نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش- بخش اول

ترجمه مقاله

The shortcomings of using pump suction specific speed alone to avoid suction recirculation problem

 

لینک متن اصلی مقاله

بخش اول

 

امروزه یکی از مواردی که در برآورد پمپ های سانتریفوژ در مناقصات در بین شرکت های مشاور در نظر گرفته می شود مقدار سرعت مخصوص مکش می باشد. در استاندارد API 610 مقدار مشخصی به عنوان معیار معرفی نشده و بیشتر مشاوران معیار مورد نظر خود را بر اساس Specification  شرکت های خارجی در نظر می گیرند و انحراف از آن را به سختی می پذیرند. اهمیت این مقاله در این می باشد که مشخص می سازد که این عدد صرفا نمی تواند معیار باشد و معیار های دیگری نیز می بایست به عنوان معیار ارزیابی احتمال وقوع آسیب به پمپ در نظر گرفته شود. با توجه به اهمیت این موضوع مقاله فوق به منظور استفاده کارشناسان صنعت پمپ ، توسط کارشناس پمپ های فرآیندی شرکت تدبیر انرژی امید ترجمه گردیده است  و در وب لاگ این شرکت به اشتراک گذاشته می شود. دریافت نظرات شما بازدیدکنندگان محترم موجب امتنان ما خواهد بود.

 

نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش

خلاصه

در صنعت پمپ این باور غلط وجود دارد که بهترین راه جلوگیری از چرخش سیال در مکش پمپ طراحی پمپ با سرعت های مخصوص مکش پایین می باشد. تلاش هایی برای تصحیح این رویکرد ساده شده برای یک مساله کاملا پیچیده انجام شده است. اگر برای جلوگیری از پیش چرخش در مکش فقط از معیار سرعت مخصوص استفاده شود می تواند موجب مشکل در سایت و یا طراحی گران بیش از حد لزوم گردد. در این مقاله روش دقیق تر ولی ساده  ای که به عنوان راه حل جایگزین برای جلوگیری از پیش چرخش در پمپ ها است،  ارایه می شود. نوع پمپ، سرعت ورودی پروانه، هم پوشانی پره های پروانه و وزن مخصوص سیال به عنوان های معیار هایی می باشند که در کنار سرعت مخصوص مکش برای بررسی وقوع چرخش سیال در دهانه پروانه می بایست لحاظ گردند.

 

مقدمه

تعداد زیادی مقاله منتشر شده است که به ارتباط مستقیم سرعت مخصوص مکش و صدمات ناشی از چرخش سیال در مکش اشاره دارند. در این مقالات موارد دیگری که به همین مقدار در این خصوص مهم هستند، کمتر شناسایی شده اند و یا اصلا شناسایی نشده اند. فرمول سرعت مخصوص مکش به شرح زیر می باشد:

Hallam [1] عنوان می کند که " پمپ هایی با سرعت مخصوص مکش (S) بالاتر از 11000 با تناوبی تقریبا دو برابر پمپ های سانتریفوژ با سرعت کمتر از 11000 دچار خرابی می شوند". وی دلیل این نرخ بالاتر خرابی را ناشی از این می داند که " یک پمپ سانتریفوژ با سرعت مخصوص مکش بالا، دارای چشم چرخ  و یا زاویه ورودی پره، B،  بزرگتری می باشد که این باعث می شود تا پروانه مستعد شکل گیری چرخش در چشم ورودی خود گردد." Lobanoff and Ross [2] می گویند که یکی از راه های جلوگیری از کاویتاسیون در یک پمپ سانتریفوژ این می باشد که " پمپی با سرعت مخصوص بالاتر از 10000 را انتخاب نشود." Fraser [3]، اظهار می کند که " در این سوالی نیست که امروزه تعداد زیادی از پمپ های نصب شده در حال کار، به صورت پیوسته و یا متناوب دچار پدیده چرخش در مکش و یا تخلیه می گردند. این موضوع بخصوص برای پمپ هایی که دارای سرعت مخصوص مکش بالا هستند صحیح است. تاریخچه این پمپ ها نشان دهنده الگوهایی از صدمات ناشی از کاویتاسیون، سر و صدا، نوسانات روتور، شکستن محور ویا سرج (Surge) در درجات مختلف با توجه به طراحی پمپ و کاربرد آنها می باشد. با طراحی پمپ هایی با سرعت مخصوص پایین و محدود کردن دبی به دبی های بالاتر از نقط چرخش سیال، می توان از بسیاری از این مشکلات اجتناب کرد." ویرایش چهادرهم Hydraulic Institute Standards می گوید که " افزایش سرعت پمپ بدون ایجاد شرایط مناسب مکش می تواند منتج به سایش غیر معمول و خرابی ناشی از ارتعاشات بیش ازحد، سر وصدا، و صدمات ناشی از کاویتاسیون گردد.

سرعت مخصوص مکش موجود (Suction Specific Speed Available, SA) به عنوان معیاری مهم برای تعیین حداکثر سرعت مجاز پمپ می باشد. منحنی ارایه شده در این استاندارد بر اساس SA معادل 8500 می باشد که این عدد معرف مقداری عملی می باشد." بر اساس این استاندارد مقدار سرعت مخصوص مکش مورد نیاز می بایست معادل ویا بیشتر از سرعت مخصوص مکش موجود باشد تا از کاویتاسیون جلوگیری شود."

 

سرعت مخصوص مکش به تنهایی نمی تواند توضیح دهد که چرا پمپ هایی با سرعت مخصوص مکش کمتر از 6900 دچار صدمات ناشی از چرخش می شوند ولیکن پمپ هایی با سرعت مخصوص 18000 و بالاتر می توانند در تمامی محدوده دبی خود بدون مشکل حادی کار کنند. مقالات قبلی در این خصوص صحیح می باشند که سرعت مخصوص مکش یک فاکتور مشخص کننده در خصوص وقوع ویا عدم وقوع مشکل چرخش در مکش می باشد ولی این موضوع تنها دلیل وقوع این مشکل نمی باشد. Budris [5] چهار عامل دیگر را لیست می کند (به یک اندازه مهم) که اثبات شده است ترکیب درست آنها با سرعت مخصوص مکش می تواند مشکل چرخش در مکش پمپ را با درجه بالاتری از دقت پیش بینی کند. این فاکتورهای شامل نوع پمپ، سرعت نوک پره در قسمت ورودی آن، وزن مخصوص سیال پمپ شونده و وجود همپوشانی پره می باشند. اگرچه مابین سرعت مخصوص مکش پمپ و اندازه ورودی پروانه ارتباط وجود دارد ولیکن روش های دیگری نیز برای کاهش NPSHR پمپ به جز افزایش قطر چشم چرخ وجود دارد، لذا فقط یک ارتباط ضعیف مابین افزایش سرعت مخصوص مکش و چرخش وجود دارد.

به علاوه، صرف نظر از سرعت عملکرد، سرعت مخصوص مکش یک پمپ مشخص معمولا ثابت می ماند، در حالی که سرعت نوک پره در ورودی پروانه مستقیما با سرعت پمپ تغییر می کند. به ویژه امروزه این موضوع به دلیل استفاده از درایو های دور متغییر اهمیت دارد. بنابر این قطر چشم پروانه (سرعت نوک پره) به عنوان متغییری مستقل ازسرعت مخصوص مکش می بایست در محاسبه احتمال رخ دادن آسیب های ناشی از چرخش در مکش لحاظ گردد. به عنوان مثال پمپی با سرعت مخصوص مکش 12000 ممکن است در دبی پایین هنگامی که در سرعت های 1200rpm یا 1800rpm کار می کند دچار مشکل چرخش در مکش نشود. ولیکن همین پمپ هنگامی که در سرعت 3000rpm به بالا کار می کند، اگرچه سرعت مخصوص مکش آن اساسا تغییری نمی کند، ممکن است دچار آسیب ناشی از پیش چرخش در مکش گردد.

لینک به ترجمه تمامی مقاله