การคำนวณค่าแรงดูดทางเรขาคณิต Hg ของ aปั๊มแรงเหวี่ยงเป็นขั้นตอนหลักในการออกแบบการติดตั้งเครื่องสูบน้ำ โดยจะกำหนดโดยตรงว่าจะเกิดโพรงอากาศหรือไม่ ปั๊มสามารถดึงน้ำได้อย่างเสถียรหรือไม่ และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นเวลานานหรือไม่ ข้อผิดพลาดหลายประการ เช่น น้ำที่ส่งออกไม่เพียงพอ เสียงดังและแรงสั่นสะเทือน ใบพัดเสียหาย และความล้มเหลวของอุปกรณ์บ่อยครั้ง สาเหตุหลักมาจากการคำนวณผิดของตัวยกดูดทางเรขาคณิต Hg หรือความสูงในการติดตั้งที่มากเกินไป
แรงดูดทางเรขาคณิต Hg ของปั๊มแรงเหวี่ยงหมายถึงความแตกต่างความสูงในแนวตั้งระหว่างเส้นกึ่งกลางของใบพัดปั๊มและพื้นผิวของเหลวของถังดูด โดยมีหน่วยเป็นเมตร (ม.) โดยทำหน้าที่เป็นพารามิเตอร์ควบคุมหลักในการตัดสินความสามารถในการดูดของเหลวของปั๊มและป้องกันการเกิดโพรงอากาศ
เกณฑ์การตัดสินการติดตั้งอุตสาหกรรมทั่วไป:
กล่าวโดยสรุปคือ ไม่สามารถกำหนด Hg เป็นมิติการติดตั้งโดยพลการได้ โดยจะต้องได้รับผ่านการคำนวณที่แม่นยำและการแก้ไขสภาพการทำงาน โดยทำหน้าที่เป็นดัชนีบังคับสำหรับการทำงานของปั๊มที่ปลอดภัย ในระยะยาว และมีเสถียรภาพ
การคำนวณปรอทของปั๊มขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลักสองตัวที่วัดโดยผู้ผลิตปั๊ม ซึ่งเป็นแนวคิดที่น่าสับสนที่สุดสำหรับผู้เริ่มต้น
การยกการดูดที่อนุญาต Hs หมายถึงระดับสุญญากาศสูงสุดที่อนุญาตที่ความดันทางเข้าปั๊ม p₁ ซึ่งสะท้อนโดยตรงถึงความสามารถในการดูดของเหลวของปั๊มแรงเหวี่ยง
กฎสำคัญ: ค่าของ Hs ไม่ได้มาจากการคำนวณทางทฤษฎี ผู้ผลิตปั๊มทำการวัดเชิงทดลองและระบุไว้ในแค็ตตาล็อกปั๊มและป้ายชื่อสำหรับบุคลากรด้านวิศวกรรมเพื่อใช้อ้างอิง
เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานที่ระบุโดยผู้ผลิต: ค่า Hs มาตรฐานได้รับการสอบเทียบสำหรับน้ำสะอาด 20°C ภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน 1.013×10⁵ Pa เมื่อระดับความสูงในสถานที่ทำงาน อุณหภูมิของน้ำ หรือตัวกลางในการลำเลียงเปลี่ยนแปลง จะต้องดำเนินการแปลงสภาพการทำงาน การใช้พารามิเตอร์แค็ตตาล็อกโดยตรงจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณอย่างรุนแรง
หัวดูดสุทธิบวก Δh หรือที่เรียกว่าหัวดูดสุทธิบวกที่ต้องการ NPSHr ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการคำนวณความสูงในการติดตั้งปั๊มน้ำมันและปั๊มอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง โดยแสดงถึงระดับสุญญากาศที่อนุญาตสำหรับการดูดของเหลวของปั๊ม กล่าวคือ ความสูงสูงสุดในการติดตั้งที่อนุญาตของปั๊ม โดยมีหน่วยเป็นเมตร
เพื่อให้สอดคล้องกับพารามิเตอร์ Hs NPSHr ที่ระบุไว้ในแค็ตตาล็อกได้รับการทดสอบโดยใช้น้ำสะอาด 20°C เป็นตัวกลาง จำเป็นต้องมีการแก้ไขแยกต่างหากเมื่อทำการลำเลียงน้ำมัน สารเคมีของเหลว และตัวกลางพิเศษอื่นๆ
สูตรการประมาณค่าแรงดูดแบบง่ายสำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมที่ไซต์งาน:
แรงดูด = คอลัมน์น้ำแรงดันบรรยากาศมาตรฐาน (10.33 ม.) − NPSHr Δh ที่ต้องการ − อัตราความปลอดภัย (0.5 ม.)
ความดันบรรยากาศมาตรฐานสามารถรองรับความสูงของท่อสุญญากาศได้ 10.33 เมตร อัตราความปลอดภัย 0.5 เมตรเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมที่นำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศในทันทีที่เกิดจากสภาพการทำงานที่ผันผวน
สำหรับวิศวกรรมนอกสถานที่ สูตรจะแบ่งออกเป็นสูตรการคำนวณที่แม่นยำและสูตรการประมาณค่าอย่างรวดเร็วตามประเภทอุปกรณ์และสถานการณ์การคำนวณ ใช้ได้กับปั๊มน้ำสะอาด ปั๊มน้ำมัน และปั๊มเคมีทั้งหมด
Hg = (Pa − Pv) / ρg − NPSHr − hw
สูตรนี้ใช้กับการคำนวณที่แม่นยำสำหรับปั๊มหอยโข่งส่วนใหญ่ และเป็นสูตรที่แนะนำสำหรับสถาบันออกแบบและทีมงานก่อสร้าง
Hg = Hs1 − hw
Hs1 ย่อมาจากการยกการดูดที่อนุญาตซึ่งได้รับการแก้ไขตามสภาพการทำงานจริง hw หมายถึงการสูญเสียส่วนหัวทั้งหมดของท่อดูด สูตรนี้สามารถใช้ได้โดยตรงเมื่อหัวความเร็วมีค่าเล็กน้อย
ปรอท = 10.33 - Δh - 0.5
เหมาะสำหรับการตรวจสอบในสถานที่ทำงานอย่างรวดเร็ว การตรวจสอบอุปกรณ์ และการออกแบบแผนงานเบื้องต้นเพื่อประสิทธิภาพด้านเวลา
คำจำกัดความของพารามิเตอร์:
ค่า Hs ของแค็ตตาล็อกที่ผู้ผลิตมอบให้ใช้กับน้ำสะอาดที่มีอุณหภูมิ 20°C ภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐานเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อสภาพการทำงานในไซต์งานแตกต่างกัน ซึ่งเป็นลิงก์ที่ 90% ของบุคลากรด้านวิศวกรรมทำผิดพลาด
Hs1 = Hs + ฮา - 10.33 - Hv + 0.24
จำเป็นต้องมีการแปลงสองขั้นตอน:
ขั้นตอนที่ 1: แก้ไขค่า Hs ของแค็ตตาล็อกด้วยสูตรน้ำสะอาดข้างต้นเพื่อให้ได้ Hs1
ขั้นตอนที่ 2: ทำการแก้ไขขั้นที่สองบน Hs1 ตามคุณลักษณะความหนาแน่น ความหนืด และการทำให้กลายเป็นไอของตัวกลางพิเศษ เพื่อให้ได้ค่าการดูดที่เทียบเท่าที่อนุญาตซึ่งตรงกับตัวกลาง จากนั้นแทนที่ผลลัพธ์ลงในสูตรการคำนวณ Hg เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ที่เกิดจากการเบี่ยงเบนในการคำนวณ
เงื่อนไขที่กำหนด: NPSHr Δh ที่ต้องการของปั๊มแรงเหวี่ยง = 4.0 ม. ตัวกลางคือน้ำสะอาดภายใต้สภาพการทำงานมาตรฐาน
กระบวนการคำนวณ:
แรงดูด = 10.33 − 4.0 − 0.5 = 5.83 ม.
สรุป: ความสูงในการติดตั้งที่ปลอดภัยของปั๊มนี้ต้องต่ำกว่า 5.83 ม.
เงื่อนไขที่กำหนด: แคตตาล็อกลิฟต์ยกที่อนุญาต Hs = 5.7 ม., ความต้านทานท่อดูดทั้งหมด hw = 1.5 mH₂O, ความดันบรรยากาศเฉพาะที่ = 9.81×10⁴ Pa, หัวความเร็วถูกละเว้น คำนวณแรงดูดทางเรขาคณิตที่อนุญาตสำหรับน้ำสะอาด 20°C และน้ำร้อน 80°C ตามลำดับ
ความดันบรรยากาศในท้องถิ่นใกล้เคียงกับสภาวะการทดสอบมาตรฐานของผู้ผลิต ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องแก้ไข Hs
Hg = Hs - hw = 5.7 - 1.5 = 4.2 ม
สรุป: สำหรับน้ำสะอาดที่มีอุณหภูมิ 20°C ความสูงในการติดตั้งปั๊มจะต้องไม่เกิน 4.2 ม. เพื่อการทำงานที่ปลอดภัย
จำเป็นต้องมีการแก้ไข Hs สำหรับน้ำที่มีอุณหภูมิสูง ข้อมูลตารางตรวจสอบ: ความดันไออิ่มตัวของน้ำ 80°C = 47.4 kPa, Hv ที่สอดคล้องกัน = 4.83 mH₂O; ความดันบรรยากาศในท้องถิ่น Ha γ 10 mH₂O
Hs1 = 5.7 + 10 − 10.33 − 4.83 + 0.24 = 0.78 ม.
ทดแทน Hs1 ที่แก้ไขแล้วเพื่อคำนวณความสูงในการติดตั้ง:
Hg = Hs1 − hw = 0.78 − 1.5 = −0.72 ม.
ข้อสรุปหลัก: ค่า Hg ติดลบหมายความว่าห้ามติดตั้งเครื่องดูดภายใต้สภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูงนี้ จำเป็นต้องติดตั้งระบบดูดน้ำท่วม ตัวปั๊มต้องอยู่ห่างจากพื้นผิวของเหลวของถังอย่างน้อย 0.72 ม. มิฉะนั้นจะเกิดโพรงอากาศอย่างรุนแรงและสูญเสียแรงดูด
การเรียนรู้ปัจจัยหลักเหล่านี้ช่วยให้สามารถปรับรูปแบบการติดตั้งได้อย่างรวดเร็วและป้องกันสาเหตุที่แท้จริงของข้อผิดพลาดของโพรงอากาศ:
การใช้พารามิเตอร์ Hs และ NPSHr ดั้งเดิมของแค็ตตาล็อกโดยตรงโดยไม่มีการแก้ไขระดับความสูงและอุณหภูมิของน้ำ ส่งผลให้ผลการคำนวณบิดเบี้ยวโดยสิ้นเชิง
การละเลยการสูญเสียส่วนหัวของท่อดูด โดยอาศัยการคำนวณทางทฤษฎีเพียงอย่างเดียว ส่งผลให้ความสูงในการติดตั้งจริงและโพรงอากาศของปั๊มมากเกินไป
ไม่มีการสงวนหลักประกันความปลอดภัย การติดตั้งตามค่าขีดจำกัดที่คำนวณได้ การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นทันทีหลังจากการปรับขนาดท่อหรือความผันผวนของสภาพการทำงาน
การติดตั้งลิฟต์ดูดแบบบังคับสำหรับตัวกลางที่มีอุณหภูมิสูงและการใช้งานในพื้นที่สูง โดยไม่สนใจข้อกำหนดในการดูดน้ำท่วมที่ระบุด้วยค่า Hg ติดลบ
การใช้สูตรน้ำสะอาดโดยตรงกับตัวกลางน้ำมันและสารเคมีโดยไม่มีการแก้ไขตัวกลางรอง
ปรอทที่เป็นลบหมายความว่าปั๊มไม่สามารถดึงของเหลวผ่านการติดตั้งลิฟต์ดูดได้ จำเป็นต้องมีรูปแบบการดูดแบบน้ำท่วม โดยเส้นกึ่งกลางทางเข้าของปั๊มอยู่ใต้พื้นผิวของเหลวของถังดูด เพื่อลดความเสี่ยงในการสูดอากาศและการเกิดโพรงอากาศ เค้าโครงนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการลำเลียงน้ำอุณหภูมิสูง ของเหลวเคมี และการใช้งานในพื้นที่สูง
ค่า Hs ของแค็ตตาล็อกเป็นข้อมูลการทดลองที่สอบเทียบเฉพาะกับน้ำสะอาดที่มีอุณหภูมิ 20°C ภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน ความแปรผันใดๆ ในระดับความสูงในสถานที่ทำงาน อุณหภูมิของน้ำ หรือตัวกลางในการลำเลียงจะเปลี่ยนแปลงความดันไอของเหลวและความดันบรรยากาศ โดยกำหนดให้ต้องแปลงสภาพการทำงานก่อนที่ Hs จะสามารถนำมาใช้ในการคำนวณได้
NPSHr Δh ที่ต้องการมากขึ้น สอดคล้องกับประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดโพรงอากาศที่ลดลงและความสูงในการติดตั้งที่อนุญาตลดลง NPSHr ที่เล็กกว่าให้ความสามารถในการดูดของเหลวดีขึ้นและความสูงในการติดตั้งที่อนุญาตสูงขึ้น
ความไม่แน่นอนในสถานที่ทำงาน ได้แก่ ความผันผวนของอุณหภูมิน้ำ ขนาดของท่อ ความแปรผันของการไหล และการเบี่ยงเบนของแรงดัน ขอบความปลอดภัยที่สงวนไว้ 0.5 ม. ช่วยป้องกันการเกิดโพรงอากาศในทันที และช่วยให้การทำงานของอุปกรณ์มีความเสถียรในระยะยาว
การคำนวณค่าแรงดูดทางเรขาคณิตของปั๊มหอยโข่ง Hg มีศูนย์กลางอยู่ที่พารามิเตอร์หลัก 2 ตัว: ค่าแรงดูด Hs ที่อนุญาต และ NPSHr Δh ที่ต้องการ การประมาณค่าอย่างรวดเร็วใช้ได้กับสภาพการทำงานมาตรฐาน ในขณะที่การแก้ไขอุณหภูมิของน้ำ ระดับความสูง และค่ากลางเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสถานการณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน ค่าบวกหรือลบของ Hg จะกำหนดโดยตรงว่ามีการใช้การยกการดูดหรือการติดตั้งการดูดแบบท่วม ซึ่งทำหน้าที่เป็นกุญแจสำคัญในการหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม เสียงที่ผิดปกติ ปริมาณน้ำที่ไม่เพียงพอ และความเสียหายของใบพัด สำหรับการใช้งานทางวิศวกรรม ห้ามใช้พารามิเตอร์แค็ตตาล็อกที่ไม่ได้รับการแก้ไขโดยตรงและการติดตั้งที่ค่าขีดจำกัดทางทฤษฎีโดยเด็ดขาด การคำนวณที่แม่นยำพร้อมการแก้ไขสภาพการทำงานที่ไซต์งานและอัตราความปลอดภัยที่สงวนไว้นั้นจำเป็นเพื่อรับประกันการทำงานของปั๊มที่มีประสิทธิภาพ มีเสถียรภาพ และในระยะยาว
-
