Die Vermeidung von Kavitation bei Kreiselpumpen beginnt bereits vor der Inbetriebnahme. Ein zuverlässiger Ansatz besteht darin, die tatsächliche NPSH-Reserve, den Flüssigkeitsdampfdruck, die Einlassgeometrie, die Rotorlagerung, die Gleitringdichtung und die medienberührenden Materialien als ein einziges Auswahlkriterium zu bewerten. Dies ist insbesondere in der Petrochemie, der Kohlechemie und bei Tieftemperaturanwendungen relevant, da eine Pumpe zwar ihre Förderleistung und Förderhöhe erbringen kann, aber dennoch an Stabilität verliert, wenn der Flüssigkeitsstand sinkt, die Temperatur steigt oder die Saugleitung höhere Verluste verursacht als im Auslegungsfall angenommen.
Beginnen Sie mit dem tatsächlichen NPSH-Zustand
Der NPSHa-Wert wird durch den Saugbehälterdruck, den minimalen Flüssigkeitsstand, die Flüssigkeitstemperatur, den Dampfdruck und die Saugleitungsverluste bestimmt. Der NPSHr-Wert ist eine Pumpenkennlinie, die sich mit der gewählten hydraulischen Auslegung und dem Betriebsdurchfluss ändert. Daher müssen die Werte im erwarteten Betriebsbereich, einschließlich Niedrig-, Normal- und Nenndurchfluss, verglichen werden, anstatt nur an einem einzelnen Punkt der Kennlinie.
Zwei Anwendungsfälle im Raffinerie- und Chemiekomplex auf Yulong Island verdeutlichen den Unterschied. Eine OH₂-Ethylenglykolpumpe arbeitete bei -14 °C mit einem NPSHa-Wert von 10 m und einem NPSHr-Wert von 3,3 m, während eine C₅-Rückflusspumpe mit deutlich engeren Bedingungen von 3,5 m NPSHa und 2,5 m NPSHr arbeitete. Nicht die Pumpenfamilie allein bestimmt das Kavitationsrisiko, sondern der Fluidzustand und das Ansaugsystem.
Wählen Sie die hydraulische Struktur für das Saugrisiko.
VS6 für leicht verdampfbare und niedrigtemperierte Flüssigkeiten
Bei Ethylen, Propan, Flüssiggas und ähnlichen dampfempfindlichen Medien schützt eine vertikale Hängeanordnung die Saugseite, indem der Hydraulikteil unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet wird. Die LDT(VS6) von Longgang Pump ist eine doppelwandige, mehrstufige, vertikal hängende Pumpe mit einem Inducer am Laufradeinlass. Der Inducer verbessert die Einlassleistung vor dem Hauptlaufrad, während die mehrpunktige Tauchlagerung zur Stabilität des langen Rotors beiträgt.
Longgang Pump LDT(VS6) vertikale Hängeschlauch-Kreiselpumpe eignet sich für Anwendungen, bei denen es zu Verdampfungen am Laufradauge kommen kann und eine herkömmliche oberirdische Ansaugkonstruktion nur wenig Betriebsspielraum lässt.
BB1 und BB2 für hohe Durchflussmengen oder anspruchsvolle Prozessanforderungen
Bei hohem Durchfluss und hinreichend sauberer Flüssigkeit kann ein BB1-Doppelansauglaufrad die Eintrittsgeschwindigkeit senken und den NPSHr-Wert reduzieren, während es gleichzeitig einen Großteil der axialen Last ausgleicht. Für heißere, unter höherem Druck stehende oder korrosive Prozessflüssigkeiten kann ein mittig montiertes BB2-Laufrad die Gehäuse- und Wellenausrichtung bei Temperaturänderungen aufrechterhalten. BB2-Konstruktionen können auch ein Doppelansauglaufrad der ersten Stufe verwenden, wenn die Sauganforderungen besonders hoch sind.
Longgang Pump LBD(BB2) Radial geteilte Kreiselpumpe für chemische Prozesse Bietet Ingenieuren eine Option zwischen den Lagern, wenn eine Antikavitations-Hydraulikkonstruktion mit hohen Prozesstemperaturen, Drücken oder Korrosionseinwirkung einhergehen muss.
VS4 für heiße Flüssigkeitsgruben und Unterwasserabsaugung
Vertikale Tauchpumpen sind auch dann von Vorteil, wenn die Flüssigkeit heiß ist und der Saugbehälter die praktikabelste Methode zur Erhaltung der Förderhöhe darstellt. In einem Alkylierungsprojekt lieferte Longgang eine VS4-Schmelzsalzpumpe für 260 bis 300 °C heißes Wärmeträgersalz und eine VS4-Flüssigschwefelpumpe für 125 bis 155 °C heißen flüssigen Schwefel. Die Tauchanordnung verkürzt den effektiven Saugweg und vermeidet die Behandlung einer Hochtemperaturflüssigkeit wie bei einer herkömmlichen horizontalen Förderanlage.
Die Auswahl der Gleitringdichtung ist Teil der Kavitationsvermeidung.
Kavitation schädigt nicht nur Laufräder. Die daraus resultierenden Druckpulsationen und Vibrationen können die Dichtflächenführung beeinträchtigen, die Wärmeentwicklung an den Dichtflächen erhöhen und die Lagerlebensdauer verkürzen. Die Dichtungsauslegung muss daher auf das Medium und die zu erwartende Stabilität der Ansaugbedingungen abgestimmt sein. Eine einfache Plan-11-Auslegung eignet sich für sauberes Wasser, demineralisiertes Wasser und viele stabile Kohlenwasserstoffe. Heiße Kohlenwasserstoffe, verdampfende Flüssigkeiten und gefährliche Medien erfordern unter Umständen eine stärkere Schutzwirkung, z. B. Plan 11 plus 52, 53A oder 53B, abhängig von der endgültigen Auslegung des Dichtungssystems gemäß API 682.
Eine C5-Rückflusspumpe auf Yulong Island nutzte Plan 11 plus 53A, während eine Kondensatpumpe für Feuerfackeln Plan 31 plus 52 verwendete. Bei Chlor-Alkali-Wasser- und Natriumsalz-Anwendungen kann Plan 54 eingesetzt werden, wenn eine extern zugeführte Sperrflüssigkeit erforderlich ist. Für Schmelzsalz- und Flüssigschwefel-VS4-Anwendungen wurden Stopfbuchsen mit selbstreinigenden Gleitlagern verwendet, was zeigt, dass eine herkömmliche Gleitringdichtung nicht automatisch für jedes heiße Medium die beste Lösung darstellt.
Werkstoffe begrenzen den Schaden, wenn Kavitation und Korrosion zusammenwirken
Die Materialwahl kann Kavitation nicht vollständig verhindern, beeinflusst aber, wie schnell Kavitationsschäden, Korrosion und Verschleiß zusammenwirken. Die Werkstoffe 304 und 316L werden häufig für Prozesse mit Wasser, Lösungsmitteln und mäßig korrosiven Medien eingesetzt. Für die Wäsche von Ammoniumsalzen in der Kohlechemie kann CD4MCu erforderlich sein, während für konzentrierte und verbrauchte Schwefelsäure medienberührende Teile aus Fluorkunststoff oder Gehäuse und Laufräder aus 904L verwendet werden können. Diese Entscheidungen müssen hinsichtlich Konzentration, Temperatur, Chloriden, Feststoffen und der tatsächlichen Auslegung der medienberührenden Komponenten überprüft werden.
Bei Hochdruck-Speisewasser und Heißprozessen sind Materialfestigkeit, Erosionsbeständigkeit und thermische Stabilität ebenso wichtig wie die nominelle Korrosionsbeständigkeit. Die richtige Spezifikation umfasst Gehäuse, Laufrad, Welle, Laufbuchsen, Verschleißringe und Dichtflächen als System, anstatt eine einzige korrosionsbeständige Legierung für die gesamte Pumpe anzugeben.
Kavitationsprüfung für kritische Dienste
Vor der endgültigen Auswahl einer Kreiselpumpe sind der niedrigste Betriebspegel, die höchste Flüssigkeitstemperatur, der Behälterdruck, der Dampfdruck, die Saugleitungsverluste und der Betriebsförderbereich zu überprüfen. Anschließend sind die hydraulische Auslegung des Einlasses, die Pumpenkonstruktion, die Dichtung und die Werkstoffe gemeinsam auszuwählen. Darüber hinaus sind die Anlaufbedingungen, der Entlüftungsweg, der Betrieb mit minimalem Fördervolumenstrom und die für den Betrieb mit kritischen Anwendungen erforderlichen Überwachungsmaßnahmen zu bestätigen.
Abschluss
Die Kavitationsverhinderung bei Kreiselpumpen ist am effektivsten, wenn NPSH, Laufradeintrittsdesign, Konstruktion, Auswahl der Gleitringdichtung und Materialauswahl gemeinsam bewertet werden. Longgang-Pumpe Diese Konstruktionslogik wird bei BB- und VS-Pumpen für industrielle Anwendungen mit hohen Temperaturen, korrosiven Medien, niedrigen Temperaturen und Dampfentwicklung angewendet.
Häufig gestellte Fragen
F: Kann eine Gleitringdichtung ein Kavitationsproblem lösen?
A: Nein. Ein Dichtungskonzept kann die Dichtheit und die Dichtflächenzuverlässigkeit verbessern, ersetzt aber weder eine ausreichende NPSH-Sicherheitsreserve noch eine geeignete hydraulische Einlasskonstruktion. Zuerst muss die Saugbedingung geklärt werden, anschließend kann das Dichtungssystem entsprechend dem Medium und dem Risikoniveau ausgewählt werden.
F: Wann ist ein Induktor in einer Kreiselpumpe sinnvoll?
A: Ein Inducer ist nützlich, wenn eine dampffreudige Flüssigkeit nur über eine begrenzte Saugreserve verfügt. Er konditioniert die Flüssigkeit vor dem Hauptlaufrad vor und kann, bei optimaler Abstimmung auf die gesamte hydraulische Auslegung, den NPSHr-Wert reduzieren.
F: Verhindert eine korrosionsbeständige Legierung Kavitationsschäden?
A: Nein. Werkstoffe tragen zwar zur Erosions- und Korrosionsbeständigkeit bei, doch wiederholtes Zusammenfallen von Dampfblasen kann medienberührte Teile dennoch beschädigen. Der korrekte NPSH-Wert, die Einlassgeometrie und der Betriebsbereich bleiben die wichtigsten Einflussfaktoren.
F: Warum werden für verflüssigte Kohlenwasserstoffe vertikale Hängepumpen eingesetzt?
A: Sie können den ersten hydraulischen Abschnitt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels platzieren, die Saughebebelastung reduzieren und eine praktische Anordnung für niedrigtemperierte oder leicht verdampfbare Flüssigkeiten wie Ethylen, Propan und Flüssiggas bieten.
