Подводные камни трубопроводов насоса
Существует три проблемы связанные с плохими трубопроводами насоса:
1. Недостаток доступной информации по этой теме.
2. Никто не уделяет этому какого-либо внимания при установке насоса.
3. Это может остаться незамеченным и приводить к повторяющимся отказам насоса в течение многих лет.
Как следствие 1-го и 2-го выше, большинство насосов подключаются неправильно. На самом деле, когда мы смотрим на то, как установлены многие насосы это напоминает «кошмар сантехника». Многие насосы выглядят так, будто они были зажаты в угол и трубы имеют и внутреннюю и внешнюю резьбу, без рассмотрения какой-либо структуры течения.
Будет много тех, кто прочитал эти строки и понял к их ужасу, что некоторые из наиболее проблемных насосов на их предприятии не следуют ни каким базовым правилам трубопроводов насоса. Почему?
Немного практики! Если бы вы устанавливали новый насос в новую систему, где бы вы взяли информацию о том, как должна быть установлена система трубопроводов насоса?
Большинство из нас обратились бы к руководству по установке, эксплуатации и обслуживанию насосов (IOM). К сожалению, это не даст большого количества информации, т.к. многие из насосных компаний используют руководство для обсуждения расположения, что ограничивает их ответственность в пределах всасывающего и напорного патрубков насоса.
Хотя эта позиция быстро исчезает, изменение еще не достигло большинства руководств IOM. Как следствие, точная и полная информация по-прежнему строго ограничена, и высокая доля насосов во многих отраслях промышленности установлены с нарушением компоновки трубопровода, что приводит к преждевременному выходу из строя.
«Подводных камней с трубопроводами» можно легко избежать, следуя нескольким простым правилам.
Обеспечьте сторону всаса прямой трубой длиной, эквивалентной 5-10 диаметрам этой трубы, между всасывающим редуктором и первым препятствием в линии. (Рис. 1) 
Рисунок 1.
Это позволит обеспечить равномерную подачу жидкости к лопаточному пространству рабочего колеса, что имеет важное значение для оптимальных условий всасывания. (Опытный инженер отметит, что это противоречит информации, которая содержится в большинстве руководств IOM, где говорится, что всасывающий трубопровод должен быть на столько коротким, на сколько это возможно)
Диаметр трубы со стороны входа и со стороны выхода насоса должен быть хотя бы на один размер больше, чем сам патрубок. Со стороны горизонтального входа требуется эксцентричный переходник, чтобы уменьшить размер трубы от линии всаса к напорному патрубку. За счет выставления переходника плоской стороной вверх, как показано на рис.1, он устраняет потенциальные проблемы воздушных карманов в высокой точке в линии всасывания. Концентрический переходник может использоваться на вертикальной напорной трубе.
Избегайте коленчатых труб установленных на патрубок насоса, или близко к нему расположенных.
Было много исследований о применимости компоновки всасывающего патрубка коленчатым соединением. Давайте упростим это и просто уберем его!
В коленчатых патрубках всегда присутствует неравномерный поток, и когда подобное соединение установлено на всас любого насоса, оно вносит тот неравномерный поток на лопаточное пространство колеса насоса. Это может создать турбулентность и захват воздуха, что может привести к повреждению и вибрациям рабочего колеса.
Проблема гораздо больше, когда коленчатый патрубок установлен в горизонтальной плоскости на входе в горизонтальный насос с двойным всасыванием, как это показано на рисунке 2. Такая компоновка вводит неравномерные потоки в противоположные лопаточные пространства рабочих колес, и существенно нарушает гидравлическое равновесие ротора. 
Рисунок 2.
При таких условиях, перегруженный подшипник будет преждевременно и регулярно выходить из строя, если используется набивка. Если насос оснащен механическим уплотнением, то уплотнение будет выходить из строя вместо подшипника, но столь же регулярно, а иногда и чаще.
Когда крайне важно расположить коленчатый патрубок на входе в насос двойного всасывания, он должен находиться под прямым углом к валу.
Единственное, что хуже, чем коленчатый патрубок на входе в насос, это два патрубка, особенно, если они расположены близко друг к другу в плоскостях под прямым углом. В жидкости создается эффект вращения, который попадает в рабочее колесо и приводит к турбулентности, вибрациям и низкой производительности.
Устраните возможность образования вихрей или засасывания воздуха в источнике всасывания.
Если насос всасывает жидкость из резервуара или бака, образование вихрей может вовлекать воздух в линию всасывания. Обычно это предупреждается за счет достаточного погружения всасывающего отверстия в жидкость. Колоколообразная конструкция отверстия снизит требуемую величину погружения. Само погружение абсолютно не зависит от NPSHr насоса.
Большое внимание должно быть уделено конструкции резервуара, чтобы удостовериться в том, что любая втекающая в него жидкость, делает это так, что вовлеченный в поток воздух не попадает во всасывающее отверстие. Любая проблема такого рода может потребовать изменений во взаимном расположении входа и выхода, если резервуар достаточно большой, или же необходимо будет использовать перегородки.
Расположите трубопроводы на таком расстоянии, чтобы не возникало никаких напряжений приложенных на корпус насоса.
Фланцы трубопровода должны быть точно центрированы, до того, как затянуть болты, и все трубопроводы, клапаны и связанная с ними запорная арматура должны иметь независимую опору, чтобы на насос не передавалось никаких напряжений. Любые напряжения, передаваемые на корпус насоса, уменьшают вероятность удовлетворительной надежности и производительности.
Также как и во всех правилах, здесь есть исключения: технические требования API 610 определяют максимальный уровень сил и моментов, которые могут быть приложены на фланцы насоса. Они должны быть допустимыми для любого насоса, проданного в нефтяной промышленности или любой другой связанной промышленности, использующей эти технические требования. Как следствие, все насосы стандарта API имеют более жесткую и тяжелую конструкцию, чем их эквиваленты по размеру стандарта ANSI.
Конструкция трубопровода является одной из областей, где основные связанные принципы часто игнорируются, приводя к таким проблемам, как, гидравлическая нестабильность в рабочем колесе, которая переводится в дополнительную нагрузку на вал, более высоким уровням вибрации и преждевременному выходу из строя подшипников или уплотнений. Существует много других причин почему насосы могут вибрировать и почему уплотнения и подшипники выходят из строя, и проблема редко отслеживается в неправильном трубопроводе.
Из-за того, что многие насосы были неправильно оборудованы трубопроводами, и все еще работали вполне «удовлетворительно» — утверждалось, что процедура оснащения трубопроводами не важна. Это не делает сомнительную практику установки трубопроводов правильной, это всего лишь счастливый случай.
Любые ошибки в системе трубопроводов, сделанные с напорной стороны насоса часто можно урегулировать увеличением производительности этого насоса. Однако, проблемы со стороны всасывания могут стать источником повторяющихся отказов, которые могут быть никогда не отслежены и будут продолжать оставаться незамеченными в течение многих лет в будущем. 
Можно ли уменьшить диаметр трубы от насоса
Добрый день уважаемые специалисты! Не пинайте если совсем не в тему, но просто уже не знаю где еще можно спросить — кругом одни огородники.
Проблема в следующем.
Купил мотопомпу с 2″ (50мм) выходами для накачки поливочной емкости объемом 30 кубов расположенную на расстоянии 120м от водоема на высоте 12м над уровнем воды. 2″ шланг для подключения помпы не влез в бютжет. Поэтому взял 120м 32мм ПНД шланга . Сварил два перехода для помпы из чернины на всасывание 50->32 (2″->1″1/4″), а на выход 50->32->25. 25 — т.к. муфты 32 ПВ шланга стандартно идут под 1″ (25мм) трубную резьбу. Все запустил все работает — вода наливается.
Но мучат смутные сомнения, можно ли без вреда для помпы так сразу заужать выход с 50->25, т.е. в ДВА раза. Сомнения посеял продавец в магазине, сказав, что надо бы хотя бы 4м 50мм трубы вначале и только потом переходить на меньший диаметр. Так ли это? И если так, то с чем это связано.
Можно ли оставить собранную систему работать или ее необходимо переделывать. А если переделывать — то как. Какие минимальные требования к диаметрам и длинам шланга в моем случае и почему. Я смог бы осилить расчет гидравлики, только мне не понятно какими критериями при этом следует руководствоваться. Что считать и к чему стремиться.
По паспорту высота столба у помпы 30м, производительнсть 36 кубометров в час. Я так понимаю это данные при максимальных оборотах (в районе 3000-3500 оборотов в мин)
Специалисты, или кто в теме, помогите советом. Как правильно поступить. Спасибо.
Группа: Участники форума
Сообщений: 1195
Регистрация: 19.4.2007
Из: Москва
Пользователь №: 7247
Да устраывать-то устраивает, но не хотелось бы изначально построить принципиально «кривую» систему.
Разражает, что непонятно в какую сторону рыть. Физика не ясна. В чем косяки могут быть, с чем они связаны.
. Пожалуй, главный источник проблем с насосами — кавитация. Физически это явление объясняется тем, что в жидкости всегда присутствует какое-то количество растворенного газа. При движении жидкости в ней могут возникать зоны разрежения. В результате выделяются пузыри. Попадая с потоком в зону более высоких давлений, пузыри схлопываются, выделяя энергию, которая разрушает поверхность рабочих колес, улиток.
Эта энергия также создает ударные волны, вызывающие вибрацию, распространяющуюся на рабочее колесо, вал, уплотнения, подшипники, повышая их износ. Возникновение кавитации обусловлено разными причинами. Любой вид кавитации связан с неучетом важных правил гидравлики и гидродинамики.
Кавитация — (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация). Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.
У классических центробежных насосов часть жидкости из области высокого давления проходит через щель между рабочим колесом и корпусом насоса в зону низкого давления. Когда насос работает с существенным отклонением от расчетного режима в сторону повышения давления нагнетания, расход утечек через уплотнение между рабочим колесом и корпусом возрастает (из-за увеличения перепада давления между полостями всасывания и нагнетания). Из-за высокой скорости жидкости в уплотнении возможно появление кавитационных явлений, что может привести к разрушению рабочего колеса и корпуса насоса. Как правило, в бытовых и промышленных случаях режим кавитации в рабочем колесе насоса возможен при резком падении давления в системе отопления или водоснабжения: например, при разрыве трубопровода, калорифера или радиатора. При резком падении давления в зоне рабочего колеса насоса образуется вакуум, вода при низком давлении начинает вскипать. При этом напор резко падает. Режим кавитации приводит к эрозии рабочего колеса насоса, и насос выходит из строя.
Прикидочный расчет для помпы — при 50 трубе скорость жидкости 5 м/c, а при 25 трубе — уже 20 м/c. Критерий Re=167 000 — т.е. турбулентная область. Коэфициент гидравлического трения лямбда = 0.0197 — 0.0165
Может в эту сторону стоит копать? Специалисты, подскажиет из какой области вопрос то хоть. Что читать, какие разделы техники. Ну не гидравлик я по жизни.
Сообщение отредактировал tems-ya — 10.6.2011, 15:34
Подбор насоса и гидравлическое сопротивление системы
Автор проекта
Хогарт
В повседневной жизни и монтажники, и проектировщики часто сталкиваются с вопросом подбора насоса, а точнее, подбора насоса исходя из гидравлического сопротивления системы. Многие монтажники решают этот вопрос достаточно просто – отдают предпочтение насосам с большим напором. Мол, даже если и будет запас, то ничего страшного, запас карман не тянет.
Хочется лишний раз напомнить всем о другой стороне этой медали, а точнее, о том, насколько сильно изменение диаметра труб влияет на гидравлическое сопротивление системы. Это может пригодиться в том случае, когда вам необходимо «нарастить» систему без замены насоса или если по той или иной причине нет возможности замены на насос с большим напором.
На самом деле все далеко не так сложно как кажется. Для начала возьмем в руки «Теоретические основы гидравлики». Нужно немного вспомнить теоретическую базу. Представим себе замкнутую систему, в которой установлен насос с постоянной производительностью.
Если внимательно посмотреть на картинку, вы обратите внимание на то, что, проходя через трубы с различным рабочим сечением, скорость потока будет меняться, но количество перекачиваемой жидкости остается постоянным (А – поперечное сечение трубы; V1,V2,V3 – скорость потока в различных участках трубопровода). Как это может вам пригодиться? Все просто – если вы установите мощный насос в своей системе отопления, но диаметры труб при этом останутся заниженными, вы рискуете столкнуться с так называемым гидравлическим шумом, который возникает, когда скорость теплоносителя в трубах превышает 1 м/c. И это еще самые безобидные последствия заужения диаметра труб.
К тому же избыточная мощность насоса всегда выражается в рублях. Все логично – более мощное оборудование и стоить будет дороже. Немного практики:
Представим себе систему:
Hv1= 3м (гидравлическое сопротивление системы трубопровода) d1= 16 мм (рабочий диаметр труб)
Итого: у нас есть система, собранная на 16-ой трубе. При этом гидравлическое сопротивление системы составляет 3 м. Как изменится гидравлическое сопротивление той же самой системы при использовании трубы с рабочим диаметром 20 мм
d2=20 мм Hv2=?
В «теоретических основах гидравлики» есть старая, незаслуженно забытая формула:
Нv – гидравлическое сопротивление
Q – расход
d – рабочий диаметр трубопровода
Итого получаем:
Hv2=(16/20)5 *3 = 1,53м
Получается, что при изменении рабочего диаметра трубы с 16 на 20 произошло уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода в 2 РАЗА. А это может серьезно снизить стоимость приобретаемого насоса. Справедливости ради отметим, что всегда нужно сопоставлять увеличение стоимости трубы (с увеличением ее диаметра) и экономию на насосе.
Справедливо и то, что увеличение диаметра трубопровода – не панацея от всех проблем. Однако такой простой и незамысловатый инструмент может здорово помочь, если на объекте нужно выйти из положения малой кровью.