قد يؤدي التصميم/التخطيط غير السليم للأنابيب إلى حدوث مشكلات مثل عدم الاستقرار الهيدروليكي والتجويف في نظام المضخة. ولمنع التجويف، يجب التركيز على تصميم أنابيب الشفط ونظام الشفط. قد يؤدي التجويف وإعادة التدوير الداخلي وسحب الهواء إلى مستويات عالية من الضوضاء والاهتزاز، مما قد يؤدي إلى إتلاف الأختام والمحامل.

خط تدوير المضخة

عندما يكون للـ مضخة حالة الانقسام الأفقي يجب أن تعمل المضخات الصغيرة عند نقاط تشغيل مختلفة، وقد يكون من الضروري وجود خط توزيع لإعادة جزء من السائل المضخ إلى جانب شفط المضخة. وهذا يسمح للمضخة بمواصلة العمل بكفاءة وموثوقية عند نقطة الضخ. يؤدي إعادة جزء من السائل إلى إهدار بعض الطاقة، ولكن بالنسبة للمضخات الصغيرة، قد تكون الطاقة المهدرة ضئيلة.

يجب إعادة السائل المتداول إلى مصدر الشفط، وليس إلى خط الشفط أو أنبوب مدخل المضخة. إذا تم إعادته إلى خط الشفط، فسيؤدي ذلك إلى حدوث اضطراب في شفط المضخة، مما يتسبب في حدوث مشاكل في التشغيل أو حتى التلف. يجب أن يتدفق السائل العائد إلى الجانب الآخر من مصدر الشفط، وليس إلى نقطة الشفط في المضخة. عادةً، يمكن لترتيبات الحاجز المناسبة أو التصميمات المماثلة الأخرى ضمان عدم تسبب السائل العائد في حدوث اضطراب في مصدر الشفط.

عملية موازية

عندما يكون هناك واحد كبير مضخة حالة الانقسام الأفقي إن تشغيل المضخات الصغيرة المتعددة ليس بالأمر الممكن أو بالنسبة لبعض التطبيقات عالية التدفق، فغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى تشغيل مضخات أصغر حجمًا بالتوازي. على سبيل المثال، قد لا يتمكن بعض مصنعي المضخات من توفير مضخة كبيرة بما يكفي لحزمة مضخة تدفق كبيرة. تتطلب بعض الخدمات مجموعة واسعة من تدفقات التشغيل حيث لا يمكن لمضخة واحدة أن تعمل اقتصاديًا. بالنسبة لهذه الخدمات ذات التصنيف الأعلى، فإن تدوير المضخات أو تشغيلها بعيدًا عن BEP الخاصة بها يخلق هدرًا كبيرًا للطاقة ومشاكل في الموثوقية.

عندما يتم تشغيل المضخات بالتوازي، تنتج كل مضخة تدفقًا أقل مما لو كانت تعمل بمفردها. عندما يتم تشغيل مضختين متطابقتين بالتوازي، يكون التدفق الإجمالي أقل من ضعف تدفق كل مضخة. غالبًا ما يتم استخدام التشغيل المتوازي كحل أخير على الرغم من متطلبات التطبيق الخاصة. على سبيل المثال، في كثير من الحالات، يكون تشغيل مضختين بالتوازي أفضل من تشغيل ثلاث مضخات أو أكثر بالتوازي، إذا كان ذلك ممكنًا.

قد يكون التشغيل المتوازي للمضخات عملية خطيرة وغير مستقرة. تتطلب المضخات التي تعمل بالتوازي تحديد الحجم والتشغيل والمراقبة بعناية. يجب أن تكون منحنيات (أداء) كل مضخة متشابهة - في حدود 2 إلى 3٪. يجب أن تظل منحنيات المضخة المجمعة مسطحة نسبيًا (بالنسبة للمضخات التي تعمل بالتوازي، تتطلب API 610 زيادة في الضغط بنسبة 10٪ على الأقل من الضغط عند التدفق المقدر إلى النقطة الميتة).

الانقسام الأفقي مضخة القضية أنغام المزمار

يمكن أن يؤدي التصميم غير السليم للأنابيب بسهولة إلى اهتزاز مفرط للمضخة، أو مشاكل في المحمل، أو مشاكل في الختم، أو فشل مبكر لمكونات المضخة، أو فشل كارثي.

تعتبر أنابيب الشفط مهمة بشكل خاص لأن السائل يجب أن يتمتع بظروف التشغيل المناسبة، مثل الضغط ودرجة الحرارة، عندما يصل إلى فتحة الشفط الخاصة بمكره المضخة. يقلل التدفق السلس والموحد من خطر التجويف ويسمح للمضخة بالعمل بشكل موثوق.

تؤثر أقطار الأنابيب والقنوات بشكل كبير على الضغط. وكتقدير تقريبي، فإن فقدان الضغط بسبب الاحتكاك يتناسب عكسياً مع القوة الخامسة لقطر الأنبوب.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي زيادة قطر الأنبوب بنسبة 10% إلى تقليل خسارة الضغط بنحو 40%. وبالمثل، يمكن أن يؤدي زيادة قطر الأنبوب بنسبة 20% إلى تقليل خسارة الضغط بنحو 60%.

وبعبارة أخرى، فإن خسارة رأس الاحتكاك ستكون أقل من 40% من خسارة رأس القطر الأصلي. إن أهمية رأس الشفط الإيجابي الصافي (NPSH) في تطبيقات الضخ تجعل تصميم أنابيب شفط المضخة عاملاً مهمًا.

يجب أن تكون أنابيب الشفط بسيطة ومستقيمة قدر الإمكان، ويجب تقليل الطول الإجمالي إلى الحد الأدنى. يجب أن يكون طول خط الأنابيب المستقيم في المضخات الطاردة المركزية عادةً من 6 إلى 11 ضعف قطر أنابيب الشفط لتجنب الاضطرابات.

غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مرشحات شفط مؤقتة، ولكن لا يُنصح عمومًا باستخدام مرشحات الشفط الدائمة.

تقليل معدل NPSHR

بدلاً من زيادة وحدة NPSH (NPSHA)، يحاول مهندسو الأنابيب والعمليات أحيانًا تقليل NPSH المطلوبة (NPSHR). ونظرًا لأن NPSHR هي وظيفة تصميم المضخة وسرعتها، فإن تقليل NPSHR عملية صعبة ومكلفة مع خيارات محدودة.

تعتبر فتحة شفط المكره والحجم الكلي لمضخة الغلاف المنقسمة الأفقية من الاعتبارات المهمة في تصميم المضخة واختيارها. يمكن للمضخات ذات فتحات شفط المكره الأكبر أن توفر معامل NPSHR أقل.

ومع ذلك، قد تتسبب فتحات الشفط الأكبر حجمًا في بعض المشكلات التشغيلية ومشاكل ديناميكية السوائل، مثل مشكلات إعادة التدوير. وعادةً ما تتطلب المضخات ذات السرعات المنخفضة NPSH أقل؛ بينما تتطلب المضخات ذات السرعات الأعلى NPSH أعلى.

قد تتسبب المضخات ذات مراوح الشفط الكبيرة المصممة خصيصًا في حدوث مشكلات إعادة تدوير عالية، مما يقلل من الكفاءة والموثوقية. تم تصميم بعض المضخات ذات معامل NPSHR المنخفض للعمل بسرعات منخفضة بحيث لا تكون الكفاءة الإجمالية اقتصادية للتطبيق. كما أن هذه المضخات ذات السرعة المنخفضة تتمتع بموثوقية منخفضة.

تخضع المضخات الكبيرة ذات الضغط العالي لقيود عملية تتعلق بالموقع مثل موقع المضخة وتخطيط وعاء/خزان الشفط، مما يمنع المستخدم النهائي من العثور على مضخة ذات NPSHR تلبي القيود.

في العديد من مشاريع التجديد/التجديد، لا يمكن تغيير تخطيط الموقع، ولكن لا يزال من الضروري وجود مضخة ضغط عالية كبيرة في الموقع. في هذه الحالة، يجب استخدام مضخة معززة.

مضخة التعزيز هي مضخة منخفضة السرعة مع معدل تدفق NPSHR أقل. يجب أن يكون معدل تدفق مضخة التعزيز هو نفس معدل تدفق المضخة الرئيسية. عادة ما يتم تركيب مضخة التعزيز في اتجاه مجرى المضخة الرئيسية.

تحديد سبب الاهتزاز

يمكن أن تتسبب معدلات التدفق المنخفضة (عادةً أقل من 50% من تدفق BEP) في حدوث العديد من مشكلات ديناميكية السوائل، بما في ذلك الضوضاء والاهتزاز الناتج عن التجويف وإعادة التدوير الداخلي وسحب الهواء. بعض المضخات ذات العلبة المنقسمة قادرة على مقاومة عدم استقرار إعادة تدوير الشفط عند معدلات تدفق منخفضة للغاية (أحيانًا تصل إلى 35% من تدفق BEP).

بالنسبة للمضخات الأخرى، يمكن أن يحدث إعادة تدوير الشفط عند حوالي 75% من تدفق BEP. يمكن أن يتسبب إعادة تدوير الشفط في بعض الأضرار والتآكل، والذي يحدث عادةً في منتصف الطريق تقريبًا إلى أعلى شفرات مروحة المضخة.

إن إعادة تدوير المخرج هي حالة من عدم الاستقرار الهيدروديناميكي الذي قد يحدث أيضًا عند التدفقات المنخفضة. وقد يحدث هذا التدوير بسبب الخلوص غير السليم على جانب المخرج من المكره أو غلاف المكره. وقد يؤدي هذا أيضًا إلى حدوث تآكل وأضرار أخرى.

يمكن أن تتسبب فقاعات البخار في تدفق السائل في حدوث عدم استقرار واهتزازات. وعادة ما يؤدي التجويف إلى إتلاف منفذ الشفط الخاص بالمكره. ويمكن أن تحاكي الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن التجويف حالات فشل أخرى، ولكن فحص موقع التآكل والتلف في مكره المضخة يمكن أن يكشف عادة عن السبب الجذري.

يعتبر انجراف الغاز أمرًا شائعًا عند ضخ السوائل بالقرب من نقطة الغليان أو عندما تسبب أنابيب الشفط المعقدة اضطرابًا.