вступ
У багатьох галузях промисловості для транспортування в’язкої рідини часто використовуються відцентрові насоси.З цієї причини ми часто стикаємося з такими проблемами: яка максимальна в'язкість, яку може витримати відцентровий насос;Яку мінімальну в'язкість потрібно скоригувати для продуктивності відцентрового насоса.Це стосується розміру насоса (потік насоса), питомої швидкості (чим нижча питома швидкість, тим більші втрати диска на тертя), застосування (вимоги до системного тиску), економічності, ремонтопридатності тощо.
У цій статті детально описано вплив в’язкості на продуктивність відцентрового насоса, визначення коефіцієнта корекції в’язкості та питання, які потребують уваги в практичному інженерному застосуванні в поєднанні з відповідними стандартами та досвідом інженерної практики, лише для довідки.
1. Максимальна в'язкість, яку може витримати відцентровий насос
У деяких зарубіжних довідниках максимальна межа в’язкості, з якою може працювати відцентровий насос, встановлена як 3000~3300 сСт (сантизеа, еквівалент мм²/с).З цього питання К. Е. Петерсен мав попередній технічний документ (опублікований на засіданні Тихоокеанської енергетичної асоціації у вересні 1982 р.) і висунув аргумент, що максимальна в’язкість, з якою може працювати відцентровий насос, може бути розрахована за розміром вихідного отвору насоса. насадка, як показано у формулі (1):
Vmax=300(D-1)
Де Vm – максимально допустима кінематична в’язкість SSU (універсальна в’язкість по Сейболту) насоса;D - діаметр вихідного сопла насоса (дюйми).
У практичній інженерній практиці цю формулу можна використовувати як емпіричне правило для довідки.Сучасна теорія та конструкція насосів Гуана Сінфаня стверджує, що: загалом лопатевий насос підходить для транспортування з в’язкістю менше 150 сСт, але для відцентрових насосів з NPSHR набагато меншим, ніж NSHA, його можна використовувати для в’язкості 500–600 сСт;Коли в'язкість перевищує 650 сСт, продуктивність відцентрового насоса значно знижується, і він непридатний для використання.Однак, оскільки відцентровий насос є безперервним і пульсуючим порівняно з об’ємним насосом і не потребує запобіжного клапана, а регулювання потоку є простим, також часто використовують відцентрові насоси в хімічному виробництві, де в’язкість досягає 1000 сСт.Економічна в'язкість відцентрового насоса зазвичай обмежується приблизно 500 каратами, що значною мірою залежить від розміру та застосування насоса.
2. Вплив в'язкості на продуктивність відцентрового насоса
Втрата тиску, тертя робочого колеса та втрати внутрішнього витоку в робочому колесі та напрямній лопасті/спіральному каналі потоку відцентрового насоса значною мірою залежать від в’язкості рідини, що перекачується.Тому під час перекачування рідини з високою в’язкістю продуктивність, визначена за допомогою води, втратить свою ефективність. В’язкість середовища має великий вплив на продуктивність відцентрового насоса.Порівняно з водою, чим вища в’язкість рідини, тим більший потік і втрата напору даного насоса при даній швидкості.Таким чином, оптимальна точка ефективності насоса переміститься в бік меншого потоку, потік і напір зменшаться, споживання електроенергії збільшиться, а ефективність зменшиться.Переважна більшість вітчизняної та зарубіжної літератури та стандартів, а також досвід інженерної практики показують, що в'язкість мало впливає на напір у точці відключення насоса.
3. Визначення поправочного коефіцієнта в'язкості
Коли в'язкість перевищує 20 сСт, вплив в'язкості на продуктивність насоса очевидний.Таким чином, у практичних інженерних застосуваннях, коли в’язкість досягає 20 сСт, продуктивність відцентрового насоса повинна бути скоригована.Однак, коли в’язкість знаходиться в діапазоні 5~20 сСт, необхідно перевірити його продуктивність і потужність узгодження двигуна.
При перекачуванні в'язкого середовища необхідно змінити характеристичну криву при перекачуванні води.
Наразі формули, діаграми та кроки корекції, прийняті вітчизняними та іноземними стандартами (такими як GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3] тощо) для в’язких рідин, в основному відповідають стандартам American Hydraulic. Інститут.Якщо відомо, що транспортним середовищем насоса є вода, стандарт Американського гідравлічного інституту ANSI/HI9.6.7-2015 [4] надає детальні кроки коригування та відповідні формули розрахунку.
4. Досвід інженерного застосування
З моменту розробки відцентрових насосів попередники насосної промисловості узагальнили різноманітні методи зміни продуктивності відцентрових насосів від води до в’язких середовищ, кожен з яких має переваги та недоліки:
4.1 Модель А.Я.Степанова
4.2 Метод Пачіги
4.3 Американський гідравлічний інститут
4.4 Метод Німеччини KSB
5. Запобіжні заходи
5.1 Відповідні носії
Таблиця перерахунку та формула розрахунку застосовні лише до однорідної в’язкої рідини, яку зазвичай називають ньютонівською рідиною (наприклад, мастилом), але не до неньютонівської рідини (такої як рідина з волокнами, кремом, целюлозою, сумішшю вугілля та води тощо). .)
5.2 Застосовна витрата
Читати не практично.
На даний момент формули корекції та діаграми в країні та за кордоном є зведенням емпіричних даних, які будуть обмежені умовами тестування.Тому в практичних інженерних застосуваннях слід звернути особливу увагу на те, що для різних діапазонів витрат слід використовувати різні формули або діаграми корекції.
5.3 Застосовуваний тип насоса
Змінені формули та діаграми застосовні лише до відцентрових насосів зі звичайною гідравлічною конструкцією, відкритими або закритими робочими колесами та працюють поблизу оптимальної точки ефективності (а не на дальньому кінці кривої насоса).Насоси, спеціально розроблені для в’язких або неоднорідних рідин, не можуть використовувати ці формули та діаграми.
5.4 Застосовний запас міцності кавітації
Під час перекачування рідини з високою в’язкістю NPSHA та NPSH3 повинні мати достатній запас міцності кавітації, який є вищим, ніж зазначено в деяких стандартах і специфікаціях (таких як ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Інші
1) Вплив в’язкості на продуктивність відцентрового насоса важко обчислити за точною формулою або перевірити за діаграмою, і його можна лише конвертувати за допомогою кривої, отриманої в результаті випробування.Таким чином, у практичних інженерних застосуваннях при виборі приводного обладнання (з потужністю) слід враховувати достатній запас безпеки.
2) Для рідин з високою в’язкістю при кімнатній температурі, якщо насос (наприклад, високотемпературний суспензійний насос установки каталітичного крекінгу на нафтопереробному заводі) запускається при температурі, нижчій за нормальну робочу температуру, механічна конструкція насоса (наприклад, міцність вала насоса), а вибір приводу та муфти повинен враховувати вплив крутного моменту, створюваного збільшенням в'язкості.При цьому необхідно зазначити, що:
① Для того, щоб зменшити місця витоку (можливих аварій), одноступінчастий консольний насос слід використовувати, наскільки це можливо;
② Корпус насоса повинен бути оснащений ізоляційною оболонкою або пристроєм для відстеження тепла, щоб запобігти затвердінню середовища під час короткочасної зупинки;
③ Якщо час зупинки тривалий, середовище в корпусі має бути спустошене та очищене;
④ Щоб насос не було важко розібрати через затвердіння в’язкого середовища при нормальній температурі, кріплення на корпусі насоса слід повільно послабити до того, як температура середовища знизиться до нормальної температури (зверніть увагу на засоби захисту персоналу, щоб уникнути опіків). ), щоб можна було повільно від’єднати корпус насоса та кришку насоса.
3) Насос із вищою питомою швидкістю слід вибирати якомога далі для транспортування в’язкої рідини, щоб зменшити вплив в’язкої рідини на його продуктивність і підвищити ефективність в’язкого насоса.
6. Висновок
В'язкість середовища має великий вплив на продуктивність відцентрового насоса.Вплив в'язкості на продуктивність відцентрового насоса важко розрахувати за точною формулою або перевірити за діаграмою, тому для корекції продуктивності насоса слід вибрати відповідні методи.
Лише тоді, коли відома фактична в’язкість перекачуваного середовища, її можна точно вибрати, щоб уникнути багатьох проблем на місці, викликаних великою різницею між наданою в’язкістю та фактичною в’язкістю.
Час публікації: 27 грудня 2022 р