Центробежный насос двойного всасывания: рабочая точка, запас NPSH и выбор модели

Производительность по циркуляционной воде 1450 м3/ч при высоте напора 48 м и только 3,6 м NPSH, доступного на всасывающем фланце, завершает большинство вариантов одинарного всасывания еще до стадии предложения. Машина, которая выдерживает эту нагрузку, обычно представляет собой центробежный насос двойного всасывания: один корпус, одно рабочее колесо, два всасывающих отверстия и кривая производительности всасывания, которой не может соответствовать рабочее колесо с одним отверстием на той же скорости.

Это руководство написано для людей, которые одобряют это решение: заводские инженеры, заменяющие агрегат, который продолжает отключаться при низком давлении всасывания, проектные группы, определяющие размер нового контура, и руководители технического обслуживания, которые наследуют все, что было заказано. Он охватывает то, что на самом деле меняется в конструкции, где находится точка безубыточности по сравнению с насосом с односторонним всасыванием, какие пять входов фиксируют номер модели, а также выбор материалов и трубопроводов, которые определяют, достигнет ли насос своего первого планового капитального ремонта.

Что такое центробежный насос двойного всасывания

Центробежный насос двойного всасывания — это центробежный насос, рабочее колесо которого всасывает жидкость с обеих сторон одной ступицы, разделяя общий поток на два равных потока, которые снова сливаются на выходе из корпуса.

Это параллельное сравнение — логика дизайна, а не маркетинговая линия. Каждый глазок обрабатывает половину общего потока, поэтому скорость на входе в каждый глазок составляет примерно половину той, которую могла бы обеспечить эквивалентная крыльчатка одинарного всасывания при той же нагрузке. Более низкая скорость на входе означает меньший требуемый NPSH, поэтому тонкие запасы всасывания перестают быть проблемой, как только рабочее колесо складывается вдвое.

Компромиссы реальны и подлежат сравнению до открытия цен. Корпус с двойным всасыванием больше и тяжелее, в нем установлено два уплотнения вала вместо одного, а разъемное соединение необходимо правильно обработать, проложить и затянуть. Для пропускной способности 5 м3/ч ничего из этого не оправдано; для непрерывного контура охлаждающей воды производительностью 900 м3/ч дополнительная масса корпуса окупается только за счет надежности всасывания.

Почему конструкция двойного всасывания с разъемным корпусом нейтрализует осевое усилие

Осевое усилие в насосе двойного всасывания устраняется само собой, поскольку две проушины рабочего колеса сидят спиной друг к другу на одном и том же валу, и давление, действующее на один кожух ротора, отражается давлением, действующим на другой.

В насосе одностороннего всасывания полное давление нагнетания давит на задний кожух рабочего колеса и создает силу от нескольких сотен до нескольких тысяч ньютонов в зависимости от размера и напора. Этой силой приходится управлять с помощью балансировочных отверстий, балансировочного барабана или упорного подшипника намеренно увеличенного размера, и каждая из этих частей имеет свой собственный характер износа и режим отказа. При использовании противоположных проушин остаточная осевая нагрузка падает до небольшого процента от показателя одинарного всасывания, а подшипники несут только радиальную нагрузку, что является основной причиной бесперебойной работы роторов с двойным всасыванием в течение многих лет непрерывной эксплуатации.

Доступ для технического обслуживания является вторым структурным преимуществом. Классическая конструкция с двойным всасыванием представляет собой горизонтально разделенный корпус между подшипниками, классифицируемый как BB1 по API 610. Верхняя половина поднимается, ротор выходит наружу, а всасывающий и нагнетательный трубопроводы остаются закрепленными болтами. В полевых условиях замена компенсационного кольца или подшипника, которая занимает от 8 до 12 часов на концевой всасывающей линии, часто завершается за 3-5 часов на агрегате с разъемным корпусом просто потому, что после этого ничего не нужно отрезать и выравнивать. При давлении примерно 40 бар та же гидравлическая конструкция перемещается в радиально разделенный корпус подшипников BB2, который удерживает рабочее колесо двойного всасывания, но окружает его цилиндром, выдерживающим давление.

Двойное всасывание против конечного всасывания: соответствие рабочей точке

При расходе примерно от 300 до 400 м3/ч в рабочей точке или когда доступный NPSH падает ниже примерно 5 м, насос двойного всасывания обычно является выбором с меньшим риском. Ниже обоих пороговых значений насос с односторонним всасыванием обычно дешевле купить, его легче установить и он так же надежен.

Когда напор превышает то, что может обеспечить одна ступень двойного всасывания при двухполюсной скорости, поток обычно сохраняется, и вместо этого на каждую ступень добавляется напор. Технологический насос, такой как линия ZA, заполняет этот пробел, не меняя схему всасывания.

ZA Нефтехимический технологический насос для приложений API 610 Линия технологических насосов API 610 для чистых или слегка загрязненных, горячих или холодных, нейтральных или агрессивных жидкостей; подходит для работы с более высоким напором без изменения схемы всасывания. Посмотреть продукт →

На самом конце шкалы производительность, такая как 5000 м3/ч на высоте 7 м, вообще не является вопросом двойного всасывания. Это территория осевого потока, где другое семейство гидравлических систем выполняет ту же работу с гораздо меньшей установленной мощностью.

Циркуляционный насос испарителя с осевым потоком FJX Осевой насос большой производительности с низким напором производительностью 300–12 000 м3/ч для принудительной циркуляции испарителей, кристаллизаторов и реакторов в фосфатной, соляной, глиноземной и каустической промышленности. Посмотреть продукт →

Пять входных данных, определяющих модель центробежного насоса двойного всасывания

Пять входов фиксируют номер модели: рабочий расход и напор, доступный кавитационный запас, свойства жидкости, материал конструкции и данные привода. Все остальное в даташите является следствием этих пяти.

• Поток обязанностей и руководитель в номинальной точке, а также максимальный и минимальный режимы работы, в которых установка фактически будет работать.
• NPSH доступен рассчитано на основе реальной системы в сравнении с проверенной требуемой кривой NPSH с запасом не менее 0,5 м в расчетной точке и 1,0 м при максимальном расходе.
• Свойства жидкости включая удельный вес, вязкость, температуру, содержание твердых веществ и уровень хлоридов, поскольку жидкость определяет как гидравлику, так и металлургию.
• Материал конструкции и допуск на коррозию, который обычно соответствует данным по хлоридам и твердым веществам, а не по данным расхода.
• Данные привода и установки включая скорость двигателя, напряжение, тип муфты, опорную плиту и вращение, все из которых ограничивают поставляемую комплектацию рабочего колеса.

Одно правило обеспечивает честность выбора: рабочая точка должна находиться в диапазоне от 80% до 110% расхода в точке наилучшего КПД. Выбор значительно левее этой полосы позволяет купить никому ненужную головку и расплатиться за это внутренней рециркуляцией и радиальной нагрузкой; выбор вправо приводит к кавитации, прогибу вала и сокращению срока службы уплотнения.

Что касается сопутствующих решений, включая планы уплотнений и стиль корпуса, заводское руководство по выбор нефтехимического технологического насоса проходит соседние ступени в том же порядке.

Материалы и изнашиваемые детали, определяющие срок службы

Большинство отказов насосов двойного всасывания в химической сфере связаны с дефектами материала и зазора, а не с гидравлическими проблемами. Крыльчатки редко теряют свою форму; компенсационные кольца раскрываются, сальники изнашиваются, и припуск на коррозию исчезает не там, где надо.

• Нержавеющая сталь 304 и 316L: чистая вода, низкое содержание хлоридов, умеренная температура.
• Дуплекс 2205 и супердуплекс 2507: хлоридсодержащая вода, морская вода и повышенная прочность в месте соединения.
• CD4MCu: абразивные суспензии, в которых коррозия и износ перекрываются.
• Марки хастеллоев и титан: агрессивные кислоты, хлориды и окислители, в которых стандартная нержавеющая сталь рано выходит из строя.
• Жаростойкий сплав 2520: горячая среда, в которой температурный рост должен учитываться в зазорах.

Зазор компенсационного кольца является наиболее измеряемым параметром в любой ведомости капитального ремонта. Когда зазор компенсационного кольца 200 мм открывается с 0,35 мм до 0,70 мм, можно ожидать падения напора в рабочей точке на 3–6 процентов, соответствующей потери эффективности и видимого увеличения вибрации подшипника. Это решение по техническому обслуживанию, а не гидравлическое, и его стоит фиксировать при каждой проверке.

Компания Jiangsu Huanyu Chemical New Materials Co., Ltd., производящая насосы Huaning в Цзинцзяне, провинция Цзянсу, производит линию двойного всасывания S/SH, которая сочетает в себе эти варианты материалов с более широким каталогом химических насосов.

S SH Насос двойного всасывания для нефтехимических процессов Двойное всасывание pump listed under petrochemical process pumps; suction piping layout determines whether its hydraulic advantage survives commissioning. Посмотреть продукт →

Правила всасывающего трубопровода, защищающие преимущество двойного всасывания

Расположение всасывающих трубопроводов определяет, сохранится ли преимущество двойного всасывания при вводе в эксплуатацию.

• Держите прямой участок длиной от пяти до десяти диаметров трубы перед всасывающим фланцем, чтобы поток поступал равномерно.
• Никогда не прикручивайте колено короткого радиуса непосредственно к фланцу; в два отверстия будет поступать неравный поток, и ротор будет нагружен в осевом направлении.
• Используйте симметричную схему с двойным входом там, где оба глаза должны питаться от одного коллектора, и проверяйте совпадение длин ответвлений.
• Поддерживайте всасывающий и нагнетательный трубопроводы независимо друг от друга, чтобы при затягивании соединения никакая деформация трубы не доходила до корпуса.
• Повторно проверьте соосность муфты после подсоединения трубопровода, как холодного, так и при рабочей температуре.
• Поддерживайте вибрацию подшипника на уровне ниже 2,8 мм/с (среднеквадратичное значение) в номинальной точке, границе зон от A до B для новых машин согласно ISO 10816-3.

Попросите прогнозируемую рабочую точку на проверенной кривой, а не на общем графике каталога, и настаивайте на том, чтобы гарантированный требуемый показатель NPSH имел допуск. Отправьте фактическую нагрузку, данные о жидкости и NPSH системы на фабрика для проверки выбора перед размещением заказа, поскольку устранение проблемы всасывания после установки стоит гораздо дороже, чем сам насос.

Часто задаваемые вопросы: Выбор центробежного насоса двойного всасывания

Четыре вопроса, приведенные ниже, возникают почти в каждом запросе на двойной отсос, и ответы обычно определяют спецификацию до обсуждения цены.

Стоит ли переплачивать за насос двойного всасывания?

Сравните общую стоимость установки, а не цену покупки. При производительности примерно от 300 до 400 м3/ч два всасывающих насоса с параллельными концами плюс дополнительные трубопроводы, клапаны, опорная плита и оборудование управления обычно стоят дороже, чем один агрегат двойного всасывания, и требуют в два раза больше внимания к техническому обслуживанию. При производительности ниже 300 м3/ч насос с торцевым всасыванием обычно выигрывает как по цене, так и по занимаемой площади.

Какую маржу NPSH мне следует указать?

Укажите запас не менее 0,5 м выше NPSH, требуемого в номинальной точке, и не менее 1,0 м при максимальном рабочем расходе. Запас необходимо проверять по центральной линии насоса на проверенной кривой, а не по линии производительности по каталогу, измеренной на другом триме рабочего колеса.

Может ли насос двойного всасывания перекачивать жидкости, содержащие твердые частицы?

Да, в пределах. Корпус с двойным всасыванием может быть оснащен закаленными компенсационными кольцами или компенсационными кольцами CD4MCu и полуоткрытым рабочим колесом для работы с легкими шламами, и он остается лучшим решением для грязной охлаждающей воды, поскольку выдерживает штраф NPSH. При содержании твердых частиц более 5 процентов по весу подойдет специальный шламовый насос.

В чем разница между насосами двойного всасывания BB1 и BB2?

BB1 представляет собой корпус с осевым разъемом между подшипниками, поэтому верхняя половина поднимается для доступа к ротору с установленными трубопроводами, и он подходит для большинства технологических задач при давлении примерно до 40 бар. BB2 представляет собой корпус между подшипниками с радиальным разъемом, обычно бочкообразного типа, предназначенный для более высоких давлений и в котором соединение корпуса не должно создавать угрозу уплотнения. Оба сохраняют рабочее колесо двойного всасывания и оба одинаково нейтрализуют осевое усилие.