Η ακατάλληλη σχεδίαση/διάταξη σωληνώσεων μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως υδραυλική αστάθεια και σπηλαίωση στο σύστημα της αντλίας. Για να αποφευχθεί η σπηλαίωση, θα πρέπει να δοθεί έμφαση στο σχεδιασμό των σωληνώσεων αναρρόφησης και του συστήματος αναρρόφησης. Η σπηλαίωση, η εσωτερική ανακυκλοφορία και η εισαγωγή αέρα μπορεί να οδηγήσουν σε υψηλά επίπεδα θορύβου και κραδασμών, που μπορεί να καταστρέψουν τις στεγανοποιήσεις και τα ρουλεμάν.

Γραμμή κυκλοφορίας αντλίας

Όταν ένας αντλία οριζόντιας χωρισμένης θήκης πρέπει να λειτουργεί σε διαφορετικά σημεία λειτουργίας, μπορεί να απαιτείται μια γραμμή κυκλοφορίας για να επιστρέψει μέρος του αντλούμενου υγρού στην πλευρά αναρρόφησης της αντλίας. Αυτό επιτρέπει στην αντλία να συνεχίσει να λειτουργεί αποτελεσματικά και αξιόπιστα στο BEP. Η επιστροφή μέρους του υγρού σπαταλά λίγη ισχύ, αλλά για μικρές αντλίες, η σπατάλη ισχύος μπορεί να είναι αμελητέα.

Το κυκλοφορούν υγρό πρέπει να αποστέλλεται πίσω στην πηγή αναρρόφησης, όχι στη γραμμή αναρρόφησης ή στον σωλήνα εισόδου της αντλίας. Εάν επιστρέψει στη γραμμή αναρρόφησης, θα προκαλέσει αναταράξεις στην αναρρόφηση της αντλίας, προκαλώντας προβλήματα λειτουργίας ή ακόμα και ζημιά. Το επιστρεφόμενο υγρό πρέπει να ρέει πίσω στην άλλη πλευρά της πηγής αναρρόφησης, όχι στο σημείο αναρρόφησης της αντλίας. Συνήθως, οι κατάλληλες διατάξεις διαφράγματος ή άλλα παρόμοια σχέδια μπορούν να εξασφαλίσουν ότι το υγρό επιστροφής δεν προκαλεί αναταράξεις στην πηγή αναρρόφησης.

Παράλληλη λειτουργία

Όταν ένα μόνο μεγάλο αντλία οριζόντιας χωρισμένης θήκης δεν είναι εφικτό ή για ορισμένες εφαρμογές υψηλής ροής, απαιτούνται συχνά πολλαπλές μικρότερες αντλίες για να λειτουργούν παράλληλα. Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές αντλιών ενδέχεται να μην είναι σε θέση να παρέχουν μια αρκετά μεγάλη αντλία για ένα πακέτο αντλιών μεγάλης ροής. Ορισμένες υπηρεσίες απαιτούν ένα ευρύ φάσμα λειτουργικών ροών όπου μια μόνο αντλία δεν μπορεί να λειτουργήσει οικονομικά. Για αυτές τις υπηρεσίες υψηλότερης βαθμολογίας, η ποδηλασία ή η λειτουργία αντλιών μακριά από το BEP τους δημιουργεί σημαντικά ζητήματα σπατάλης ενέργειας και αξιοπιστίας.

Όταν οι αντλίες λειτουργούν παράλληλα, κάθε αντλία παράγει λιγότερη ροή από ότι θα λειτουργούσε μόνη της. Όταν δύο ίδιες αντλίες λειτουργούν παράλληλα, η συνολική παροχή είναι μικρότερη από το διπλάσιο της ροής κάθε αντλίας. Η παράλληλη λειτουργία χρησιμοποιείται συχνά ως τελευταία λύση παρά τις ειδικές απαιτήσεις εφαρμογής. Για παράδειγμα, σε πολλές περιπτώσεις, δύο αντλίες που λειτουργούν παράλληλα είναι καλύτερες από τρεις ή περισσότερες αντλίες που λειτουργούν παράλληλα, εάν είναι δυνατόν.

Η παράλληλη λειτουργία των αντλιών μπορεί να είναι επικίνδυνη και ασταθής λειτουργία. Οι αντλίες που λειτουργούν παράλληλα απαιτούν προσεκτικό μέγεθος, λειτουργία και παρακολούθηση. Οι καμπύλες (απόδοση) κάθε αντλίας πρέπει να είναι παρόμοιες - εντός 2 έως 3 %. Οι συνδυασμένες καμπύλες αντλίας πρέπει να παραμένουν σχετικά επίπεδες (για αντλίες που λειτουργούν παράλληλα, το API 610 απαιτεί αύξηση της κεφαλής τουλάχιστον 10% της κεφαλής στην ονομαστική ροή στο νεκρό κέντρο).

Οριζόντια διάσπαση Αντλία θήκης Σωλήνωση

Ο ακατάλληλος σχεδιασμός των σωληνώσεων μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε υπερβολικούς κραδασμούς της αντλίας, προβλήματα ρουλεμάν, προβλήματα στεγανοποίησης, πρόωρη βλάβη των εξαρτημάτων της αντλίας ή καταστροφική αστοχία.

Οι σωληνώσεις αναρρόφησης είναι ιδιαίτερα σημαντικές επειδή το υγρό πρέπει να έχει τις κατάλληλες συνθήκες λειτουργίας, όπως πίεση και θερμοκρασία, όταν φτάσει στην οπή αναρρόφησης της πτερωτής της αντλίας. Η ομαλή, ομοιόμορφη ροή μειώνει τον κίνδυνο σπηλαίωσης και επιτρέπει στην αντλία να λειτουργεί αξιόπιστα.

Οι διάμετροι σωλήνων και καναλιών έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην κεφαλή. Ως χονδρική εκτίμηση, η απώλεια πίεσης λόγω της τριβής είναι αντιστρόφως ανάλογη με την πέμπτη ισχύ της διαμέτρου του σωλήνα.

Για παράδειγμα, μια αύξηση 10% στη διάμετρο του σωλήνα μπορεί να μειώσει την απώλεια κεφαλής κατά περίπου 40%. Ομοίως, μια αύξηση 20% στη διάμετρο του σωλήνα μπορεί να μειώσει την απώλεια κεφαλής κατά 60%.

Με άλλα λόγια, η απώλεια κεφαλής τριβής θα είναι μικρότερη από το 40% της απώλειας κεφαλής της αρχικής διαμέτρου. Η σημασία της καθαρής θετικής κεφαλής αναρρόφησης (NPSH) στις εφαρμογές άντλησης καθιστά το σχεδιασμό των σωληνώσεων αναρρόφησης αντλίας σημαντικό παράγοντα.

Οι σωληνώσεις αναρρόφησης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν απλούστερες και ευθείες και το συνολικό μήκος πρέπει να ελαχιστοποιείται. Οι φυγόκεντρες αντλίες θα πρέπει συνήθως να έχουν ευθύγραμμο μήκος 6 έως 11 φορές τη διάμετρο των σωληνώσεων αναρρόφησης για την αποφυγή αναταράξεων.

Συχνά απαιτούνται προσωρινά φίλτρα αναρρόφησης, αλλά γενικά δεν συνιστώνται μόνιμα φίλτρα αναρρόφησης.

Μείωση του NPSHR

Αντί να αυξήσουν τη μονάδα NPSH (NPSHA), οι μηχανικοί σωληνώσεων και διεργασιών προσπαθούν μερικές φορές να μειώσουν το απαιτούμενο NPSH (NPSHR). Δεδομένου ότι το NPSHR είναι συνάρτηση του σχεδιασμού της αντλίας και της ταχύτητας της αντλίας, η μείωση του NPSHR είναι μια δύσκολη και δαπανηρή διαδικασία με περιορισμένες επιλογές.

Το στόμιο αναρρόφησης της πτερωτής και το συνολικό μέγεθος της οριζόντιας αντλίας διαιρούμενης θήκης είναι σημαντικά στοιχεία για το σχεδιασμό και την επιλογή της αντλίας. Αντλίες με μεγαλύτερα στόμια αναρρόφησης πτερωτής μπορούν να παρέχουν χαμηλότερο NPSHR.

Ωστόσο, τα μεγαλύτερα στόμια αναρρόφησης της πτερωτής μπορεί να προκαλέσουν ορισμένα λειτουργικά και ρευστοδυναμικά προβλήματα, όπως προβλήματα ανακυκλοφορίας. Οι αντλίες με χαμηλότερες ταχύτητες έχουν γενικά χαμηλότερο απαιτούμενο NPSH. Οι αντλίες με υψηλότερες ταχύτητες έχουν υψηλότερο απαιτούμενο NPSH.

Αντλίες με ειδικά σχεδιασμένες πτερωτές μεγάλου ανοίγματος αναρρόφησης μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα υψηλής ανακυκλοφορίας, γεγονός που μειώνει την απόδοση και την αξιοπιστία. Ορισμένες αντλίες χαμηλού NPSHR είναι σχεδιασμένες να λειτουργούν σε τόσο χαμηλές ταχύτητες που η συνολική απόδοση δεν είναι οικονομική για την εφαρμογή. Αυτές οι αντλίες χαμηλής ταχύτητας έχουν επίσης χαμηλή αξιοπιστία.

Οι μεγάλες αντλίες υψηλής πίεσης υπόκεινται σε πρακτικούς περιορισμούς θέσης, όπως η θέση της αντλίας και η διάταξη δοχείου αναρρόφησης/δεξαμενής, γεγονός που εμποδίζει τον τελικό χρήστη να βρει μια αντλία με το NPSHR που πληροί τους περιορισμούς.

Σε πολλά έργα ανακαίνισης/αναδιαμόρφωσης, η διάταξη του χώρου δεν μπορεί να αλλάξει, αλλά εξακολουθεί να απαιτείται μια μεγάλη αντλία υψηλής πίεσης στο εργοτάξιο. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια ενισχυτική αντλία.

Μια ενισχυτική αντλία είναι μια αντλία χαμηλής ταχύτητας με χαμηλότερο NPSHR. Η ενισχυτική αντλία πρέπει να έχει τον ίδιο ρυθμό ροής με την κύρια αντλία. Η ενισχυτική αντλία εγκαθίσταται συνήθως ανάντη της κύριας αντλίας.

Προσδιορισμός της αιτίας της δόνησης

Οι χαμηλοί ρυθμοί ροής (συνήθως λιγότεροι από το 50% της ροής BEP) μπορούν να προκαλέσουν πολλά προβλήματα δυναμικής ροής, συμπεριλαμβανομένου του θορύβου και των κραδασμών από τη σπηλαίωση, την εσωτερική ανακυκλοφορία και την εισαγωγή αέρα. Ορισμένες αντλίες με χωριστή θήκη είναι σε θέση να αντισταθούν στην αστάθεια της ανακυκλοφορίας αναρρόφησης σε πολύ χαμηλούς ρυθμούς ροής (μερικές φορές έως και το 35% της ροής BEP).

Για άλλες αντλίες, η ανακυκλοφορία αναρρόφησης μπορεί να συμβεί στο 75% περίπου της ροής BEP. Η ανακυκλοφορία της αναρρόφησης μπορεί να προκαλέσει κάποια ζημιά και τρύπημα, που συνήθως συμβαίνουν περίπου στα μισά της διαδρομής των πτερυγίων της πτερωτής της αντλίας.

Η ανακυκλοφορία εξόδου είναι μια υδροδυναμική αστάθεια που μπορεί επίσης να συμβεί σε χαμηλές ροές. Αυτή η ανακυκλοφορία μπορεί να προκληθεί από ακατάλληλα διάκενα στην πλευρά εξόδου της πτερωτής ή του καλύμματος της πτερωτής. Αυτό μπορεί επίσης να οδηγήσει σε διάτρηση και άλλες ζημιές.

Οι φυσαλίδες ατμού στη ροή του υγρού μπορεί να προκαλέσουν αστάθειες και δονήσεις. Η σπηλαίωση συνήθως καταστρέφει τη θύρα αναρρόφησης της πτερωτής. Ο θόρυβος και οι κραδασμοί που προκαλούνται από τη σπηλαίωση μπορεί να μιμούνται άλλες βλάβες, αλλά η επιθεώρηση της θέσης των οπών και της ζημιάς στην πτερωτή της αντλίας μπορεί συνήθως να αποκαλύψει τη βασική αιτία.

Η μεταφορά αερίου είναι συνηθισμένη κατά την άντληση υγρών κοντά στο σημείο βρασμού ή όταν οι σύνθετες σωληνώσεις αναρρόφησης προκαλούν αναταράξεις.