Разбиране на рециркулацията в помпите
Определение: Какво е рециркулация?
Рециркулация е нестабилност на потока, която се появява в центробежните помпи и вентилатори, когато работят при дебити значително под проектната точка (точка на най-добра ефективност или BEP). При ниски дебити флуидът частично обръща посоката си, течейки назад от областта на изпускане обратно към всмукателната област, създавайки нестабилни рециркулационни модели на входа или изпускателната тръба на работното колело. Това явление генерира нискочестотни вибрации. вибрация пулсации (обикновено 0,2-0,8× скорост на движение), шум, загуба на ефективност и могат да причинят сериозни механични повреди чрез циклично натоварване, кавитация, и отопление.
Рециркулацията е едно от най-разрушителните работни условия за помпите, тъй като нестабилните хидравлични сили могат да бъдат огромни, причинявайки повреди на лагери, повреда на уплътнения, умора на вала и дори структурна повреда на работното колело в тежки случаи. Разбирането и предотвратяването на рециркулацията е от решаващо значение за надеждността на помпата.
Видове рециркулация
1. Рециркулация на засмукване
Възниква на входа на работното колело (от страната на засмукването):
- Механизъм: При нисък дебит, флуидът, влизащ в отвора на работното колело, е под неправилен ъгъл на потока
- Разделяне: Потокът се отделя от смукателните повърхности на лопатките
- Обратен поток: Отделената течност изтича обратно от отвора на работното колело
- Начало: Обикновено при 60-70% поток на BEP
- местоположение: Концентриран близо до кожухите на работното колело
2. Рециркулация на изпускателната система
Възниква при изхода на работното колело (изхода):
- Механизъм: Флуидът под високо налягане тече обратно в периферията на работното колело
- Път: Чрез хлабини (износващи се пръстени, странични хлабини)
- Смесване: Рециркулираният поток се смесва с основния поток, създавайки турбуленция
- Начало: Обикновено при 40-60% поток на BEP
- По-тежко: Обикновено по-вредно от рециркулацията в смукателната система
3. Комбинирана рециркулация
- Едновременно се наблюдават както всмукателна, така и изпускателна рециркулация
- Среща се при много ниски потоци (< 40% BEP)
- Най-силни вибрации и потенциал за повреди
- Трябва да се избягва чрез защита от минимален поток
Вибрационен подпис
Характерен модел
- Честота: Субсинхронна, обикновено 0,2-0,8× скорост на движение
- Пример: Помпа с 1750 об/мин, показваща пулсации от 10-20 Hz
- Амплитуда: Може да бъде 2-5× нормална работна вибрация
- Нестабилен: Честотата и амплитудата варират, не са постоянни
- Случаен компонент: Увеличение на широколентовия достъп поради турбуленция
Зависимост от потока
- Висок поток: Без рециркулация, ниски вибрации
- Умерен поток (80-100% BEP): Минимална рециркулация, приемлива вибрация
- Нисък дебит (50-70% BEP): Започва рециркулация на засмукването, вибрациите се увеличават
- Много нисък поток (< 50% BEP): Силна рециркулация, много висока вибрация
- Изключване: Максимална рециркулация, максимална вибрация и степен на повреди
Допълнителни индикатори
- Високо аксиални вибрации компонент
- Увеличаване на шума (рев или бучене)
- Загуба на производителност (напор и дебит под кривата)
- Повишаване на температурата от хидравлични загуби
Последици и щети
Незабавни ефекти
- Силна вибрация: Може да надвиши границите на алармата за минути
- Шум: Силен турбулентен шум
- Загуба на ефективност: Висока консумация на енергия за доставения поток
- Отопление: Хидравлични загуби, превърнати в топлина
Механични повреди
- Повреда на лагера: Високите циклични натоварвания ускоряват износването на лагерите
- Повреда на уплътнението: Вибрациите и пулсациите на налягането увреждат уплътненията
- Умора на вала: Променливо напрежение на огъване от хидравлични сили
- Повреда на работното колело: Напукване от умора на лопатките от циклично натоварване
Хидравлични повреди
- Кавитация: Зони на рециркулация, склонни към кавитация
- Ерозия: Високоскоростният рециркулиращ поток ерозира повърхностите
- Вихрова кавитация: Вихрите в рециркулационните зони кавитират
Откриване и диагностика
Анализ на вибрациите
- Търсете субсинхронни компоненти (0,2-0,8×)
- Тествайте при различни скорости на потока
- Определете дебита, при който започват пулсациите (начало на рециркулацията)
- Сравнете с прогнозите за кривата на производителност на помпата
Тестване на производителността
- Измерете действителната крива на напорния поток
- Сравнете с проектната крива
- Отклонението при нисък дебит показва рециркулация
- Консумация на енергия по-висока от прогнозната крива
Акустичен мониторинг
- Отличителният бурен ревящ звук
- Увеличаване на широколентовия шум
- Може да се чуе и усети при корпуса на помпата
Превенция и смекчаване
Оперативни стратегии
Защита от минимален поток
- Инсталирайте автоматична рециркулационна линия с минимален дебит
- Вентилът се отваря под безопасния минимален дебит (обикновено 60-70% BEP)
- Рециркулира изпускания поток обратно към засмукване или резервоар
- Предотвратява работата в зоната на рециркулация
Управление на работната точка
- Избягвайте работа под минималния непрекъснат поток
- Използвайте задвижване с променлива скорост, за да съобразите помпата с търсенето
- Няколко по-малки помпи, вместо една голяма (по-добро регулиране на честотата на въртене)
- Поетапна работа на паралелни помпи
Дизайнерски решения
- Индуктор: Аксиален входен етап за стабилизиране на всмукателния поток
- Работни колела с нисък дебит: Специални конструкции за работа с нисък дебит
- Правилно оразмеряване: Не преоразмерявайте помпата (избягвайте хронична работа с нисък дебит)
- По-широк работен диапазон: Изберете помпи с плоски криви, толериращи колебания на дебита
Системен дизайн
- Проектна система за работа на помпата в близост до BEP
- Осигурете адекватен запас на NPSH за намаляване на кавитацията в зоните на рециркулация
- Разположение на контролния клапан за минимизиране на дроселирането на засмукването
- Байпасни или рециркулационни системи за осигуряване на минимален дебит
Промишлени стандарти и насоки
Минимален непрекъснат поток
- API 610: Определя минималния непрекъснат стабилен дебит за центробежни помпи
- Типични стойности: 60-70% за BEP поток за радиални помпи, 70-80% за смесен поток
- Термични съображения: Също така е ограничено от повишаване на температурата при нисък дебит
Тестване на производителността
- Фабричните тестове потвърждават началната точка на рециркулация
- Полеви тестове за потвърждение
- Критерии за приемане на вибрации при минимален поток
Рециркулацията представлява едно от най-тежките условия на работа за центробежните помпи. Характерната ѝ субсинхронна вибрационна сигнатура, силните амплитуди на пулсациите и потенциалът за бързи механични повреди правят разбирането на условията за настъпване на рециркулация, прилагането на защита при минимален дебит и избягването на хронична работа при нисък дебит от съществено значение за надеждността и дълготрайността на помпата в промишлената експлоатация.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 