Неправильная конструкция/разметка трубопровода может привести к таким проблемам, как гидравлическая нестабильность и кавитация в насосной системе. Чтобы предотвратить кавитацию, следует уделить внимание конструкции всасывающего трубопровода и всасывающей системы. Кавитация, внутренняя рециркуляция и вовлечение воздуха могут привести к высокому уровню шума и вибрации, что может повредить уплотнения и подшипники.

Линия циркуляции насоса

Когда горизонтальный насос с разъемным корпусом должны работать в разных рабочих точках, может потребоваться циркуляционная линия для возврата части перекачиваемой жидкости на всасывающую сторону насоса. Это позволяет насосу продолжать работать эффективно и надежно в точке BEP. Возврат части жидкости приводит к потере некоторой мощности, но для небольших насосов потери мощности могут быть незначительными.

Циркулирующая жидкость должна быть отправлена ​​обратно в источник всасывания, а не в линию всасывания или впускной трубопровод насоса. Если она возвращается в линию всасывания, это вызовет турбулентность на всасывании насоса, что приведет к проблемам в работе или даже повреждению. Возвращаемая жидкость должна течь обратно на другую сторону источника всасывания, а не в точку всасывания насоса. Обычно соответствующие перегородки или другие подобные конструкции могут гарантировать, что возвращаемая жидкость не вызовет турбулентности на источнике всасывания.

Параллельная работа

Когда один большой горизонтальный насос с разъемным корпусом нецелесообразно или для некоторых приложений с высоким расходом часто требуется, чтобы несколько насосов меньшего размера работали параллельно. Например, некоторые производители насосов могут быть не в состоянии предоставить достаточно большой насос для комплекта насосов с большим расходом. Некоторые услуги требуют широкого диапазона рабочих потоков, где один насос не может функционировать экономически эффективно. Для этих услуг с более высоким номиналом циклирование или работа насосов вне их BEP создает значительные потери энергии и проблемы с надежностью.

Когда насосы работают параллельно, каждый насос производит меньший поток, чем если бы он работал по отдельности. Когда два одинаковых насоса работают параллельно, общий поток меньше, чем в два раза больше потока каждого насоса. Параллельная работа часто используется как последнее решение, несмотря на особые требования к применению. Например, во многих случаях два насоса, работающих параллельно, лучше, чем три или более насосов, работающих параллельно, если это возможно.

Параллельная работа насосов может быть опасной и нестабильной операцией. Насосы, работающие параллельно, требуют тщательного подбора размеров, эксплуатации и мониторинга. Кривые (производительность) каждого насоса должны быть похожими - в пределах 2-3 %. Комбинированные кривые насосов должны оставаться относительно плоскими (для насосов, работающих параллельно, API 610 требует увеличения напора не менее чем на 10% от напора при номинальном расходе до мертвой точки).

Горизонтальный сплит Корпус насоса Трубопровод

Неправильная конструкция трубопровода может легко привести к чрезмерной вибрации насоса, проблемам с подшипниками, проблемам с уплотнениями, преждевременному выходу из строя компонентов насоса или катастрофическому отказу.

Всасывающий трубопровод особенно важен, поскольку жидкость должна иметь правильные рабочие условия, такие как давление и температура, когда она достигает всасывающего отверстия рабочего колеса насоса. Плавный, равномерный поток снижает риск кавитации и позволяет насосу работать надежно.

Диаметры труб и каналов оказывают существенное влияние на напор. По грубой оценке, потеря давления из-за трения обратно пропорциональна пятой степени диаметра трубы.

Например, увеличение диаметра трубы на 10% может снизить потерю напора примерно на 40%. Аналогично, увеличение диаметра трубы на 20% может снизить потерю напора на 60%.

Другими словами, потеря напора на трение составит менее 40% от потери напора исходного диаметра. Важность чистого положительного напора всасывания (NPSH) в насосных приложениях делает конструкцию всасывающего трубопровода насоса важным фактором.

Всасывающий трубопровод должен быть максимально простым и прямым, а общая длина должна быть минимальной. Центробежные насосы обычно должны иметь длину прямого хода в 6–11 раз больше диаметра всасывающего трубопровода, чтобы избежать турбулентности.

Часто требуются временные всасывающие фильтры, но постоянные всасывающие фильтры, как правило, не рекомендуются.

Снижение НПШР

Вместо увеличения единицы NPSH (NPSHA) инженеры по трубопроводам и технологам иногда пытаются уменьшить требуемый NPSH (NPSHR). Поскольку NPSHR является функцией конструкции насоса и скорости насоса, уменьшение NPSHR является сложным и дорогостоящим процессом с ограниченными возможностями.

Всасывающее отверстие рабочего колеса и общий размер горизонтального насоса с разъемным корпусом являются важными факторами при проектировании и выборе насоса. Насосы с более крупными всасывающими отверстиями рабочего колеса могут обеспечить меньший NPSHR.

Однако более крупные всасывающие отверстия рабочего колеса могут вызвать некоторые эксплуатационные и гидродинамические проблемы, такие как проблемы рециркуляции. Насосы с более низкими скоростями обычно имеют более низкий требуемый NPSH; насосы с более высокими скоростями имеют более высокий требуемый NPSH.

Насосы со специально разработанными рабочими колесами с большим всасывающим отверстием могут вызывать проблемы с высокой рециркуляцией, что снижает эффективность и надежность. Некоторые насосы с низким NPSHR предназначены для работы на таких низких скоростях, что общая эффективность неэкономична для данного применения. Эти низкоскоростные насосы также имеют низкую надежность.

Большие насосы высокого давления подвержены практическим ограничениям на месте, таким как расположение насоса и компоновка всасывающего резервуара/резервуара, что не позволяет конечному пользователю найти насос с NPSHR, соответствующим ограничениям.

Во многих проектах по реконструкции/ремоделированию планировка участка не может быть изменена, но на участке все равно требуется большой насос высокого давления. В этом случае следует использовать подкачивающий насос.

Подкачивающий насос — это низкоскоростной насос с пониженным NPSHR. Подкачивающий насос должен иметь ту же производительность, что и основной насос. Подкачивающий насос обычно устанавливается выше основного насоса.

Выявление причины вибрации

Низкие скорости потока (обычно менее 50% от потока BEP) могут вызвать несколько проблем с динамикой жидкости, включая шум и вибрацию от кавитации, внутреннюю рециркуляцию и вовлечение воздуха. Некоторые насосы с раздельным корпусом способны противостоять нестабильности рециркуляции всасывания при очень низких скоростях потока (иногда всего 35% от потока BEP).

Для других насосов рециркуляция всасывания может происходить примерно при 75% потока BEP. Рециркуляция всасывания может вызвать некоторые повреждения и точечную коррозию, обычно происходящую примерно на полпути вверх по лопастям рабочего колеса насоса.

Рециркуляция на выходе — это гидродинамическая нестабильность, которая может также возникать при низких расходах. Эта рециркуляция может быть вызвана неправильными зазорами на выходной стороне рабочего колеса или кожуха рабочего колеса. Это также может привести к образованию питтингов и другим повреждениям.

Пузырьки пара в потоке жидкости могут вызывать нестабильность и вибрации. Кавитация обычно повреждает всасывающее отверстие рабочего колеса. Шум и вибрация, вызванные кавитацией, могут имитировать другие неисправности, но осмотр места образования раковин и повреждений на рабочем колесе насоса обычно может выявить основную причину.

Унос газа является обычным явлением при перекачивании жидкостей, близких к точке кипения, или когда сложная система всасывающих трубопроводов вызывает турбулентность.