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 نکات مهم ویرایش 12 استاندارد API610 و تفاوت های آن با ویرایش 11- بخش چهارم

بررسی نکات مهم ویرایش 12 استاندارد API610 و 

تفاوت های آن با ویرایش 11- بخش چهارم

لینک به بخش قبلی

این مقاله با عنوان انگلیسی Preview of API 610 12th Edition توسط  Roger L. Jonesرییس کمیته تدوین استاندارد API610 و Frank Korkowskiمدیر بازاریابی بخش آموزش شرکت Flowsever در سی امین سمپوزیسیوم بهره برداران پمپ و چهل و سومین سپوریسیوم توربوماشین در سال 2014 در تگزاس امریکا ارایه شده است. در این مقاله مروری بر نکات بر جسته استاندارد API 610 12 Ed. انجام شده است. اصل این مقاله در وب لاگ شرکت به اشتراک گذاشته شده بود و از پر بازدید ترین مطالب وب لاگ بوده است لذا تصمیم گرفته شد تا ترجمه آن نیز توسط کارشناسان شرکت تدبیر انرژی امید صورت پذیرد و در اختیار علاقه مندان قرار گیرد.  

پمپ های انرژی بالا (High Energy pumps) (مصارف خاص (Special purpose ))

در در ویرایش یازدهم،  پمپ های با هد بر طبقه (Head per stage) بالاتر از 200 متر و توان بر طبقه (Power per stage) بالاتر از 225 کیلووات، پمپ انرژی بالا گفته می شود. در ویرایش یازدهم تنها قیدی برای درصد لقی مابین پره دیفیوزر یا ابتدای حلزونی با پره های پروانه نسبت به شعاع داده شده است. زیر-کمیته تشخیص داد که دو چیز: اول انرژی بالا معانی مختلفی برای افراد مختلف دارد، به عنوان شاهد، مشتریانی که در حال حاضر در مشخصات فنی خود نوشته اند که آنها چه چیزی را به عنوان انرژی بالا در نظر می گیرند. دوم بدون در نظر گرفتن تعریف انرژی بالا، دستورالعملی اینکه دقیقا چه چیزی باید به عنوان پمپ انرژی بالا در نظر گرفته شود مطلب بسیار مهمی بود. تصمیم گرفته شد تا:

پمپ ها تحت عنوان "مصارف خاص" باز نامگذاری شوند

یک پیوست جدید به این پمپ ها تخصیص یافت

پیوست شامل بخشی هایی برای تعاریف، معیارهای انتخاب برای مرز فشار و روتور، ملاحظات طراحی برای قطعات مرز فشار، پروانه، دیفیوزر یا حلزونی، آب بندی محور، یاتاقان ها و محفظه یاتاقان ها، مواد، ساخت و راهنمای انجام آزمون می باشد.

این پمپ های مثال هایی از پمپهای مصارف خاص هستند: توبوپمپ F-1 یک طبقه سرعت بالا (5490 RPM) هیدروژن و اکسیژن که به عنوان پمپ بوستر موتور ساترن پنج استفاده شده است، پمپ تزریق آب با فشار 500 بار سرعت 6000 RPM با هد هرطبقه معادل 500 متر، پمپ های فشار بالای خط لوله اتیلن، پمپ های فشار بالای تغذیه  آب بویلر و حتی پمپ های کاری تغذیه پالایشگاه ها با توان 3 الی 4 مگاوات. تشخیص داده شده است که تنها یک درصد از تمامی پمپ ها را پمپ های مصارف خاص تشکیل می دهند ولیکن آنها دارای برخی از بزرگترین چالش ها برای طراحان پمپ هستند و لذا ملاحظات ویژه طراحی نیاز خواهند داشت. شکل 2 ارایه دهنده یک رویکرد در تعریف سطح انرژی بر حسب افزایش فشار طبقه می باشد.

برای پمپ های انرژی بالا، هر جنبه از طراحی نیازی به بررسی دقیق دارد، مانند سختی روتور، توزیع تنش پس ماند در سطوح آب بندی فلز-به-فلز، تشخیص مقدار خیز در نقاط حساس و در نظر گرفتن لقی های کاری مناسب. انجام تحلیل ساختمان پروانه، دیفیوزر و یا حلزونی به اندازه تعیین حاشیه NPSH مناسب بر اساس مقدار NPSHi (Incipient NPSH)[1]  نه فقط 3 درصد NPSH3 اساسی می باشد. به خصوص برای طراحی های جدید، تحلیل اجزاء محدود محفظه یاتاقان می بایست انجام شود تا نوع یاتاقان های مورد استفاده به دقت تعیین شوند. در نهایت توانایی سوار و پیاده کردن پروانه های می بایست لحاظ گردد. همچنین برای نیازمندی های ساخت، قالب ها و چیدمانشان می بایست ریخته گری کاملی را فراهم کند گرچه آزمون غیر مخرب مناطق دارای استرس بالا می بایست انجام شود.

---

[1]- NPSHi (Incipient NPSH) : مقداری از NPSH می باشد که در آن اولین حباب های ناشی از کاویتاسیون بر روی پره پروانه قابل مشاهده می باشند. مقدار آن عددی بالاتر از NPSH3 می باشد.

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

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