Розуміння рециркуляції в насосах

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,353.83

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.26

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$147.78

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,107.90

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.82

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.92

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,067.80

Визначення: Що таке рециркуляція?

Рециркуляція – це нестабільність потоку, яка виникає у відцентрових насосах та вентиляторах під час роботи з витратами, значно нижчими за розрахункову точку (точку найкращої ефективності або BEP). При низьких витратах рідина частково змінює напрямок, течучи назад від області нагнітання до всмоктування, створюючи нестабільні рециркуляційні схеми на вході або нагнітанні робочого колеса. Це явище генерує низькочастотні коливання. вібрація пульсації (зазвичай 0,2-0,8× швидкість руху), шум, втрата ефективності, а також можуть спричинити серйозні механічні пошкодження через циклічне навантаження, кавітація, та опалення.

Рециркуляція є одним з найбільш руйнівних умов експлуатації насосів, оскільки нестаціонарні гідравлічні сили можуть бути величезними, що призводить до виходу з ладу підшипників, пошкодження ущільнень, втоми валу та навіть руйнування конструкції робочого колеса у важких випадках. Розуміння та запобігання рециркуляції має вирішальне значення для надійності насоса.

Типи рециркуляції

1. Рециркуляція всмоктування

Відбувається на вході робочого колеса (сторона всмоктування):

• Механізм: При низькій потоці рідина, що потрапляє у отвір робочого колеса, має неправильний кут потоку
• Розділення: Потік відокремлюється від поверхонь всмоктування лопатей
• Зворотний потік: Відокремлена рідина витікає назад з отвору робочого колеса
• Початок: Зазвичай при 60-70% потоку BEP
• Розташування: Зосереджено поблизу кожухів робочого колеса

2. Рециркуляція скидання

Відбувається на виході з робочого колеса (вихідному отворі):

• Механізм: Нагнітальна рідина під високим тиском тече назад до периферії робочого колеса
• Шлях: Наскрізні зазори (зносостійкі кільця, бічні зазори)
• Змішування: Рециркуляційний потік змішується з основним потоком, створюючи турбулентність
• Початок: Зазвичай при 40-60% потоку BEP
• Більш серйозні: Зазвичай більш шкідливий, ніж рециркуляція всмоктуванням

3. Комбінована рециркуляція

• Одночасно присутні як всмоктувальна, так і нагнітальна рециркуляція
• Трапляється при дуже низьких потоках (< 40% BEP)
• Найсильніша вібрація та потенціал пошкодження
• Слід уникати за допомогою захисту від мінімального потоку

Вібраційний підпис

Характерний візерунок

• Частота: Субсинхронний, зазвичай 0,2-0,8× швидкість бігу
• Приклад: Насос зі швидкістю 1750 об/хв, пульсації 10-20 Гц
• Амплітуда: Може бути 2-5× нормальної робочої вібрації
• Нестабільний: Частота та амплітуда змінюються, не є постійними
• Випадковий компонент: Збільшення широкосмугового зв'язку через турбулентність

Залежність від потоку

• Високий потік: Без рециркуляції, низька вібрація
• Помірний потік (80-100% BEP): Мінімальна рециркуляція, прийнятна вібрація
• Низький потік (50-70% BEP): Починається рециркуляція всмоктування, вібрація посилюється
• Дуже низький потік (< 50% BEP): Сильна рециркуляція, дуже висока вібрація
• Вимкнення: Максимальна рециркуляція, максимальний рівень вібрації та пошкоджень

Додаткові показники

• Високий осьова вібрація компонент
• Збільшення шуму (гуркіт або гуркіт)
• Втрата продуктивності (напір і витрата нижче кривої)
• Підвищення температури через гідравлічні втрати

Наслідки та збитки

Негайні ефекти

• Сильна вібрація: Може перевищувати межі сигналізації за лічені хвилини
• Шум: Гучний турбулентний шум
• Втрата ефективності: Високе енергоспоживання для поданого потоку
• Опалення: Гідравлічні втрати, що перетворюються на тепло

Механічні пошкодження

• Поломка підшипника: Високі циклічні навантаження прискорюють знос підшипників
• Пошкодження ущільнення: Вібрація та пульсації тиску пошкоджують ущільнення
• Втома вала: Змінне напруження згину від гідравлічних сил
• Пошкодження робочого колеса: Розтріскування лопатей від втоми внаслідок циклічного навантаження

Гідравлічне пошкодження

• Кавітація: Зони рециркуляції, схильні до кавітації
• Ерозія: Високошвидкісний рециркуляційний потік роз'їдає поверхні
• Вихрова кавітація: Завихрення в зонах рециркуляції кавітують

Виявлення та діагностика

Аналіз вібрації

• Шукайте субсинхронні компоненти (0,2-0,8×)
• Випробування за різних швидкостей потоку
• Визначте швидкість потоку, де починаються пульсації (початок рециркуляції)
• Порівняйте з прогнозами кривої продуктивності насоса

Тестування продуктивності

• Виміряйте фактичну криву висоти потоку
• Порівняйте з кривою проектування
• Відхилення при низькій витраті вказує на рециркуляцію
• Споживання енергії вище, ніж прогнозовано на кривій

Акустичний моніторинг

• Характерний турбулентний гуркіт
• Збільшення широкосмугового шуму
• Чути та відчувати на корпусі насоса

Профілактика та пом'якшення наслідків

Операційні стратегії

Захист мінімального потоку

• Встановлення автоматичної рециркуляційної лінії мінімального потоку
• Клапан відкривається нижче безпечного мінімального потоку (зазвичай 60-70% BEP)
• Рециркулює скиданий газ назад у всмоктувальний канал або резервуар
• Запобігає роботі в зоні рециркуляції

Керування робочою точкою

• Уникайте роботи нижче мінімального безперервного потоку
• Використовуйте привід зі змінною швидкістю, щоб узгодити насос з потребами
• Кілька менших насосів замість одного великого (краще регулювання оборотів)
• Поетапна робота паралельних насосів

Дизайнерські рішення

• Індуктор: Осьовий впускний каскад для стабілізації всмоктувального потоку
• Робочі колеса з низьким потоком: Спеціальні конструкції для роботи з низьким потоком
• Правильний розмір: Не перевищуйте розмір насоса (уникайте хронічної роботи з низькою витратою)
• Ширший робочий діапазон: Вибирайте насоси з плоскими кривими, що переносять коливання витрати

Проектування системи

• Система проектування для роботи насоса поблизу BEP
• Забезпечити достатній запас NPSH для зменшення кавітації в зонах рециркуляції
• Розміщення регулювального клапана для мінімізації дроселювання всмоктування
• Системи байпасу або рециркуляції для забезпечення мінімального потоку

Галузеві стандарти та рекомендації

Мінімальний безперервний потік

• АПІ 610: Визначає мінімальний безперервний стабільний потік для відцентрових насосів
• Типові значення: 60-70% для потоку BEP для радіальних насосів, 70-80% для змішаного потоку
• Теплові врахування: Також обмежено підвищенням температури при низькій витраті

Тестування продуктивності

• Заводські випробування підтверджують точку початку рециркуляції
• Польові випробування для підтвердження
• Критерії прийнятності для вібрації при мінімальному потоці

Рециркуляція є одним з найсуворіших умов експлуатації відцентрових насосів. Її характерна субсинхронна вібрація, значні амплітуди пульсацій та потенціал для швидкого механічного пошкодження роблять розуміння умов початку рециркуляції, впровадження захисту від мінімальної витрати та уникнення хронічної роботи з низькою витратою важливими для надійності та довговічності насоса в промисловому середовищі.

---

← Назад до головного індексу