Recirkulācijas izpratne sūkņos
Definīcija: Kas ir recirkulācija?
Recirkulācija ir plūsmas nestabilitāte, kas rodas centrbēdzes sūkņos un ventilatoros, darbojoties ar plūsmas ātrumu, kas ir ievērojami zemāks par projektēto punktu (labākās efektivitātes punktu jeb BEP). Pie zemām plūsmām šķidrums daļēji maina virzienu, plūstot atpakaļ no izplūdes zonas atpakaļ uz iesūknēšanas atveri, radot nestabilus recirkulācijas modeļus lāpstiņriteņa ieplūdes vai izplūdes atverē. Šī parādība rada zemfrekvences vibrācija pulsācijas (parasti 0,2–0,8 × darbības ātrums), troksnis, efektivitātes zudums un cikliskas slodzes dēļ var izraisīt nopietnus mehāniskus bojājumus, kavitācija, un apkure.
Recirkulācija ir viens no postošākajiem sūkņu ekspluatācijas apstākļiem, jo nestabilie hidrauliskie spēki var būt milzīgi, izraisot gultņu bojājumus, blīvējuma bojājumus, vārpstas nogurumu un pat lāpstiņriteņa konstrukcijas bojājumus smagos gadījumos. Recirkulācijas izpratne un novēršana ir ļoti svarīga sūkņa uzticamībai.
Recirkulācijas veidi
1. Sūkšanas recirkulācija
Rodas lāpstiņriteņa ieplūdes atverē (iesūkšanas pusē):
- Mehānisms: Pie zemas plūsmas šķidrumam, kas ieplūst lāpstiņriteņa acī, ir nepareizs plūsmas leņķis.
- Atdalīšana: Plūsma atdalās no lāpstiņu iesūkšanas virsmām
- Reversā plūsma: Atdalītais šķidrums plūst atpakaļ no lāpstiņriteņa acs
- Sākums: Parasti BEP plūsmā 60–70%
- Atrašanās vieta: Koncentrēts lāpstiņriteņa apvalku tuvumā
2. Izplūdes recirkulācija
Rodas lāpstiņriteņa izvadā (izplūdes atverē):
- Mehānisms: Augstspiediena izplūdes šķidrums plūst atpakaļ lāpstiņriteņa perifērijā
- Ceļš: Caurspīdīgas spraugas (nodiluma gredzeni, sānu spraugas)
- Sajaukšana: Recirkulācijas plūsma sajaucas ar galveno plūsmu, radot turbulenci
- Sākums: Parasti BEP plūsmā 40–60%
- Smagāk: Parasti kaitīgāka nekā iesūkšanas recirkulācija
3. Kombinētā recirkulācija
- Vienlaikus notiek gan iesūkšanas, gan izplūdes recirkulācija
- Notiek ļoti zemas plūsmas gadījumā (<40% BEP)
- Vislielākā vibrācijas un bojājumu iespējamība
- Jāizvairās, izmantojot minimālās plūsmas aizsardzību
Vibrācijas paraksts
Raksturīgs modelis
- Biežums: Subsinhrons, parasti 0,2–0,8 × darbības ātrums
- Piemērs: 1750 apgr./min sūknis, kas pulsē 10–20 Hz frekvencē
- Amplitūda: Var būt 2–5 × normāla darba vibrācija
- Nestabils: Frekvence un amplitūda mainās, nav nemainīga
- Nejauša komponente: Platjoslas pieaugums turbulences dēļ
Plūsmas atkarība
- Augsta plūsma: Nav recirkulācijas, zema vibrācija
- Mērena plūsma (80-100% BEP): Minimāla recirkulācija, pieņemama vibrācija
- Zema plūsma (50-70% BEP): Sākas iesūkšanas recirkulācija, palielinās vibrācija
- Ļoti zema plūsma (< 50% BEP): Spēcīga recirkulācija, ļoti augsta vibrācija
- Izslēgšana: Maksimāla recirkulācija, maksimāla vibrācija un bojājumu līmenis
Papildu indikatori
- Augsts aksiālā vibrācija komponents
- Trokšņa palielināšanās (rūkšana vai dārdēšana)
- Veiktspējas zudums (spiediens un plūsma zem līknes)
- Temperatūras paaugstināšanās hidraulisko zudumu dēļ
Sekas un bojājumi
Tūlītēja iedarbība
- Spēcīga vibrācija: Var pārsniegt trauksmes robežvērtības dažu minūšu laikā
- Troksnis: Skaļš turbulents troksnis
- Efektivitātes zudums: Augsts enerģijas patēriņš piegādātajai plūsmai
- Apkure: Hidrauliskie zudumi, kas pārvērsti siltumā
Mehāniski bojājumi
- Gultņa atteice: Augstas cikliskās slodzes paātrina gultņu nodilumu
- Blīvējuma bojājums: Vibrācija un spiediena pulsācijas bojā blīves
- Vārpstas nogurums: Mainīgs lieces spriegums no hidrauliskajiem spēkiem
- Lāpstiņriteņa bojājumi: Lāpstiņu noguruma plaisāšana cikliskās slodzes ietekmē
Hidrauliski bojājumi
- Kavitācija: Recirkulācijas zonas, kurām ir tendence uz kavitāciju
- Erozija: Liela ātruma recirkulācijas plūsma erodē virsmas
- Virpuļveida kavitācija: Virpuļi recirkulācijas zonās kavitējas
Atklāšana un diagnostika
Vibrāciju analīze
- Meklējiet subsinhronās komponentes (0,2–0,8 ×)
- Tests ar vairākiem plūsmas ātrumiem
- Nosakiet plūsmas ātrumu vietā, kur sākas pulsācijas (recirkulācijas sākums).
- Salīdzināt ar sūkņa veiktspējas līknes prognozēm
Veiktspējas pārbaude
- Izmēriet faktisko spiediena plūsmas līkni
- Salīdzināt ar projektēšanas līkni
- Novirze pie zemas plūsmas norāda uz recirkulāciju
- Enerģijas patēriņš ir lielāks nekā līknes prognozē
Akustiskā uzraudzība
- Raksturīga, turbulenta rēkoņa
- Platjoslas trokšņa pieaugums
- Var dzirdēt un sajust pie sūkņa korpusa
Profilakse un mazināšana
Darbības stratēģijas
Minimālās plūsmas aizsardzība
- Uzstādiet automātisko minimālās plūsmas recirkulācijas līniju
- Vārsts atveras zem drošas minimālās plūsmas (parasti 60-70% BEP)
- Recirkulē izplūdi atpakaļ iesūknēšanas sistēmā vai tvertnē
- Novērš darbību recirkulācijas zonā
Darbības punkta vadība
- Izvairieties no darbības zem minimālās nepārtrauktās plūsmas
- Izmantojiet mainīga ātruma piedziņu, lai pielāgotu sūkni pieprasījumam
- Vairāki mazāki sūkņi, nevis viens liels sūknis (labāka jaudas samazināšana)
- Paralēlo sūkņu pakāpeniska darbība
Dizaina risinājumi
- Inducētājs: Aksiālā ieplūdes pakāpe iesūkšanas plūsmas stabilizēšanai
- Zemas plūsmas lāpstiņriteņi: Īpaši modeļi darbībai ar mazu plūsmu
- Pareizs izmērs: Nepārsniedziet sūkņa izmēru (izvairieties no hroniskas darbības ar zemu plūsmu)
- Plašāks darbības diapazons: Izvēlieties sūkņus ar plakanām līknēm, kas pieļauj plūsmas svārstības
Sistēmas dizains
- Projektēšanas sistēma sūkņa darbībai BEP tuvumā
- Nodrošiniet atbilstošu NPSH rezervi, lai samazinātu kavitāciju recirkulācijas zonās
- Vadības vārsta novietojums, lai samazinātu iesūkšanas droseļvārstu
- Apvedceļa vai recirkulācijas sistēmas minimālas plūsmas nodrošināšanai
Nozares standarti un vadlīnijas
Minimālā nepārtrauktā plūsma
- API 610: Norāda minimālo nepārtraukto stabilo plūsmu centrbēdzes sūkņiem
- Tipiskas vērtības: 60-70% BEP plūsmas radiālajiem sūkņiem, 70-80% jauktas plūsmas sūkņiem
- Termiskā apsvēršana: Ierobežo arī temperatūras paaugstināšanās pie zemas plūsmas
Veiktspējas pārbaude
- Rūpnīcas testi apstiprina recirkulācijas sākuma punktu
- Lauka veiktspējas testi, lai apstiprinātu
- Vibrācijas pieņemšanas kritēriji pie minimālas plūsmas
Recirkulācija ir viens no bargākajiem centrbēdzes sūkņu ekspluatācijas apstākļiem. Tās raksturīgā subsinhronā vibrācijas shēma, spēcīgās pulsācijas amplitūdas un strauju mehānisku bojājumu iespējamība liek izprast recirkulācijas sākuma apstākļus, ieviest minimālās plūsmas aizsardzību un izvairīties no hroniskas darbības ar zemu plūsmu, lai nodrošinātu sūkņa uzticamību un ilgmūžību rūpnieciskajā ekspluatācijā.
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 