کاویتاسیون در پمپ های انرژی بالا

کاویتاسیون  در پمپ های انرژی بالا –

تشخیص و ارزیابی عامل بالقوه آسیب

 

Cavitation in High Energy Pumps —

Detection and Assessment of Damage Potential

 

کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ یکی از عوامل اساسی می باشد که بر روی عملکرد، عملیات، قابلیت اطمینان و عمر آنها اثر می گذارد. هر سازنده مهم پمپ های سانتریفوژ مهندسی شده انرژی بالا، این موضوع  را مورد توجه قرار داده است. در نتیجه، صنایع، دانشگاه ها، بهره برداران پمپ و افراد مستقل در 25 سال گذشته درگیر فعالیت های توسعه فن آوری هایی شده اند که در ایجاد درک، ابزارهای پیش بینی، مواد مقاوم به سایش و طراحی های پیشرفته سیالاتی برای بهبود عملکرد، عملیات، قابلیت اطمینان و عمر ماشین های پمپاژ انرژی بالا، مشارکت داشته اند.  روش های جدیدی برای تشخیص کاویتاسیون و ارزیابی آسیب های بالقوه آن توسعه یافته اند. به علاوه، ابزارهای محاسباتی پیشرفته ای تکامل یافته اند که  این امکان را می دهند که ابعاد و گستره کاویتاسیون را در پروانه ها پیش بینی کنند. این مقاله در خصوص پیشرفت های اخیر این ابزارها و همچنین پیشرفت های آینده ابزارهای تشخیص و ارزیابی بحث می کند.

لینک دریافت رایگان مقاله فوق:

Download Link:

Cavitation in High Energy Pumps - Detection and Assessment of Damage Potential
حجم: 2.04 مگابایت

بررسی سرعت مخصوص مکش – فرصت های جدید

بررسی سرعت مخصوص مکش – فرصت های جدید

A Review Of Nss Limitations—New Opportunities

 

در برخی از مشخصات مصرف کنندگان پمپ ها محدودیتی برای مقدار سرعت مخصوص مکش (Nss) آورده شده است. این محدودیت بر اساس ارزیابی آماری خرابی پمپ ها است که در سال 1982 توسط Hallam منتشر شد. این ارزیابی آماری نشان می داد که رابطه ای مابین مقدار Nss و خرابی احتمالی آنها وجود دارد. این ارزیابی بیان می کرد که چرخش شدید سیال در مکش موجب خرابی پمپ های با سرعت مخصوص مکش بالا می شود ولی دلیل ریشه ای این خرابی ها در آن زمان بررسی نشد. بررسی های بعدی نشان داد که پدید چرخش در مکش به پارامترهای دیگری نیز وابسته است. بررسی تجربی Stoffel  و Jaeger در سال 1996  نشان داد که در پروانه های با سرعت مخصوص مکش متوسط و بالا تفاوت بارزی در ارتعاشات، خیز محور و دیگر بارهای دینامیکی دیده نمی شود. بنابراین از سرعت مخصوص مکش نمی توان به عنوان تنها پارامتر برای پیش بینی قابلیت اطمینان پمپ های سانتریفوژ استفاده کرد. اثر اجتناب از استفاده پمپ هایی با سرعت مخصوص بالا می تواند منجر به استفاده از پمپ هایی با راندمان کمتر و قیمت بالاتر شود بی آنکه  مزیت قابل اندازه گیری در قابلیت اطمینان پمپ فراهم آید. لینک متن کامل این مقاله در زیر به اشتراک گذاشته شده است.

لینک دریافت رایگان مقاله فوق:

Download Link:

A Review Of Nss Limitations—New Opportunities
حجم: 687 کیلوبایت

 

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

Validation Of Numerical Procedure For Assessment Of Centrifugal Pump Cavitation Erosion

Validation Of Numerical Procedure For Assessment Of Centrifugal Pump Cavitation Erosion

 

این مقاله روش ارزیابی اعتبار سنجی جدیدی را برای خوردگی ناشی از کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ ارایه می دهد. این بررسی برای دو ساختار پمپ ها انجام می شود:

-         پروانه  های  Between-bearings

-         پروانه های Overhung

این روش ترکیبی از دینامیک محاسباتی جریان ناپایدار سه بعدی و آنالیز عددی رفتار حباب های کاویتاسیون می باشد. در این روش شکل گیری تا از بین رفتن حباب ها در جریان سه بعدی غیر یکنواخت در نظر گرفته می شود.

Download link:

Validation Of Numerical Procedure For Assessment Of Centrifugal Pump Cavitation Erosion
حجم: 427 کیلوبایت

فیلم آموزشی در خصوص پدیده کاویتاسیون و نحوه وقوع آن

فیلم آموزشی در خصوص پدیده کاویتاسیون و نحوه وقوع آن

مدت زمان: 16 دقیقه 8 ثانیه 

Download link
حجم: 17.8 مگابایت

مطالعه کاویتاسیون در پمپ های تزریق آب فشار بالا

 

Cavitation Study In A High Pressure Water Injection Pump

مطالعه کاویتاسیون در پمپ های تزریق آب فشار بالا

- منبع شکل فوق از متن مقاله می باشد.

پمپ های با انرژی بالا (High Energy) اغلب در سرعت های بالا و در طراحی های فشرده با تعداد طبقات کم کار می کنند. دراین پمپ ها می بایست به کاویتاسیون توجه ویژه ای کرد زیرا کاویتاسیون به سرعت پمپ وابسته است. در این مقاله مطالعه ای موردی در خصوص مشکل کاویتاسیون در پمپ های تزریق آب فشار بالا انجام شده است.

Download Link:

Cavitation Study In A High Pressure Water Injection Pump
حجم: 1005 کیلوبایت

Numerical Prediction Of Cavitation In Pumps

Numerical Prediction Of Cavitation In Pumps

 

ABSTRACT
With the increase in power per unit of volume for modem pumps, driven by manufacturing costs reduction, cavitation becomes more arid more the main limiting factor in pump design. The classical one-dimensional design rules applied for decades are no longer sufficient, and for this reason, there is a strong need for more accurate numerical tools to predict the cavitation behavior of pumps.
An original cavitation prediction method is presented and its results are compared to experimental data for five pumps of specific speeds from 15 to 125 (775 to 6500 US units). The numerical method introduced in this paper for the prediction of the cavitation development in pumps is a simplified version of a previously developed program successfully used in similar cases. Motivation for this simplification was to allow the program usage during the design process of suction impellers. The accuracy of this simplified method as well as its usage as a design tool is discussed. 

Download Link:

Numerical Prediction Of Cavitation In Pumps
حجم: 687 کیلوبایت

Cavitation and Recirculation Field Problems

Cavitation and Recirculation Field Problems

- شکل فوق از متن مقاله می باشد.

مساله کاویتاسیون و چرخش سیال در پروانه پمپ سانتریفوژ از مسایل مهمی است که بر عملکرد پمپ ها و قابلیت اطمینان آنها به شدت اثر گذار می باشد و طراحان پمپ ها و همچنین کسانی که در زمینه انتخاب پمپ ها فعال هستند می بایست به اثر این موارد آگاه بوده و آنها را لحاظ نمایند. در این مقاله به این مباحث پرداخته می شود.

Download Link:

Cavitation and Recirculation Field Problems

حجم: 1.69 مگابایت

Centrifugal Pumps Handbook

Centrifugal Pumps

Second edition

Johann Friedrich Gülich

Download link:

Centrifugal Pumps
حجم: 18.2 مگابایت

CFD Simulation of Centrifugal Pump Impeller Using ANSYS-CFX

CFD Simulation of Centrifugal Pump Impeller Using 

ANSYS-CFX

ABSTRACT: Centrifugal pumps are a most commonly used in different fields like industries, agriculture and domestic applications. Computational Fluid Dynamics is most commonly used tool for simulation and analysis. 3-D numerical CFD tool is used for simulation of the flow field characteristics inside the turbo machinery. CFD simulation makes it possible to visualize the flow condition inside centrifugal pump. The present paper describes the head, power, efficiency and to evaluate the pump performance using the ANSYS CFX-14, a computational fluid dynamics simulation tool. These simulations of centrifugal pumps are strongly related to cavitation flow phenomena, which may occur in either the rotating runner-impeller or the stationary parts of the centrifugal pumps. The numerical simulation can be used to detect the cavitation in centrifugal pump and to get safe range of operating at different flow rate and rotating speed.

KEYWORDS: Centrifugal pump impeller, CFD, Head, Power, Efficiency, Cavitation.

Download Link: 

CFD Simulation of Centrifugal Pump Impeller
Size: 1.2 MB