Bakþrýstingur í miðflótta dælukerfum og áhrif hans á afköst dælunnar

Miðflóttadælur, sem kjarnabúnaður fyrir vökvaflutninga í iðnaði, eru mikið notaðar í jarðolíu-, efna-, orku- og vatnsveituiðnaði. Í raunverulegri notkun er úttaksþrýstingur dælunnar (bakþrýstingur) ein af lykilstærðum sem hafa áhrif á afköst hennar og líftíma. Of hár eða lágur bakþrýstingur getur leitt til minnkaðrar skilvirkni dælunnar, aukins titrings og jafnvel skemmda á búnaði. Þess vegna er mikilvægt að skilja hugmyndina um bakþrýsting og áhrif þess á miðflóttadælur til að hámarka hönnun kerfisins og bæta rekstraráreiðanleika.

 

 

• Skilgreining á bakþrýstingi í miðflóttadælukerfi

Bakþrýstingur vísar til öfugþrýstings sem myndast af vökva við úttak dælunnar eða í niðurstreymisleiðslunni vegna flæðisviðnáms. Í meginatriðum er það viðbragðskraftur kerfisins á losunarenda dælunnar. Stærð bakþrýstings fer eftir þáttum eins og flæðiviðnám kerfis, vökvastigi og opnun ventils. Stærðfræðilega tjáningu þess má gefa sem:

 

Hvar:

Psystem er stöðuþrýstingur kerfisins (td þrýstingur lokaðs íláts);

ρgh er stöðuþrýstingur sem vökvastigið veldur;

ΔPfriction er núningstap pípunnar.

 

• Orsakir bakþrýstings í miðflóttadælum

Það eru margar orsakir bakþrýstings í miðflóttadælum, helstu þættirnir þar á meðal:

1. Leiðslu- eða ventlaviðnám: Vegna þátta eins og pípulengd, þvermál og beygjur hindrast flæði vökva í mismiklum mæli og veldur því bakþrýstingi. Á sama tíma, þegar loki er ekki að fullu opinn, skapar hann einnig viðnám gegn vökvaflæði, sem leiðir til bakþrýstings.

2. Breytingar á vökvastigi: Þegar vökvastigið breytist breytist úttaksþrýstingur dælunnar einnig í samræmi við það, sem leiðir til bakþrýstings. Til dæmis, þegar vatnsdæla dælir vatni, hafa breytingar á vökvastigi áhrif á úttaksþrýsting dælunnar og mynda bakþrýsting.

3. Rekstrarfæribreytur dælunnar: Ef úttaksþrýstingur og bakþrýstingur dælunnar nær jafnvægi minnkar rennsli dælunnar og hefur þannig áhrif á stöðugleika dælunnar.

 

• Áhrif bakþrýstings á miðflóttadælur

 

Áhrif á rennslishraða og haus

Aukinn bakþrýstingur:Úttaksþrýstingur dælunnar eykst, rennslishraði minnkar og vinnslupunktur dælunnar færist til vinstri meðfram afkastakúrfunni. Ef bakþrýstingurinn er of hár getur dælan starfað á lágu flæðissviðinu, jafnvel nálgast-lokunarpunktinn (núllflæði), en þá magnast innra bakflæði, sem leiðir til minni skilvirkni.

Minnkaður bakþrýstingur:Úttaksþrýstingur dælunnar lækkar, flæðishraðinn eykst og vinnustaðurinn færist til hægri. Ef bakþrýstingurinn er of lágur (td ófullnægjandi inntaksþrýstingur eða alveg opinn úttaksventill) getur dælan starfað umfram hönnunarflæðishraða, sem eykur hættuna á holamyndun.

 

Áhrif á kraft og skilvirkni

Orkunotkun:Við stöðugan hraða leiðir aukning á bakþrýstingi venjulega til lítilsháttar aukningar á skaftafli (sérstaklega á lága flæðisviðinu), en ef flæðishraðinn minnkar verulega getur aflið minnkað (fer eftir einkennandi ferli dælunnar).

Skilvirkni breyting:Miðflótta dælur eru skilvirkastar nálægt þeim nothæfu rekstrarpunkti. Afturþrýstingur sem víkur frá hönnunargildi (of hátt eða of lágt) mun valda því að dælan víkur frá ákjósanlegasta skilvirknipunkti (BEP), sem leiðir til aukinnar orkunotkunar.

 

Áhrif á vélrænan áreiðanleika

Hætta á háum bakþrýstingi:

a. Aukið álag á legur og vélrænni innsigli, styttir endingartíma þeirra;

b. Möguleiki á of miklu álagi á dæluhlíf og leiðslur, sem leiðir til leka eða skemmda á byggingu.

Hætta á lágum bakþrýstingi:

a. Kavitation: Þegar úttaksþrýstingurinn er of lágur, lækkar staðbundinn þrýstingur inni í dælunni niður fyrir mettaðan gufuþrýsting, mynda og hrynja loftbólur, sem veldur rofskemmdum á hjólinu og dæluhlífinni;

b. Ójafnvægi á áskrafti: Í sumum miðflóttadælum (eins og eins-einþreps-sogdælum) eykst áskrafturinn við lágan bakþrýsting, sem hefur áhrif á endingu legur.

 

Hagræðing og stjórnunaraðferðir við bakþrýsting

Til að tryggja skilvirka og stöðuga virkni miðflóttadæla verður bakþrýstingur að vera rétt stjórnaður:

1. Lokastjórnun: Að stilla opnun úttakslokans breytir viðnám kerfisins, en forðast skal langvarandi inngjöf (auka orkunotkun).
2. Breytileg tíðnistjórnun: Með því að nota tíðnibreytir til að stilla dæluhraðann passar bakþrýstingurinn við flæðishraðann, sem bætir orkunýtni.
3. Hönnun hjáveitu: Með því að setja framhjáveitu (afturlínu) í háþrýstikerfið kemur í veg fyrir að dælan virki við lágan flæðishraða.
4. Kavitavörn: Að tryggja nægilegan inntaksþrýsting (td auka NPSHA) kemur í veg fyrir kavitation við lágan bakþrýsting.

5. Stilltu leiðslur á réttan hátt: Fínstilltu lengd, þvermál og horn pípunnar til að lágmarka hindrun á vökvaflæði af rörum og lokum og minnka þannig bakþrýsting.

6. Veldu viðeigandi lokar: Til að draga úr bakþrýstingi skaltu velja viðeigandi lokar og píputengi til að tryggja slétt vökvaflæði.

7. Stilltu rekstrarfæribreytur: Í raunverulegri notkun skaltu stilla rekstrarbreytur dælunnar á viðeigandi hátt til að tryggja að dælan virki við viðeigandi aðstæður og dregur þannig úr bakþrýstingi.

8. Regluleg skoðun og þrif: Skoðaðu og hreinsaðu dæluhlutann og leiðslur reglulega til að draga úr áhrifum óhreininda á vökvaflæði og draga þannig úr bakþrýstingi.

 

Bakþrýstingur í miðflótta dælukerfi hefur bein áhrif á flæðishraða þess, lofthæð, skilvirkni og vélrænan áreiðanleika. Rétt bakþrýstingsstjórnun getur lengt endingu dælunnar og dregið úr orkunotkun. Í verklegri verkfræði ætti að fínstilla rekstrarfæribreytur út frá afkastagetu dælunnar og kerfiseiginleikum til að tryggja stöðugan dælurekstur innan mikils-nýtnisviðs hennar. Fyrir háan eða lágan bakþrýstingsskilyrði eru viðeigandi ráðstafanir (svo sem tíðnibreytir og kavitavörn) nauðsynlegar til að bæta áreiðanleika kerfisins.