Вертикална многостъпална помпа: Принцип на работа и приложения

Вертикалната многостъпална помпа е предназначена за приложения, които се нуждаят от относително високо налягане, но нямат много налично подово пространство. Обикновено се използва при сградно водоснабдяване, промишлено повишаване на налягането, пречистване на вода, захранване на котли, напояване, охладителни системи и избрани проекти за течно-охлаждане на центрове за данни.

Основната разлика между тази помпа и едно-стъпалната центробежна помпа е броят на работните колела. Многостепенната помпа има няколко работни колела, разположени последователно. Тъй като течността преминава от един етап към следващия, нейното налягане се увеличава.

Това прави помпата подходяща за задачи, при които едно-стъпална помпа не може да произведе достатъчно напор. По-високото налягане обаче не означава автоматично по-добро представяне. Помпата все още трябва да съответства на действителния поток, съпротивлението на системата, условията на входа и свойствата на течността.

A вертикална многостъпална помпае не-самозасмукваща-центробежна помпа с двигател, вал и хидравлични степени, разположени вертикално.

В типичната CDL или CDLF помпа моторът задвижва вала на помпата чрез съединител. Работните колела и дифузорите са монтирани в цилиндър под налягане. Смукателните и нагнетателните връзки са разположени в долната част на помпата, обикновено на едно хоризонтално ниво. Това разположение прави помпата относително лесна за свързване към съществуващ тръбопровод.

Терминът вертикална многостъпална помпа е стандартното техническо описание. Купувачите могат също да търсят вертикална многостепенна помпа или вертикална помпа, въпреки че тези форми са по-рядко срещани в техническата документация.

Тъй като помпата не е самозасмукваща-, тя трябва да се напълни с течност, преди да започне. Входът също трябва да остане наводнен или под достатъчно положително налягане. Работата на помпата на сухо може да повреди механичното уплътнение за кратко време.

Течността навлиза в центъра на първото работно колело. Когато моторът върти вала, работното колело предава енергия на течността и я премества навън чрез центробежна сила.

След това течността преминава през дифузьор. Дифузерът забавя и пренасочва потока, превръщайки част от скоростта му в налягане, преди да го насочи към следващото работно колело.

Същият процес се повтаря на всеки етап. Потокът остава като цяло непрекъснат, докато напорът, генериран от всяко работно колело, се добавя към общия напор на помпата. След последния етап течността под налягане навлиза в изпускателната камера и се влива в системата.

Увеличаването на броя на етапите обикновено увеличава наличния напор. Това не увеличава непременно номиналния поток. Повече степени също оказват влияние върху мощността на двигателя, височината на помпата, аксиалното натоварване и максималното работно налягане, така че броят на работните колела трябва да се избира от необходимата работна точка, вместо да се третира като обща мярка за качество на помпата.

Основна конструкция

Вертикалната многостъпална помпа CDL/CDLF обикновено се състои от двигател, съединител, вал на помпата, механично уплътнение, цилиндър под налягане, работни колела, дифузори, лагери и комбинирана смукателна и нагнетателна камера.

Каталогът определя напълно затворен, охлаждан с вентилатор, дву-полюсен двигател със защита IP55 и изолация от клас F. Стандартните криви на производителност от 50 Hz се основават на скорости от приблизително 2900 или 2950 об./мин.

За експортен проект честотата и напрежението трябва да бъдат потвърдени преди избора. Помпа, избрана от 50Hz крива, не трябва просто да се свързва към 60Hz захранване. Промяната в скоростта ще повлияе на потока, напора, абсорбираната мощност и NPSH.

Механичното уплътнение също заслужава внимание. За обикновена чиста вода стандартното уплътнение може да е достатъчно. Гореща вода, гликолови смеси, солена вода, почистващи химикали и други специални течности може да изискват различно уплътнение или еластомер.

Основната разлика между помпите CDL и CDLF е конструкцията на мократа част.

Моделите CDL обикновено съчетават работни колела, дифузори и цилиндри под налягане от неръждаема стомана с чугунени-смукателни камери, изпускателни камери, помпени глави или основи, в зависимост от размера на помпата. Те са предназначени главно за чисти, не-корозивни течности.

Моделите CDLF използват повече неръждаема стомана в мократа част и са по-подходящи за почистване на течности с леки корозивни свойства, при условие че материалите са проверени спрямо действителната течност.

Общите каталожни материали включват неръждаема стомана AISI 304 за работни колела, дифузори и цилиндри под налягане. В зависимост от модела валът може да бъде AISI 304, AISI 316L или друг определен клас.

За по-взискателни приложения мокрите компоненти могат да се предлагат от неръждаема стомана SS304, SS316 или 2205 дуплекс. Правилният избор зависи от температурата, рН, съдържанието на хлорид, химическата концентрация, налягането и времето на работа.

На практика думите "помпа от неръждаема стомана" не ни казват достатъчно. Все още трябва да знаем материала на смукателната камера, изпускателната камера, вала, механичното уплътнение и еластомерите. Това е особено важно за солена вода в басейни, морска вода и химически обработена вода.

• Сградно водоснабдяване и повишаване на налягането

Вертикалните многостъпални помпи се използват широко в жилищни сгради, хотели, болници, офис сгради и други съоръжения, където наличното мрежово налягане не е достатъчно.

Могат да се монтират в-комплекти за повишаване на постоянно налягане, покривни-системи за захранване на резервоари и зони под налягане във високи-сгради.

Необходимият напор трябва да се изчисли от статичната височина, загубите в тръбата, съпротивлението на оборудването и необходимото налягане при крайния изход. Избирането на помпа само от броя на етажите често води до твърде голямо или твърде малко налягане.

Ако търсенето на системата се промени значително през деня, две или повече по-малки помпи с променлив-контрол на скоростта често са по-добър избор от една голяма помпа.

• Индустриална вода и повишаване на налягането

Типичните промишлени задължения включват процес-снабдяване с вода,-усилване на производствена{1}}линия, измиване на оборудването, захранване на филтърната-система и-почистване под високо{3}}налягане.

Тези системи често имат повече от едно работно състояние. Една почистваща линия, например, може да изисква висок поток за кратки периоди, но много по-нисък поток по време на нормално производство. В такива случаи помпата трябва да се провери при нормална работна точка, както и при максимално потребление.

Ако необходимият дебит е висок, но напорът е относително нисък, обикновено бихме сравнили многостепенната помпа с едно-стъпална вградена или крайна-смукателна помпа. Многостепенната помпа не е автоматично най-ефективният избор за всяка индустриална водна система.

• Водопречистващи и мембранни системи

Вертикалните многостъпални помпи обикновено се използват във филтрация, ултрафилтрация, оборудване за-чиста вода, системи за обратна-осмоза и други процеси за-третиране на вода.

Помпата може да се използва за захранване на филтри, поддържане на налягането преди мембранна секция или циркулация на вода през част от системата за пречистване.

Неговото действие зависи от необходимия поток за обработка и съпротивлението на филтрите, клапаните, мембранните модули и тръбопроводите.

Съпротивлението на филтъра не остава постоянно. Тъй като филтърът събира замърсяване, неговият спад на налягането се повишава. Поради това помпата трябва да се проверява както за чист, така и за мръсен филтър. Следенето на диференциалното-налягане е полезно, защото показва кога е необходимо почистване или подмяна.

За обезсоляване на морска вода може да се обмислят помпи CDL/CDLF за захранване с предварителна обработка, спомагателна циркулация или мембранно захранване, когато налягането и материалите са подходящи. Не трябва да се приема, че стандартният модел е подходящ за обратна осмоза с морска вода под високо{1}}налягане. Високата соленост, концентрацията на хлорид, работното налягане и непрекъснатото обслужване изискват отделен преглед на материала и налягането.

• Басейн със солена вода и солена вода

Вертикалната многостепенна помпа може да обработва солена вода в басейна, ако материалите, механичното уплътнение и работните условия са подходящи.

Информацията, от която обикновено се нуждаем, включва соленост, концентрация на хлорид, pH, температура на водата, дезинфектанти и работни часове. Косми, пясък, влакна и други отпадъци трябва да бъдат отстранени преди водата да достигне помпата.

Филтър или мембрана могат да предпазят помпата от частици, но не предотвратяват хлоридната корозия. SS304 може да е приемлив в някои приложения с ниско-хлоридно съдържание, но не е универсален избор за солена вода. SS316, 2205 двустранна неръждаема стомана или друг материал може да се изисква в зависимост от действителния анализ на водата.

• Захранване на котела, топла вода и кондензат

Гамата CDL/CDLF може да се използва за избрани котли-захранване, гореща-вода и кондензат.

Каталогът дава температурен диапазон на течността от -15 градуса до 70 градуса за стандартните версии и от -15 градуса до 120 градуса за версиите с гореща вода. Точният лимит все още зависи от избрания модел, уплътнението, налягането и условията на входа.

Топлата вода се нуждае от специално внимание, тъй като нейното налягане на парите е по-високо. Една помпа може да изпълни необходимото изпускателно налягане и все още да кавитира, ако входящото налягане е твърде ниско. За-приложения за подаване на котел и конденз, NPSH и минималното входно налягане трябва винаги да се проверяват.

• HVAC и индустриално охлаждане

Вертикалните многостъпални помпи могат да се използват в охлаждащи-водни системи, климатични-вериги, топло-обменни контури и други системи с относително високо съпротивление.

В затворена верига помпата основно преодолява триенето и загубите на налягане в оборудването. Обикновено не е необходимо водата да се вдига през цялата височина на сградата. Третирането на височината на сградата като напор на помпата в затворен контур може да доведе до сериозно преоразмеряване.

За охлаждаща верига с голям-дебит и ниско-налягане едностепенната-помпа може да е по-добрият вариант. Кривата на системата трябва да определи типа помпа.

• AI Център за данни Течно охлаждане

Някои системи за течно{0}}охлаждане на центрове за данни имат достатъчно загуби на налягане, за да оправдаят вертикална многостепенна помпа. Възможните задължения включват циркулация на CDU, пластинчати топлообменни-контури, дълги тръбни участъци, повишаване на налягането на-разклоненията и резервни охлаждащи помпени комплекти.

Помпата обикновено е част от по-голям кръг, съдържащ CDU, топлообменници, студени плочи, филтри, контролни клапани, маркучи и бързи съединители. Загубата на налягане през всички тези компоненти трябва да бъде включена в изчислението. За паралелни клонове на стелажи трябва да се провери и най-неблагоприятното хидравлично разклонение.

Свойствата на охлаждащата течност са също толкова важни, колкото потока и напора. Смесите с вода-гликол имат по-висок вискозитет от водата, особено при ниска температура. Това увеличава съпротивлението на тръбата и може да промени както работата на помпата, така и потреблението на мощност на двигателя.

Дейонизираната вода и диелектричните охладители поставят различни въпроси относно корозията, проводимостта, уплътненията и еластомерите. Следователно стандартна помпа за чиста{1}}вода не трябва да се определя за проект за-течно охлаждане без преглед на действителната охлаждаща течност.

Надеждността е друго важно съображение. Критичните съоръжения може да изискват N+1 или 2N резервиране, автоматична смяна на помпата, променлив-контрол на скоростта, откриване на течове и комуникация със системата за управление на сградата или центъра за данни.

• Напояване и общо промишлено обслужване

Гамата може да се използва и за напояване на земеделска земя, спринклерни системи, капково напояване, водоснабдяване на оборудването и други задачи с чиста{0}}течност.

Вода, съдържаща пясък, влакна или значителни суспендирани твърди вещества, трябва да се филтрира, преди да влезе в помпата. Стандартните CDL/CDLF помпи не са канализационни помпи и не трябва да се използват за абразивни или силно замърсени течности.

Според каталога CDL/CDLF стандартната помпа е предназначена за чисти, тънки, незапалими и не-експлозивни течности без твърди частици или влакна.

Общите ограничения са:

• Стандартна температура на течността: -15 градуса до 70 градуса;
• Версия с гореща{0}}вода: -15 градуса до 120 градуса;
• Максимална околна температура: 40 градуса;
• Стандартна надморска височина на монтаж: до 1000 м.
• Над 40 градуса околна температура или надморска височина от 1000 м, намалената плътност на въздуха влияе върху охлаждането на двигателя. Може да се наложи двигателят да бъде намален или заменен с по-висок-номинален агрегат.

Максимално работно налягане

Няма единна оценка на налягането за цялата гама CDL/CDLF.

В зависимост от модела и схемата на свързване, в каталога са посочени максимални работни налягания от 16, 20, 25 или 30 бара. Някои по-високи стойности, показани в скоби, изискват специална конфигурация.

Когато проверявате налягането в системата, входното налягане и-генерираното от помпата налягане трябва да се разглеждат заедно. Главата за изключване и временните скокове на налягането също трябва да бъдат включени.

Това има значение при системите за мембранно и течно{0}}охлаждане, тъй като филтрите, мембранните корпуси, CDU, топлообменниците, студените плочи, маркучите и бързите съединители може да имат по-ниско налягане от самата помпа.

NPSH и входни условия

Кавитация възниква, когато налягането на входа на работното колело стане твърде ниско за температурата на течността. Това може да причини шум, вибрации, нестабилен поток, намален напор и повреда на работното колело или механичното уплътнение.

Рискът е по-висок, когато:

• Течността е гореща;
• Помпата черпи от-резервоар с ниско ниво;
• Входящата тръба е дълга или твърде малка;
• Помпата работи близо до края на кривата с висок{0}}поток;
• Инсталацията е на голяма надморска височина;
• Филтърът е блокиран;
• Течността има по-висок вискозитет от водата.

Къса входяща тръба с подходящ размер с възможно най-малко ограничения обикновено осигурява по-добри входни условия. Филтрите трябва да се наблюдават за спад на налягането, така че прогресивното блокиране да не доведе до глад на помпата.

Надеждният избор започва с необходимия дебит и общ напор. Когато търсенето се променя, по-добре е да се осигури минимален, нормален и максимален поток вместо една пикова стойност.

За отворена система общият напор обикновено включва статично повдигане, триене на тръбата, загуби на клапани и фитинги, съпротивление на оборудването и необходимото налягане на изхода. В затворен контур изчислението се основава главно на съпротивлението на тръбата и оборудването.

Избягвайте добавянето на прекомерна глава „за безопасност“. Извънгабаритната помпа често работи с дроселиран клапан, консумира повече енергия и работи далеч от най--областта си на ефективност.

След това течността трябва да се определи правилно. Освен името му, имаме нужда от температура, плътност, вискозитет, рН, химическа концентрация и съдържание на твърди вещества. За солената вода концентрацията на хлорид е от съществено значение. За течно охлаждане трябва да се осигурят типът и концентрацията на гликол или друга охлаждаща течност.

И накрая, предложената работна точка трябва да се провери на действителната крива на помпата. Само поток и глава не са достатъчни. Ефективността, абсорбираната мощност, NPSH, изключващата-глава и допустимият работен диапазон също трябва да бъдат прегледани.

Често срещани проблеми при избора

Няколко грешки се появяват многократно в запитванията за помпата:

• Избор по мощност на двигателя вместо по поток и напор;
• Ако приемем, че повече степени винаги означават по-добра помпа;
• Игнориране на входното налягане и NPSH;
• Третиране на всички видове неръждаема стомана като еквивалентни;
• Прилагане на 50Hz крива към 60Hz проект;
• Ако приемем, че филтър ще реши проблема с корозията;
• Пренебрегване на повишаването на налягането през мръсен филтър;
• Избор само за пиково търсене;
• Забравяне на налягането, създадено при изключване-;
• Използване на стандартна конфигурация-на водна помпа за неизвестна охлаждаща течност.

Повечето от тези проблеми могат да бъдат избегнати, ако се предоставят данни за работата на системата и течността, преди да бъде избран моделът на помпата.

Информация за включване в запитване

За нормално водно приложение, моля, предоставете:

• Необходим поток и напор;
• Течност и работна температура;
• Входно налягане или условия на засмукване;
• Максимално налягане в системата;
• Напрежение и честота;
• Предпочитани материали;
• Размер на връзката и стандарт;
• Вътрешен или външен монтаж;
• Непрекъсната или прекъсваща работа;
• Изисквания за променлива-скорост или множество-помпи.

За соленоводни, мембранни, химически или течни{0}}охлаждащи приложения, осигурете също състава на течността, съдържанието на хлорид, вискозитета, загубата на налягане във филтъра, работните часове, изискванията за управление и необходимото резервиране.

A вертикална многостъпална помпасъздава налягане чрез преминаване на течността през няколко работни колела последователно. Компактният му отпечатък и възможността за висока-напорност го правят практичен избор за снабдяване на сгради, промишлено усилване, пречистване на вода, обслужване с топла-вода, напояване, охлаждане и избрани проекти за обезсоляване или центрове за данни.

Помпите CDL обикновено са предназначени за чисти, не{0}}корозивни течности. Помпите CDLF използват повече неръждаема стомана в мократа част и могат да работят с леко корозивни течности, когато съвместимостта на материала е потвърдена. В зависимост от приложението може да се има предвид дуплексна неръждаема стомана SS304, SS316 или 2205.

Окончателното решение трябва да се основава на действителната работна точка и условията на работа. Дебит, напор, температура, входно налягане, NPSH, материали, данни на двигателя и максимално налягане в системата, всички те трябва да съответстват на избраната крива на помпата.

Този подход обикновено дава по-добър резултат от избора на помпа само от мощността на двигателя, размера на тръбата или броя на етапите.