A szivattyúk recirkulációjának megértése
Definíció: Mi a recirkuláció?
Recirkuláció egy áramlási instabilitás, amely centrifugálszivattyúkban és ventilátorokban fordul elő, amikor az áramlási sebesség jelentősen a tervezési pont (legjobb hatásfok pont vagy BEP) alatt van. Alacsony áramlási sebesség esetén a folyadék részben megfordítja az irányt, visszafelé áramlik a nyomónyílástól a szívónyílás felé, instabil recirkulációs mintázatot hozva létre a járókerék bemeneténél vagy kimeneténél. Ez a jelenség alacsony frekvenciájú rezgéseket generál. rezgés pulzációk (jellemzően 0,2-0,8× futási sebesség), zaj, hatásfokcsökkenés, és ciklikus terhelés révén súlyos mechanikai károkat okozhatnak, kavitáció, és fűtés.
A recirkuláció a szivattyúk egyik legroncsolóbb üzemi körülménye, mivel az ingadozó hidraulikus erők hatalmasak lehetnek, csapágymeghibásodásokat, tömítéskárosodást, tengelyfáradást, súlyos esetekben pedig akár járókerék szerkezeti meghibásodást is okozhatnak. A recirkuláció megértése és megelőzése kritikus fontosságú a szivattyú megbízhatósága szempontjából.
A recirkuláció típusai
1. Szívó recirkuláció
A járókerék bemeneténél (szívóoldal) fordul elő:
- Mechanizmus: Alacsony áramlás esetén a járókerék szemébe belépő folyadék áramlási szöge rossz
- Elválasztás: Az áramlás elválik a lapát szívófelületeitől
- Fordított áramlás: A leválasztott folyadék visszafelé áramlik a járókerék szeméből
- Kezdet: Jellemzően 60-70% BEP áramlási sebességnél
- Elhelyezkedés: Koncentrált a járókerék burkolatai közelében
2. Kibocsátás recirkulációja
A járókerék kiömlőnyílásánál (kimenet) fordul elő:
- Mechanizmus: Nagynyomású nyomófolyadék visszaáramlik a járókerék kerületébe
- Útvonal: Átmenő hézagok (kopógyűrűk, oldalsó rések)
- Keverés: A recirkulációs áramlás keveredik a fő áramlással, turbulenciát hozva létre
- Kezdet: Jellemzően 40-60% BEP áramlási sebességnél
- Súlyosabb: Általában károsabb, mint a szívó-recirkulációs
3. Kombinált recirkuláció
- Mind a szívó, mind a nyomóoldali recirkuláció egyidejűleg van jelen
- Nagyon alacsony áramlási sebességnél fordul elő (< 40% BEP)
- A legsúlyosabb rezgés és károsodás lehetősége
- Minimális áramlásvédelemmel kell elkerülni
Rezgésjel
Jellemző minta
- Frekvencia: Szubszinkron, jellemzően 0,2-0,8× futási sebesség
- Példa: 1750 RPM fordulatszámú szivattyú, 10-20 Hz pulzációval
- Amplitúdó: 2-5-szörös normál üzemi rezgés lehet
- Instabil: A frekvencia és az amplitúdó változó, nem állandó
- Véletlenszerű komponens: Szélessávú növekedés a turbulencia miatt
Áramlásfüggőség
- Nagy áramlás: Nincs recirkuláció, alacsony vibráció
- Közepes áramlás (80-100% BEP): Minimális recirkuláció, elfogadható vibráció
- Alacsony áramlás (50-70% BEP): A szívóoldali recirkuláció megkezdődik, a rezgés fokozódik
- Nagyon alacsony áramlás (< 50% BEP): Súlyos recirkuláció, nagyon magas rezgés
- Leállítás: Maximális recirkuláció, maximális rezgés és károsodási arány
További mutatók
- Magas axiális rezgés összetevő
- Zajnövekedés (zúgás vagy morajlás)
- Teljesítményveszteség (emelési magasság és áramlás a görbe alatt)
- Hőmérséklet-emelkedés hidraulikus veszteségekből
Következmények és károk
Azonnali hatások
- Súlyos rezgés: Perceken belül túllépheti a riasztási határértékeket
- Zaj: Hangos turbulens zaj
- Hatékonyságveszteség: Magas energiafogyasztás a szállított áramláshoz képest
- Fűtés: Hidraulikus veszteségek hővé alakítása
Mechanikai sérülés
- Csapágyhiba: A nagy ciklikus terhelések felgyorsítják a csapágykopást
- Tömítés sérülése: A rezgés és a nyomásingadozás károsítja a tömítéseket
- Tengelyfáradás: Hidraulikus erőkből származó váltakozó hajlítófeszültség
- Járókerék sérülése: Ciklikus terhelés okozta lapátfáradásos repedés
Hidraulikus sérülés
- Kavitáció: Kavitációra hajlamos recirkulációs zónák
- Erózió: A nagy sebességű recirkulációs áramlás erodálja a felületeket
- Örvénykavitáció: Az örvények a recirkulációs zónákban kavitálódnak
Észlelés és diagnózis
Rezgéselemzés
- Keressen szubszinkron komponenseket (0,2-0,8×)
- Több áramlási sebességű teszt
- Azonosítsa az áramlási sebességet, ahol a pulzáció elkezdődik (recirkuláció kezdete)
- Hasonlítsa össze a szivattyú teljesítménygörbe-előrejelzéseivel
Teljesítménytesztelés
- Mérje meg a tényleges áramlási görbét
- Hasonlítsa össze a tervezési görbével
- Alacsony áramlásnál az eltérés recirkulációt jelez
- Az energiafogyasztás magasabb, mint a görbe előrejelzése
Akusztikai monitorozás
- Jellegzetes, turbulens, üvöltő hang
- Szélessávú zajnövekedés
- Hallható és érezhető a szivattyúháznál
Megelőzés és mérséklés
Működési stratégiák
Minimális áramlásvédelem
- Szereljen be automatikus minimális áramlású recirkulációs vezetéket
- A szelep a biztonságos minimális áramlás alatt nyit (jellemzően 60-70% BEP)
- A kiömlött anyagot visszavezeti a szívócsőbe vagy a tartályba
- Megakadályozza a működést a recirkulációs zónában
Üzemi pont szabályozás
- Kerülje a minimális folyamatos áramlás alatti működtetést
- Változtatható sebességű hajtás használata a szivattyú igény szerinti igazításához
- Több kisebb szivattyú egyetlen nagy helyett (jobb lefedettség)
- Párhuzamos szivattyúk fokozatos működése
Tervezési megoldások
- Induktor: Axiális bemeneti fokozat a szívóáramlás stabilizálására
- Alacsony áramlású járókerekek: Speciális kialakítások alacsony áramlású működéshez
- Megfelelő méretezés: Ne méretezd túl a szivattyút (kerüld a krónikus alacsony áramlású működést)
- Szélesebb működési tartomány: Válasszon lapos görbével rendelkező szivattyúkat, amelyek tolerálják az áramlási ingadozást
Rendszertervezés
- BEP közelében lévő szivattyúüzemeltetés tervezési rendszere
- Biztosítson megfelelő NPSH-tartalékot a kavitáció csökkentése érdekében a recirkulációs zónákban
- Szabályozószelep elhelyezés a szívóoldali fojtás minimalizálása érdekében
- Megkerülő vagy recirkulációs rendszerek a minimális áramlás biztosításához
Iparági szabványok és irányelvek
Minimális folyamatos áramlás
- API 610: Meghatározza a centrifugálszivattyúk minimális folyamatos stabil áramlását
- Tipikus értékek: 60-70% BEP áramlás radiális szivattyúkhoz, 70-80% vegyes áramlású szivattyúkhoz
- Termikus szempontok: Alacsony áramlásnál a hőmérséklet-emelkedés is korlátozza
Teljesítménytesztelés
- A gyári tesztek igazolják a recirkuláció kezdetét
- Terepi teljesítménytesztek a megerősítéshez
- Rezgés elfogadási kritériumai minimális áramlási sebesség mellett
A recirkuláció a centrifugálszivattyúk egyik legzordabb üzemi körülménye. Jellemző szubszinkron rezgési jellemzője, jelentős pulzációs amplitúdója és a gyors mechanikai károsodás lehetősége miatt a recirkuláció kezdeti feltételeinek megértése, a minimális áramlási védelem bevezetése és a krónikus alacsony áramlási viszonyok közötti működés elkerülése elengedhetetlen a szivattyú megbízhatóságához és hosszú élettartamához az ipari üzemben.
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 