+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Npsh насоса


Статьи по теме подбор,наладка и эксплуатация насосного,котельного оборудования.

NPSH - что это?

1. NPSH: Net Positive Suction Head – чистый гидравлический напор (кавитационный запас). Измеряется высотой столба жидкости на всасе насоса и имеет размерность «м столба жидкости», или для воды «м водяного столба –м вод. ст.»
2. Различают:
NPSHr – требуемое значение подпора на всасывающем патрубке насоса;
NPSHa – располагаемое значение подпора на всасывающем патрубке насоса.
3. NPSHr - необходимый подпор на всасывающем патрубке насоса для компенсации всех потерь давления в насосе и удержания давления жидкость выше уровня давления насыщенных паров в самом насосе. NPSHr учитывает запас на уровне 3% в потери напора, возникающей в результате возможных кавитационных процессов (локальное вскипание жидкости в насосе из-за неравномерности потока). Обычно производители насосов предоставляют информацию о величине NPSHr в зависимости от производительности насоса на графике его рабочей характеристики..
4. NPSHа - располагаемое значение подпора на всасывающем патрубке насоса является характеристикой системы, в которой работает насос. NPSHa равно разнице между атмосферным давлением (или абсолютным давлением в закрытой системе), высоты всасывания насоса и давления насыщенных паров. На рисунках изображены 4 типа систем, для каждой приведены формулы расчета NPSHа системы. Очень важно также учесть плотность жидкости и привести все величины к одной единице измерения.
Pb = атмосферное давление, в метрах;
Vp = Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости, в метрах;
P = Давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, в метрах;
Ls = Максимальная высота всасывания, в метрах;
Lh =Максимальная высота подпора, в метрах;
Hf = Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, в метрах.
 

 Располагаемое значение подпора NPSHa должно превышать NPSHr. Желательно на 0,5 м (рекомендуемый запас WILO).

В реальной системе NPSHa определяется с помощью показаний манометра, установленного на стороне всасывания насоса.
 

Все статьи

Герметик Системс. Насосы — Документация — Статьи по насосам

Одним из показателей длительного и эффективного срока эксплуатации насосного оборудования является соблюдение требуемого минимального кавитационного запаса NPSH. Особенно это актуально в паровых котельных.

Сочетание условий использования высокотемпературной воды, поступающей из деаэраторов, конденсатных баков (выше 80 град. С) и, как правило, низкое гидростатическое давление на входе в насос приводят к кавитации (вскипанию насыщенного пара и их последующей конденсации с гидроударами в потоке жидкости). Эти процессы являются крайне разрушительными не только для насосного оборудования, когда эрозии и разрушению подвержены рабочие колеса, подшипники или корпус насоса, но и для всех инженерных коммуникаций и оборудования котельной.

Как правило, для увеличения подпора на входе в насос, термические деаэраторы, конденсатные баки устанавливают на значительной высоте. Это все приводит к росту капитальных затрат на строительство габаритных сооружений, трудоемкости, сложности и большей металлоемкости инженерных систем. А в случаях, где имеет место быть техническое перевооружение котельной или реконструкция, может отсутствовать реальная возможность поднимать габаритные установки.

В линейном ряду некоторых наших конкурентных производителей представлены насосы с дополнительным рабочим колесом, которое обеспечивает дополнительный подпор на входе в основную рабочую камеру насоса. Но, как правило, данные модели оборудования имеют завышенную стоимость и очень большой срок поставки.

Мы предлагаем альтернативное решение – последовательную установку двух насосов серии CDL(CDLF). Первым устанавливается насос с пониженным числом оборотов (и низким NPSH), а затем высоконапорный насос, обеспечивающий требуемые параметры системы. Такое решение позволит снизить высоту установки деаэраторов или конденсационных баков.

Например:

Для парового котла, производительностью 10 т/ч был подобран питательный насос CDL12-11, со скоростью вращения двигателя 2900 об/мин и NPSHr = 2,5м.

Стандартное решение (без дополнительного насоса):

Согласно расчета минимального давления всасывания и учета давления насыщенных паров жидкости при 105 градусах получаем величину H=6м. В таком случае, когда питательный насос устанавливается без дополнительного с пониженным уровнем NPSH, требуется установка баков на отметке +6,500м от оси всасывающего патрубка насоса.

Оптимальное решение (с дополнительным насосом):

В качестве дополнительного насоса, который сможет создать дополнительный подпор для основного питательного был подобран CDL 20-7 с 4-х полюсным двигателем и скоростью 1500 об/мин. При 10 м3/час его NPSHr составляет 0,75м. По аналогии с предыдущим расчетом минимального давления всасывания (подпора) получаем величину H=4,25 метрам.

Экономический эффект от применения  дополнительного насоса с низким NPSHrна всасе основного насоса:

 Таким образом, при подборе дополнительного насоса стоимостью 1897$ высота установки термических деаэраторов или конденсатных баков может быть уменьшена на 2,25 метра. Капитальные вложения на строительство большего по объему здания котельной, в том числе и эксплуатационные затраты, исходя из практического опыта, превышают стоимость предложенного дополнительного оборудования в 5-8 раз.Одним из показателей длительного и эффективного срока эксплуатации насосного оборудования является соблюдение требуемого минимального кавитационного запаса NPSH. Особенно это актуально в паровых котельных.

Сочетание условий использования высокотемпературной воды, поступающей из деаэраторов, конденсатных баков (выше 80 град. С) и, как правило, низкое гидростатическое давление на входе в насос приводят к кавитации (вскипанию насыщенного пара и их последующей конденсации с гидроударами в потоке жидкости). Эти процессы являются крайне разрушительными не только для насосного оборудования, когда эрозии и разрушению подвержены рабочие колеса, подшипники или корпус насоса, но и для всех инженерных коммуникаций и оборудования котельной.

Как правило, для увеличения подпора на входе в насос, термические деаэраторы, конденсатные баки устанавливают на значительной высоте. Это все приводит к росту капитальных затрат на строительство габаритных сооружений, трудоемкости, сложности и большей металлоемкости инженерных систем. А в случаях, где имеет место быть техническое перевооружение котельной или реконструкция, может отсутствовать реальная возможность поднимать габаритные установки.

В линейном ряду некоторых наших конкурентных производителей представлены насосы с дополнительным рабочим колесом, которое обеспечивает дополнительный подпор на входе в основную рабочую камеру насоса. Но, как правило, данные модели оборудования имеют завышенную стоимость и очень большой срок поставки.

Мы предлагаем альтернативное решение – последовательную установку двух насосов серии CDL(CDLF). Первым устанавливается насос с пониженным числом оборотов (и низким NPSH), а затем высоконапорный насос, обеспечивающий требуемые параметры системы. Такое решение позволит снизить высоту установки деаэраторов или конденсационных баков.

Например:

Для парового котла, производительностью 10 т/ч был подобран питательный насос CDL12-11, со скоростью вращения двигателя 2900 об/мин и NPSHr = 2,5м.

Стандартное решение (без дополнительного насоса):

Согласно расчета минимального давления всасывания и учета давления насыщенных паров жидкости при 105 градусах получаем величину H=6м. В таком случае, когда питательный насос устанавливается без дополнительного с пониженным уровнем NPSH, требуется установка баков на отметке +6,500м от оси всасывающего патрубка насоса.

Оптимальное решение (с дополнительным насосом):

В качестве дополнительного насоса, который сможет создать дополнительный подпор для основного питательного был подобран CDL 20-7 с 4-х полюсным двигателем и скоростью 1500 об/мин. При 10 м3/час его NPSHr составляет 0,75м. По аналогии с предыдущим расчетом минимального давления всасывания (подпора) получаем величину H=4,25 метрам.

Экономический эффект от применения  дополнительного насоса с низким NPSHна всасе основного насоса:

 Таким образом, при подборе дополнительного насоса стоимостью 1897$ высота установки термических деаэраторов или конденсатных баков может быть уменьшена на 2,25 метра. Капитальные вложения на строительство большего по объему здания котельной, в том числе и эксплуатационные затраты, исходя из практического опыта, превышают стоимость предложенного дополнительного оборудования в 5-8 раз.

 

 

винтовой насос PCM Moineau™ PCP с низким NPSH

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

Системы с замкнутым дренажом на морских платформах собирают опасные отходы флюидов и проливы. Флюиды собираются и хранятся в барабане для того, чтобы не допустить загрязнение окружающей морской воды. Установка, содержащая углеводородные отходы при высоком давлении паров, имеет располагаемый допускаемый кавитационный запас (NPSH) менее 0,5м (1,5 фута). Насос, обеспечивающий наличие ультранизкого NPSH, требует периодического опорожнения барабана.

ПОДРОБНО О ПРОДУКТЕ

Винтовые насосы PCM Moineau™ были сконфигурированы для горизонтальной установки, рядом с барабаном закрытого дренажа. Низкий уровень допускаемого кавитационного запаса (NPSH) позволил перекачивать флюиды без кавитации. Части насоса, соприкасающиеся с флюидами, выполнены из коррозионно-стойких сплавов и смешанных эластомеров, приготовленных в компании на основе собственной рецептуры для совместимости с множеством перекачиваемых флюидов.

СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ОСНОВНОЕ ИЗДЕЛИЕ

Винтовой насос PCM Moineau™ 100I10

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Самый низкий уровень располагаемого допускаемого кавитационного запаса (NPSH) (0,17м)
  • Hасос может перекачивать флюиды с любым неизвестным значением вязкости, сохраняя при этом свою производительность

ПРОБЛЕМЫ

  • Коррозионно-опасные флюиды
  • Наличие самого низкого уровня располагаемого допускаемого кавитационного запаса (NPSH)
  • Multiple fluid properties

КОНТЕКСТ

Заказчик: TOTAL E&P
Местоположение: морская зона в Нигерии
Флюиды: флюиды замкнутой системы дренажа
Расход: 25 м3
Дифференциальное давление: 7 бар
Основной аспект: конструкция с низким уровнем допускаемого кавитационного запаса (NPSH)

Multitran dictionary

English-Russian forum   EnglishGermanFrenchSpanishItalianDutchEstonianLatvianAfrikaansEsperantoKalmyk ⚡ Forum rules
✎ New thread | Private message Name Date
30 1077  полу-ОФФ: переход в IT-отрасль  | 1 2 3 all coldwar_etcetera  1.05.2022  23:23
11 289  Dummy circuit breaker  Misty  27.04.2022  11:27
5 267  Кузов авмтобиля?  finance  27.04.2022  10:00
3 101  Enjoy national special allowance  LinGV  4.05.2022  8:12
2 53  Dimethylbis (1-oxoneodecyl)oxy stannan  Александр Рыжов  4.05.2022  9:04
4 160  Расчет МВ  Lapelmike  1.05.2022  22:10
8 212  Шкентель  Lapelmike  1.05.2022  15:31
50 1141  изыск маркетинговой дичи  | 1 2 all laya shkoda  26.04.2022  21:20
6 214  Вызов на объект представителей ...осуществляется только Заказчиком  Alex16  27.04.2022  6:06
1 96  initiator feed system  amateur-1  30.04.2022  19:55
12 273  Снаряд - дефектоскоп при диагностике газопроводов  Ci  28.04.2022  18:49
8 255  Персональный словарь/Export/Android  ra78  28.04.2022  6:39
3 120  complex fistulizing conditions  ochernen  28.04.2022  20:17
7 183  налоговая тематика  Olga_Shestakova  28.04.2022  15:31
4 210  счет-фактура  Alex16  28.04.2022  14:18
2 139  Override a payment  A111981  28.04.2022  19:07
89 5400  Офф: current ставки  | 1 2 all суслик  18.03.2022  20:05
5 89  предусмотреть указание наименования и кода  Alex16  28.04.2022  13:36
57  Управление по взаимодействию с учетным центром  Alex16  28.04.2022  15:48
9 187  суммы неустоек, штрафов, пени...  Alex16  28.04.2022  5:45
5 144  и нанесённых от них разбивочных осей  Alex16  27.04.2022  10:17
1 200  Сквозной номер замечания  adelaida  27.04.2022  14:34
86 5207  OFF: что стало с МТ?  | 1 2 all mahavishnu  28.03.2022  18:08
7 133  осуществляет контроль исполнения  Alex16  27.04.2022  0:15
2 86  обеспечивает решение вопросов, связанных с внесением изменений...  Alex16  27.04.2022  0:07
17 307  assay-agnostic  wise crocodile  26.04.2022  6:43
639 22445  Проблемы в работе нового сайта  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 all 4uzhoj  15.05.2019  11:05
4 331  перепроведение документов  finance  25.04.2022  6:58

Multitran dictionary

English-Russian forum   EnglishGermanFrenchSpanishItalianDutchEstonianLatvianAfrikaansEsperantoKalmyk ⚡ Forum rules
✎ New thread | Private message Name Date
30 1077  полу-ОФФ: переход в IT-отрасль  | 1 2 3 all coldwar_etcetera  1.05.2022  23:23
11 289  Dummy circuit breaker  Misty  27.04.2022  11:27
5 267  Кузов авмтобиля?  finance  27.04.2022  10:00
3 101  Enjoy national special allowance  LinGV  4.05.2022  8:12
2 53  Dimethylbis (1-oxoneodecyl)oxy stannan  Александр Рыжов  4.05.2022  9:04
4 160  Расчет МВ  Lapelmike  1.05.2022  22:10
8 212  Шкентель  Lapelmike  1.05.2022  15:31
50 1141  изыск маркетинговой дичи  | 1 2 all laya shkoda  26.04.2022  21:20
6 214  Вызов на объект представителей ...осуществляется только Заказчиком  Alex16  27.04.2022  6:06
1 96  initiator feed system  amateur-1  30.04.2022  19:55
12 273  Снаряд - дефектоскоп при диагностике газопроводов  Ci  28.04.2022  18:49
8 255  Персональный словарь/Export/Android  ra78  28.04.2022  6:39
3 120  complex fistulizing conditions  ochernen  28.04.2022  20:17
7 183  налоговая тематика  Olga_Shestakova  28.04.2022  15:31
4 210  счет-фактура  Alex16  28.04.2022  14:18
2 139  Override a payment  A111981  28.04.2022  19:07
89 5400  Офф: current ставки  | 1 2 all суслик  18.03.2022  20:05
5 89  предусмотреть указание наименования и кода  Alex16  28.04.2022  13:36
57  Управление по взаимодействию с учетным центром  Alex16  28.04.2022  15:48
9 187  суммы неустоек, штрафов, пени...  Alex16  28.04.2022  5:45
5 144  и нанесённых от них разбивочных осей  Alex16  27.04.2022  10:17
1 200  Сквозной номер замечания  adelaida  27.04.2022  14:34
86 5207  OFF: что стало с МТ?  | 1 2 all mahavishnu  28.03.2022  18:08
7 133  осуществляет контроль исполнения  Alex16  27.04.2022  0:15
2 86  обеспечивает решение вопросов, связанных с внесением изменений...  Alex16  27.04.2022  0:07
17 307  assay-agnostic  wise crocodile  26.04.2022  6:43
639 22445  Проблемы в работе нового сайта  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 all 4uzhoj  15.05.2019  11:05
4 331  перепроведение документов  finance  25.04.2022  6:58

Hydro-Vacuum S.A. Grudziadz -




Насосы серии WH – это центробежные многоступенчатые горизонтальные насосы с кольцевыми блоками с закрытыми рабочими колесами, центробежной направляющей и обратной направляющей. Насосы WH предназначены для перекачки чистых или слегка загрязненных жидкостей (максимальное содержание примесей – 100 мг/м³, для насосов типа WHA, и минимальное содержание нестирающих частиц для WHI, WHS и WHG) с температурой до 140⁰C, в пределах стойкости материалов, применяемых для изготовления насосов.

Применение

  • Энергетика – вода для питания котлов, горячая вода, конденсат
  • Промышленные установки повышения давления, пожаротушения
  • Системы водоснабжения коммунального хозяйства и системы подачи питьевой воды
  • Установки для перекачки дистиллятов, растворителей, топлива, в том числе сжиженных углеводородных газов (LPG)
  • Системы фильтров и обратного осмоса
  • Оросительные системы, системы искусственного снега
  • Мойки высокого давления, промывочные установки

Технические характеристики:

Производительность до 700 м3
Высота подъема* до 700 м
Скорость вращения до 2950 1/мин
Температура перекачиваемой жидкости* до +140oC (+150oC)
Размеры патрубков Всасывающий патрубок согласно
PN EN 1092
Напорный патрубок согласно
PN EN 1092
WH.1 DN40 PN16 DN32 PN40
WH.2 DN50 PN25 DN40 PN100
WH.3 DN65 (DN100)** PN25 DN50 PN100
WH.4 DN80 PN25 DN65 PN100
WH.5 DN100 (DN150)** PN25 DN80 PN100
WH.6 DN125 PN16 DN100 PN40
WH.7 DN150 PN16 DN125 PN40
WH.8 DN200 PN16 DN150 PN40
WH.9 DN250 PN16 DN200 PN40
Окружающая температура до 40oC
Максимальное давление в корпусе* 75 Бар
Максимальное давление подачи* 10 Бар

* Касается отдельных конструкций
** Применяется для насосов WHI и WHG с осевым впуском

Структура обозначения насосов WH

           
           
a Название серии Насосы многоступенчатые WH
b Typ konstrukcji
A Общего назначения
S Насос с самовсасывающим блоком
И Насос с предварительным рабочим колесом со сниженным NPSH
P Насос среднего давления
G Насос с самовсасывающим блоком и предварительным рабочим колесом
c Диаметр напорного патрубка
1 DN32
2 DN40
3 DN50
4 DN65
5 DN80
6 DN100
7 DN125
8 DN150
9 DN200
d Количество ступеней и номер спуска
2-15 od 2 do 15 градусов 3000 1/мин
22-35 od 2 do 15 градусов 3000 1/мин
42-55 od 2 do 15 градусов 3000 1/мин
62-75 od 2 do 15 градусов 1500 1/мин
82-95 od 2 do 15 градусов 1500 1/мин
e Материальное исполнение
1 Стандартное исполнение
2 Морское исполнение
3 Исполнение для жидкого топлива
4 Укрепленное исполнение
5 Кислотостойкое исполнение
9 Нестандартное исполнение
f Рабочая температура
1 Для жидкости с температурой от -20 до +80oC
2 Для жидкости с температурой до +80 до +140oC
g Уплотнения
1 Шнуровое уплотнение
5 Торцевое одинарное уплотнение
6 Торцевое одинарное уплотнение с нагрузкой
h Подшипники
1 Шарикоподшипники смазываются густой смазкой
5 Подшипник скольжения
i Расположение всасывающего патрубка
1 Всасывающий патрубок вверх (WHA от 3-й степени)
2 Всасывающий патрубок справа (если смотреть со стороны двигателя),
3 Всасывающий патрубок слева (если смотреть со стороны двигателя) 5 Всасывающий патрубок с осевым впуском

Поля работы

Материалы, применяемые в насосах WH

Название Материальное исполнение "e"
1 2 3 4 5
Корпус направляющей ZL250
(400-15*)
B101 400-15 200-400 G-X5CrNiMo19112
Самовсасывающий корпус
Нагнетающий корпус
Всасывающий корпус ZL250
Рабочие колеса B101
Предварительное рабочее колесо B101
Направляющие ZL250 400-15
Корпус подшипника ZL250 ZL250 ZL250 ZL250 ZL250
Циркуляционное рабочее колесо B101 B101 B101 B101 G-X25CrNiMo2593
Циркуляционные блоки ZL250 ZbCr32 400-15 200-400 G-X5CrNiMo19112
Вал 45 1h28N9T 2h23 45 h27N13M2T
Защитные втулки 2h23 45
Скользящие кольца ZbCr32 ZbCr32 ZbCr32 ZbCr32 G-X25CrNiMo2593
Всасывающий корпус - осевой впуск ZL250 B101 400-15 200-400 G-X5CrNiMo19112

Насосы WHA/WHP - общего назначения

Насосы типа WHA/WHP – это горизонтальные многоступенчатые насосы, предназначенные для перекачивания воды с температурой до 140°C, а также жидкого топлива и других жидкостей, в ределах стойкости материалов, применяемых для изготовления насосов. В насосах WHA/WHP напорный патрубок направлен вверх, в то время как всасывающий патрубок можно отрегулировать свободно каждые 90°. Первая ступень насоса оснащена специальным рабочим колесом с повышенными антикавитационными свойствами. Рабочие колеса насосов WHA/WHP уплотнены сменными скользящими кольцами. Вал насоса защищен втулками и уплотнен набивкой из мягкого материала или механическим торцевым уплотнением. Высокое давление в камере нагнетания уменьшается за счет специальной системы регулировки давления, что значительно снижает нагрузку на уплотнения.

Насосы WHS - с самовсасывающим блоком

Насосы типа WHS – это горизонтальные многоступенчатые насосы с самовсасывающим блоком, предназначенные для перекачивания воды с температурой до 80°C, а также жидкого топлива и других жидкостей, в пределах стойкости материалов, применяемых для изготовления насосов. Насосы WHS представляют собой специальную расширенную версию насоса WHA, в котором за последней ступенью установлен дополнительный циркуляционно-вакуумный блок. Способность самовсасывания осуществляется через циркуляционный блок с боковыми каналами и открытым рабочим колесом, который всасывает газ из впускной части центробежного рабочего колеса последней ступени через снимающие нагрузку отверстия и нагнетает его непосредственно в напорный корпус. Такое решение позволяет удалить газ из рабочего пространства насоса и всасывающего трубопровода, благодаря чему нет необходимости использовать дополнительные системы заливки. Насос WHS самостоятельно всасывает жидкость из резервуара, расположенного ниже оси насоса, при условии ее предварительного залива.

Насосы WHI - с предварительным рабочим колесом со сниженным NPSH

Насос общего назначения, предназначен для перекачивания среды с температурой до 140°C в пределах стойкости материалов, используемых для его изготовления, с повышенными всасывающими возможностями (сниженным NPSH). Насос оснащен дополнительным предварительным осевым рабочим колесом, установленным перед центробежным рабочим колесом первой ступени в всасывающем корпусе с осевым впуском, благодаря чему необходимый антикавитационный запас NPSH насоса WHI ниже, чем для насоса WHA.

Насосы WHG - с самовсасывающим блоком и предварительным рабочим колесом

Самовсасывающий насос предназначен для перекачивания среды с температурой до 80°C в пределах стойкости материалов, используемых для его изготовления, с повышенными всасывающими возможностями (сниженным NPSH). Насос WHG самостоятельно всасывает жидкость из резервуара, расположенного ниже оси насоса, при условии ее предварительного залива. Способность самовсасывания осуществляется так же, как и в насосе WHS. Насос WHG оснащен дополнительным предварительным осевым рабочим колесом, установленным перед центробежным рабочим колесом первой ступени и осевой впуск, благодаря чему благодаря чему необходимый антикавитационный запас NPSH этого насоса ниже, чем для насосов WHA и WHS.

Преимущества

  • Высокая эффективность
  • Хорошие антикавитационные свойства
  • Разнообразие материальных исполнений
  • Способность автоматического всасывания жидкости (WHS, WHG)
  • Простая конструкция
  • Возможность изменения угла всасывающего патрубка
  • Использование защитных втулок вала и сменных скользящих колец

Энергетическое образование

3. Выбор насоса для различных жидкостей

Рабочие характеристики обычно описывают работу насоса при перекачивании воды с температурой около 20°С, т. е. когда кинематическая вязкость примерно равна 1 сСт и плотность — 1000 кг/м3. При использовании насоса для перекачивания жидкости, содержащей антифриз, с температурой ниже 0°С, необходимо удостовериться, сможет ли насос обеспечить необходимые рабочие параметры или нужен более мощный электродвигатель. Далее приведен упрощенный метод, используемый для корректировки характеристик насосов и систем, работающих с жидкостями с вязкостью от 5 до 100 сСт и максимальной плотностью 1300 кг/м3. Этот метод менее точен, чем метод автоматизированного подбора насоса для вязких и плотных жидкостей, но дает необходимое представление. Зная рабочую точку и кинематическую вязкость перекачиваемой жидкости, можно определить поправочный коэффициент для напора $Н$ и мощности $Р_2$.

Параметр NPSH.

Определив по графикам значения $k_H$ и $k_{P2}$, мы можем найти эквивалентный напор для чистой воды $H_W$ и скорректированную мощность вала $P_{2S}$ по следующей формуле:

$$H_W=k_H·H_S,$$ $$P_{2S}=k_{P2}·P_{2W}·\left(\frac{\rho_S}{\rho_W}\right),$$

где $H_W$ — эквивалентный напор насоса, если перекачиваемой жидкостью является вода; $P_{2W}$ — мощность на валу в рабочей точке при перекачивании воды; $H_S$ — необходимый напор перекачиваемой жидкости; $P_{2S}$ — мощность на валу в рабочей точке при перекачивании жидкости.

Параметр NPSH.

Подбор насоса основывается на технических данных и характеристиках, представленных для воды. Насос должен удовлетворять характеристике $Q,H = QS,HW$, и электродвигатель должен иметь мощность, достаточную для обеспечения мощности на валу насоса $P_{2S}$.

90 000 NPSH - мощность всасывания 90 001

Параметр NPSH является аббревиатурой чистого положительного Высота всасывания и означает избыточную высоту всасывания, т. е. мощность всасывания данного насос. Этот параметр часто не учитывается при выбор насоса пользователем, и это может быть очень важно фактор, влияющий на работу насоса в данных условиях.

Неадекватные условия работы, связанные с всасыванием жидкости (слишком высокий вакуум) может привести к явлению кавитации в насосе, вызывающей возмущения в потоке жидкости, и тем самым хуже того, это может привести к разрушению насоса или его компонентов.

Кавитация возникает в насосе на стороне всасывания из-за В случае снижения давления в жидкости образуются пузырьки газа, которые из-за более высокого давления быстро исчезают - внутри устройства происходит имплозии (обратный взрыв). Этот распад занимает доли миллисекунды, и вот оно настолько сильным, что металлические частицы отрываются от внутренних компонентов насосы (например, от рабочего органа – рабочего колеса, ротора). Во время его возникновения Насос обычно вибрирует, вибрирует и издает металлический шум.Через несколько часов конструкция ротора может испортиться (будет дырявой и каналы, которые легко отличить от типичной коррозионной точечной коррозии), как в в конечном итоге насос не сможет работать.

В объемных насосах много кавитации. реже, чем в центробежных насосах. Это в основном из-за скорости потоки жидкости обычно намного меньше, чем в центробежных насосах и т. д. идет есть меньшие отрицательные давления.Тем не менее, в насосах особенно там, где есть вращательное движение рабочего инструмента, он также должен быть помнить о возможном возникновении этого явления.

Поэтому для предотвращения явления кавитации в насосной установки, мы должны учитывать коэффициент NPSH.

Производители насосов предоставляют так называемые антикавитационные характеристики, т.е. NPSH r (Q), который определяет требуемый избыточный напор на всасывании допускающих возникновение явления кавитации.Итак, для нашего интереса КПД Q находится на характеристической кривой высоты всасывания допустимый столб жидкости H s .

.

NPSH - Все ясно?

Пользователи насосов, особенно проектировщики насосных систем, должны знать и понимать вопросы превышения давления над давлением кипения (NPSH), которые очень важны для предотвращения кавитационного повреждения насосов. Однако на практике это не всегда так.

Проблема кавитации требует постоянного внимания, так как это явление является очень опасным механизмом повреждения насосов. Этот вопрос, как и антикавитационный излишек (NPSH), широко описан в литературе.Определение NPSH можно найти, например, в [1, 2]. Тексты, связанные с этой темой, также публиковались в журнале «Помпи Помпони», например [3, 4, 5]. Итак, просто для ясности здесь будет добавлено несколько вводных предложений.


Вода при любой температуре закипит, когда давление упадет до давления кипения, соответствующего этой температуре. Это можно выразить и по-другому — чтобы вода оставалась в жидком состоянии, ее давление должно быть выше давления кипения при текущей температуре.Зависимость давления кипения от температуры представлена ​​на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость давления воды от температуры.

Если давление на входе в насос упадет до давления кипения при данной температуре жидкости, в воде образуются пузырьки, которые будут унесены потоком внутрь насоса. Там в результате повышения давления пузырьки пара исчезают, но происходит это бурно, путем имплозии, что вызывает разрушение элементов насоса. Вывод: во избежание кавитации давление на входе в насос не должно падать до давления кипения.Следует подчеркнуть, что если давление упадет до давления кипения, испарение будет происходить автоматически по физическим причинам. С другой стороны, работа насоса вызывает возникновение кавитации даже тогда, когда давление на входе в него выше давления кипения. Это происходит из-за того, что в области входа в насос возникает локальное падение давления, называемое динамической депрессией, связанное с сужением поперечного сечения на входе в рабочее колесо и предварительным вращением, вызванным рабочим колесом. Поэтому во избежание кавитации необходимо обеспечить избыток давления во всасывающем патрубке насоса выше давления кипения для данной температуры.

Рис. 2. Влияние антикавитационного избытка на скорость износа насоса по [7].

Этот избыток выражается в метрах водяного столба и определяется как NPSH (чистый положительный напор на всасывании). Его значение зависит от конструкции насоса. Требуемый антикавитационный избыток, в связи с трудностями теоретического описания явления, определяют путем измерения в соответствии с методикой, описанной в стандарте [6]. Возникновение кавитации определяется по ее симптомам в виде падения напора, создаваемого насосом.Условной точкой излома является антикавитационный избыток, при котором наблюдается падение напора на 3% по сравнению с работой насоса без кавитации, т.е. при давлении всасывания значительно выше давления кипения. Определяемый таким образом антикавитационный запас называется NPSH 3 . Так как при таком избытке уже возникает кавитация и уже влияет на производительность насоса, то избыток, необходимый для предотвращения кавитации, называемый NPSH р , должен быть выше NPSh4.

Не существует однозначной методики определения NPSH r на основе измеренного NPSH 3 . В [1] рекомендуется, чтобы NPSH r в 1,2-1,4 раза превышал измеренный запас NPSH 3 . Характеристики-контакты NPSH р (Q), публикуемые производителями насосов, указывают на антикавитационный запас, по заявлению производителя, необходимый для предотвращения кавитации. Поскольку эти значения выше измеренных значений, NPSH 3% зависит от того, насколько консервативен данный производитель.

NPSH на практике

Приведенная выше информация, которая очень важна для предотвращения повреждения насосов из-за кавитации, должна быть известна и понята пользователями насосов, особенно проектировщиками насосных систем. Однако на практике это не всегда так. Во многих запросах, на которых основывается выбор насоса для конкретного применения, условия всасывания вообще не указываются. Бывает, что пользователь насосов или, что еще хуже, проектировщик, не в состоянии правильно определить NPSH av , имеющийся в данной насосной системе.Например, NPSH av дан без точного указания суммы, на которую рассчитана эта величина, а из самого определения следует, что величина прибавки уменьшается с увеличением высоты.

В качестве критерия безкавитационной работы насоса традиционно ставилось условие:

NPSH av > NPSH r + x, (1)

и было рекомендовано, чтобы значение x было не менее 1 м.

В последнее время часто встречается иная формулировка этого критерия:

NPSH av > y NPSH r , (2)

, а требуемое значение множителя y обычно равно 1.от 5 до 3,

Ни одно из этих условий не должно применяться без размышлений.

Книга [7] содержит информацию, собранную на основе опыта эксплуатации многих тысяч насосов, работающих в нефтехимической промышленности. На рис. 2 показано влияние множителя y, входящего в критерий (2), на интервал технического обслуживания насоса. Коэффициент надежности по вертикальной оси определяется как отношение безаварийного периода к 48 месяцам. Как видно, опыт эксплуатации показывает, что безотказный период значительно увеличивается с увеличением соотношения NPSH vs /NPSH r .Это можно объяснить тем, что заявленный производителями насосов требуемый антикавитационный запас NPSH r , основанный на измеренных значениях NPSH 3 , обеспечивает отсутствие заметного влияния кавитации на производительность насоса. , но не гарантирует полного отсутствия кавитации.

Делается вывод о том, что работа насоса с незначительным превышением х по критерию (1), дающим малую кратность у по критерию (2), несмотря на отсутствие симптомов в виде снижения параметров, может происходят при наличии частичной кавитации, приводящей к ускоренному износу компонентов проточной системы.С другой стороны, при низких требуемых кавитационных запасах насосов r даже выполнение критерия (2) при большом кратном у (например, у = 2) может привести к небольшому абсолютному превышению х, не устраняющему полностью кавитацию.

По мнению автора, безопасная практика должна быть направлена ​​на соответствие обоим критериям (1) и (2) одновременно с соответствующими значениями x и y, например, x> 2 и y> 1,5. Для насосов с низкими значениями NPSH r критерий (2) выполнить проще, поэтому необходимо обеспечить одновременно достаточно высокий излишек х по критерию (1).Аналогично, для насосов с более высоким кавитационным запасом r критерий (1) выполнить легче, поэтому следует обеспечить, чтобы в то же время имелся достаточно высокий кратный х по критерию (2).

Самый важный вывод, который можно сделать из схемы, как на рис. 2, касается подхода к проектированию насосных систем, и в частности к выбору насосов. Если в процессе проектирования мы обнаружим, что имеющийся NPSH av низкий (например, на уровне ниже 3 м), то мы не должны ограничиваться поиском насоса с достаточно низким NPSH r , потому что даже если критерии (1) и (2) они формально будут выполняться, но при малых значениях х и у не будет гарантии отсутствия кавитации; что явно не влияет на параметры насоса, но вызывает его ускоренный выход из строя.В такой ситуации в первую очередь следует рассмотреть вопрос об увеличении имеющегося в системе NPSH av . Примером такой процедуры является использование в качестве конденсатных насосов в энергоблоках насосов специальной конструкции, вертикальных и заглубленных в зумпф, чтобы обеспечить более высокое давление на входе в первый ротор. Аналогичные операции могут быть выполнены для насосов другого назначения. Вы можете, например, разместить всасывающий бак выше или установить насос на более низком уровне.Даже если это приводит к увеличению затрат на строительные работы, это приводит к увеличению межсервисного интервала по сравнению с насосом, работающим с низким кавитационным запасом av .

Еще одно упрощение, встречающееся при выборе насосов, заключается в проверке состояния всасывания по критерию (1) или (2) только в базовой рабочей точке, тогда как насос работает с переменной производительностью. Требуемый избыток NPSH r сильно возрастает при удалении от оптимальной точки как в сторону большей, так и в сторону меньшей производительности, что связано с появлением перед входом в рабочее колесо рециркуляционных потоков, вызывающих изменение давления во входной области.Поэтому, если насос должен работать с переменными параметрами, его всасывающие свойства необходимо проверять для каждой ожидаемой комбинации параметров. Стоит отметить, что антикавитационные предварительные рабочие колеса, т.н. индукторы во многих случаях улучшают NPSH - вблизи номинальной точки, но даже ухудшают всасывающие свойства при работе вдали от нее.

Поскольку управление изменением скорости становится все более популярным, крайне важно обеспечить работу без кавитации, поскольку кривая NPSH r (Q) изменяется при изменении скорости.Если теоретическое преобразование характеристики H(Q) при изменении оборотов обычно дает достаточно точные для практики результаты, то подобное преобразование характеристики NPSH r (Q) вызывает серьезные сомнения. Стандарт [6] допускает преобразование NPSH r за счет изменения частоты вращения в зависимости от отношения скоростей вращения, возведенных в определенную степень. Однако в стандарте указано, что показатель степени, используемый в таких преобразованиях, в зависимости от типа насоса может варьироваться от 1 до 3.В такой ситуации, по мнению автора, опора на расчеты характеристики NPSH r (Q), измеренной для одной частоты вращения, не гарантирует избежания кавитации и, для уверенности, целесообразно измерять эту характеристику для разные скорости вращения.

Рис. 3. Влияние «энергии всасывания» на скорость износа насоса по [7].

Сомнения

Здесь автор хотел бы поделиться своими личными сомнениями относительно методологии, используемой для предотвращения кавитации, обсуждаемой в начале этого текста.Это ни в коем случае не означает его сомнение или подрыв, а лишь готовность обратить внимание на конкретные, дискуссионные вопросы. Первая проблема касается расчета NPSH при работе на горячей воде. Согласно стандарту [6] допустимыми (и наиболее часто используемыми) измерениями являются NPSH r (Q) в холодной воде. Однако в стандарте указано, что на этом основании невозможно полностью предсказать всасывающие свойства насоса в горячей воде. Тем не менее, результаты, полученные с холодной водой, применимы и к горячей воде.Как указано, NPSH выражается в метрах столба жидкости, что означает, что существуют различия в NPSH, выраженные в паскалях, из-за изменения плотности в зависимости от температуры. В частности, если в результате испытаний на холодной воде установлено, что для предотвращения кавитации требуется некоторый избыток в метрах, то если такой же излишек в метрах потребуется для горячей воды, то требуемый излишек в паскалях будет меньше для горячей воды, чем для холодной воды из-за меньшей плотности горячей воды.Такой способ переноса результатов с холодной воды на горячую можно объяснить тем, что требуемое превышение над давлением кипения возникает, как уже говорилось выше, за счет локального увеличения скорости в районе входа рабочего колеса, что вызывает падение давления пропорционально значению ρ v 90 133 2 90 134 (плотность, умноженная на квадрат скорости). Поэтому, если предположить, что поле скоростей перед ротором при работе на холодной воде такое же, как и при работе на горячей воде, то динамическая депрессия в горячей воде, выраженная в паскалях, меньше из-за меньшей плотности, а следовательно, и требуемой анти- кавитационный запас в метрах может быть соответственно меньше.Тем не менее, по мнению автора, в целях безопасности следует рассмотреть возможность перевода результатов измерения NPSH с холодной воды на горячую не в метрах, а в паскалях, что приведет к увеличению NPSH с до в метрах для горячей воды.

Другое сомнение связано со схемой, представленной в [7], также основанной на опыте эксплуатации многих тысяч насосов, на рис. 3.

По вертикальной оси отложен коэффициент надежности, определяемый аналогично диаграмме на рис.2. Однако по горизонтальной оси находится «Энергия всасывания», определяемая как:

Энергия всасывания = D n ρ S, (3)

где:

D - диаметр входа рабочего колеса,

n - скорость вращения,

ρ - плотность жидкости,

S = n Q 90 133 0.5 90 134 / (НПШ р ) 90 133 0,75 90 134.

Здесь мы опустим физическую интерпретацию определяемой таким образом величины. Следует, однако, отметить, что экспериментальные данные, представленные в виде приведенного выше графика, показывают, что коэффициент надежности снижается с увеличением «энергии всасывания», а значит, увеличивается коэффициент повреждения насоса при уменьшении NPSH r . Говоря простым языком, насосы с меньшим требуемым NPSH р , т.е. с лучшими всасывающими свойствами, быстрее разрушаются от кавитации, что на первый взгляд кажется нелогичным.По мнению автора, это противоречие можно объяснить двояко. Во-первых, если на этапе подбора насосов во избежание кавитации использовался только критерий (2) при низких значениях у, то для насосов с низкими NPSH r низкие абсолютные значения разницы между NPSH av и NPSH r в метрах, не исключающих полностью кавитацию. Для второго возможного объяснения необходимо напомнить, что значение NPSH r определяется на основе измеренного NPSh4 на основании наблюдаемого снижения параметров насоса.Поэтому можно предположить, хотя бы теоретически, что низкий NPSH r должен свидетельствовать не о том, что конструкция насоса позволяет избежать кавитации, а о том, что насос данной конструкции не теряет параметров, несмотря на возникающую кавитацию, а точнее , при работе в условиях кавитации теряет их меньше, чем другие насосы. Это означало бы, что измерение всасывания, основанное на падении напора на 3%, не всегда подходит для оценки наличия или отсутствия кавитации.Утверждение, что не было падения напора на 3%, строго говоря, означает только то, что падения не было, и не обязательно означает отсутствие кавитации. Нельзя предполагать, что для каждой конструкции насоса зависимость между интенсивностью кавитации и падением напора одинакова. Если бы это предположение было верным, то для оценки всасывающих свойств насосов вместо методов, основанных на измерении перепада напора, следовало бы использовать акустические методы, основанные на измерении интенсивности кавитационных шумов, возникающих на характерных частотах.

Резюме и рекомендации

При выборе насосов необходимо проверить условия всасывания. Для этого целесообразно использовать оба критерия (1) и (2) и выбирать числовые значения х и у в этих критериях, соответствующие значениям НПШ р . Проверка условий всасывания должна выполняться для каждой ожидаемой комбинации параметров, а не только для номинальной рабочей точки.

При использовании характеристик НПШ р , предоставленных изготовителем, целесообразно определить, какое превышение было применено к измеряемому НПШ4.

При управлении изменением частоты вращения рекомендуется использовать характеристики NPSH r (Q), измеренные для разных скоростей вращения, так как теоретические расчеты не гарантируют точность.

Если имеющийся в системе NPSH av низкий, практика поиска насоса с низким NPSH r , формально удовлетворяющего критериям (1) и (2), не является полностью безопасной, так как не исключает частичную кавитацию без снижение производительности насоса, но вызывающее его ускоренный износ.Целесообразно искать возможность увеличения NPSH av .

др инж. Гжегож Пакула


Литература

  1. П. Свитальски, В. Едрал, Академия насосной техники, ZPBiP CEDOS, Вроцлав, 2014
  2. NPSH для центробежных насосов: справочное руководство, Европейская ассоциация производителей насосов, Elsevier, Оксфорд, 1999 г.
  3. П. Свитальски, М. Войтына, Кавитация I NPSH в лексиконе насосной техники, Pompy Pompownia, № 4 (127), ноябрь 2007 г., стр. 29-32.
  4. М. Прицяк, Кавитация в центробежных насосах... явления общеизвестные... причины наоборот, Насосные станции, № 4 (131), ноябрь 2008 г., стр. 56.
  5. М. Седлар, П. Зима, Т. Поздрисек, Анализ кавитационного течения в насосах, Насосы насосных станций, № 2 (133), май 2009 г., стр. 40-43.
  6. Стандарт PN-EN ISO 9906:2012, Насосы центробежные. Приемочные испытания гидравлических параметров. Классы точности 1,2 и 3.
  7. Блох Х.П., Будрис А.Р., Справочник пользователя помпы – продление срока службы, изд. 4, Fairmont Press Inc., 2014 г.
.

NPSHR - Насосы и насосная система

ОПРЕДЕЛЕНИЕ (ПРИВЕТ, НЬЮ-ЙОРК)

Требуемый антикавитационный запас насосов NPSHR (требуемый чистый положительный напор на всасывании) насосов - это минимальное значение NPSH ( NPSHA система ) для достижения 05 насоса 900 требуемые параметры ( H , P , η , срок службы) при следующих параметрах: производительность Q и скорость n насос и тип перекачиваемой жидкости.

Требуемый антикавитационный запас обычно указывается производителем в виде характеристики НПШР ( Q ).

Рис. 1. Характеристика НПШР , НПШ4 насосы

Основанием для определения требуемого излишка НПШР является критический антикавитационный избыток НПШ4 и запас НПШ S .

НПШР = НПШ4 + С

Значение запаса NPSH S определяется производителем на основании: внутренней процедуры, процедуры, приведенной в описании продукта, или указанной стандартной процедуры.

Значение S может варьироваться в зависимости от рабочих параметров насоса. В исключительных случаях на значение S также может влиять тип жидкости.

  NPSHR  - требуется антикавитационный избыток насоса  NPSHA  - антикавитационный избыток системы в наличии  S  -  Запас NPSH  

Соотношение НПШР/НПШ4 можно оценить по диаграмме на рис. 2.

Рис.2. Соотношение НПШР / НПШ4 в оптимальной точке по Sulzer Pumps — Руководство по центробежным насосам , 2010 г.

Для поршневых насосов требования к кавитации определяются значением абсолютного давления NPIPR (требуемое чистое положительное давление на входе)

ПОМНИТЕ!

  • NPSHR свойство (постоянный параметр) насоса
  • 90 100 НПШР всегда больше НПШ4
  • За определение значения NPSHR отвечает производитель.
  • Если изготовитель указывает НПШ4 и ставит перед проектировщиком/пользователем задачу определения запаса С и НПШР , он должен указать/предоставить порядок определения этих параметров
  • 90 100 NPSHR - NO зависит от давления пара и, следовательно, также от температуры жидкости

Стоит проверить

.

Гидро-Вакуум С.А. Grudziądz - Методы улучшения антикавитационных свойств центробежных насосов


Статья опубликована в Инстал. Авторские права на дальнейшее распространение защищены

др инж. Марчин Янчак - руководитель отдела исследований и разработок Hydro-Vacuum S.A.

Аннотация

В статье описаны антикавитационные свойства центробежных насосов.Представлены конструктивные приемы повышения NPSH 3% , такие как: изменение частоты вращения, использование уширенного впуска, двухпотокового ротора, осевого впуска и предварительного ротора. В работе представлены результаты численного CFD-моделирования течения через ротор 1-й и 2-й ступени многоступенчатого насоса, а также результаты моделирования течения через первую ступень многоступенчатого насоса с радиальным и осевым входом и предварительный ротор. Приведено сравнение потерь, полученных во всасывающем органе с радиальным и осевым входом.Представлены полученные антикавитационные свойства многоступенчатого насоса с предварительным ротором переменной частоты вращения. Сравнение NPSH 3% показано для многоступенчатого насоса с радиальным входом и с осевым входом и прекурсором.

Ключевые слова : гидравлические машины, центробежные насосы, всасывающие свойства

NPSH - важный параметр в работе насосов

Кавитация – это процесс, протекающий в потоках текущей жидкости, причиной которого является локальное снижение давления до значения давления пара.Это может быть связано с увеличением скорости или турбулентностью и связанным с этим падением динамического давления. Кавитационные споры представляют собой растворенные микропузырьки газов, присутствующих в жидкости. Когда давление падает до значения испарения, поверхностные силы микропузырька преодолевают и быстро возрастают. Поток кавитационных пузырьков в область повышенного давления вызывает конденсацию паров и их схлопывание, сопровождающееся повышением давления до нескольких сотен МПа и с частотой до 25 кГц [6].Схлопывание кавитационных пузырьков и сопровождающее его локальное повышение давления жидкости, а также локальные гидроудары, возникающие вблизи пористой структуры материала стенок проточных элементов, вызывают дробление зерен материала. Непрерывная работа машины в условиях кавитации часто приводит к полной эрозии поверхностей стенок рабочих органов и повреждению насоса, при этом сопутствующие вибрации могут явиться существенной причиной повреждения подшипников вращающихся элементов.


Рис. 1. Повреждение деталей насоса из-за длительной работы в условиях кавитации

На рис. 1 показано состояние вращающейся системы насоса, работающей в условиях развитой кавитации. В результате кавитационной эрозии ротор потерял равновесие и, следовательно, на подшипник передавалось значительно большее радиальное усилие, чем допустимое. Следствием стал перегрев подшипника, выплавление смазки и заклинивание тел качения подшипника. Кроме того, высокая радиальная составляющая силы и повышенные вибрации приводили к усилению надрезного эффекта и закручиванию вала в месте изменения диаметра.Этого эффекта можно было бы избежать, проверив вибрацию чиллера или измерив давление, создаваемое насосом. Работа в начальной стадии кавитации приводит к значительной потере параметров насоса, в том числе напора для данной производительности, а работа в условиях развитой кавитации приводит к нарушению сплошности потока из-за оставшихся в роторе насоса пузырьков пара.

Показателем склонности насоса к кавитации является чистый излишек NPSH (чистый положительный напор на всасывании), определяемый как наименьшее давление (выраженное в метрах) по отношению к давлению испарения при данной температуре, при которой насос может всасывать жидкость без образования обычной кавитации.Условный предел кавитации (NPSH 3% ) определяется исходя из наименьшего давления всасывания, при котором при постоянной производительности напор снижается на 3% от значения, полученного при нормальной работе.

Проблема выбора правильного значения NPSH r

Для защиты насоса от кавитации требуется, чтобы давление перед насосом, определяемое индивидуально для каждой насосной системы и выражаемое в форме, имеющейся в системе избыточного всасывания (NPSH av ), было выше NPSH . 3% .Рекомендуемая разница может быть предоставлена ​​производителем насоса в виде значения NPSH r с учетом значения NPSH 3% и значения предотвращения кавитации. Обычно NPSH r = 1,1 ÷ 1,3 NPSH 3% , однако разница NPSH r и NPSH 3% не должна быть ниже 0,5 м. Эксплуатация в диапазоне NPSH av >0 6NPSH р это не значит, что кавитации в насосе нет вообще. Ряд исследований [3, 4, 5, 9] показывает, что первые пузырьки пара образуются в потоке при NPSH av в несколько раз (в среднем ~ 4) выше требуемого NPSH r .Однако это небольшое количество кавитационных пузырьков, которые не представляют существенной угрозы для работы насоса, но тем не менее выражаются в медленном износе рабочих органов насоса. На рис. 2 представлены собственные исследования автора [4, 5], в которых для разных значений NSPH приведены фотографии развития кавитационного облака в осевом начальном роторе многоступенчатого насоса номинальной производительностью 250 м 3 /ч и скорость вращения 2950 1/мин. Ротор грубой очистки представляет собой особую осевую конструкцию ротора, в которой потери на входе в частокол лопастей очень малы.Кроме того, этот тип ротора может работать в условиях развитой кавитации без существенной потери параметров, что позволяет достичь крайне низких значений NPSH. Испытываемый исходный ротор полностью теряет параметры при NPSH ~ 3,9 м, тогда как первые пузыри уже наблюдаются при NPSH ~ 14 м. Снижение барометрической высоты в диапазоне 14 ÷ 3,9 м привело к увеличению размаха развития кавитационного облака. и постепенное уменьшение генерируемого напора.


Рис.2. Развитие кавитации в первичном роторе многоступенчатого насоса производительностью 250 м 3

Классический способ определения NPSH r для представленного исходного ротора неприемлем, так как во всем испытанном диапазоне высота подъема падала.Это делает невозможным корректное определение величины падения высоты подъема на 3 %. По этой причине для таких конструкций допускается работа в условиях частично развитой кавитации, при этом срок службы ротора продлевается применением соответствующих конструкционных материалов.

Материал ротора является одним из ключевых параметров при определении NPSH r . В таблице ниже показана стойкость выбранных строительных материалов к работе в городских условиях.

Таблица 1.Потери материала из-за кавитации (после 40 000 ч) [3]
Material Loss in mm
Cast steel Duplex 1
CuAl10Ni bronze 1.8
Carbon steel 4.7
Gray cast iron 10, 4

В качестве эталонного материала была выбрана дуплексная литая сталь, для которой потери материала во время испытаний составили 40.000 ч составлял 1 мм. Подобными свойствами обладает и алюминиевая бронза (потеря 1,8 мм), в то время как стандартные конструкционные материалы рабочего колеса насоса, такие как углеродистая сталь и чугун, характеризуются гораздо меньшим сопротивлением. По этой причине в каталогах производителей насосов нередко можно встретить только приведенное значение NPSH, понимаемое как NPSH 3% с аннотацией о рекомендуемых значениях запаса в зависимости от материала рабочего колеса.

Методы снижения NPSH 3% насосы

Оборот

Системы с низким имеющимся антикавитационным избытком требуют применения насосов с хорошими всасывающими характеристиками.Основным и относительно простым способом улучшения всасывающих свойств является снижение частоты вращения рабочего колеса насоса, что естественным образом приводит к уменьшению требуемого значения NPSH 3% . Это связано с уменьшением прироста скорости вращения ротора за счет более низкой периферийной составляющей скорости вращения лопасти, вызванной снижением частоты вращения. Подсчитано, что уменьшение скорости вращения снизит NPSH на 3% так же, как и напор насоса, т.е.с показателем степени k = 2:


где n1 и n2 — скорости вращения, выраженные в оборотах в минуту. При изменении скорости изменяется и производительность насоса:


и высота подъема:


Эти особенности существенно ограничивают возможность использования данного метода для снижения NPSH r из-за быстрого снижения энергетических параметров насоса и вынужденной необходимости использовать насос значительно большего размера, чем в случае более высоких оборотов.Имеются также расхождения в значении показателя степени. В некоторых литературных источниках [10] можно встретить информацию о том, что значение показателя степени меньше 2 и составляет, например, k = 1,5. Также обратите внимание, что этот метод можно использовать только для преобразования значений NPSH 3% . Применение его для преобразования NPSH r приводит к необоснованному уменьшению запаса между NPSH r и NPSH 3% .


Рис. 3. Графики NPSH для насоса WHI.5 в зависимости от скорости вращения

На рис. 3 представлены результаты измерений кавитационного запаса 3% насосов с осевым всасыванием WHI.5, полученные в ходе научно-исследовательских работ, проводимых в рамках Оперативной программы «Инновационная экономика», Мероприятие 1.4 POIG - Поддержка целевых проектов, проект под названием: «Модель насосы многоступенчатые с повышенной всасывающей способностью». Сплошные линии показывают результаты измерения номинальной скорости насоса, которая составляла 2950 1/мин (сплошная черная линия), и скорости, в два раза меньшей, которая составляла 1475 (сплошная синяя линия).Фактическое смещение точек оптимума (КПД на наивысший КПД) также было отмечено наряду с расчетным значением НСФ4% для оборотов 1475 1/мин (штриховая синяя линия), которое было определено на основании измерений для оборотов 2950. 1 / мин, при условии, что показатель степени k = 1, 5. Расхождения результатов измерений и расчетов свидетельствуют о том, что в данном случае рекомендуемый в литературе показатель степени k = 1,5 слишком высок и его следует уменьшить до значения k ~ 1.

Конструкция ротора

Одним из наиболее распространенных методов проектирования для достижения низкого NPSH 3% является снижение скорости вращения рабочего колеса на входе за счет увеличения ширины входа и использования небольшого количества лопастей. Однако это имеет довольно неприятные последствия. Чрезмерное расширение входного отверстия рабочего колеса отрицательно сказывается на получаемом КПД, кроме того, использование малого числа лопаток приводит к получению меньшего напора, чем в роторах с большим числом лопаток.В результате, в случае многоступенчатых насосов, для получения низкого NPSH 3% и высокого КПД на первой ступени используется рабочее колесо с формой, отличной от остальных. В роторе первой ступени для уменьшения перепада давления между входом и каналом между лопатками, в котором возникают наименьшие давления (так называемая динамическая депрессия), помимо поддержания малой скорости вращения, лопатки с пространственной кривизной также используется. Это приводит к большей адаптации угла входа лопаток к направлению притока жидкости, что снижает величину динамической депрессии.На рис. 4 представлены результаты численных расчетов ротора первой и второй ступени многоступенчатого насоса WH.5 производительностью Q=90 м 3 /ч и напором одной ступени Hi=55м. Численное моделирование течения проводилось с помощью программы ANSYS Fluent. Программный код позволяет методом конечных объемов итеративно решать уравнения сохранения массы, импульса и энергии [1, 7]. Для расчетов были приняты Realizable k-ε модель турбулентности и стандартная модель пограничного слоя.Стационарные расчеты (Steady State, MRF).


Рис. 4. Сравнение поля течения в рабочих колесах насоса WH.5: а) рабочие колеса 1-й ступени, б) рабочее колесо 2-й ступени

Представленные распределения полей течения показывают траектории течения жидкости с определенным значением статического давления. Для сравнения шкалы были установлены таким образом, чтобы статическое давление на входе в отдельные роторы было отмечено одним цветом. Легко заметить, что в случае ротора 1-й ступени перепад давления между входом в рабочее колесо и передней кромкой пренебрежимо мал, а для ротора 2-й ступени отчетливо видна область динамической депрессии (отмечена стрелкой).Падение давления на входе в рабочее колесо достигает 150 кПа.

Двухпоточная крыльчатка

Двухпоточные насосы были созданы из-за необходимости уменьшить осевые силы, возникающие в роторе насоса. Это было достигнуто за счет одинакового размера дисков ротора за счет использования двух симметричных входов в частично общий лопаточный частокол и равной подачи ротора с обеих сторон. После прохождения через всасывающий патрубок насоса жидкость разделяется на два потока и через впускные камеры подается на двухпоточный ротор, состоящий из двух зеркальных отображений одинарных роторов.В дополнение к уменьшению осевой силы эта конструкция позволяет достичь чрезвычайно низких значений NPSH 3% . Это связано с низкими расходами жидкости в ротор из-за использования двух входов. Такое решение позволяет достичь значения NPSH 3% на ~ 30% ниже, чем в случае однопотокового насоса с теми же параметрами [9].

Конструкция всасывающего кожуха

Очень важным параметром, помимо перепада давления в области динамического разрежения ротора, является подача жидкости от всасывающего патрубка к входу в рабочее колесо при сохранении минимальных перепадов давления и равномерного поля потока.Для консольных насосов с рабочим колесом, подвешенным к одному концу вала, это легко обслуживать, поскольку впускное отверстие рабочего колеса расположено по одной оси непосредственно за всасывающим отверстием. У двухпоточных или многоступенчатых насосов крыльчатка или крыльчатки располагаются по центру на валу, который на своих концах опирается на подшипники. Это обуславливает необходимость подачи жидкости через впускные камеры. В случае разработанных насосов серии WH одним из наиболее важных параметров было достижение хороших всасывающих свойств.По этой причине было проанализировано множество конструктивных вариантов, и в крайнем случае насосы были изготовлены в двух конструктивных вариантах. Классический с радиальным впуском и всасывающей камерой под названием WHA и с осевым впуском с подшипником скольжения, встроенным во всасывающий корпус, смазываемым текучей жидкостью под названием WHI. Для обеих конструкций было проведено численное моделирование для определения сопротивления потоку и определения влияния формы камеры на приток к ротору.


Рис. 5.Гидравлическое сопротивление Δh через радиальный (WHA) и осевой (WHI) всасывающий кожух

Изменение конструкции всасывающего корпуса с радиального на осевое в сочетании с увеличением размера всасывающего патрубка с DN65 до DN100 (для насоса WH.3 номинальной производительностью Qn=50 м 3 /ч ) позволило снизить гидравлическое сопротивление в среднем на ~70% во всем диапазоне работы насоса. В стоимостном выражении это изменение позволяет осуществлять всасывание жидкости из зоны с высотой напора на 0,20 ÷ 0,40 м ниже, чем у насосов с центробежным напором.


Рис. 6. Траектории движения частиц жидкости при течении через насос ВН с осевым (WHI.3) и радиальным (WHA.3) входом
Рис. 7. Поле скоростей на выходе из всасывающего органа насоса ВН с аксиальным (WHI.3) и радиальным (WHA.3) входом

Дополнительным, очень важным явлением для полученных значений NPSH 3% является деформация поля притока жидкости к ротору. На рисунках 6 и 7 представлены графические результаты моделирования потока в насосе WHI.3 с осевым входом и дополнительно использованным исходным рабочим колесом и насосом ВНА.3 с радиальным входом и рабочим колесом 1-й ступени с повышенными всасывающими характеристиками. Для корпуса с радиальным входом в корпус всасывания направление потока жидкости изменяется на 90°. Помимо повышенного гидравлического сопротивления это вызывает неравномерное поле скоростей, которое дополнительно деформируется в результате закрутки жидкости в камере, встроенной в корпус всасывания. Следствием этого является гораздо большая дифференциация скорости потока жидкости к ротору (3,5 ÷ 5 м/с), чем в случае осевого впуска (1,5 ÷ 3,0 м/с).Следует уточнить, что для насоса WHI.3 диаметр входа в рабочее колесо первичного контура больше, чем диаметр входа в рабочее колесо 1-й ступени, что, естественно, приводит к снижению частоты вращения, но не меняет сути дела. что форма поля скоростей на выходе из тела аксиального гораздо более правильная, чем у радиального тела. Характерные три области торможения жидкости на выходе из всасывающего корпуса насоса WHI являются результатом обратного влияния 3-х первоначальных рабочих лопаток, которые работают в непосредственной близости от контрольной секции, представленной на рисунке 7.

Начальный ротор

Исходный ротор, показанный на рисунке 2, представляет собой так называемый суперкавитационный ротор. Это означает, что он работает в зоне развитой кавитации в широком рабочем диапазоне, что для данной конкретной конструкции обусловлено явлением «вращающейся кавитации». Это явление является одной из форм кавитации, образующейся в результате очень высокой составляющей окружной скорости и обратного течения жидкости в уплотняющем зазоре [2]. Для насосов типа WH из-за другого рабочего диапазона это явление не возникает, что позволяет легко использовать исходное рабочее колесо для улучшения всасывающих свойств.Течение через насос WHI с начальным ротором и аксиальным входом представлено на рис. 6. Сравнение поля скоростей на входе начального ротора, аксиально питаемого от насоса WHI и 1-го ротора, питаемого от входной камеры WHA насоса следует подчеркнуть, что на входе в частокол начального ротора скорость жидкости очень мала (~2,5 м/с), кроме того, жидкость течет равномерно и без чрезмерного переднего угла. Это приводит к очень низким потерям на входе в частокол. Оценивается, что коэффициент потерь на входе в лопаточный палисад исходного ротора находится в пределах λв = 0,03 ÷ 0,06, тогда как для центробежных роторов эта величина в несколько раз выше и составляет λв = 0,1 ÷ 0,3 [3]. ].Для обоих вариантов конструкции измерения всасывающих свойств проводились в соответствии с методикой, описанной в ISO 9906 [8].


Рис. 8 Насосы NPSH 3 % WH с радиальным входом (WHA.3) и осевые насосы с основным рабочим колесом (WHI.3)

Применение исходного рабочего колеса с осевым входом позволило снизить кавитационный запас 3 % насоса в пределах 37 ÷ 48 % в зависимости от производительности насоса, из которых ~ 8 % приходится на уменьшение всасывания сопротивление благодаря использованию осевого входа.Наконец, принимая во внимание результаты испытаний других насосов серии WHI и работы, проведенные ранее в [5], следует констатировать, что применение исходного рабочего колеса в многоступенчатых насосах снижает значение NPSH 3% на ~ 30 ÷ 40% по сравнению с классическими центробежными рабочими колесами, рассчитанными на повышенные всасывающие свойства.

При подборе насосов для насосной системы очень важным параметром, который следует учитывать, являются всасывающие свойства насоса, определяемые как NPSH r .Необеспечение достаточного антикавитационного запаса в насосной системе приводит к потере параметров насоса, а при длительной эксплуатации - к его разрушению. В случае систем с низким антикавитационным запасом следует использовать конструктивные решения насосов, гарантирующие работу в заданных условиях. Простые методы улучшения всасывающих свойств заключаются в снижении скорости вращения и изготовлении ротора из материалов, обеспечивающих длительную работу в начальной стадии кавитации. Также распространено применение насосов с двухпоточными рабочими колесами, а в случае многоступенчатых насосов - использование рабочего колеса 1-й ступени с расширенным входом.Однако наименее распространенным решением, обеспечивающим значительное повышение всасывающих свойств, является использование предварительного ротора. Это решение при одновременном использовании осевого впуска позволяет снизить значение NPSH 3% насоса на ~ 30 ÷ 40% при сохранении компактной конструкции насоса и высокой скорости вращения, что позволяет получить высокие параметры Q и H. .

  1. Fluent Inc., Руководство пользователя, Ливан, 2004 г.
  2. Бреннен Ч.E., Гидродинамика насосов, Concepts ETI, Inc. и издательство Оксфордского университета, Пасадена, 1994.
  3. Гулич Й.Ф., Центробежные насосы, Springer – Verlag, Берлин, 2008 г.
  4. Янчак М., Плутецкий В., Моделирование явления кавитации в центробежных насосах. Механик № 09.08.2011
  5. Янчак М., Взаимодействие первичного и главного роторов в многоступенчатых центробежных насосах, Докторская диссертация, Отчет серии препринтов № W09 / 2009 / PRE-2, Вроцлав, 2009.
  6. Йедрал В., Центробежные насосы, WNT, Варшава, 2001.
  7. Лготакова Л., Численное моделирование в розничном гидродинамическом канале черпадла, Производственная практика, Высока Скоала Банска - Технический университет Остравы, Острава, 1999.
  8. PN-EN ISO 9906: 2012, Насосы центробежные. Приемочные испытания гидравлических параметров. Классы точности 1, 2 и 3
  9. Скьявелло Б., Виссер Ф.К., Кавитация в насосе – различные критерии NPSH r , пределы NPSHA и срок службы рабочего колеса.Материалы двадцать пятого Международного симпозиума пользователей насосов. Хьюстон, Техас, США; 2009 г.
  10. Свитальски П., Едрал В ,. Академия насосной техники, ZPBiP CEDOS, Вроцлав 2014 90 210

.

Мощность всасывания насоса. Последствия работы в условиях кавитации

ВСАСЫВАНИЕ

Тот факт, что насосы способны всасывать, предполагает связь с всасыванием жидкостей. Между тем жидкость, в отличие от твердых тел, не обладает способностью передавать растягивающие напряжения. Так что таскать жидкости физически невозможно. Всасывание насоса должно снизить давление перед рабочим колесом. Поступление жидкости в опущенную ротором напорную область происходит за счет давления, действующего на жидкость в баке, из которого жидкость забирается.


Самый простой пример – всасывание (мы не боимся этого термина!) из открытого бака насосом, расположенным сверху. Атмосферное давление действует на поверхность жидкости, а давление перед рабочим колесом значительно ниже. Результатом является поток, вызванный перепадом давления. Жидкость не притягивается ротором, а нагнетается в трубопровод, а затем в ротор под действием давления, действующего на поверхность. Таким образом, мы имеем дело с притоком жидкости к насосу, как показано на рисунке 1.
Стремление к правильности терминологии приводит к поиску термина, отличного от всасывания, для описания работы насоса. По мнению авторов, такой термин искать не стоит. Мы останемся с отсосом, как англичане с отсосом, немцы с заугеном, русские с отсосом. Следовательно, приточный трубопровод будем называть всасывающим, а возможность работы в условиях пониженного всасывающего давления - всасывающей емкостью и т. д.
Всасывающая способность насоса, ранее определявшаяся в литературе и практике примитивными терминами, такими как максимальная геометрическая высота всасывания, позже максимальная манометрическая высота всасывания, сегодня определяется параметром антикавитационного запаса NPSH, определяемым уравнением:


Эта величина, означающая превышение энергии во всасывающем патрубке насоса над энергией испарения жидкости, всегда имеет положительную размерность (отсюда положительную в исходном термине Net Positive Suction Head), что устраняет проблемы, связанные с использованием понятий отрицательного или положительный напор на всасывании.Понятие NPSH нашло свое место среди основных, определяемых стандартами параметров, характеризующих работу как центробежных, так и поршневых насосов (в последнем он обозначается как Net Positive Suction Presure - NPSP).


ОДНОРАЗОВЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ИЗБЫТОК NPSHA КАК ПАРАМЕТР НАСОСНОЙ СИСТЕМЫ

Для предотвращения кавитации энергия жидкости во всасывающем патрубке должна быть выше соответствующего критического значения.Это должно быть обеспечено параметрами насосной системы.


Рис. 2. Доступный антикавитационный избыток НПША насосной системы с расположением насоса выше (приток) или ниже (всасывание) уровня жидкости в открытом резервуаре.


На рис. 2 показан простой случай установки и эксплуатации насоса — откачка из бака, открытого при разных уровнях жидкости. Высокая, что приводит к так называемому затопление насоса, а низкое - характерно для т.н.работа с отсосом. В обоих важны следующие значения:

  • давление, действующее на поверхность жидкости в баке - р д , здесь равно атмосферному давлению р б ,
  • положение оси насоса относительно уровня жидкости в баке - H zs , положительное или отрицательное,
  • давление паров жидкости p v ,
  • Потеря давления на пути от бака к насосу пстр, выраженная по высоте - Δhs,
  • давление на входе насоса p s ,
  • скорость на входе насоса c с .

Величины в описании представляют собой удельные энергии, выраженные в единицах высоты: давление p/qg, положения H zs , потери Δh s и скорости c 2 /2g, что позволяет произвести их суммирование (2) :

p b / qg + H zs - Δh s = c 2 / 2g [m]


Как и в простом случае (рис. 2), можно представить условия работы и в любом другом случае установки - рис. 3; условия работы конденсатного насоса p d = p v (рис.3а).


Рис. 3. Имеющийся антикавитационный избыток НПВА в общем случае насосной системы с баком выше (а) или ниже (б) оси насоса.


В каждом из возможных случаев насосной системы имеется величина антикавитационного избытка, определяемая уравнением (1). Это избыток, которым располагает система, называемый доступным антикавитационным излишком и обозначаемый символом NPSHA (имеющийся). Баланс удельной энергии системы в целом показывает:


NPSHA = (p d -p v ) / qg - H zs - Δh s [м]

(В приведенных уравнениях энергетического баланса малой скоростью на входе в нижний резервуар численно пренебрегается).
Имеющийся антикавитационный избыток является функцией КПД, так как величина потерь hs изменяется вместе с КПД. Чем больше она уменьшается с производительностью, тем больше потери потока. Характер этой функции показан на рис. 4.


Рис. 4. Располагаемый антикавитационный излишек NPSHA в зависимости от эффективности i.


ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ВОЗНИКНОВЕНИЕ КАВИТАЦИИ
Работа насоса в условиях, при которых отсутствует риск снижения характеристик, не предотвращает возникновение кавитации на более ранней стадии ее развития.После более длительного периода эксплуатации могут появиться следы кавитационной эрозии, тем более выраженные, чем менее устойчив материал, из которого изготовлен насос. Следы эрозии могут быть в местах повышенной скорости жидкости, например, в дросселирующих трещинах (кавитация трещины) или локальных разрежениях давления, например, за рулевым ребром.


Стремление к устранению всех признаков кавитации, оправданное в установках с особой ответственностью, требует определения значения НПШР с запасом прочности, во много раз превышающим значение НПШ4.Это требует затрат, например, за использование форвакуумных насосов для подающих насосов или за размещение насосов значительно ниже уровня в нижнем резервуаре.


Не всегда в его интересах предоставлять производителю насоса более высокую величину необходимого излишка NPSHR. Это сравнимо с заявлением о более низкой эффективности насоса. Это приводит к уменьшению эффектов кавитации, но вынуждает обеспечить больший располагаемый НПША антикавитационный излишек, что не всегда возможно, а иногда может исключить предлагаемый насос на этапе проектирования установки.
Ответственность за соблюдение условия безкавитационной работы несут изготовитель насоса, проектировщик насосной системы и пользователь. Производитель несет ответственность за определение кавитационного запаса с достаточным запасом в пределах рекомендуемого рабочего диапазона насоса.


Проектировщик несет ответственность за обеспечение насоса, выбранного для установки, соответствующим доступным антикавитационным избытком NPSHA в предусмотренных условиях эксплуатации. Оценка причин многочисленных проблем в эксплуатации указывает на ошибки, допущенные конструкторами.Основной из них является игнорирование параметров NPSH и предположение, что приток исключает возникновение кавитации. Распространенной ошибкой является выбор насоса со слишком высокими параметрами, как в примере - рис.5


Ответственность пользователя насоса сводится к эксплуатации в заданных условиях. К сожалению, в этом поле много ошибок, например:

.
  • вызывающие повышенные потери, например, в грязных фильтрах, всасывающих фильтрах и т. д.
  • дросселирование клапанами на стороне всасывания,
  • работа при чрезмерно пониженном уровне или давлении в нижнем баке,
  • работа за пределами рекомендованного диапазона производительности, т.е.при запуске на пустой линии нагнетания,
  • перекачка жидкостей с другими свойствами и температурой, чем в конструкции,
  • необдуманные изменения условий установки и работы.


Пример - кавитация в результате неправильного выбора
На рис. 5 показан пример возникновения кавитации в результате неправильного подбора циркуляционного насоса. Насос с характеристикой p 1 (рабочая точка A) достаточен для правильной работы установки с характеристикой r.Использование более крупного насоса со слишком большим резервом напора (характеристика p 2 ), что часто случается, приводит к работе с гораздо более высоким КПД (точка B) уже в условиях кавитации. Для снижения КПД (точка С) и предотвращения кавитации используется дросселирование клапана или диафрагмы, вызывающее значительные потери энергии, пропорциональные длине сегмента ВК.


Рис. 5. Циркуляционный насос выбран правильно (p 1 ) и имеет слишком большой запас напора (p 2 ).


СКОРОСТЬ
Насосы более подвержены кавитации, чем выше скорость их вращения. Значение НПШ4 изменяется с частотой вращения по зависимости:


где, исходя из теории подобия, k = 2; по мнению некоторых авторов, k < 2, например, k = 1,5. На рис. 6 приведены фактические кривые НПШ4 (Q) одного из насосов для n 1 = 1450 об/мин (кривая 1) и n 2 = 2900 об/мин (кривая 2).Теоретическая (кривая 3) показывает результат преобразования отдельных точек кривой 1 по формуле (3) для k = 2. Знание зависимости, определяемой уравнением (3), важно для выбора насосов. Он также позволяет прогнозировать возможность предотвращения или ограничения эффектов кавитации неправильно подобранного насоса за счет снижения его частоты вращения.

Рис. 6. Зависимость характеристики НПШ4(Q) от частоты вращения для испытуемого одноступенчатого центробежного насоса с осевым впуском.


ЗАВЕРШЕНИЕ
Вопросы кавитации являются предметом многочисленных исследований и публикаций. В журнале World Pumps (апрель 2011 г.) есть статья «Показатель производительности NPSH NPSH (71), в которой Эдвард Грист (автор монографии «Кавитация и центробежный насос») дает рекомендации по определению требуемого антикавитационного запаса NPSH. НПШ4 и обсуждается зависимость результата эксперимента от метода определения, скорости вращения и температуры воды.Находок:

  • результаты измерения снижения напора на 3 % по измерению зависимости H (NPSH) при Q = const и по измерению зависимости H (Q) при переменной величине NPSh4 эквивалентны,
  • Результаты измерения НПШ4 насоса воспроизводимы в диапазоне производительности от 0,5 до 1,2 Ом опт , температура воды от 40 до 150°С,
  • результаты измерений, выполненных при частоте вращения 3600 мин -1 могут быть пересчитаны на скорости от 900 до 5400 мин -1 с технически допустимой погрешностью при показателе степени 2 (формула 3),
  • НПШР для насосов с частотой вращения более 5400 мин -1 следует определять на основании испытаний физического воздействия кавитации, а не только влияния на снижение характеристик,
  • чтобы не занижать параметры берите НПШР >1.3 НПШ4,
  • для минимизации эффектов кавитации (в т.ч. эрозии) берите НПШР > 2,5 НПШ4.

Публикация статьи в "World Pumps" доказывает целесообразность обсуждения понятия NPSH в доступной форме, еще недостаточно изученной на практике, особенно в проектировании.Стоит подчеркнуть, что накопленные знания о кавитации в насосах не позволяют для далеко идущих обобщений и экстраполяций разнообразие конструкций насосов, широкий диапазон скоростей и условий их использования Это касается, в частности, принципов выбора насосов для жидкостей, отличных от воды, напримернефтепродукты, для которых определение значения NPSHR требует применения дополнительных поправочных коэффициентов. Отдельные вопросы связаны с частными случаями, например, перекачиванием пенообразующих жидкостей, неньютоновских жидкостей, с переменной температурой, работой с заведомо допущенным сильным развитием кавитации и др.


Автор: Вальдемар Йедрал, Петр Свитальский
Источник: «Насосы насосной станции» (3/2011)

.

Проектирование водонасосных станций - способы предотвращения кавитации

Набор гидрофоров

Перед описанием основных принципов, которым необходимо следовать, чтобы избежать кавитации, позвольте мне сначала объяснить, что представляет собой само явление.

Явление образования, а затем исчезновения областей, заполненных жидким паром и выделяемыми из него газами, внутри движущейся жидкости называется кавитацией (Тросколанский, Лазаркевич 1973: Вихревые насосы).

Водяной насос, центробежный, центробежный - рабочее колесо насоса

Явление кавитации протекает следующим образом.

Парогазовые пузыри образуются в областях наименьшего давления, а поднятые протекающей жидкостью в область повышенного давления, они взрываются (пузырьки исчезают, что сопровождается взрывом, разрушающим поверхность материала). Предполагается, что образование кавитационных пузырьков происходит при падении давления жидкости до значения, равного или близкого к давлению насыщенного пара pv жидкости при данной температуре.Процесс образования, роста и герметизации кавитационных пузырьков сопровождается акустическими, механическими и термодинамическими явлениями. Взрыв пузыря происходит с высокой частотой и высоким давлением. Поверхность каналов или лопастей рабочего колеса последовательно разрушается (Тросколанский, Лазаркевич, 1973: Вихревые насосы).

Методы предотвращения кавитации в центробежных насосах:

1. Определение необходимого минимального антикавитационного запаса NPSHr для выбранного водяного насоса.Зная номинальную производительность насоса и его характеристики, определяем антикавитационный запас NPSHr. Избыток NPSHr всегда должен определяться производителем насоса.

2. Расчет располагаемого антикавитационного излишка НПШав , т.е. излишка на стороне всасывания центробежного насоса в проектируемой насосной системе.

Для расчета NPSHav нам необходимо знать:

  • статическое давление в питающем баке , равное:

- давление воды в водопроводной сети (в случае системы центробежного центробежного насоса, питаемой от коммунальной или корпоративной сети водоснабжения) [Па],

- атмосферное давление ((в случае системы центробежных центробежных насосов с питанием от открытых резервуаров) [Па]

  • давление испарения жидкости при данной температуре [Па]

Это очень важный параметр, так как давление испарения может составлять прибл.1 бар при 100°C и около 6 бар при 160°C.

В случае перекачки воды с более высокой температурой придется обеспечить больший приток воды на стороне всасывания центробежного насоса.

  • плотность перекачиваемой жидкости [кг/м3],
  • геометрическая высота всасывания при проектировании центробежного насоса над поверхностью перекачиваемой жидкости [м],
  • геометрическая высота притока при проектировании центробежного насоса ниже уровня перекачиваемой жидкости [м],
  • сумма линейных потерь для выбранного диаметра всасывающего трубопровода и расчетного расхода,
  • сумма местных потерь для выбранного диаметра всасывающего трубопровода и расчетного расхода.

Насос не будет разрушен кавитацией, если NPSH av> = NPSH r

3. Перекачайте максимально холодную среду.

Академия проектировщиков сантехнического оборудования

В установках центрального отопления конструкция низкотемпературных котлов и правильное проектирование установки снижают риск кавитации.

При проектировании водонасосных станций для гидравлических расчетов принимается температура 10 градусов Цельсия.С. Давление испарения воды при 10 град С равно 0,01227 бар, а давление напора 0,13 м.м.в.

По мере повышения температуры воды давление испарения увеличивается, и поэтому мощность всасывания насоса уменьшается. На практике, если температура перекачиваемой жидкости превышает 60-70 градусов С, насос должен питаться от напорной емкости.

4. Насосы, работающие в конце кривой, не должны проектироваться.

По мере увеличения КПД центробежного насоса увеличивается минимальный требуемый антикавитационный запас NPSHr.Насосы должны быть рассчитаны на оптимальную производительность в соответствии с характеристиками насоса.

5. Выберите подходящий диаметр всасывающей линии.

Диаметр всасывающей линии следует выбирать таким образом, чтобы при максимальном расходе воды скорость потока составляла от 0,8 до 1,5 м/с .

Не следует превышать значение 1,5 м/с.

При уменьшении диаметра всасывающей трубы увеличивается скорость потока воды, увеличиваются линейные и местные потери.

При увеличении линейных и местных потерь снижается антикавитационный излишек, снижается высота всасывания насоса, а значит, увеличивается риск возникновения кавитационных явлений.

Если мы спроектируем меньший диаметр всасывающего трубопровода, мы должны увеличить приток к насосам, например, спроектировав более высокий накопительный (подающий) бак.

Если условия местности и здания не позволяют построить высокие резервуары, следует спроектировать всасывающую линию большего диаметра, чтобы уменьшить линейное и местное сопротивление и, таким образом, увеличить высоту всасывания насоса.

6. Всасывающие линии проектировать с подъемом к насосам.

Недопустимо проектирование сифонных трубопроводов по трассе. Существует риск образования воздушных карманов, которые снижают эффективность насосов.

7. Всегда старайтесь, чтобы насосы работали с притоком.

- Насосные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы насосы имели соответствующий напор на входе.

- Всасывающие линии от сборных резервуаров к насосам должны быть как можно более прямыми и короткими.

Выполнение вышеперечисленных пунктов на этапе проектирования и строительства водонасосной станции гарантирует проектировщику и будущему геологоразведчику, что располагаемый антикавитационный излишек NPSHav установки всегда будет больше требуемого минимального антикавитационного излишка NPSHr производителем.

Центробежный водяной насос - рабочее колесо насоса.

Модель POLY:

POLY Шестеренчатый насос высокого давления для удаления сред со средней и высокой вязкостью. Очень большое впускное отверстие обеспечивает равномерный поток продукта к шестерням даже в условиях вакуума или при очень низком кавитационном запасе.

Доступен с круглым входом, когда всасывающий фланец насоса напрямую соединен с выходным фланцем реактора, или с низким кавитационным запасом, когда насос устанавливается или зажимается между выходом насоса и фланцем реактора.

Technical parameters:
Viscosity up to 40,000 Belt
Temperature up to 350 ° C
Suction force
up to 40 bar
Differential pressure
up to 250 bar
Version:
Housing
  • Unalloyed and alloy steel,
  • Cast steel,
  • optionally with coating
Gears
  • Nitrided steel
  • Steel
  • Special steel
  • Coated option
  • Spiral
  • Herringbone
Bearings
  • Сталь
  • NiAg (нейзильбер)
  • Алюминиевая бронза
  • Специальные материалы
  • Опция с покрытием
SEAL
  • (под вакуумом
  • (под вакуумом)
  • . 90 134 90 140
    Полимеры: 90 140

    2 варианта исполнения POLY:

    а) нормальное исполнение: всасывающий фланец также является монтажным фланцем реактора.
    b) Версия LOW-NPSH: монтажный фланец выполнен в виде свободного фланца и расположен на стороне нагнетания насоса.

    Уплотнения

    Версия GWD с сальником
    Специальная версия с сальником. Обратный поток на сторону всасывания регулируется игольчатым клапаном. Это позволяет насосу работать в условиях вакуума.
    Давление:
    Вязкость:
    Температура
    :
    Вакуум до макс.10 бар
    10 - 40.000 ремень
    MAX. 350 ° C

    Уплотнение вала с уплотнением для губ. статическое уплотнение вала. Как и в случае сальниковой набивки, барьерный слой предотвращает попадание воздуха в уплотнение вала, когда насос стоит.

    Давление:
    Вязкость:
    Температура
    :

    Вакуум до макс. 10 бар
    10 - 20 000 ремень
    MAX. 275 ° C

    ГЛАЗАНСКИЙ
    с STATIC SEAL. В качестве стандартного материала для уплотнительных колец используется графит, но, конечно, доступны и другие материалы.

    Давление:
    Вязкость:
    Температура
    :

    Вакуум до макс. 10 бар
    0,001 - 10,000 Ремень
    макс.300 °C

    .

    Смотрите также