วิธีแก้ปัญหา กปปส.
ในประเด็น NPSH ในชีวิตจริงส่วนใหญ่ เราไม่ใช่คนที่ทำการคำนวณ NPSHa เริ่มต้นสำหรับระบบและเลือกปั๊มตั้งแต่แรก สถานการณ์ที่เป็นไปได้มากกว่าคือเราติดอยู่กับปัญหาของระบบที่มีอยู่ และปั๊มที่เกี่ยวข้องกำลังเข้าใกล้การสิ้นสุดชีวิตที่สั้นและมีราคาแพงมาก ฝ่ายที่ผิดจะหายไปหรือไม่พูด
ทำไมการเกิดโพรงอากาศจึงเป็นสิ่งที่ไม่ดี
หากมี NPSha ไม่เพียงพอ ปั๊มจะเกิดโพรง คาวิเทชั่นทำให้ปั๊มเสียหายและประสิทธิภาพลดลง ความเสียหายของปั๊มปรากฏเป็นซีลทางกลและความเสียหายของตลับลูกปืน ในระยะต่อมาก็สามารถทำลายใบพัดได้เช่นกัน ความเสียหายทั้งหมดมีราคาแพง
ผู้อ่านส่วนใหญ่ทราบดีว่าคาวิเทชั่น (คลาสสิก) คือการก่อตัวของฟองไอในของเหลว ฟองอากาศเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเนื่องจากความดันบนของเหลวลดลงต่ำกว่าความดันไอ (ต้องใช้ NPSH [NPSHr] เกิน NPSHa) ปัญหานี้มักเกิดขึ้นใกล้กับดวงตาของใบพัด เนื่องจากเป็นพื้นที่แรงดันต่ำสุดในระบบดูด ฟองอากาศจะยุบตัวในเวลาต่อมาเมื่อไปถึงบริเวณที่มีความกดอากาศสูงกว่าที่ระยะห่างประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่งตามด้านล่างของใบพัด การก่อตัวของฟองอากาศสร้างความเสียหายเพียงเล็กน้อย คาวิเทชั่นจะส่งผลต่อสมรรถนะไฮดรอลิกของปั๊ม การยุบตัวของฟองอากาศอาจสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อใบพัด
ฉันจะมีบทความที่อธิบายว่าคาวิเทชั่นทำให้เกิดความเสียหายอย่างไรในฉบับต่อๆ ไป
หลักประกัน NPSH
หากต้องการตัดหรือลดการเกิดโพรงอากาศ คุณต้องมี NPSha มากกว่าที่ปั๊มกำหนด
สมการ 1
NPSHa ÷ NPSHr = อัตรากำไรขั้นต้นของ NPSH
ที่ไหน:
NPSHr ก็เท่ากับ NPSH3
ระยะขอบ NPSH ที่คุณต้องการป้องกันการเกิดคาวิเทชันจะแตกต่างกันไปตามแต่ละแอปพลิเคชัน ยิ่งมาร์จิ้นยิ่งดี แนวทางและกฎเกณฑ์ทั่วไปมีมากมายและน่าเชื่อถือพอๆ กับตำนานเมือง ฉันแนะนำให้คุณอ่านข้อกำหนดของ American National Standards Institute/Hydraulic Institute (ANSI/HI) 9.6.1 เพื่อให้เข้าใจมากขึ้น คุณสมบัติของของเหลวและระดับพลังงานดูดเป็นปัจจัยที่สร้างความแตกต่าง
วิธีแก้ไขปั๊มคาวิเทต
ฉันถูกถามคำถามนี้บ่อย และโดยปกติฉันแนะนำให้ดูที่สูตรของ NPSha และส่วนประกอบสี่อย่างสำหรับวิธีแก้ปัญหา
เมื่อใช้องค์ประกอบทั้งสี่จากสูตรนี้ คุณจะสามารถแมปโซลูชันที่เป็นไปได้เพื่อแก้ปัญหา NPSha
สมการ 2
นปช. = hเอ - ชมvpa + ห่าเซนต์ - ชมฉ
ที่ไหน:
ชม.เอ = ความดันสัมบูรณ์ ความดันสัมบูรณ์ที่วัดเป็นฟุตของส่วนหัวของของเหลวที่สูบไปที่พื้นผิวของของเหลว นี่จะเป็นความดันบรรยากาศ หากการดูดมาจากถังเปิด หรือแรงดันสัมบูรณ์ที่มีอยู่ในถังปิด เช่น บ่อน้ำร้อนคอนเดนเซอร์หรือเครื่องกำจัดอากาศ
ชม.vpa = ความดันไอ หัวเป็นฟุตที่สัมพันธ์กับความดันไอของของเหลวที่อุณหภูมิที่สูบ
ชม.เซนต์ = หัวคงที่ของของเหลวเหนือเส้นกึ่งกลางของปั๊มหรือตาใบพัดสำหรับการดูดแบบท่วมหน่วยฟุต (ค่าบวกสำหรับการดูดแบบท่วม) เส้นศูนย์กลางของใบพัดบางเส้นไม่สอดคล้องกับเส้นกึ่งกลางของปั๊ม
ชม.ฉ = การสูญเสียความฝืดรวมเป็นฟุตของศีรษะสำหรับระบบด้านดูด
ปัจจัยแรกในสูตรคือความดันสัมบูรณ์ (hเอ). ปัจจัยนี้เป็นบวกเสมอ หากแหล่งดูดเปิดสู่บรรยากาศแล้ว สิ่งที่คุณทำได้เพียงเล็กน้อยนั้นเป็นไปไม่ได้และไม่สมจริงที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งใดที่อยู่ในการควบคุมของคุณ คุณไม่สามารถเปลี่ยนความดันบรรยากาศหรือย้ายตำแหน่งปั๊ม/ระบบไปที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่าโดยคำนึงถึงระดับน้ำทะเล อย่างไรก็ตาม หากมีปัญหา ก็จะช่วยให้คุณเข้าใจว่าทำไมปั๊มถึงเกิดโพรง หากระบบปิดและอยู่ภายใต้ความกดดัน มีความเป็นไปได้ที่คุณสามารถเพิ่มแรงดันได้ (ส่งผลให้หัววัดสัมบูรณ์ [hเอ]) ในลักษณะบางอย่าง ประสบการณ์ของฉันกับเจ้าของโรงงานและผู้ปฏิบัติงานคือการเพิ่มแรงดันดูดของระบบแทบจะไม่เคยเกิดขึ้นเลยเนื่องจากการเอาชนะและ/หรือข้อจำกัดที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่า
ปัจจัยที่สองในสูตรคือความดันไอ (hvpa). ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอก็จะยิ่งสูงขึ้น และผลกระทบด้านลบก็จะยิ่งสูงขึ้น จากประสบการณ์ของผม ผมเคยเห็นเพียงกรณีเดียวที่ลูกค้าเต็มใจหรือสามารถลดอุณหภูมิของระบบได้ แต่ก็ยังเป็นคำถามที่ต้องถาม แม้แต่สองสามองศาก็มีผลอย่างมาก
องค์ประกอบที่สามในสูตรคือหัวคงที่ (hเซนต์). บางครั้งคุณสามารถโน้มน้าวเจ้าของระบบให้เก็บถังจ่าย (สถานการณ์น้ำท่วม) หรือบ่อ (สภาพการยก) ให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้นได้ หากคุณโชคดี การเพิ่มหัวนิ่งเพียงไม่กี่ฟุตสามารถสร้างความแตกต่างได้มาก ฉันเคยมีส่วนเกี่ยวข้องกับบางกรณีที่ปั๊มถูกย้ายไปยังระดับที่ต่ำกว่า และในกรณีหนึ่ง ระดับที่ต่ำกว่าถูกสร้างขึ้นสำหรับปั๊ม โซลูชันเหล่านี้มีราคาแพง
องค์ประกอบที่สี่ในสูตรคือปัจจัยแรงเสียดทาน (hฉ). จากปัจจัยทั้งหมดในสูตรนี้ ฉันมี "โชค" มากขึ้นในการโน้มน้าวเจ้าของระบบให้เปลี่ยนหรือปรับเปลี่ยนท่อดูดเพื่อลดแรงเสียดทานของส่วนประกอบ คุณสามารถเพิ่มขนาดท่อและอาจลดจำนวนข้อศอก ทีออฟ และส่วนประกอบอื่นๆ ในระบบดูดเพื่อลดแรงเสียดทาน
ความเป็นไปได้อื่น ๆ นอกสูตร
หากคุณไม่สามารถเพิ่ม NPSHa ได้ คุณอาจสามารถลด NPSHr ได้
มองหาตัวเลือกปั๊มหรือใบพัดแบบต่างๆ ที่ต้องการ NPSH น้อยกว่า ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ผู้ผลิตจะมีใบพัดที่แตกต่างกันสำหรับปั๊มเดียวกันที่มีข้อกำหนด NPSH ต่างกัน ผู้ผลิตบางรายจะเสนอตัวเหนี่ยวนำที่ทำงานร่วมกับใบพัดเพื่อลด NPSHr อย่าเพิ่มตัวเหนี่ยวนำโดยไม่ปรึกษากับผู้ผลิตเพราะตัวเหนี่ยวนำจะต้องจับคู่กับใบพัด บางครั้งจำเป็นต้องใช้ปั๊มที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
การย้ายไปยังใบพัดดูดคู่ (สองตา) จะมีผลกระทบอย่างมากต่อปัญหา เนื่องจาก NPSHr จะลดลง 50 เปอร์เซ็นต์
ลดความเร็วของปั๊มโดยการรวมความเร็วตัวแปรหรือเพียงแค่ใช้ปั๊มที่จะให้บริการ (ไหล [Q] และหัว [TH]) ที่ความเร็วต่ำกว่า ข้อแม้คือปั๊มจะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่า (ตามร่างกาย) ของปั๊มเริ่มต้นโดยมีต้นทุนที่สูงขึ้นที่เกี่ยวข้อง
ในหลายกรณี วิธีแก้ไขคือการเพิ่มปั๊มบูสเตอร์ในการดูดของปั๊มเริ่มต้น ในโรงไฟฟ้าและระบบไอน้ำอื่นๆ ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะมีปั๊มคอนเดนเสทที่ปั๊มไปยังปั๊มบูสเตอร์ป้อนก่อนที่ของเหลวจะไปถึงปั๊มป้อนจริง
วัสดุ
บางครั้งไม่มีอะไรที่คุณสามารถทำได้เพื่อป้องกันไม่ให้ปั๊มเกิดโพรง ดังนั้นทางเลือกของคุณคือรักษาอาการแทนปัญหา วัสดุที่แตกต่างกันมีความทนทานต่อความเสียหายจากโพรงอากาศที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ วัสดุบางชนิดยังให้การปกป้องได้ดีกว่าวัสดุอื่นๆ ในระหว่างที่เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการกัดกร่อนและการกัดกร่อนที่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศ
ความต้านทานความเสียหายของโพรงอากาศถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนกลับของอัตราการสูญเสียปริมาตรสำหรับโลหะที่กำหนด คุณสมบัติทางกลของวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของสมการนี้คือ ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด ค่าความแข็งแรงคราก การยืดตัวสูงสุด ค่าความแข็งแบบบริเนล โมดูลัสความยืดหยุ่น และพลังงานความเครียด
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดจากรายการนี้คือพลังงานความเครียดจากการแตกหักของโลหะ ด้วยเหตุนี้เองที่รูปแบบต่างๆ ของอะลูมิเนียมบรอนซ์และสเตนเลสสตีลดูเพล็กซ์จึงมีความต้านทานได้ดีกว่าวัสดุอื่นๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กทั่วไป โปรดทราบว่าในฐานะผู้ผลิตอุปกรณ์หลังการผลิตดั้งเดิม (OEM) มีสารเคลือบหลายอย่างที่สามารถใช้ได้ เมื่อใช้สารเคลือบ ฉันแนะนำวลีเด็ดและคำแนะนำสำหรับวันนี้คือ "caveat emptor" จากภาษาละตินที่แปลว่า "buyer beware"
การเคลือบมีทั้งแบบที่ดีและไม่ดีและแบบที่ดีใช้ไม่ดี
ความใกล้ชิดกับจุดประสิทธิภาพที่ดีที่สุด (BEP)
ดูตำแหน่งที่คุณกำลังทำงานบนเส้นโค้งปั๊ม (หัวและการไหล) หากชิดขวาเกินไป แสดงว่าระบบและปั๊มไม่ตรงกัน NPSHr จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อคุณเคลื่อนไปทางขวา การทำงานที่โค้งไปทางซ้ายมากเกินไปอาจมีปัญหาที่คล้ายกัน NPSHr จะเพิ่มขึ้นจริงเมื่อคุณเข้าใกล้พื้นที่ที่มีอัตราการไหลต่ำและต่ำสุด สิ่งนี้ไม่ได้เผยแพร่บนเส้นโค้งปั๊มส่วนใหญ่
ความเร็วเฉพาะการดูด (NSS)
ย้อนกลับไปในปี 1970 โรงงานหรือระบบใหม่ได้รับการออกแบบโดยได้รับคำสั่งที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อประหยัดเงิน (บางครั้งเกินความน่าเชื่อถือ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อสร้างเริ่มต้นและต้นทุนวัสดุ ตามมาตรการลดต้นทุน NPSHa ของระบบจึงลดลง (คิดว่าถังและปั๊มที่เล็กกว่าและต่ำกว่าในระดับที่สูงกว่า) ต่อมาเจ้าของ/ผู้ซื้อระบบได้เพิ่มแรงกดดันต่อผู้ผลิตปั๊มให้ออกแบบปั๊มที่มีข้อกำหนด NPSH ที่ต่ำกว่า ทางออกที่ง่ายและรวดเร็วที่สุดสำหรับผู้ผลิตเครื่องสูบน้ำคือการเพิ่มขนาดของตาใบพัด ข่าวดีก็คือว่า NPSHr ลดลง แต่ข่าวร้ายก็คือความเสถียรของไฮดรอลิกของปั๊มก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัดเช่นกัน หากจุดปฏิบัติการออกจาก BEP ฉันจะมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทความต่อ ๆ ไป
บันทึก: ยังไม่ได้กล่าวถึงคือ "Hydrocarbon Correction Factor" ซึ่งเป็นหัวข้อของบทความในอนาคต
บทสรุป
ไม่ว่าคุณจะมีส่วนร่วมในการใช้งานเครื่องสูบน้ำไม่ว่าจะใหม่หรือที่มีอยู่จากบางแง่มุมที่ NPSH จะเป็นปัจจัย อย่างน้อยตอนนี้คุณจะรู้ว่าทำไมใบพัดถึงมีตาโต แท็งก์มีขายาวและปั๊มอยู่ในที่ต่ำ
เคล็ดลับในการคำนวณ NPSha
1. คำนวณ NPSha เสมอเมื่อเลือก ใช้ หรือแก้ไขปัญหาปั๊ม
2. ทำงานในค่าสัมบูรณ์เสมอ
3. รักษาหน่วยให้สม่ำเสมอ ฉันแนะนำให้ทำงานในหน่วยมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา (USC) หรือหน่วยเมตรของศีรษะหากคุณใช้หน่วยเมตริก SI
4. ใช้สูตร กปปส. มันเป็นเพื่อนของคุณ
5. คำนวณหาเงื่อนไขที่แย่ที่สุด (จำกัดที่สุด) ในระบบเสมอ
6. แรงดันดูดไม่ใช่ NPSha
7. อย่าสับสนกับการจมน้ำกับ NPSha คุณต้องคำนวณทั้งสองอย่าง
8. เกือบทุกปัญหาปั๊มอยู่ที่ด้านดูด
9. ความดันไอไม่ใช่เพื่อนของคุณ รู้คุณสมบัติของของเหลวอยู่เสมอ
10. ในสุญญากาศยังมีแรงกดดันอยู่บ้าง มันอยู่ที่ระดับต่ำกว่าความกดอากาศ
11. สำหรับปั๊มที่กำหนด อัตราการไหล (Q) เดียวกันโดยใช้ใบพัดที่เล็กกว่าจะต้องใช้ NPSH มากกว่า ดูการใช้ใบพัดที่ใหญ่กว่าถ้าเป็นไปได้ โปรดทราบว่าหัวไดนามิกทั้งหมด (TDH หรือ TH) จะแตกต่างกัน
12. หากมีข้อสงสัย ให้ย้อนกลับไปที่บทความชุดนี้หรือโทรหา "โทรศัพท์ปั๊มเพื่อน"