یون پمپ مناسب: از بزرگ کردن پمپ های خود اجتناب کنید
انتخاب صحیح پمپ بیش از هر زمان دیگری مهم است، با عواقب شدید برای نگهداری، قابلیت اطمینان و کارایی. فرآیند انتخاب برای کاربران معمولی دشوار است و حتی قرارداد کار با یک شرکت مهندسی معتبر موفقیت را تضمین نمی کند. در این ستون به طراحی پمپ گریز از مرکز، مشکلات رایج در فرآیند انتخاب و پیامدهای انتخاب نادرست می پردازیم.
فناوری پمپ گریز از مرکز قرن هاست که بدون هیچ تغییر انقلابی وجود داشته است. آلیاژها و پوشش های جدیدی برای ساخت روکش ها و پروانه ها وجود دارد و راندمان افزایش یافته است. طراحی اصلی تا حد زیادی بدون تغییر باقی مانده است. برخلاف سایر فناوری‌های قرن بیست و یکم، یک پمپ گریز از مرکز از 100 سال پیش تقریباً شبیه به طراحی‌های مدرن است. در هر صورت، طرح‌های قدیمی‌تر قوی‌تر هستند، با بازار رقابتی فعلی، تولیدکنندگان را مجبور به کاهش هزینه‌ها با حذف مواد اضافی می‌کند.
یک پمپ از یک سازنده معتبر ممکن است بدون توجه به پمپ در یک سیستم عملکرد ضعیفی داشته باشد'کیفیت خاص پمپی که از تیتانیوم ساخته شده و برای چرخه عمر 30 ساله طراحی شده است، اگرچه گران است، اما می تواند برای کاربردهای صنعتی دیگر عملکرد ناکافی داشته باشد. بنابراین، بسیار مهم است که پمپ مناسب را در برنامه مناسب قرار دهید. برای درک اینکه چرا شکست ممکن است رخ دهد، اجازه دهید'نقاط اصلی کار پمپ های گریز از مرکز را بررسی کنید.
طراحی پمپ
همانطور که محور پمپ می چرخد، پروانه را در داخل محفظه می چرخاند که انرژی را به سیال فرآیند اضافه می کند. این به پروانه اجازه می دهد تا با حلقه های سایش، مهر و موم ها و یاتاقان ها به عنوان یک کنسول عمل کند که همه چیز را در جای خود نگه می دارد و مایع را از بیرون نشت می کند. پروانه چرخان سیال ورودی را تغییر می دهد'جهت s، که می تواند باعث ایجاد بارهای شعاعی شدید بر روی پمپ شود. یاتاقان ها نه تنها اصطکاک نورد را کاهش می دهند، بلکه محور پمپ را نیز پشتیبانی می کنند و این بارهای شعاعی را جذب می کنند. این را می توان در نمای دقیق یک پمپ گریز از مرکز در تصویر 1 مشاهده کرد.
تصویر 1. نمای تفصیلی یک پمپ گریز از مرکز (تصاویر با حسن نیت نویسنده)
همه پمپ ها دارای یک نقطه طراحی هستند که در آن راندمان به حداکثر می رسد که بهترین نقطه بازده (BEP) نامیده می شود. این جایی است که پمپ نرم ترین کار را انجام می دهد و نیروهای شعاعی به حداقل می رسد. هرچه از BEP دورتر باشد، بارهای شعاعی روی پمپ بیشتر می شود. پمپ معمولاً دارای سرعت بحرانی در حدود 25 درصد بیش از BEP است که در آن فرکانس طبیعی آن به دست می‌آید و ممکن است لرزش بیش از حد رخ دهد. پمپ اساساً خود را از هم جدا می کند، ابتدا از حلقه سایش، سپس مهر و موم ها و در نهایت یاتاقان ها عبور می کند. این معمولاً به راحتی قابل تشخیص است زیرا پمپ می لرزد و ممکن است قبل از هر گونه تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده شروع به نشت مایع کند.
قابلیت اطمینان پمپ
منحنی های پمپ رابطه قوی بین عمر پمپ، قابلیت اطمینان پمپ و محل کار پمپ بر روی منحنی خود را نشان می دهد.
عملکرد پمپ های جداگانه ترکیبی از طراحی پمپ و شرایط عملکرد است. پمپ'داده های عملکرد به شکل منحنی های پمپ به کاربر ارائه می شود که وظیفه اصلی آن برقراری ارتباط یا تعریف رابطه بین سرعت جریان و کل هد برای یک پمپ خاص است. آنها توسط سازنده ارائه می شوند و ویژگی های عملکرد یک نوع پمپ خاص، اندازه و سرعت را بر اساس نتایج تست های استاندارد و شرایط آزمایش نشان می دهند. یک پمپ سالم رابطه تعریف شده بین سر و جریان را همیشه حفظ می کند.
منحنی پمپ برای موارد زیر لازم است:
· انتخاب صحیح پمپ استفاده از منحنی پمپ اطمینان حاصل می کند که پمپ انتخاب شده با نیازهای سیستم مطابقت دارد.
· نظارت بر سلامت پمپ اگر پمپ بر روی منحنی منتشر شده کار نمی کند، مشکلی وجود دارد.
· عیب یابی عملکرد کل سیستم لوله کشی. پمپ انرژی را به سیستم می رساند و دانستن انرژی ورودی یک سرنخ حیاتی برای شناسایی مشکلات است. بدون منحنی پمپ، تعیین اینکه چه چیزی باعث ایجاد مشکل در سیستم می شود و برای اصلاح آن چه باید کرد، بسیار دشوار است.
برای دقت، داشتن یک منحنی پمپ برای هر پمپ بسیار مهم است.
تصویر 2 منحنی پمپ استایل شده را به رنگ مشکی با کارایی سبز نشان می دهد. برای کار در BEP، سیستم باید یا فشار را در خروجی پمپ یا جریان عبوری از سیستم را کنترل کند تا نقطه کار پمپ را حفظ کند (که با فلش قرمز نشان داده شده است).
تصویر 2. منحنی پمپ و قابلیت اطمینان
به عنوان مثال، اگر سیستم باعث شود فشار در تخلیه از فشار در BEP پیشی بگیرد، نقطه عملیاتی به سمت چپ منحنی حرکت می کند و جریان کاهش می یابد. اگر سیستم باعث ایجاد فشار در پمپ شود'تخلیه به پایین، نقطه عملیات به پایین و به راست حرکت می کند. حرکت به سمت چپ یا راست BEP باعث افزایش نیروهای وارد بر پروانه می شود و این نیروها باعث ایجاد تنش هایی می شود که تاثیر منفی قابل توجهی بر عمر و قابلیت اطمینان پمپ دارد.
اگر عمر مورد انتظار پمپ را به عنوان تابعی از محل کار پمپ همپوشانی کنیم، یک عدد به دست می آید"منحنی مانع،"که میانگین زمان بین شکست (MTBF) را به عنوان تابعی از نرخ جریان BEP نشان می دهد. این منحنی توسط Barringer & Associates در مطالعه خرابی آب بندی در پمپ های گریز از مرکز ایجاد شد.
با استفاده از تصویر 2، هرچه پمپ به BEP نزدیکتر باشد، MTBF بیشتر است. همانطور که نرخ جریان عملکرد پمپ به سمت چپ یا راست BEP بیشتر می شود، خرابی ها بیشتر اتفاق می افتد.
MTBF زمانی که پمپ 20 درصد زیر BEP یا 10 درصد بالای آن کار می کند، نصف می شود. هنگامی که در سمت چپ BEP کار می کند، مشکلاتی مانند افزایش دمای بالا، حفره شدن جریان کم، مشکلات بلبرینگ، کاهش عمر پروانه، مکش و گردش مجدد تخلیه منجر به خرابی آب بندی و توقف پمپ می شود. در سمت راست BEP، عمر بلبرینگ و آب بند ایجاد می شود و مشکلات کاویتاسیون رخ می دهد.
نکات کلیدی درک نحوه تاثیر سیستم بر پمپ بر روی منحنی آن است و هنگامی که پمپ در نزدیکی BEP کار می کند، قابلیت اطمینان و عمر پمپ افزایش می یابد.
کاویتاسیون پمپ
کاویتاسیون یک نگرانی عمده است. می تواند پمپ ها را خیلی سریع خراب کند. اگر فشار ورودی کم باشد یا پمپ در انتهای منحنی خود کار کند، سیال را چنان سریع می کشد که فشار سیال از فشار بخار آن پایین می آید و می تواند باعث جوشیدن آن شود.
به عنوان مثال، در سطح دریا، آب در دمای 212 درجه فارنهایت (F) می جوشد. در بالای کوه اورست، جایی که فشار بسیار کمتر است، آب در دمای 160 درجه فارنهایت می‌جوشد. در یک پمپ، فشار ممکن است به اندازه‌ای پایین بیاید که آب"می جوشد"در 60 درجه فارنهایت یا هر دمای محیطی که ممکن است باشد.
جدا کردن فولاد در پمپ برای هوا ممکن است دشوار به نظر برسد. در واقع، این میلیون ها ایجاد حباب بخار و انفجار است که می تواند آسیب برساند. این اثر پس از کارکرد پمپ واضح است و بدون توجه به سیال پایه می تواند مانند پمپاژ شن به نظر برسد. به همین دلیل، خرج کردن پول اضافی برای یک پمپ بزرگ ممکن است هزینه بیشتری در تعمیر و نگهداری و تعمیر داشته باشد.
روند طراحی
از آنجایی که فرآیند لوله کشی مجزا به طور کلی ناشناخته است، مهندسان تمایل دارند پمپ ها را بزرگتر کنند. آنها دقیقاً نمی دانند که یک پیمانکار چگونه لوله ها را مسیریابی می کند و بنابراین یک فاکتور ایمنی را در محاسبات لحاظ می کند. این ضریب ایمنی به طور کلی در راس بدترین سناریوی طراحی قرار می گیرد.
شرکت‌های مهندسی با این واقعیت تشویق می‌شوند که نمی‌خواهند برای پمپ کم‌اندازه در صورتی که قادر به برآورده کردن الزامات فرآیند نباشد، سرزنش شوند. خشم و آسیب به یک شرکت را تصور کنید'اگر مشتریان آنها فشار آب کافی را از دوش، سرمایش از گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) یا جریان از فاضلاب دریافت نکنند، شهرت دارند.
یک قانون کلی برای فاکتورهای ایمنی 10 درصد است. مهندس جوان به طور کلی مقدار مشخصی انرژی مورد نیاز را بر اساس لوله‌کشی، فرآیند و عناصر کنترل مورد انتظار در نظر می‌گیرد و سپس 10 درصد به این عدد اضافه می‌کند.
یک مهندس ارشد ممکن است کار را بررسی کند و 10 درصد اضافی را نیز اضافه کند. اوضاع همچنان پیچیده‌تر می‌شود زیرا کاربران نهایی ممکن است انتظارات غیرواقعی از ظرفیت تولید با توجه به ارقام بالای مورد نظر داشته باشند، یا ممکن است بخواهند زیرساخت‌ها برای سال‌های توسعه بالقوه در راه باشند. هنگامی که پمپ در نهایت سفارش داده شد، سازنده'نماینده s به انتخاب پمپی کمک می کند که به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند این عملیات و سپس برخی از آنها را انجام دهد.
این عوامل ایمنی در نهایت بر روی یکدیگر ترکیب می‌شوند و فرآیند واقعی را متفاوت از آنچه مورد نیاز است می‌گذارند.
کاربر نهایی ممکن است با یک پمپ ناکارآمد و امکان صدها هزار دلار انرژی اضافی و تعمیر و نگهداری مواجه شود. به همین دلیل است که استفاده از نرم افزار برای مدل سازی شرایط جریان مورد انتظار در نقاط عملیاتی مختلف به شدت توصیه می شود.
نتایج دنیای واقعی
طبق اعلام موسسه هیدرولیک'س"بهینه سازی سیستم پمپاژ"ارزیابی 1690 پمپ در 20 کارخانه فرآیندی نتایج هشدار دهنده ای را کشف کرد. آنها دریافتند متوسط راندمان پمپاژ زیر 40 درصد است. علاوه بر این، بیش از 10 درصد از پمپ های آن مطالعه کمتر از 10 درصد کارآمد بودند.
علت اصلی انتخاب نادرست پمپ بود. قاعده کلی این است که یک ترکیب پمپ و موتور حدود 1 دلار در روز به ازای هر اسب بخار موتور هزینه دارد. در حالی که هزینه های انرژی بسته به مکان متفاوت است، این نقطه شروع خوبی برای شروع درک هزینه های بالقوه ای است که با آن روبرو هستید.
برای پمپ‌های اسب بخار بزرگتر که با کارایی ناکارآمد کار می‌کنند، سرمایه هدر رفته خیره‌کننده است. هزینه های انرژی به تنهایی به ندرت دلیلی برای تغییر است، چه بیشتر دگرگونی یک صنعت.
پس از نصب و راه اندازی پمپ ها، هزینه های انرژی دور از چشم و دور از ذهن است. بسیاری از هزینه های دیگر در تاسیسات صنعتی و کشف هزینه واقعی پمپ وجود دارد
زمانی که در قبض انرژی صنعتی در کنار هزینه های بالای گرمایش، سرمایش و راه اندازی تجهیزات دفن شود، سخت است.
مزایای دیگری از یک سیستم بهینه شده به جز صرفه جویی در انرژی وجود دارد-کیفیت و کمیت فرآیند برای شروع در بسیاری از موارد، سیستم ها به حال خود رها شده اند، زیرا آنها کار می کنند و مدیران نمی خواهند روند را به خطر بیندازند.
اگر از وضعیت موجود راضی باشید، این کار می کند. با این حال، تغییرات جزئی در سیستم ممکن است منجر به افزایش قابل توجهی در تولید در سراسر کشور شود. وقتی این تغییرات در طول سالیان متمادی در نظر گرفته شود، نتایج چشمگیری ایجاد می کند.
قابلیت اطمینان سیستم و کاهش تعمیر و نگهداری باعث ایجاد برخی از بزرگترین صرفه جویی در زمانی که سیستم پمپاژ به درستی کار می کند.
از منحنی بارینگر می توان دریافت که باید نزدیک پمپ کار کنیم's BEP به منظور به حداکثر رساندن راندمان و میانگین زمان بین خرابی پمپ.
تولید کنندگان معتبر پمپ پمپ های خود را طوری طراحی می کنند که اگر به درستی انجام شوند، 20 سال یا بیشتر کار می کنند، اما کاربران نهایی اغلب تنها به پنج سال راضی هستند. ردیابی هزینه ها در قطعات و نیروی کار نیز آسان تر است. فرصت صرفه جویی ناشی از تعمیر و نگهداری بهتر و قابلیت اطمینان به تنهایی یک نگاه مجدد به پمپ ها و سیستم های شما را تضمین می کند.
https://www.pumpsandsystems.com/