Чи справді ви розумієте відцентрові насоси? 8 інженерних питань, які впливають на надійність насосів

Ø Q1: Чому всмоктувальна труба зазвичай на один розмір більша за всмоктувальний патрубок насоса?

Це дуже поширена практика в установках відцентрових насосів.

У багатьох застосуваннях,номінальний діаметр всмоктувальної труби вибирається на один розмір більшим, ніж всмоктувальний патрубок насосаДля підключення труби до насоса зазвичай використовується відповідний ексцентриковий редуктор.

Чому?

Є три основні причини:

Чому зазвичай використовується ексцентриковий редуктор?

Для горизонтального всмоктувального трубопроводу, aексцентричний редуктор з плоским верхомзазвичай використовується для мінімізації можливості утворення повітряних кишень у всмоктувальній лінії.

Однак це не є абсолютним правилом для кожної установки.

Орієнтацію редуктора слід визначати на основі розташування насоса, нахилу трубопроводу, характеристик рідини та можливості накопичення повітря.

Інженерний принцип

Мета полягає не просто в тому, щоб зробити всмоктувальну трубу «на один розмір більшою».

У дизайні слід враховувати:

• · Швидкість всмоктування
• · Тертя та локальні втрати тиску
• · НПСХа
• · Схема потоку на вході насоса
• · Довжина прямої труби
• · Розташування колін та клапанів
• · Можливість утворення повітряних кишень

Ø Q2: Чому регулювальний клапан часто менший за головну трубу?

На відміну від всмоктувальних трубопроводів, регулюючі клапани не завжди вибираються з тим самим номінальним діаметром, що й основний трубопровід.

Наприклад:

Для такої практики є кілька причин.

1. Нижча вартість

Менший клапан зазвичай коштує менше, ніж клапан такого ж діаметра, як і основний трубопровід.

2. Кращий діапазон керування

Регулювальний клапан регулює потік, змінюючи свій діаметр відкриття.

Якщо клапан має завеликий розмір, він може працювати з дуже малим отвором за нормальних умов. Це може зменшити його ефективний діапазон регулювання та ускладнити точне регулювання потоку.

Правильно підібраний менший клапан може працювати в більш підходящому діапазоні відкриття.

3. Компромісом є вища втрата тиску

Менший клапан збільшує швидкість потоку і, отже, збільшує перепад тиску.

Отже, принцип не полягає в тому, що:

Клапан слід правильно вибрати, виходячи з:

• · Швидкість потоку
• · Диференціальний тиск
• · Резюме/Кв
• · Необхідний діапазон керування
• · Допустиме падіння тиску

Ø Q3: Чи завжди потрібен позитивний тиск на впускному отворі відцентрового насоса?

Ні.

Поширеною помилковою думкою є те, що тиск всмоктування відцентрового насоса завжди повинен бути вищим за атмосферний тиск.

Насправді багато насосів можуть працювати з рівнем рідини нижче центральної лінії насоса, що дозволяє насосу піднімати рідину знизу.

Однак ключове питання полягає не лише в тому, чи може насос «підняти» рідину.

Фактична система повинна задовольняти необхідну умову NPSH:

Зі збільшенням висоти всмоктування тиск на вході насоса зменшується, і втрати у всмоктувальній лінії стають значними.

Тому, чим вища висота всмоктування, тим ретельніше слід перевіряти систему на наявність ризику кавітації.

Ø Q4: Чи потрібен зворотний клапан на нагнітальному боці насоса?

У багатьох насосних системах,Зворотний клапан на виході є важливою частиною конструкції системи.

Це в основному забезпечує три переваги.

1. Запобігає зворотному потоку

Коли насос зупиняється, різниця тиску в системі може призвести до повернення рідини до насоса.

Зворотний клапан запобігає цьому зворотному потоку.

2. Запобігає зворотному обертанню

Зворотний потік може призвести до обертання крильчатки насоса у зворотному напрямку.

Залежно від розташування насоса та драйвера, це може спричинити проблеми з:

• · Механічні ущільнення
• · Підшипники
• · Муфти
• · Двигун або інше приводне обладнання

3. Допомагає підтримувати заповнений трубопровід

У деяких системах підтримка рідини у напірній лінії важлива для надійного перезапуску та роботи системи.

Однак тип клапана, положення встановлення та характеристики закриття слід вибирати відповідно до фактичної системи.

Для систем, чутливих до гідравлічного удару, необхідні додаткові заходи, такі якзворотні клапани без закриття, зворотні клапани з повільним закриттям, повітряні клапани або пристрої захисту від перенапругиможе знадобитися.

Ø Q5: Яка ідеальна схема трубопроводів для відцентрової насосної системи?

Нестабільність насоса іноді спричинена не самим насосом, а поганим розташуванням трубопроводів.

Одна поширена проблема:

В ідеалі

У деяких насосних системах напірний трубопровід повинен безперервно підніматися до приймального резервуара або місця призначення системи.

Це дозволяє повітрю, що потрапляє в систему, рухатися до найвищої точки та зрештою виходити.

Спрощена ідеальна схема така:

Що відбувається в реальних проектах?

У реальних установках трубопроводи часто містять довгі горизонтальні ділянки.

Довга горизонтальна ділянка не обов'язково є проблемою.

Головне — уникнути зайвого:

• · Найважливіші моменти
• · Низькі бали
• · Зворотні схили
• · Місця, де може накопичуватися повітря

Якщо високої точки уникнути неможливо, необхідно вжити відповідних заходів.повітряний клапан / повітряний клапанможе знадобитися.

Що робити, якщо регулювальний клапан встановлено ближче до кінця трубопроводу?

Розташування регулюючого клапана слід враховувати разом з рівнем у резервуарі, тиском після потоку, перепадом тиску на клапані та ризиком кавітації.

Система повинна підтримувати достатній тиск на клапані та уникати робочих умов, які можуть призвести до кавітації.

Основний принцип такий:

Ø Q6: Як можна перевірити продуктивність насоса в польових умовах?

Один з найнадійніших методів — це порівнянняфактичні польові вимірювання з кривою продуктивності насоса виробника.

Типові вимірювання включають:

• · Швидкість потоку
• · Тиск всмоктування
• · Тиск нагнітання
• · Швидкість насоса
• · Різниця висот між точками вимірювання тиску та центральною лінією насоса

Де слід встановлювати манометри?

Манометри слід встановлювати якомога ближче до всмоктувального та нагнітального патрубків насоса.

Також слід зафіксувати різницю висот між точками вимірювання тиску та центральною лінією насоса.

Головка насоса не просто:

Розрахунок також повинен враховувати різницю висот та, де це доречно, вплив швидкості.

Як можна виміряти швидкість потоку?

В ідеалі використовуйте відповідний пристрій для вимірювання витрати, такий як:

• · Магнітний витратомір
• · Ультразвуковий витратомір
• · Турбінний витратомір
• · Інше відповідне обладнання для вимірювання витрати

Якщо витратомір недоступний, витрату іноді можна оцінити, вимірявши час, необхідний для наповнення резервуара відомого об'єму.

Чи можемо ми перевірити лише запірну головку?

Так, для базової перевірки працездатності.

Theзапірна головкавідбувається при нульовому потоці, тому вимірювання витрати не потрібне.

Порівняння виміряного запірного напору з кривою виробника може допомогти визначити, чи:

• · Насос працює з правильною швидкістю
• · Встановлено правильний діаметр робочого колеса
• · Продуктивність насоса загалом відповідає очікуваній кривій

Однак:

Робота з нульовим потоком може спричинити перегрів, внутрішню рециркуляцію, пошкодження механічного ущільнення та інші проблеми.

А як щодо ефективності насоса?

Вимірювання ефективності є складнішим, оскільки вхідна потужність на валу насоса повинна бути визначена точно.

Під час польових випробувань це може включати вимірювання вхідної потужності двигуна та врахування ефективності двигуна та трансмісії, або безпосереднє вимірювання крутного моменту та швидкості валу.

Ø Q7: Як в'язкість рідини впливає на продуктивність відцентрового насоса?

Більшість кривих продуктивності відцентрових насосів базуються на випробуваннях зчиста вода за стандартних умов.

Коли рідина, що перекачується, має значно вищу в'язкість, ніж вода, продуктивність насоса може суттєво змінитися.

Типові ефекти включають:

• · Нижній потік
• · Нижня частина голови
• · Нижча ефективність
• · Вищі вимоги до потужності

Отже:

Слід враховувати фактичну в'язкість рідини, густину, температуру та робочу точку.

Для високов'язких рідин ефективність відцентрового насоса може значно знизитися.

Залежно від застосування,об'ємні насоси, такі як гвинтові насоси, шестеренні насоси або роторні насоси, можуть забезпечити краще рішення.

Не існує єдиного значення в'язкості, яке можна використовувати як універсальне обмеження для кожного відцентрового насоса. Придатність насоса слід оцінювати на основі фактичного застосування та конструкції насоса.

Q8: Чи може насос працювати будь-де в межах діапазону витрати, зазначеного на його кривій продуктивності?

Не обов'язково.

Той факт, що на кривій насоса з'являється точка, не означає, що вона є придатною для безперервної роботи.

Відцентровий насос зазвичай повинен працювати якомога ближче до своїх:

Багато застосувань орієнтовані на нормальний робочий діапазон навколо80%–120% потоку BEP, але фактично допустимий робочий діапазон завжди повинен базуватися на рекомендованому виробником робочому діапазоні.

Чому слід уникати тривалої роботи з низькою витратою?

Коли потік значно нижчий за допустиму максимальну потужність (BEP), насос може зіткнутися з:

• · Внутрішня рециркуляція
• · Підвищення температури
• · Збільшені радіальні навантаження
• · Вища вібрація
• · Знос механічного ущільнення
• · Збільшене навантаження на підшипники

Якщо безперервної роботи з низькою витратою неможливо уникнути, можливі рішення включають:

Варіант 1: Байпасна / рециркуляційна лінія з мінімальним потоком

Частина рідини безперервно повертається до джерела всмоктування або іншого підходящого місця.

Варіант 2: Привід зі змінною швидкістю

Частотний перетворювач (ЧП) можна використовувати для зниження швидкості насоса та кращого узгодження потужності насоса з фактичним навантаженням системи.

А як щодо надмірного потоку?

Робота насоса занадто праворуч від кривої також може створювати проблеми, зокрема:

• · Вищий рівень NPSHr
• · Зменшений запас NPSH
• · Кавітація
• · Підвищена вібрація
• · Перевантаження двигуна
• · Зниження ефективності

Отже:

Бажана робоча точка зазвичай близька до розрахункової робочої точки та BEP, залишаючись при цьому в межах допустимого робочого діапазону виробника.