหนึ่งปรากฏบนกราฟแสดงประสิทธิภาพของปั๊ม ไม่ได้หมายความว่าจุดนั้นจะเป็นจุดที่เหมาะสมสำหรับการทำงานอย่างต่อเนื่องเสมอไป

โดยปกติแล้ว ปั๊มแรงเหวี่ยงควรทำงานที่ความเร็วรอบที่เหมาะสมที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้:

แอปพลิเคชันจำนวนมากกำหนดเป้าหมายช่วงการทำงานปกติไว้ที่ประมาณ80%–120% ของอัตราการไหลของ BEPแต่ช่วงการทำงานที่อนุญาตจริงควรยึดตามขอบเขตการทำงานที่ผู้ผลิตแนะนำเสมอ

เหตุใดจึงควรหลีกเลี่ยงการใช้งานที่อัตราการไหลต่ำเป็นเวลานาน?

เมื่ออัตราการไหลต่ำกว่าจุดประสิทธิภาพสูงสุด (BEP) อย่างมีนัยสำคัญ ปั๊มอาจประสบปัญหาดังต่อไปนี้:

• · การหมุนเวียนภายใน
• · อุณหภูมิสูงขึ้น
• • แรงกดในแนวรัศมีที่เพิ่มขึ้น
• · การสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น
• · การสึกหรอของซีลเชิงกล
• • เพิ่มภาระการรับน้ำหนัก

หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงการทำงานที่อัตราการไหลต่ำอย่างต่อเนื่องได้ วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ ได้แก่:

ตัวเลือกที่ 1: ท่อบายพาส/ท่อหมุนเวียนแบบอัตราการไหลต่ำสุด

ของเหลวส่วนหนึ่งจะถูกส่งกลับไปยังแหล่งดูดหรือตำแหน่งที่เหมาะสมอื่นๆ อย่างต่อเนื่อง

ตัวเลือกที่ 2: ชุดขับปรับความเร็วได้

สามารถใช้ VFD เพื่อลดความเร็วรอบของปั๊มและปรับปริมาณการสูบจ่ายของปั๊มให้ตรงกับความต้องการของระบบได้ดียิ่งขึ้น

แล้วถ้าปริมาณน้ำมากเกินไปล่ะ?

การทำงานที่เบี่ยงเบนไปทางด้านขวาของกราฟแสดงประสิทธิภาพของปั๊มมากเกินไป อาจก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ ได้แก่:

• · ค่า NPSHr ที่สูงขึ้น
• • ลดระยะขอบ NPSH
• · การเกิดโพรงอากาศ
• · การสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น
• · มอเตอร์โอเวอร์โหลด
• • ประสิทธิภาพลดลง

ดังนั้น:

จุดการทำงานที่เหมาะสมที่สุดมักจะอยู่ใกล้กับจุดการทำงานตามการออกแบบและจุดประสิทธิภาพสูงสุด (BEP) ในขณะที่ยังคงอยู่ในช่วงการทำงานที่ผู้ผลิตอนุญาต