Pompy i uklady pompowe

Marek Skowroński
Kawitacja
Pompy i
układy pompowe
Ciśnienie pary nasyconej
Gęstość mieszaniny woda=gaz
Miejsce występowania kawitacji
NPSH
Warunek kawitacyjny poprawnej pracy pompy
Metody zapobiegania kawitacji
1
Wrzenie
p = const
2
Wrzenie
t = const
Gęstość mieszaniny woda - gaz
Ciśnienie pary nasyconej
ρ
120000
12
100000
10
80000
8
H[m]
p [ Pa ]
1000 kg/m3
60000
6
40000
4
20000
2
0
0
0
20
40
60
80
100
0
120
20
40
60
80
100
120
t [°C ]
t [°C ]
zawartość gazu
Gęstość mieszaniny woda=gaz
Miejsce występowania kawitacji
90,00
H ~ n2 ∗ d 2
80,00
70,00
60,00
50,00
H
P
E
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
H ≠ f (ρ )
p = H ⋅ ρ ⋅ g = f (ρ )
100 %
NPSHA
KAWITACJA
cs2
2g
pms
ρ⋅g
Hs
∆Zs
∆Zs
atmosfera
pms
NPSHA
ρ⋅g
ps
ρ⋅g
pb
ρ⋅g
pb
ρ⋅g
ps
ρ⋅g
0
A
ps
ρ⋅g
+
cs2
2g
NPSHR
NPSHA
ρ⋅g
próŜnia
p
c2
p
NPSHA = s + s − v
ρ ⋅ g 2g ρ ⋅ g
B
NPSHA
NPSHA =
pv
ρ⋅g
pb
ρ⋅g
NPSHA =
Obliczeniowa
nadwyŜka
antykawitacyjna
układu
Hs
pv
pv
ρ⋅g
cs2
2g
+
pms
ρ⋅g
pb
ρ⋅g
+ ∆Z s +
D
pv
+ Hs −
Krytyczna wartośćNPSH kr =
NPSH
pd
cs2
p
− v
2g ρ ⋅ g
ρ⋅g
pskr
ρ⋅g
+
cs2
p
− v
2g ρ ⋅ g
Hzs
Hss
H
pb
p
p
c2
+ d + H zs − ∑ H ss = s + s
ρ⋅g ρ⋅g
ρ ⋅ g 2g
H
3%H
pb − ∆pb
p
p
p
c2
p
+ d + H zs − ∑ H ss − v = s + s − v = NPSHA
ρ⋅g
ρ⋅g
ρ ⋅ g ρ ⋅ g 2g ρ ⋅ g
NPSHA =
p b − ∆p b
p
c2
p
+ ms + ∆z s + s − v
ρ⋅g
ρ⋅g
2g ρ ⋅ g
Q
III
NPSHkr
II
I
NPSH
Krytyczna wartość
p
c2
p
NPSH kr = skr + s − v
NPSH
ρ⋅g
2g
Wymagana nadwyŜka antykawitacyjna
ρ⋅g
NPSHR = NPSHkr + ∆NPSH
H
3% H
NPSHR = k ⋅ NPSH kr
NPSHR
NPSH
I
III
II
Q
NPSHkr
Q
KAWITACJA
NPSHA ≥ NPSHR
NPSH[m]
H[m]
6A20/2900/207
P[kW]
Eta[%]
20
80
40
100
18
72
36
90
16
64
32
80
28
70
H
ETA
H, NPSH
Warunek kawitacyjny poprawnej pracy pompy
pp
H = f(Q)
∆h=f(Q)
pk
NPSHA = f(Q)
14
56
12
48
24
60
10
40
20
50
8
32
16
40
6
24
12
30
4
16
8
20
2
8
4
10
0
0
0
0
P2
praca bezkawitacyjna
kawitacja
NPSHR = f(Q)
Qr
Qkaw
Q
NPSH
20
40
60
80
Q [m3/h]
100
120
PDP Grupa Powen Wafapomp
Q=100, H=50, Hg=20, t=50, Hzs=2, Hss=4
Metody zapobiegania kawitacji
Zakres pracy bezkawitacyjnej
pv
H
ρ⋅g
Metody pozwalające zmniejszyć wymaganą nadwyŜkę antykawitacyjną NPSHRr pompy:
- ograniczenie prędkości obrotowej,
- zastosowanie wirnika wstępnego (przedwirnika), który podniesie ciśnienie na wlocie do wirnika,
- zastosowanie prerotacyjnych kierownic wlotowych.
·
·
·
H zs
∑H
ss
·
·
·
·
pd
ρ⋅g
pb
ρ⋅g
∆pb
ρ⋅g
NPSHR
Qcav
NPSHA ≥ NPSHR
NPSHA
·
·
·
·
·
Q
·
·
·
·
·
·
Metody pozwalające zwiększyć odporność pompy na erozję kawitacyjną:
- stosowanie moŜliwie gładkich powierzchni wirnika,
- utwardzanie powierzchni wirnika,
- stosowanie materiałów odpornych na erozję kawitacyjną,
- zastosowanie powłok ochronnych.
Metody pozwalające zwiększyć rozporządzalną nadwyŜkę anykawitacyjną NPSHA
- stosowanie krótkich rurociągów ssawnych, o moŜliwie duŜych średnicach, bez gwałtownych zmian przekroju,
- unikanie duŜych prędkość przepływu cieczy w rurociągu ssawnym, powyŜej 2 m/s,
- stosowanie rurociągów o moŜliwie gładkich ściankach,
- ograniczenie liczby kolan i trójników, unikanie instalowania kolan wygiętych w róŜnych płaszczyznach,
- ograniczenie do niezbędnego minimum armatury montowanej na rurociągu,
- unikanie stosowania armatury generującej wysokie straty,
- zadbanie o moŜliwie duŜą wartość geometrycznej wysokości ssania, (im pompa głębiej tym lepiej)
- kontrolowanie wahań poziomu cieczy w zbiorniku na ssaniu,
- utrzymywanie temperatury cieczy na moŜliwie niskim poziomie, co obniŜa ciśnienie parowania cieczy pv,
- utrzymywanie moŜliwie wysokiego ciśnienia w zbiorniku na ssaniu pompy,
- kontrolowanie ciśnienia atmosferycznego przy ssaniu ze zbiornika otwartego,
- konstrukcja komór wlotowych duŜych pomp powinna zapobiegać tworzeniu się wirów sznurowych.