NPSHa Sorunları Nasıl Çözülür?
Gerçek hayattaki çoğu NPSH sorununda, bir sistem için ilk NPSHa hesaplamasını yapan ve ilk olarak pompayı seçen kişi biz değiliz. Daha olası senaryo, mevcut bir sistem sorununa takılıp kalmamız ve ilgili pompanın kısa ve çok pahalı bir kullanım ömrü sonuna doğru kavitasyon yapmasıdır. Suçlu taraflar gitti ya da konuşmuyor.
Kavitasyon Neden Kötü Bir Şeydir?
Yetersiz NPSHa varsa, pompa kavitasyon yapacaktır. Kavitasyon, pompanın zarar görmesine ve performansın düşmesine neden olur. Pompa hasarı, mekanik salmastra ve yatak hasarı olarak kendini gösterir. Daha sonraki aşamalarda, bir çarkı da yok edebilir. Tüm hasarlar pahalıdır.
Çoğu okuyucu, kavitasyonun (klasik) sıvıda buhar kabarcıklarının oluşumu olduğunu bilir. Bu kabarcıklar, sıvı üzerindeki basıncın buhar basıncının altına düşmesi nedeniyle oluşur (gerekli NPSH [NPSHr], NPSHa'yı aşar). Bu sorun, emme sistemindeki en düşük basınç alanı olduğundan, normalde çarkın gözünün yakınında meydana gelir. Baloncuklar daha sonra pervane kanadının alt tarafı boyunca mesafenin yaklaşık üçte biri ila yarısı arasında daha yüksek bir basınç alanına ulaştıklarında çökerler. Kabarcıkların oluşumu çok az fiziksel hasar verir. Kavitasyon, pompa hidrolik performansını etkiler. Baloncukların çökmesi potansiyel olarak çarkta ciddi hasara neden olur.
İleriki bir sayıda kavitasyonun nasıl hasara yol açtığını anlatan bir makalem olacak.
NPSH Marjı
Kavitasyonu önlemek veya azaltmak için pompanın gerektirdiğinden daha fazla NPSHa'ya sahip olmanız gerekir.
denklem 1
NPSHa ÷ NPSHr = NPSH marjı
Neresi:
NPSHr ayrıca NPSH3'e eşittir
Kavitasyonu önlemek için ne kadar NPSH marjına ihtiyacınız var, her uygulamaya göre değişir. Daha fazla marj, daha iyi. Yönergeler ve temel kurallar, şehir mitleri kadar bol ve güvenilirdir. Daha iyi bir anlayış elde etmek için Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü/Hidrolik Enstitüsü (ANSI/HI) spesifikasyonu 9.6.1'i okumanızı tavsiye ederim. Sıvı özellikleri ve emme enerjisi seviyesi, ayırt edici faktörlerdir.
Kavitasyon Pompası Nasıl Onarılır
Bu soru bana sık sık soruluyor ve normalde çözüm için NPSHa formülüne ve dört bileşenine bir göz atmanızı öneririm.
Formüldeki dört bileşenin her birini kullanarak, NPSHa sorununu çözmek için olası çözümleri haritalayabilirsiniz.
denklem 2
NPSHa = ha - hvpa + hAziz - hf
Neresi:
ha = mutlak basınç. Sıvının yüzeyinde pompalanan sıvının basma yüksekliği cinsinden ölçülen mutlak basınç. Bu, emme açık bir tanktan geliyorsa barometrik basınç veya kondenser hotwell veya hava giderici gibi kapalı bir tankta mevcut olan mutlak basınç olacaktır.
hvpa = buhar basıncı. Pompalanan sıcaklıkta sıvının buhar basıncına karşılık gelen fit cinsinden kafa.
hAziz = fit olarak taşmalı emme için pompa merkez hattı veya çark gözü üzerindeki sıvının statik yüksekliği (taşmalı emme için pozitif değer). Tüm çark merkez hatları, pompa merkez hattına karşılık gelmez.
hf = emme tarafı sistemi için yüksekliğin fit cinsinden toplam sürtünme kaybı.
Formüldeki ilk faktör mutlak basınçtır (ha). Bu faktör her zaman pozitiftir. Emiş kaynağı zaten atmosfere açıksa, kontrolünüz dahilindeki herhangi bir şeyi değiştirmek hem olası hem de gerçekçi olmadığından yapabileceğiniz çok az şey vardır. Atmosfer basıncını değiştiremez veya pompa/sistem konumunu deniz seviyesine göre daha düşük bir yüksekliğe taşıyamazsınız. Ancak bir sorun varsa, pompanın neden kavitasyon yaptığını anlamanıza yardımcı olacaktır. Sistem kapalıysa ve basınç altındaysa, basıncı artırma olasılığınız vardır (dolayısıyla mutlak basma yüksekliği [h]a]) bir şekilde. Tesis sahipleri ve operatörlerle olan deneyimim, geçersiz kılma ve/veya daha yüksek öncelikli kısıtlamalar nedeniyle sistem emiş basıncını yükseltmenin neredeyse hiçbir zaman olmayacağı yönündedir.
Formüldeki ikinci faktör buhar basıncıdır (hvpa). Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, buhar basıncı o kadar yüksek olur ve olumsuz etki o kadar yüksek olur. Deneyimlerime göre, müşterinin sistem sıcaklığını düşürmeye istekli olduğu veya bunu başarabildiği yalnızca bir duruma tanık oldum, ancak bu yine de sorulması gereken bir sorudur. Birkaç derecenin bile önemli bir etkisi olabilir.
Formüldeki üçüncü bileşen statik kafadır (hAziz). Bazen sistem sahibini besleme tankını (su basması durumu) veya karteri (kaldırma durumu) daha yüksek bir seviyede tutmaya ikna edebilirsiniz. Şanslıysanız, statik kafanın artırıldığı birkaç fit büyük bir fark yaratabilir. Pompanın daha düşük bir seviyeye taşındığı ve bir durumda pompa için daha düşük bir seviyenin oluşturulduğu birkaç durumda yer aldım. Bu çözümler pahalıdır.
Formüldeki dördüncü bileşen sürtünme faktörüdür (hf). Formüldeki tüm faktörler arasında, sistem sahibini sürtünme bileşenini azaltmak amacıyla emme borularını değiştirmeye veya değiştirmeye ikna etme konusunda daha fazla "şansım" oldu. Sürtünmeyi en aza indirmek için boru boyutunu artırabilir ve emme sistemindeki dirsek, te ve diğer bileşenlerin sayısını azaltabilirsiniz.
Formül Dışındaki Diğer Olanaklar
NPSHa'yı artıramıyorsanız, belki NPSHr'yi azaltabilirsiniz.
Daha az NPSH gerektiren farklı pompa veya çark seçeneklerine bakın. Bir üreticinin aynı pompa için farklı NPSH gereksinimlerine sahip farklı çarklara sahip olması nadir görülen bir durum değildir. Bazı üreticiler, NPSHr'yi azaltmak için çark ile birlikte çalışan bir indükleyici sunacaktır. Üreticiye danışmadan bir indüktör eklemeyin, çünkü indükleyiciler pervaneye uygun olmalıdır. Bazen tamamen farklı bir pompa gereklidir.
Çift emişli çarka (iki göz) geçmek, NPSHr yüzde 50 oranında azalacağından sorun üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.
Değişken hız ekleyerek ya da sadece servisi (akış [Q] ve basma yüksekliği [TH]) daha düşük bir hızda tamamlayacak bir pompa kullanarak pompa hızını azaltın. Dikkat edilmesi gereken nokta, pompanın büyük olasılıkla (fiziksel olarak) ilk pompadan iki kat daha büyük olacağı ve buna bağlı olarak daha yüksek bir maliyete sahip olacağıdır.
Çoğu durumda çözüm, ilk pompanın emişine bir takviye pompası eklemektir. Enerji santrallerinde ve diğer buhar sistemlerinde, sıvı gerçek besleme pompasına ulaşmadan önce bir besleme takviye pompasına pompalayan bir yoğuşma pompasına sahip olmak nadir değildir.
Malzemeler
Bazen pompanın kavitasyon yapmasını önlemek için yapabileceğiniz hiçbir şey yoktur, bu nedenle seçeneğiniz sorun yerine semptomu tedavi etmektir. Farklı malzemeler, kavitasyon hasarına karşı değişen direnç aralıkları sunar. Ek olarak, bazı malzemeler, kavitasyon kaynaklı erozyon-korozyon olarak adlandırılan bir olay sırasında diğerlerinden daha iyi koruma sağlar.
Kavitasyon hasarı direnci, belirli bir metal için hacim kaybı oranının tersi olarak tanımlanır. Bu denklemin parçası olan malzemenin mekanik özellikleri, nihai çekme mukavemeti, akma mukavemeti, nihai uzama, Brinell sertliği, elastisite modülü ve gerinim enerjisidir.
Bu listedeki en önemli özellik metallerin kırılma gerinim enerjisidir. Bu nedenle alüminyum bronz ve dubleks paslanmaz çelik çeşitleri, normal karbon çeliği ve demir gibi diğer malzemelerden daha iyi direnç sunar. Orijinal ekipman üreticisi (OEM) sonrası düzeltme olarak, uygulanabilecek birkaç kaplama olduğunu unutmayın. Kaplamaları kullanırken, gün için belirleyici ifade ve tavsiyenin Latince'den "alıcı dikkat" anlamına gelen "uyarı alıcı" olmasını öneriyorum.
Kaplamalarda iyiler ve kötüler vardır ve iyiler kötü uygulanır.
En İyi Verimlilik Noktasına (BEP) Yakınlık
Pompa eğrisinde nerede çalıştığınıza bakın (kafa ve akış). Sağa çok uzaksa, sistem ve pompa arasında bir uyumsuzluk vardır. Sağa hareket ettikçe NPSHr katlanarak artar. Eğrinin çok solunda çalışmak da benzer sorunlara yol açabilir. NPSHr aslında siz düşük ve minimum akış oranlarına sahip alanlara yaklaştıkça artar. Bu, çoğu pompa eğrisinde yayınlanmaz.
Emme Özgül Hızı (NSS)
1970'lerde, yeni tesisler veya sistemler, özellikle ilk inşaat ve malzeme maliyetlerinde paradan tasarruf etmek (bazen güvenilirliğin üzerinde) için giderek artan katı bir görevle tasarlandı. Maliyet düşürücü bir önlem olarak, sistemlerin NPSHa'sı düşürüldü (daha küçük ve daha düşük tankları ve daha yüksek seviyelerdeki pompaları düşünün). Sistem sahipleri/alıcıları, daha sonra, daha düşük NPSH gereksinimlerine sahip pompalar tasarlamaları için pompa üreticilerine artan bir baskı uyguladılar. Pompa üreticileri için en basit ve en hızlı çözüm, çark gözünün boyutunu artırmaktı. İyi haber, NPSHr'nin azalmasıydı, ancak kötü haber şuydu ki, çalışma noktası BEP'den ayrılırsa ve ayrılırken pompanın hidrolik stabilitesi de önemli ölçüde azaldı. Daha sonraki bir makalede bu konuda daha fazla bilgi sahibi olacağım.
Not: Gelecekteki bir makalenin konusu olan “Hidrokarbon Düzeltme Faktörü” de tartışılmamaktadır.
Çözüm
Ne olursa olsun, NPSH'nin bir faktör olacağı bazı yönlerden yeni veya mevcut pompa uygulamalarına dahil olacaksınız. En azından şimdi pervanelerin neden büyük gözleri olduğunu, tankların uzun bacakları olduğunu ve pompaların alçak yerlerde takıldığını anlayacaksınız.
NPSHa'yı Hesaplamak İçin İpuçları
1. Bir pompayı seçerken, uygularken veya sorun giderirken daima NPSHa'yı hesaplayın.
2. Daima mutlak değerlerde çalışın.
3. Birimleri tutarlı tutun. ABD'deki geleneksel (USC) birimlerde çalışıyorsanız feet of head veya metrik SI birimleri kullanıyorsanız kafa metre cinsinden çalışmanızı öneririm.
4. NPSHa formülünü kullanın. Bu senin arkadaşın.
5. Her zaman sistemdeki en kötü durumu (en kısıtlayıcı) hesaplayın.
6. Emme basıncı NPSHa değil.
7. Daldırmayı NPSHa ile karıştırmayın. Her ikisini de hesaplamanız gerekir.
8. Hemen hemen her pompa sorunu emme tarafındadır.
9. Buhar basıncı arkadaşınız değil. Her zaman sıvı özelliklerini bilin.
10. Bir boşlukta, hala bir miktar basınç vardır. Atmosfer basıncının hemen altında bir seviyededir.
11. Belirli bir pompa için, daha küçük bir çark kullanan aynı akış hızı (Q), daha fazla NPSH gerektirecektir. Mümkünse daha büyük bir pervane kullanmaya bakın. Toplam dinamik kafanın (TDH veya TH) farklı olacağına dikkat edin.
12. Şüphe duyduğunuzda, bu makale dizisine geri dönün veya "pompalı telefonunuzu bir arkadaşınız" olarak adlandırın.