Zapobieganie kawitacji w pompach wirowych zaczyna się przed uruchomieniem. Niezawodne podejście polega na ocenie rzeczywistego marginesu NPSH, ciśnienia parowego cieczy, geometrii wlotu, podporu wirnika, układu uszczelnienia mechanicznego i materiałów mokrych jako jednego problemu wyboru. Ma to znaczenie w przemyśle petrochemicznym, chemicznym węglowym i usługach o niskiej temperaturze, ponieważ pompa może spełniać swoje zadanie przepływu i naporu, tracąc jednocześnie stabilność, gdy poziom cieczy spada, temperatura rośnie lub linia ssawna dodaje więcej strat niż zakładano w przypadku projektowym.
Zacznij od rzeczywistego warunku NPSH
NPSHa jest ustalane przez ciśnienie naczynia ssawnego, minimalny poziom cieczy, temperaturę cieczy, ciśnienie parowe i straty w instalacji ssawnej. NPSHr to charakterystyka pompy, która zmienia się wraz z wybranym projektem hydraulicznym i przepływem operacyjnym. Wybór wymaga zatem porównania ich w oczekiwanym zakresie operacyjnym, w tym przy niskim przepływie, normalnym przepływie i przepływie znamionowym, a nie w jednym wygodnym punkcie na krzywej.
Dwa zadania w kompleksie integracji rafineryjno-chemicznej Yulong Island ilustrują różnicę. Pompa OH2 glikolu etylenowego przy minus 14°C pracowała z NPSHa 10 m i NPSHr 3,3 m, podczas gdy pompa OH2 reflux C5 pracowała w znacznie ściślejszych warunkach NPSHa 3,5 m i NPSHr 2,5 m. Sama rodzina pomp nie determinuje ryzyka kawitacji; stan płynu i układ ssawny decydują.
Wybierz strukturę hydrauliczną dla ryzyka ssawnego
VS6 dla łatwo ulatniających się i niskotemperaturowych płynów
Dla etylenu, propanu, gazu skraplanego i podobnych mediów łatwo lotnych, pionowy zawieszony układ może chronić stronę ssawną, umieszczając sekcję hydrauliczną poniżej poziomu cieczy. LDT(VS6) Longgang Pump to wielostopniowa pionowa zawieszona pompa z podwójną obudową z inducerem na wlocie impellerów. Inducer poprawia wydajność wlotu przed głównym impellerem, podczas wielopunktowe podwodne podparcie łożyskowe pomaga utrzymać stabilność długiego wirnika.
Longgang Pump pionowa zawieszona pompa wirowa torbiowa LDT(VS6) jest dostosowana do zadań, w których proces może migotać w oczu impellerów, a konwencjonalny układ ssawny naziemny pozostawiłby niewielki margines operacyjny.
BB1 i BB2 dla dużego przepływu lub surowych usług procesowych
Gdzie przepływ jest duży, a ciecz jest stosunkowo czysta, impeller podwójnego ssania BB1 może obniżyć prędkość wlotu i zmniejszyć NPSHr, jednocześnie zrównoważoną dużą część obciążenia osiowego. Dla gorętszych, wyższych ciśnień lub żrących płynów procesowych, zamontowany na środku BB2 może utrzymać wyrównanie obudowy i wału przy zmianach temperatury. Konstrukcje BB2 mogą również wykorzystywać pierwszy stopień z impellerem podwójnego ssania, gdzie wymaganie ssawne jest szczególnie wymagające.
Longgang Pump radialnie dzielona pompa wirowa procesu chemicznego LBD(BB2) daje inżynierom opcję między-łożyskową, gdy projekt hydrauliczny antykawitacyjny musi współistnieć z wysoką temperaturą procesu, ciśnieniem lub ekspozycją na korozję.
VS4 dla studzienek gorących płynów i ssania podwodnego
Konfiguracje pionowe podwodne są również przydatne, gdy ciecz jest gorąca, a naczynie ssawne jest praktycznym sposobem zachowania dostępnego naporu. W projekcie alkilacji Longgang dostarczył pompę soli topionych VS4 dla soli transferu ciepła w zakresie 260 do 300°C i pompę siarki ciekłej VS4 dla siarki ciekłej w zakresie 125 do 155°C. Układ podwodny skraca skuteczną ścieżkę ssawną i unika traktowania gorącego płynu jako zwykłego zadania przesyłu poziomego.
Wybór uszczelnienia mechanicznego jest częścią zapobiegania kawitacji
Kawitacja nie tylko pakuje impeller. Wynikająca pulsacja ciśnienia i drgania mogą zaburzać śledzenie twardego pierścienia uszczelnienia, zwiększać ciepło na twarzach i zmniejszać żywotność łożysk. Plan uszczelnienia musi zatem pasować do medium i oczekiwanej stabilności warunku ssawnego. Podstawowy układ Plan 11 może pasować do czystej wody, wody demineralizowanej i wielu stabilnych zadań węglowodorowych. Gorące węglowodory, migotliwe płyny i niebezpieczne media mogą wymagać bardziej ochronnej kombinacji, takiej jak Plan 11 plus 52, 53A lub 53B, w zależności od ostatecznego projektu systemu uszczelnienia API 682.
Pompa reflux C5 na Yulong Island używała Plan 11 plus 53A, podczas gdy pompa kondensatu flary pożarowej używała Plan 31 plus 52. W usługach wody chlorowo-sodowej i soli sodowej, Plan 54 może być używany, gdzie potrzebny jest zewnętrznie dostarczany płyn barierowy. Zadania VS4 soli topionej i siarki ciekłej używały uszczelek sznurkowych z samopłukującym się łożyskiem ślizgowym, pokazując, że konwencjonalne uszczelnienie mechaniczne nie jest automatycznie najlepszą odpowiedzią dla każdego gorącego medium.
Materiały ograniczają szkody, gdy kawitacja i korozja łączą się
Wybór materiałów nie może wyeliminować kawitacji, ale wpływa na to, jak szybko łączą się szkody kawitacyjne, korozja i zużycie. 304 i 316L są szeroko używane dla wody, rozpuszczalników i umiarkowanie żrących zadań procesowych. Usługa mycia soli amonowych w przemyśle węglowym może wymagać CD4MCu, podczas gdy zadania stężonego i zużytego kwasu siarkowego mogą używać mokrych części fluoroplastycznych lub obudów i impellerów 904L. Te wybory muszą być sprawdzone względem stężenia, temperatury, chlorków, stałych cząstek i rzeczywistego projektu mokrych komponentów.
Dla wysokociśnieniowej wody zasilającej i gorących usług procesowych, wytrzymałość materiałowa, odporność na erozję i stabilność termiczna są tak samo ważne jak nominalna odporność na korozję. Prawidłowa specyfikacja obejmuje obudowę, impeller, wał, tuleje, pierścienie zużywalne i twarze uszczelnienia jako system, a nie nazywanie jednego stopu odpornego na korozję dla całej pompy.
Przegląd kawitacji dla krytycznych usług
Przed ostatecznym wyborem pompy wirowej należy zweryfikować najniższy poziom roboczy, najwyższą temperaturę cieczy, ciśnienie w zbiorniku, ciśnienie pary, straty na linii ssącej oraz zakres przepływu roboczego. Następnie dobierz hydrauliczny projekt wlotu, konstrukcję pompy, plan uszczelnienia i materiały. Potwierdź również warunki rozruchu, drogę wentylacji, pracę przy minimalnym przepływie oraz wymagany monitoring dla krytycznych zastosowań.
Podsumowanie
Zapobieganie kawitacji w pompach wirowych jest najbardziej skuteczne, gdy NPSH, projekt wlotu koła wirowego, konstrukcja, dobór uszczelki mechanicznej i dobór materiałów są oceniane razem. Longgang Pump stosuje tę logikę inżynierską do pomp typu BB i VS w przypadku wysokotemperaturowych, korozyjnych, niskotemperaturowych oraz podatnych na parowanie zadań przemysłowych.
FAQ
Q: Czy uszczelka mechaniczna może rozwiązać problem kawitacji?
O: Nie. Plan uszczelnienia może poprawić zatrzymanie medium i niezawodność powierzchni uszczelki, ale nie zastąpi odpowiedniego marginesu NPSH ani odpowiedniego hydraulicznego projektu wlotu. Najpierw rozwiąż warunki ssania, a następnie wybierz system uszczelnienia dla danego medium i poziomu ryzyka.
Q: Kiedy induktor jest przydatny w pompie wirowej?
O: Induktor jest przydatny, gdy ciecz podatna na parowanie ma ograniczony margines ssania. Wstępnie kondycjonuje on ciecz przed głównym kołem wirowym i może zmniejszyć wymaganą wartość NPSHr, jeśli zostanie dopasowany do pełnego projektu hydraulicznego.
Q: Czy stop odporny na korozję zapobiega uszkodzeniom kawitacyjnym?
O: Nie. Materiały pomagają opierać się erozji i korozji, ale powtarzające się zapadanie się pęcherzyków pary nadal może uszkadzać części mokre. Poprawne NPSH, geometria wlotu i zakres pracy pozostają głównymi czynnikami kontrolnymi.
Q: Dlaczego pompy wiszące pionowe są stosowane do skroplonych węglowodorów?
O: Mogą one umieścić sekcję hydrauliczną pierwszego stopnia poniżej poziomu cieczy, zmniejszyć narażenie na podciśnienie ssania i zapewnić praktyczny układ dla cieków niskotemperaturowych lub łatwo parujących, takich jak etylen, propan i gaz skroplony.
