Sacie potrubie čerpadiel – excentrické redukcie a rovné dĺžky

Konštrukcia sacieho/vtokového potrubia čerpadla definuje výsledné hydraulické podmienky na vstupe/obežnom kolese čerpadla. Ak konštrukcia nedokáže vytvoriť rovnomerný profil distribúcie rýchlosti na vstupe čerpadla, možno vysledovať veľa problémov a porúch čerpadla. Napríklad,

• Hlučná prevádzka, turbulencie a straty trením.
• Náhodné kmity axiálneho zaťaženia.
• Predčasná porucha ložiska alebo tesnenia.
• Nedostatočný tlak tekutiny vedie ku kavitácii.
• Občasné poškodenie na výtlačnej strane v dôsledku separácie kvapaliny.

Ktorýkoľvek z týchto problémov môže viesť k poruche čerpadla. Konštrukcia sacieho / vstupného potrubia čerpadla zahŕňa výber typu redukčnej armatúry a požiadavku na minimálnu priamu dĺžku.

• Viac informácií o čerpadlách nájdete v častiÚvod do čerpadiel
• Viac podrobností o kavitácii v pumpe nájdete v častiÚvod do kavitácie
• Viac podrobností o Reduceri nájdete v častiReduktory v procesnom potrubí

Veľkosť sacieho potrubia čerpadla

Štandardnou praxou je použitie potrubia na sacej strane o jednu alebo dve veľkosti väčšie ako je vstup čerpadla. V sacom potrubí čerpadla sa zvyčajne používa redukčná armatúra, aby sa zmenšila veľkosť sacieho potrubia tak, aby zodpovedala veľkosti koncovej príruby nasávania čerpadla. Reduktor je zúženie a vyžaduje starostlivý dizajn, aby sa zabránilo turbulenciám a vytváraniu vreciek, kde by sa mohol zhromažďovať vzduch alebo para. Najlepším riešením je použiť excentrický reduktor orientovaný na elimináciu možnosti vzniku vzduchových vreciek.

Prečo teda nepoužijeme potrubie rovnakej veľkosti ako má sacia hubica?

Pretože chceme minimálne straty trením v potrubí a plný prietok do oka obežného kolesa. Pri rovnakom prietoku, ak zväčšíme veľkosť potrubia, sa zníži rýchlosť tekutiny, ako aj straty trením. Čím väčšia je plocha potrubia, tým nižšia je rýchlosť, nižšie trecie straty (vyššie NPSHa), nižší je diferenčný tlak generovaný čerpadlom a tým nižší výkon potrebný pre motor na pohon čerpadla.

Veľkosť sacieho potrubia nesmie byť nikdy menšia ako veľkosť vstupnej dýzy čerpadla.

Veľkosť sacieho potrubia menšia ako veľkosť vstupu čerpadla zvýši trecie straty, ktoré ďalej zvýšia výkon potrebný pre motor na pohon čerpadla. Tiež prietok dosiahnutý na vstupe čerpadla alebo obežnom kolese nebude mať rovnomerný rýchlostný profil, čo spôsobí rôzne problémy diskutované vyššie.

Správna veľkosť sacieho potrubia čerpadla je kompromisom medzi cenou (väčšie potrubia sú drahšie) a nadmernými stratami trením (malé potrubia spôsobujú vysoké straty trením a ovplyvnia výkon čerpadla).

Inštalácia excentrických redukcií

Pre horizontálny prietok k čerpadlu sa odporúča excentrický reduktor. Táto konfigurácia zabraňuje hromadeniu vzduchovej kapsy na protiprúdovom konci reduktora. Koncentrický reduktor sa odporúča pre vertikálne vstupné (sacie) potrubie alebo horizontálne inštalácie, kde nie je potenciál akumulácie vzduchových pár.

Keď je zdroj napájania nad čerpadlom, potom musia byť excentrické redukcie umiestnené plochou stranou nadol. Keď je zdroj napájania pod čerpadlom, potom musia byť excentrické redukcie umiestnené plochou stranou nahor.

V prípade dlhých horizontálnych potrubí sa vzduchovým bublinám zabráni inštaláciou excentrickej redukcie plochou stranou nahor.

Požiadavka na priamu dĺžku

Čerpadlá, a najmä odstredivé čerpadlá, pracujú najhladšie a najefektívnejšie, keď sa kvapalina dodáva v hladkom, laminárnom prúdení bez rázov. Akákoľvek forma turbulencie znižuje účinnosť a zvyšuje opotrebovanie ložísk, tesnení a iných komponentov čerpadla.

ANSI/HI 9.8 Americká národná norma pre dizajn nasávania čerpadla (P21, 1998) uvádza: „Nesmú byť žiadne armatúry rušiace prietok (ako sú čiastočne otvorené ventily, T-kusy, kolená s krátkym polomerom atď.) bližšie ako päť priemerov sacieho potrubia od Plne otvorené ventily, ktoré nerušia prietok, lopatkové kolená a redukcie sa nepovažujú za armatúry rušiace prietok.“ Táto norma vylučuje akýkoľvek odkaz na možné rozdelenie prietoku, ktoré by mohol byť generovaný reduktorom.

Koncept je však jednoduchý, zaisťuje stabilný a rovnomerný prietok do oka obežného kolesa. Výsledkom je menej porúch čerpadla počas životnosti čerpadla v dôsledku vibrácií spôsobených turbulenciou vyvolanou prietokom.

V prípade, že do rovnice vstúpia viaceré nesprávne špecifikované parametre (napr. zmeny viskozity atď.), potom by bolo rozumné inštalovať až desať priemerov sacieho potrubia rovného potrubia vedľa vstupnej príruby reduktora. Počet v rozmedzí od piatich (5) do desiatich (10) priemerov sacieho potrubia priameho potrubia je zvyčajne odporúčaná hodnota v publikovanej technickej literatúre.

 

Niekedy kvôli priestorovým obmedzeniam jednoducho nie je možné zabezpečiť dostatočnú usadzovaciu vzdialenosť v potrubí pred čerpadlom. V týchto prípadoch použite inline kondicionér toku alebo usmerňovač.

Viac bodov, ktorým je potrebné venovať pozornosť pri navrhovaní sacieho potrubia čerpadla

• Napájacie potrubie musí byť úplne ponorené v nádrži alebo nádobe. Ak je príliš blízko k povrchu kvapaliny, sanie vytvorí vír, ktorý nasáva vzduch (alebo iné pary) do kvapaliny a cez čerpací systém.
• Plniace potrubie nesmie byť príliš blízko dna nádrže alebo nádoby. Ak je príliš blízko dna kvapaliny, nasávanie môže nasávať pevné látky alebo kal. Túto situáciu je možné zlepšiť použitím sitka v sacom potrubí čerpadla. Nevýhodou je, že sitá môžu vytvárať veľký pokles tlaku a sú zodpovedné za kavitáciu a stratu trenia.
• Všetky potrubia, ventily a súvisiace armatúry by mali byť podopreté nezávisle, aby nedošlo k namáhaniu krytu čerpadla. Taktiež sily a momenty pôsobiace na trysky čerpadla neprekračujú prípustné hodnoty špecifikované predajcom.
• Potrubie pripájajúce sa k vstupnej prírube čerpadla musí byť s ňou presne zarovnané pred dotiahnutím skrutiek.
• Čerpadlo musí byť umiestnené čo najbližšie k zdroju nasávania, aby sa minimalizoval pokles tlaku v systéme.
• Čerpadlo musí byť umiestnené tak, aby výška sacieho hrdla bola vždy pod výškou hrdla nádoby alebo nádrže a sacie potrubie musí byť vedené tak, aby sa zabránilo vzniku vreciek v potrubí.
• Podľa OSID- 118 (podmienka Bezpečnostného riaditeľstva ropného priemyslu) musí byť medzi čerpadlami vzdialenosť minimálne 1 meter, napr. Medzi čerpadlami a prípadnými prekážkami (veľké blokové ventily, potrubie parnej turbíny a podpera typu T z triedy) musí byť zabezpečený minimálny priestor 1 meter.