Подводные камни трубопроводов насоса
Существует три проблемы связанные с плохими трубопроводами насоса:
1. Недостаток доступной информации по этой теме.
2. Никто не уделяет этому какого-либо внимания при установке насоса.
3. Это может остаться незамеченным и приводить к повторяющимся отказам насоса в течение многих лет.
Как следствие 1-го и 2-го выше, большинство насосов подключаются неправильно. На самом деле, когда мы смотрим на то, как установлены многие насосы это напоминает «кошмар сантехника». Многие насосы выглядят так, будто они были зажаты в угол и трубы имеют и внутреннюю и внешнюю резьбу, без рассмотрения какой-либо структуры течения.
Будет много тех, кто прочитал эти строки и понял к их ужасу, что некоторые из наиболее проблемных насосов на их предприятии не следуют ни каким базовым правилам трубопроводов насоса. Почему?
Немного практики! Если бы вы устанавливали новый насос в новую систему, где бы вы взяли информацию о том, как должна быть установлена система трубопроводов насоса?
Большинство из нас обратились бы к руководству по установке, эксплуатации и обслуживанию насосов (IOM). К сожалению, это не даст большого количества информации, т.к. многие из насосных компаний используют руководство для обсуждения расположения, что ограничивает их ответственность в пределах всасывающего и напорного патрубков насоса.
Хотя эта позиция быстро исчезает, изменение еще не достигло большинства руководств IOM. Как следствие, точная и полная информация по-прежнему строго ограничена, и высокая доля насосов во многих отраслях промышленности установлены с нарушением компоновки трубопровода, что приводит к преждевременному выходу из строя.
«Подводных камней с трубопроводами» можно легко избежать, следуя нескольким простым правилам.
Обеспечьте сторону всаса прямой трубой длиной, эквивалентной 5-10 диаметрам этой трубы, между всасывающим редуктором и первым препятствием в линии. (Рис. 1)
Рисунок 1.
Это позволит обеспечить равномерную подачу жидкости к лопаточному пространству рабочего колеса, что имеет важное значение для оптимальных условий всасывания. (Опытный инженер отметит, что это противоречит информации, которая содержится в большинстве руководств IOM, где говорится, что всасывающий трубопровод должен быть на столько коротким, на сколько это возможно)
Диаметр трубы со стороны входа и со стороны выхода насоса должен быть хотя бы на один размер больше, чем сам патрубок. Со стороны горизонтального входа требуется эксцентричный переходник, чтобы уменьшить размер трубы от линии всаса к напорному патрубку. За счет выставления переходника плоской стороной вверх, как показано на рис.1, он устраняет потенциальные проблемы воздушных карманов в высокой точке в линии всасывания. Концентрический переходник может использоваться на вертикальной напорной трубе.
Избегайте коленчатых труб установленных на патрубок насоса, или близко к нему расположенных.
Было много исследований о применимости компоновки всасывающего патрубка коленчатым соединением. Давайте упростим это и просто уберем его!
В коленчатых патрубках всегда присутствует неравномерный поток, и когда подобное соединение установлено на всас любого насоса, оно вносит тот неравномерный поток на лопаточное пространство колеса насоса. Это может создать турбулентность и захват воздуха, что может привести к повреждению и вибрациям рабочего колеса.
Проблема гораздо больше, когда коленчатый патрубок установлен в горизонтальной плоскости на входе в горизонтальный насос с двойным всасыванием, как это показано на рисунке 2. Такая компоновка вводит неравномерные потоки в противоположные лопаточные пространства рабочих колес, и существенно нарушает гидравлическое равновесие ротора.
Рисунок 2.
При таких условиях, перегруженный подшипник будет преждевременно и регулярно выходить из строя, если используется набивка. Если насос оснащен механическим уплотнением, то уплотнение будет выходить из строя вместо подшипника, но столь же регулярно, а иногда и чаще.
Когда крайне важно расположить коленчатый патрубок на входе в насос двойного всасывания, он должен находиться под прямым углом к валу.
Единственное, что хуже, чем коленчатый патрубок на входе в насос, это два патрубка, особенно, если они расположены близко друг к другу в плоскостях под прямым углом. В жидкости создается эффект вращения, который попадает в рабочее колесо и приводит к турбулентности, вибрациям и низкой производительности.
Устраните возможность образования вихрей или засасывания воздуха в источнике всасывания.
Если насос всасывает жидкость из резервуара или бака, образование вихрей может вовлекать воздух в линию всасывания. Обычно это предупреждается за счет достаточного погружения всасывающего отверстия в жидкость. Колоколообразная конструкция отверстия снизит требуемую величину погружения. Само погружение абсолютно не зависит от NPSHr насоса.
Большое внимание должно быть уделено конструкции резервуара, чтобы удостовериться в том, что любая втекающая в него жидкость, делает это так, что вовлеченный в поток воздух не попадает во всасывающее отверстие. Любая проблема такого рода может потребовать изменений во взаимном расположении входа и выхода, если резервуар достаточно большой, или же необходимо будет использовать перегородки.
Расположите трубопроводы на таком расстоянии, чтобы не возникало никаких напряжений приложенных на корпус насоса.
Фланцы трубопровода должны быть точно центрированы, до того, как затянуть болты, и все трубопроводы, клапаны и связанная с ними запорная арматура должны иметь независимую опору, чтобы на насос не передавалось никаких напряжений. Любые напряжения, передаваемые на корпус насоса, уменьшают вероятность удовлетворительной надежности и производительности.
Также как и во всех правилах, здесь есть исключения: технические требования API 610 определяют максимальный уровень сил и моментов, которые могут быть приложены на фланцы насоса. Они должны быть допустимыми для любого насоса, проданного в нефтяной промышленности или любой другой связанной промышленности, использующей эти технические требования. Как следствие, все насосы стандарта API имеют более жесткую и тяжелую конструкцию, чем их эквиваленты по размеру стандарта ANSI.
Конструкция трубопровода является одной из областей, где основные связанные принципы часто игнорируются, приводя к таким проблемам, как, гидравлическая нестабильность в рабочем колесе, которая переводится в дополнительную нагрузку на вал, более высоким уровням вибрации и преждевременному выходу из строя подшипников или уплотнений. Существует много других причин почему насосы могут вибрировать и почему уплотнения и подшипники выходят из строя, и проблема редко отслеживается в неправильном трубопроводе.
Из-за того, что многие насосы были неправильно оборудованы трубопроводами, и все еще работали вполне «удовлетворительно» — утверждалось, что процедура оснащения трубопроводами не важна. Это не делает сомнительную практику установки трубопроводов правильной, это всего лишь счастливый случай.
Любые ошибки в системе трубопроводов, сделанные с напорной стороны насоса часто можно урегулировать увеличением производительности этого насоса. Однако, проблемы со стороны всасывания могут стать источником повторяющихся отказов, которые могут быть никогда не отслежены и будут продолжать оставаться незамеченными в течение многих лет в будущем.
Источник статьи: http://www.fluidbusiness.ru/usefull/articles/podvodnye-kamni-trubprovodov/
Аркинель
Общая техническая информация о насосах
В этой статье приведены необходимые данные для подбора насосного оборудования: расчет трубопровода, потери давления в сети, мощности и кпд насосов. Представлены основные рабочие характеристики центробежных насосов, расчет полезного объема водозаборного резервуара и т. п. Приведенные примеры расчета насосов относятся к продукции компании ESPA, но они так же могут быть использованы и для подбора насосов других производителей.
Общие понятия о насосах
ПОДАЧА (Q): Объем жидкости, поднимаемой насосом за единицу времени; не зависит от удельного веса и может изменяться при перекачке жидкости, чья вязкость больше вязкости воды.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Ра): Давление атмосферы на единицу площади.
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЛИ РЕАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Рr): Давление, соотнесенное с атмосферным давлением. Манометрами измеряется положительное давление, а вакуумметрами — отрицательное.
АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ (Pаbs): Давление, превышающее абсолютный ноль (полный вакуум) Pаbs = Ра + Рr.
ДАВЛЕНИЕ ПАРА (Tv): Давление, при котором жидкость при определенной температуре находится в стадии равновесия со своим газообразным состоянием (паром).
ПЛОТНОСТЬ: масса вещества на единицу объема.
УДЕЛЬНЫЙ ВЕС (γ ): Вес вещества на единицу объема. Удельный вес = плотность x сила притяжения.
ЗНАЧЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВЕСА: Насос может нагнетать жидкости с различным удельным весом, например, воду, алкоголь, серную кислоту и т. д. на одинаковую высоту, причем изменяться при этом будут только показатели давления разгрузки и поглощаемой мощности в прямой зависимости от удельного веса.
ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ (На): Геометрическая высота, измеряемая от минимального уровня жидкости до оси насоса (см. прилагаемую схему).
ВЫСОТА НАГНЕТАНИЯ (Нi): Геометрическая высота, измеряемая от оси насоса до максимального уровня подъема (см. прилагаемую схему).
СУММАРНАЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА (Нt): Нt = На + Нi
ПОТЕРИ НАПОРА (Рс): Высота, теряемая протекающей жидкостью в результате трения о трубы, клапана, фильтры, изгибы и другие приспособления.
ОБЩАЯ МАНОМЕТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА (Hm): Общая высота (или дифференциальное давление), которую должен преодолеть насос.
Рассчитывается по формуле: Hm = Нt + Pc+10/γ(P1-P2) где P1 — давление в напорном резервуаре, а P2 — давление во всасывающем резервуаре.
Если перекачивание осуществляется между открытыми резервуарами с одинаковым давлением (давление окружающей среды), как это обычно и случается, то значение Р1 — Р2 = 0. Следует рассчитать отдельно манометрическую высоту всасывания, чтобы убедиться в том, что насос будет производить всасывание без затруднений.
Установка на напорной линии и установка
на всасывании
Мощность и КПД насоса
(Р1) Мощность, потребляемая от сети
Потребление мощности или активная мощность
(Р2) Номинальная мощность двигателя
Наибольшая мощность, развиваемая двигателем
(РЗ) Мощность, поглощаемая осью двигателя
Для определенных условий работы
U — рабочее напряжение в вольтах;
I — ток на статоре в А;
cos φ — коэффициент нагрузки;
η m — КПД двигателя в %;
Q — подача м 3 /час;
Н — манометрическая высота в метрах водяного столба;
η h — гидравлическое КПД в %;
γ — удельный вес в кг/дм 3 .
Трубопровод, выбор диаметра
Выбор диаметра труб является техническим и экономическим решением. Следует иметь в виду, что во избежании излишних затрат энергии, потери давления, не должны быть чрезмерно высокими. Размер отверстий всасывающего и нагнетающего патрубков насосов указывают только на минимальный размер труб.
Выбор адекватных сечений должен осуществляться таким образом, чтобы максимальная скорость прохождения была следующей:
- на линии всасывания: 1,8 м/сек;
- на линии нагнетания: 2,5 м/сек.
Важно учитывать скорость потока, так как от этого зависит экономичность и продолжительность срока службы системы нагнетания:
- скорости меньше 0,5 м/сек обычно приводят к осадконакоплениям;
- скорости свыше 5 м/сек могут вызвать абразивный износ.
Скорость потока в трубопроводе рассчитывается по следующим формулам:
V — скорость в м/сек;
q — подача в л/м;
D — диаметр в мм;
Q — подача в м 3 /час.
Эквивалентность труб
Определение эквивалентности труб позволяет получить сведения о других системах трубопроводов.
При постоянном диаметре: Потеря давления прямо пропорциональна квадрату подачи:
При постоянной подаче: Потеря напора обратно пропорциональна диаметру труб, возведенному в пятую степень:
При постоянной подаче: Скорость циркуляции обратно пропорциональна сечению труб:
При постоянных потерях напора: Квадрат подачи пропорционален диаметру труб, возведенному в пятую степень:
Эквивалентные потери напора
С помощью последнего уравнения была рассчитана приводимая ниже таблица соответствия труб различного диаметра.
Площадь трубопровода большего диаметра меньше общей площади труб меньшего диаметра. Скорость прохождения жидкости по трубам большего диаметра превышает скорость циркуляции жидкости по трубам меньшего диаметра.
Потери давления
Потери давления во вспомогательных компонентах трубопровода. Соответствие линейным метрам прямого трубопровода. Значения даны приблизительно и зависят от качества арматуры.
Производители клапанов и задвижек сообщают нам значения коэффициента подачи (кп), что позволяет рассчитать потери давления; использование клапанов и задвижек с высоким кп имеет большое значение для сведения к минимуму потерь давления.
Коэффициент подачи кп — это подача воды в м3/час, которая при проходе через полностью открытый клапан приводит к потере давления в 1 кг/см 2 .
Потери давления в трубопроводе из чугуна
Диаграмма, позволяющая определять потери давления и скорость жидкости в зависимости от подачи и внутреннего диаметра труб.
Поправочные коэффициенты для других видов труб
Расчет манометрической высоты
Требуется закачать 150 м 3 /час из колодца в резервуар, расположенный выше. Условия перекачки, согласно прилагаемому рисунку, следующие:
На = Геометрическая высота всасывания (3м);
Hi = Геометрическая высота нагнетания (34 м);
Ht = Общая геометрическая высота (37 м);
La = Протяженность линии всасывания (8 м);
Li = Протяженность линии нагнетания (240 м);
Vp = Клапан донный, сетчатый (1 штука);
Vr = Клапан обратный (1 штука);
Vc = Шиберный затвор (1 штука);
Се = Диффузор конусный эксцентрический (1 штука);
Сс = Диффузор конусный концентрический (1 штука);
С = Изгибы: (3 штуки) на линии всасывания (7 штук) на линии нагнетания.
Расчет диаметра труб делается по формуле:
Напряжение в сети | Запуск | Электродвигатель | |
Обмотка | Соединение | ||
230 В | Прямой | 230 / 400 | Треугольник |
Звезда-Треугольник | 230 / 400 | Звезда-Треугольник | |
400 В | Прямой | 230 / 400 | Звезда |
400 / 692 | Треугольник | ||
Звезда-Треугольник | 400 / 692 | Звезда-Треугольник |
Соединение Треугольник
V: Напряжение в сети. Схема соединений
Соединение Звезда
V: Напряжение в сети. Схема соединений
Соединение Треугольник-Звезда
Переключение Звезда-Треугольник осуществляется на электрощите управления.
Источник статьи: http://s-m-t.smartis.ru/articles/obshchaya-tekhnicheskaya-informatsiya-o-nasosakh
➤ Adblockdetector