Miksi keskipakopumpun suorituskyky voi poiketa suunnittelukäyrästä todellisissa sovelluksissa

Keskipakopumppua valitessaan insinöörit aloittavat yleensä vaaditusta virtausnopeudesta, korkeudesta, tehokkuudesta, nesteen ominaisuuksista ja käyttöolosuhteista. Valmistaja antaa sitten suorituskykykäyrän tai lasketun käyttöpisteen.

Asennuksen jälkeen asiakkaat kuitenkin huomaavat joskus, että pumppu ei toimi täsmälleen odotetulla virtauksella, nostokorkeudella, teholla tai hyötysuhteella.

Tämä ei välttämättä tarkoita, että pumppu olisi suunniteltu tai valmistettu väärin. Pumpun suorituskyky on useiden vuorovaikutteisten tekijöiden tulos. Lopullinen käyttötila ei riipu vain itse pumpusta, vaan myös hydraulijärjestelmästä, nesteestä, asennuksesta, käyttönopeudesta, valmistustoleransseista ja mittausolosuhteista.

Näiden tekijöiden ymmärtäminen on tärkeää keskipakopumppujen valinnassa, käyttöönotossa ja vianmäärityksessä.

 

 

1. Pumpun suorituskykykäyrä ei ole koko järjestelmä

Keskipakopumpun suorituskykykäyrä kuvaa virtauksen, paineen, hyötysuhteen, tehon ja NPSH:n välistä suhdetta tietyllä nopeudella ja määritellyissä olosuhteissa. Todellinen toimintapiste määräytyy kuitenkin pumpun käyrän ja järjestelmäkäyrän välisen vuorovaikutuksen perusteella.

Järjestelmäkäyrä edustaa putkiston vaatimaa kokonaiskorkeutta eri virtausnopeuksilla, mukaan lukien staattinen nostokorkeus ja kitkahäviöt. Todellinen virtaus määritetään siellä, missä pumpun käyrä leikkaa järjestelmäkäyrän.

Tämä tarkoittaa pumppua, joka on suunniteltu saavuttamaan100 m³/h 60 metrin korkeudellaei toimita automaattisesti juuri sitä kohtaa asennuksen jälkeen.

Esimerkiksi järjestelmän todellinen vastus voi olla suurempi seuraavista syistä:

Pitempi tai pienempi{0}}halkaisijaltaan putki

Lisäkyynärpäät, venttiilit tai siivilät

Muutokset staattisessa korkeudessa

Erilaiset venttiiliasennot

Odottamattomia painehäviöitä

Muutoksia käyttöjärjestelmässä

Kun järjestelmän vastus muuttuu, myös pumpun toimintapiste muuttuu.

Siksi kentän suorituskyvyn vertaaminen luettelon käyttöpisteeseen ottamatta huomioon järjestelmäkäyrää voi johtaa virheelliseen diagnoosiin.

 

2. Hydraulisuunnittelu on iteratiivinen prosessi

Ensimmäinen hydraulinen laskelma on vasta pumpun kehityksen alkua.

Pumppusuunnittelijat harkitsevat tarvittavaa virtausta ja nostokorkeutta ja kehittävät sitten juoksupyörän, kierre- tai diffuusorikanavat, välykset ja muut hydrauliset komponentit. Laskennallista virtausdynamiikkaa (CFD) voidaan sitten käyttää arvioimaan virtauksen jakautumista, paineen muodostusta, tehokkuutta, kierrätystä, kavitaatiokäyttäytymistä ja hydraulivoimia.

Suunnittelu saattaa vaatia useita iteraatioita, ennen kuin haluttu suorituskyky saavutetaan. PumpWorks toteaa, että jopa suhteellisen pienet muutokset siipien geometriaan, virtauskanaviin tai sisäisiin välyksiin voivat vaikuttaa hydrauliseen suorituskykyyn.

Tästä syystä luotettava pumpun kehitysprosessi ei riipu yhdestä laskelmasta tai CFD-simulaatiosta.

Tyypillinen suunnittelujärjestys on:

Alkusuunnittelu → CFD-analyysi → Suunnittelun optimointi → Mekaaninen tarkistus → Prototyyppi/valmistus → Tehdastestaus → Lopullinen validointi

Tavoitteena on varmistaa, että hydraulisesta mallista tulee lopulta valmistettava ja testattava pumppu.

 

3. Hydraulisen suunnittelun on toimittava mekaanisen valmistuksen kanssa

Ihanteellinen hydraulinen malli on olemassa tietokoneessa, mutta valmis pumppu on valettava, koneistettava, koottava ja käytettävä todellisessa maailmassa.

Hydraulikanavia on ehkä muutettava, jotta ne sopivat:

Casting-vaatimukset

Seinän paksuus

Pääsy koneistukseen

Akseli- ja laakerijärjestely

Asennusvälit

Rakenteellinen lujuus

Korroosiokorvaus

Huoltovaatimukset

Valu ja koneistus tuovat myös mittatoleransseja. Esimerkiksi valukutistuminen, työstötoleranssit, pinnan viimeistely ja asennusvälykset voivat vaikuttaa hydraulisten kanavien lopulliseen geometriaan.

Tästä syystä pumpun suorituskyky ei riipu pelkästään hydraulisesta suunnitteluohjelmistosta vaan myös valmistuskyvystä ja laadunvalvonnasta.

 

4. Testattu pumppu voi poiketa yleisen luettelon käyrästä

Toinen tärkeä seikka on ero ayleinen julkaistu käyräja asertifioitu suorituskykykäyrä.

Hydraulic Institute selittää, että julkaistu pumppukäyrä edustaa pumppumallin odotettuja ominaisuuksia, kun taas sertifioitu käyrä koskee tiettyä ostettua pumppua ja juoksupyörän trimmaa, ja se voi sisältää sovellettavan hyväksymistestistandardin ja -luokan.

Tämä ero tulee erityisen tärkeäksi teollisissa hankkeissa.

Perhekäyrästä valitulla pumpulla voi olla useita mahdollisia:

Pumppujen koot

Juoksupyörän halkaisijat

Nopeudet

Kokoonpanot

Hydrauliset mallit

Lopullinen valmistettu yksikkö tulee siksi arvioida käyttämällä asianmukaisia ​​pumppu-kohtaisia ​​tietoja ja, jos projektispesifikaatio vaatii, suorituskyvyn hyväksymistestiä.

Tehdastestaus on viimeinen validointivaihe, joka yhdistää suunnittelumallin valmiiseen fyysiseen pumppuun.

 

5. Pumpattu neste muuttaa suorituskykyä

Monet julkaistut keskipakopumppukäyrät perustuvat veteen tietyissä testiolosuhteissa. Todelliset prosessinesteet voivat käyttäytyä eri tavalla.

Viskositeetti on erityisen tärkeä. Kirkkaaseen veteen verrattuna viskoosisempi neste yleensä lisää hydraulista vastusta pumpun sisällä, mikä voi vähentää virtausta, nostokorkeutta ja tehokkuutta samalla, kun se lisää syöttötehoa. Hydraulic Institute tarjoaa korjausmenetelmiä keskipakopumpun suorituskyvyn arvioimiseksi viskoosien nesteiden kanssa.

Myös muut ominaisuudet voivat vaikuttaa sovelluksen tuloksiin, kuten:

Tiheys

Viskositeetti

Lämpötila

Höyrynpaine

Kiinteiden aineiden tai kaasun esiintyminen

Siksi vedellä luotua pumppukäyrää ei pitäisi automaattisesti pitää jokaisen prosessinesteen tarkkana suorituskykykäyränä. Valmistajan tiedot tulee arvioida todellisten nesteolosuhteiden perusteella.

 

6. Nopeus ja juoksupyörän halkaisija ovat tärkeitä

Keskipakopumpun suorituskyky riippuu suuresti pyörimisnopeudesta ja juoksupyörän geometriasta.

Käyttönopeuden muuttaminen muuttaa pumpun käyrää. Samoin juoksupyörän trimmaus muuttaa käytettävissä olevaa kantaa ja tuloksena olevaa toimintapistettä. Hydraulic Institute määrittelee erityisesti pumpun nopeuden ja juoksupyörän trimmauksen tekijöiksi, jotka voivat muuttaa pumpun käyrää ja järjestelmän toimintatilaa.

Tämä koskee erityisesti pumppuja, jotka käyttävät taajuusmuuttaja{0}}moottoreita.

Jos moottorin todellinen nopeus eroaa alkuperäisessä käyrässä käytetystä ehdosta, mitatun kentän suorituskyvyn vertailu suoraan kyseiseen käyrään voi tuottaa harhaanjohtavia johtopäätöksiä.

 

7. Asennus voi muuttaa todellista-tehokkuutta

Vaikka pumppu itse täyttää tehdastestivaatimukset, huono asennus voi vaikuttaa kenttäsuorituskykyyn.

Imuputket ovat erityisen tärkeitä. Lähellä olevien kulmakappaleiden, venttiilien, vähennysventtiilien tai muiden liitosten aiheuttamat virtaushäiriöt voivat heikentää pumpun suorituskykyä ja lisätä kavitaatio-, sykkimis- ja liiallisten hydraulivoimien riskiä. Hydraulic Institute suosittelee asianmukaisia ​​imu-putkijärjestelyjä ja riittäviä suoria-putkien pituuksia eri kokoonpanoissa.

Muita asennustekijöitä ovat:

Virheellinen pumpun suuntaus

Putken jännitys

Riittämättömät imuolosuhteet

Ilmaa tulee imuputkeen

Huono pohja tai saumaus

Väärä venttiilin asento

Instrumenttien väärä sijainti

Nämä ongelmat voivat näyttää "pumpun suorituskykyongelmilta", vaikka niiden todellinen alkuperä on pumppausjärjestelmä.

 

8. Kenttämittaukset on tulkittava oikein

Suorituskykytutkimuksen tulisi mitata muutakin kuin vain "virtausta" ja "painetta".

Hyödyllinen kenttäarviointi voi sisältää:

Virtaus + imupaine + poistopaine + pumpun nopeus + moottorin teho + nesteen ominaisuudet + tärinä + lämpötila

Pumpun kokonaiskorkeus on laskettava asiaankuuluvien imu- ja poistoolosuhteiden perusteella sen sijaan, että luotaisiin yhteen painemittariin. Hydraulic Instituten koulutusmateriaaleissa mainitaan pumpun testaus, instrumentointi, kokonais-korkeuden laskeminen, tehokkuuslaskenta, NPSH ja vianetsintä pumppu-järjestelmän arvioinnin toisiinsa liittyvinä osina.

Myös mittauspaikalla ja instrumentin tarkkuudella on merkitystä. Kaukana pumpun suuttimesta asennettu painemittari voi sisältää ylimääräisiä putkistohäviöitä, joita ei pitäisi johtua suoraan pumpusta.

 

9. Kuinka pienentää eroa ennakoidun ja todellisen suorituskyvyn välillä

Luotettavassa teknisessä lähestymistavassa tulisi ottaa huomioon koko pumppujärjestelmä pelkän pumpun sijaan.

Ennen tilaamista:

Määritä todellinen virtaus, paine, neste, lämpötila, nopeus ja toiminta-alue.

Laske järjestelmäkäyrä sen sijaan, että luottaisi vain nimelliseen toimintapisteeseen.

Tarkista NPSH-olosuhteet ja imuputket.

Vahvista valitun juoksupyörän halkaisija ja moottorin arvo.

Pyydä pumpun{0}}tehokkuustietoja tarvittaessa.

Määritä tehtaan suorituskyvyn testaus kriittisille sovelluksille.

Asennuksen jälkeen:

Tarkista kohdistus ja putkiston asennus.

Vahvista pumpun todellinen nopeus.

Tarkista imu- ja poistoolosuhteet.

Mittaa virtausta, painetta, tehoa ja tärinää.

Vertaa laskettua toimintapistettä pumppukäyrään ja järjestelmäkäyrään.

Tämä lähestymistapa auttaa erottamaan apumpun suunnitteluongelmaalkaen ajärjestelmä- tai asennusongelma.

Pumpun todellinen-teho on seurausta pumpun suunnittelun, valmistuksen, nesteen ominaisuuksien, järjestelmän hydrauliikan, asennuksen, toiminnan ja mittauksen välisestä vuorovaikutuksesta.

Suorituskykykäyrä on olennainen suunnittelutyökalu, mutta sitä ei tule koskaan tarkastella erillään.

Kun kenttäpumppu ei saavuta odotettua virtausta tai nostokorkeutta, oikea tapa on tutkia koko järjestelmä-pumpun hydraulisesta rakenteesta ja juoksupyörän kokoonpanosta putkistoon, toimintanopeuteen, nesteen ominaisuuksiin ja mittausmenetelmään.

Yhdistämällä tarkka pumpun valinta, asianmukainen testaus, valvottu valmistus ja järjestelmän asianmukainen käyttöönotto, eroa ennustetun ja todellisen suorituskyvyn välillä voidaan pienentää merkittävästi.