Introduksjon
I mange bransjer brukes sentrifugalpumper ofte for å transportere viskøs væske.Av denne grunn møter vi ofte følgende problemer: hvor mye er den maksimale viskositeten som sentrifugalpumpen kan håndtere;Hva er minimumsviskositeten som må korrigeres for ytelsen til sentrifugalpumpen.Dette involverer størrelsen på pumpen (pumpestrøm), den spesifikke hastigheten (jo lavere den spesifikke hastigheten, desto større skivefriksjonstap), applikasjon (krav til systemtrykk), økonomi, vedlikeholdsevne, etc.
Denne artikkelen vil i detalj introdusere innflytelsen av viskositet på ytelsen til sentrifugalpumpen, bestemmelsen av viskositetskorreksjonskoeffisienten, og sakene som trenger oppmerksomhet i praktisk ingeniørapplikasjon i kombinasjon med relevante standarder og erfaring fra ingeniørpraksis, kun for referanse.
1. Maksimal viskositet som sentrifugalpumpe kan håndtere
I noen utenlandske referanser er den maksimale viskositetsgrensen som sentrifugalpumpen kan håndtere satt til 3000~3300cSt (centisea, tilsvarende mm²/s).Om dette spørsmålet hadde CE Petersen et tidligere teknisk dokument (publisert på møtet i Pacific Energy Association i september 1982) og fremførte et argument om at den maksimale viskositeten som sentrifugalpumpen kan håndtere kan beregnes ut fra størrelsen på pumpeutløpet. dyse, som vist i formel (1):
Vmax=300(D-1)
Hvor Vm er den maksimalt tillatte kinematiske viskositeten SSU (Saybolt universal viscosity) til pumpen;D er diameteren på pumpens utløpsdyse (tommer).
I praktisk ingeniørpraksis kan denne formelen brukes som en tommelfingerregel for referanse.Guan Xingfans moderne pumpeteori og design hevder at: generelt er vingepumpen egnet for transport med viskositet mindre enn 150cSt, men for sentrifugalpumper med NPSHR langt mindre enn NSHA, kan den brukes for viskositet på 500~600cSt;Når viskositeten er større enn 650cSt, vil ytelsen til sentrifugalpumpen synke sterkt og den er ikke egnet for bruk.Men fordi sentrifugalpumpen er kontinuerlig og pulserende sammenlignet med volumetrisk pumpe, og ikke trenger sikkerhetsventil og strømningsreguleringen er enkel, er det også vanlig å bruke sentrifugalpumper i kjemisk produksjon hvor viskositeten når 1000cSt.Den økonomiske bruksviskositeten til sentrifugalpumpen er vanligvis begrenset til ca. 500ct, som i stor grad avhenger av størrelsen og bruken av pumpen.
2. Påvirkningen av viskositet på ytelsen til sentrifugalpumpen
Trykktapet, impellerfriksjonen og internt lekkasjetap i pumpehjulet og ledeskovlen/spiralstrømningspassasjen til sentrifugalpumpen avhenger i stor grad av viskositeten til den pumpede væsken.Derfor, når du pumper væske med høy viskositet, vil ytelsen bestemt med vann miste sin effektivitet. Viskositeten til mediet har stor innvirkning på ytelsen til sentrifugalpumpen.Sammenlignet med vann, jo høyere viskositet væske har, desto større strømnings- og trykktapet for en gitt pumpe ved en gitt hastighet.Derfor vil det optimale effektivitetspunktet til pumpen bevege seg mot en lavere strømning, strømningen og trykkhøyden vil avta, strømforbruket vil øke, og effektiviteten vil avta.Det store flertallet av innenlandsk og utenlandsk litteratur og standarder samt erfaring fra ingeniørpraksis viser at viskositet har liten effekt på hodet ved pumpens avstengningspunkt.
3. Bestemmelse av viskositetskorreksjonskoeffisient
Når viskositeten overstiger 20cSt, er effekten av viskositet på pumpens ytelse åpenbar.Derfor, i praktiske ingeniørapplikasjoner, når viskositeten når 20cSt, må ytelsen til sentrifugalpumpen korrigeres.Men når viskositeten er i området 5~20 cSt, må ytelsen og motorens samsvarseffekt kontrolleres.
Ved pumping av viskøst medium er det nødvendig å modifisere den karakteristiske kurven ved pumping av vann.
For tiden er formlene, diagrammene og korrigeringstrinnene tatt i bruk av innenlandske og utenlandske standarder (som GB/Z 32458 [2], ISO/TR 17766 [3], etc.) for viskøse væsker i utgangspunktet fra standardene til American Hydraulic Institutt.Når ytelsen til pumpetransportmediet er kjent for å være vann, gir American Hydraulic Institute standard ANSI/HI9.6.7-2015 [4] detaljerte korreksjonstrinn og relevante beregningsformler.
4. Teknisk applikasjonserfaring
Siden utviklingen av sentrifugalpumper har forgjengerne til pumpeindustrien oppsummert en rekke metoder for å endre ytelsen til sentrifugalpumper fra vann til viskøse medier, hver med fordeler og ulemper:
4.1 AJStepanoff-modell
4.2 Paciga-metoden
4.3 American Hydraulic Institute
4.4 Tyskland KSB-metoden
5. Forholdsregler
5.1 Gjeldende medier
Konverteringsskjemaet og beregningsformelen gjelder bare for homogen viskøs væske, som vanligvis kalles Newtonsk væske (som smøreolje), men ikke for ikke-newtonsk væske (som væske med fiber, fløte, masse, kullvannblandingsvæske osv. .)
5.2 Gjeldende flyt
Å lese er ikke praktisk.
For tiden er korreksjonsformlene og diagrammene i inn- og utland sammendraget av empiriske data, som vil være begrenset av testforhold.Derfor, i praktiske ingeniørapplikasjoner, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot: forskjellige korreksjonsformler eller diagrammer bør brukes for forskjellige strømningsområder.
5.3 Gjeldende pumpetype
De modifiserte formlene og diagrammene gjelder kun for sentrifugalpumper med konvensjonell hydraulisk design, åpne eller lukkede pumpehjul, og som opererer nær det optimale effektivitetspunktet (i stedet for i enden av pumpekurven).Pumper spesialdesignet for viskøse eller heterogene væsker kan ikke bruke disse formlene og diagrammene.
5.4 Gjeldende kavitasjonssikkerhetsmargin
Ved pumping av væske med høy viskositet kreves det at NPSHA og NPSH3 har tilstrekkelig kavitasjonssikkerhetsmargin, som er høyere enn det som er spesifisert i enkelte standarder og spesifikasjoner (som ANSI/HI 9.6.1-2012 [7]).
5.5 Andre
1) Påvirkningen av viskositet på ytelsen til sentrifugalpumpen er vanskelig å beregne med nøyaktig formel eller kontrolleres av diagram, og kan bare konverteres ved hjelp av kurven oppnådd fra testen.Derfor, i praktiske ingeniørapplikasjoner, når du velger kjøreutstyr (med kraft), bør det vurderes å reservere tilstrekkelig sikkerhetsmargin.
2) For væsker med høy viskositet ved romtemperatur, hvis pumpen (for eksempel høytemperaturslurrypumpen til den katalytiske crackingsenheten i raffineriet) startes ved en temperatur lavere enn normal driftstemperatur, vil den mekaniske utformingen av pumpen (som styrken til pumpeakselen) og valg av driv og kobling bør ta hensyn til påvirkningen av dreiemomentet som genereres av økningen i viskositet.Samtidig må det bemerkes at:
① For å redusere lekkasjepunkter (mulige ulykker), skal entrinns fribærende pumpe brukes så langt det er mulig;
② Pumpeskallet skal være utstyrt med isolasjonskappe eller varmesporingsanordning for å forhindre middels størkning under kortvarig nedstenging;
③ Hvis avstengingstiden er lang, skal mediet i skallet tømmes og renses;
④ For å forhindre at pumpen blir vanskelig å demontere på grunn av størkning av viskøst medium ved normal temperatur, bør festene på pumpehuset sakte løsnes før mediumtemperaturen faller til normal temperatur (vær oppmerksom på personellbeskyttelse for å unngå skålding ), slik at pumpehuset og pumpedekslet sakte kan separeres.
3) Pumpe med høyere spesifikk hastighet skal velges så langt som mulig for å transportere viskøs væske, for å redusere virkningen av viskøs væske på ytelsen og forbedre effektiviteten til viskøs pumpe.
6. Konklusjon
Mediets viskositet har stor innflytelse på ytelsen til sentrifugalpumpen.Påvirkningen av viskositet på ytelsen til sentrifugalpumpen er vanskelig å beregne ved hjelp av nøyaktig formel eller sjekket ut av diagram, så passende metoder bør velges for å korrigere ytelsen til pumpen.
Bare når den faktiske viskositeten til det pumpede mediet er kjent, kan det velges nøyaktig for å unngå mange problemer på stedet forårsaket av den store forskjellen mellom den gitte viskositeten og den faktiske viskositeten.
Innleggstid: 27. desember 2022