Kao dobavljač pumpi s rotacijskim krilcima, iz prve sam ruke svjedočio utjecaju koji prisutnost plina u tekućini može imati na rad ovih pumpi. Pumpe s rotacijskim krilcima naširoko se koriste u raznim industrijama zbog svoje pouzdanosti, učinkovitosti i sposobnosti rukovanja širokim rasponom tekućina. Međutim, prisutnost plina u tekućini može predstavljati značajne izazove i utjecati na rad pumpe, dugovječnost i cjelokupni rad.
1. Osnovni princip rada rotacijskih krilnih pumpi
Prije nego što se zadubimo u to kako plin utječe na rad, bitno je razumjeti osnovni princip rada pumpi s rotacijskim krilcima. Tipična pumpa s lopaticama sastoji se od rotora s lopaticama koje se okreću unutar cilindričnog kućišta. Dok se rotor okreće, lopatice klize unutar i iz utora rotora zbog centrifugalne sile. Ovo kretanje stvara komore različitih volumena unutar kućišta pumpe. Kada se volumen komore poveća, stvara se područje niskog tlaka koje omogućuje uvlačenje tekućine u pumpu. Kako se volumen komore smanjuje, tekućina se komprimira i ispušta iz pumpe.
2. Učinci plina na rad crpke
2.1 Smanjena učinkovitost crpljenja
Jedan od najneposrednijih učinaka plina u tekućini je smanjenje učinkovitosti pumpanja. Plin je kompresibilan, za razliku od većine tekućina. Kada je plin prisutan u tekućini, tijekom faze kompresije ciklusa pumpe, plin se lakše komprimira od tekućine. To znači da se značajan dio ulazne energije u pumpu koristi za komprimiranje plina, a ne za pomicanje tekućine. Kao rezultat toga, crpka mora više raditi kako bi postigla isti protok, što dovodi do povećane potrošnje energije i smanjene ukupne učinkovitosti.
Na primjer, u sustavu gdje je pumpa dizajnirana za rukovanje čistom tekućinom, omjer kompresije je optimiziran za nestlačivu prirodu tekućine. Kada se uvede plin, stvarni omjer kompresije postignut za mješavinu tekućine i plina manji je od projektirane vrijednosti. To dovodi do situacije u kojoj pumpa možda neće moći generirati potreban tlak za učinkovito kretanje tekućine kroz sustav.
2.2 Kavitacija
Plin u tekućini također može pridonijeti kavitaciji. Kavitacija nastaje kada tlak u pumpi padne ispod tlaka pare tekućine, uzrokujući stvaranje mjehurića pare. Ti se mjehurići zatim skupljaju kada dosegnu područje višeg tlaka, stvarajući udarne valove koji mogu oštetiti komponente pumpe.
Prisutnost plina u tekućini može sniziti efektivni tlak pare smjese. Dok pumpa radi, plin može djelovati kao jezgra za stvaranje mjehurića. Kada tlak padne tijekom faze usisavanja, ti mjehurići plina mogu brzo rasti. Kada se tlak poveća tijekom faze kompresije, mjehurići se snažno skupljaju. Tijekom vremena, kavitacija može uzrokovati udubljenje i eroziju na lopaticama pumpe, kućištu i drugim unutarnjim komponentama, što dovodi do smanjene učinkovitosti pumpe i kraćeg radnog vijeka.
2.3 Nestabilnost protoka
Plin u tekućini može uzrokovati nestabilnost protoka u pumpi. Stlačiva priroda plina znači da se volumen mješavine plina i tekućine može značajno promijeniti tijekom ciklusa pumpe. To može dovesti do fluktuacija u protoku i tlaku na izlazu crpke.
U nekim slučajevima, prisutnost plina može uzrokovati "zastoj" pumpe. Do zastoja dolazi kada se veliki džepovi plina izmjenjuju s džepovima tekućine u pumpi. To može uzrokovati iznenadne promjene u opterećenju motora pumpe, što dovodi do vibracija, buke i mogućeg oštećenja motora i ostalih komponenti pumpe.
3. Utjecaj na dugovječnost pumpe
Učinci plina na rad crpke također mogu imati značajan utjecaj na dugovječnost crpke s rotirajućim krilcima. Kao što je ranije spomenuto, kavitacija može uzrokovati fizičko oštećenje komponenti pumpe. Udubljenje i erozija lopatica i kućišta mogu smanjiti zazore unutar pumpe, što dovodi do povećanog trenja i trošenja.
Povećana potrošnja energije zbog smanjene učinkovitosti također može dodatno opteretiti motor pumpe. S vremenom to može dovesti do pregrijavanja motora, kvara izolacije i na kraju do kvara motora. Nestabilnost protoka uzrokovana plinom u fluidu također može dovesti do mehaničkog zamora komponenata pumpe, budući da su podvrgnute opetovanim varijacijama naprezanja.
4. Strategije ublažavanja
Za rješavanje problema uzrokovanih plinom u tekućini može se primijeniti nekoliko strategija ublažavanja.
4.1 Odvajanje plina
Jedan od najučinkovitijih načina rješavanja plina u tekućini je odvajanje plina od tekućine prije nego što uđe u pumpu. To se može postići pomoću separatora plin - tekućina. Ovi uređaji koriste različite principe kao što su gravitacijsko odvajanje, centrifugalna sila ili koalescencija za odvajanje plina od tekućine. Uklanjanjem plina uzvodno od crpke, crpka može raditi učinkovitije i s manjim rizikom od oštećenja.
4.2 Izmjene dizajna pumpe
Proizvođači pumpi također mogu modificirati dizajn kako bi poboljšali sposobnost pumpe za rukovanje tekućinama koje sadrže plin. Na primjer, crpke mogu biti dizajnirane s većim razmacima kako bi se prilagodile stlačivosti mješavine plina i tekućine. Posebni materijali također se mogu koristiti za komponente pumpe kako bi se oduprli učincima kavitacije i habanja.
4.3 Kontrola tlaka u sustavu
Održavanje stabilnog tlaka u sustavu također može pomoći u smanjenju utjecaja plina u tekućini. Osiguravanjem da tlak u sustavu ne padne ispod tlaka pare tekućine, stvaranje mjehurića pare može se svesti na minimum. To se može postići korištenjem regulatora tlaka i drugih regulacijskih uređaja.
5. Naše rješenje: Vakuumska pumpa s rotirajućim krilima serije XD
U našoj tvrtki razumijemo izazove koje donosi plin u tekućini i razvili smo rješenja za njihovo rješavanje. Naša XD serija vakuumskih pumpi s rotirajućim lopaticama, kao što jeVakuumska pumpa s rotirajućim krilcima serije XD zamjenjuje Busch pumpu, dizajniran je za rukovanje širokim rasponom tekućinskih uvjeta, uključujući one s plinom u tekućini.
Crpke serije XD imaju napredne elemente dizajna koji poboljšavaju njihovu sposobnost rukovanja mješavinama plina i tekućine. Imaju optimizirane geometrije lopatica i zazore koji pomažu smanjiti utjecaj kompresije plina na učinkovitost pumpanja. Osim toga, crpke su izrađene od visokokvalitetnih materijala koji su otporni na kavitaciju i habanje, osiguravajući duži vijek trajanja.
6. Zaključak
Zaključno, prisutnost plina u tekućini može imati značajan utjecaj na rad rotacijskih krilnih pumpi. Može smanjiti učinkovitost, uzrokovati kavitaciju, dovesti do nestabilnosti protoka i skratiti radni vijek crpke. Međutim, s pravim strategijama ublažavanja i upotrebom dobro dizajniranih pumpi poput naše serije XD, ovi se izazovi mogu učinkovito riješiti.
Ako imate problema s plinom u svojoj tekućini i trebate pouzdano rješenje za pumpu s rotacijskim lopaticama, pozivamo vas da nas kontaktirate radi detaljne rasprave o vašim specifičnim zahtjevima. Naš tim stručnjaka spreman je pomoći vam u odabiru prave pumpe i pružiti potrebnu podršku za vašu primjenu.
Reference
- Karassik, IJ, Messina, JP, Cooper, PT, & Heald, CC (2008). Priručnik za pumpe. McGraw - Hill.
- Stepanoff, AJ (1957). Centrifugalne i aksijalne pumpe: teorija, dizajn i primjena. Wiley.
