rumah Persediaan air

Konstruksi dan pengoperasian unit pompa

Gambar 7.13. Dua kasus pemasangan pompa relatif terhadap tingkat cairan hisap.

Tabel 7.3 - Ketergantungan ketinggian hisapan air pada suhunya

Tabel.2 - Ciri-ciri fisik air

Gambar 7.11. Untuk menentukan tekanan minimum pada impeller

Bagaimanapun, kavitasi selama kondensasi cepat gelembung uap, cairan yang mengelilinginya mengalir ke pusat gelembung (pusat kondensasi) dan pada saat volumenya menutup, karena rendahnya kompresibilitas cairan, menghasilkan kejutan yang tajam. pukulan titik. Menurut data modern, tekanan pada titik penutupan gelembung uap selama kondensasi selama proses kavitasi mencapai beberapa megapascal.

Jika gelembung uap pada saat mengembun berada pada permukaan yang membatasi aliran, misalnya pada sudu yang bekerja, maka tumbukan jatuh pada permukaan tersebut dan menyebabkan kerusakan lokal pada logam, yang disebut pitting. Penelitian modern menunjukkan bahwa kavitasi disertai dengan proses termal dan elektrokimia yang secara signifikan mempengaruhi rusaknya permukaan rongga aliran pompa.

Sifat pitting tergantung pada bahan dari mana bagian aliran pompa dibuat. Jadi, lubang pada bagian besi cor, misalnya bilah kerja pompa bertekanan rendah, menghasilkan struktur seperti spons dengan permukaan yang sangat tidak rata dan retakan sempit berliku yang menembus jauh ke dalam logam dan membahayakan kekuatan bagian tersebut. Pada pompa bertekanan tinggi yang beroperasi pada kecepatan putaran tinggi, dengan bagian-bagian yang terbuat dari baja struktural dan paduan biasa, lubang muncul dalam bentuk depresi dan alur yang halus, seolah-olah dikerjakan dengan mesin. Tidak ada bahan yang benar-benar tahan terhadap kavitasi. Bahan rapuh heterogen seperti besi tuang dan keramik sangat lemah dalam menahan kavitasi. Dari logam yang digunakan dalam konstruksi pompa, yang paling tahan terhadap kavitasi adalah baja paduan yang mengandung nikel dan kromium.

Kavitasi berbahaya bukan hanya karena merusak logam, tetapi juga karena mesin yang beroperasi dalam mode kavitasi mengurangi efisiensi secara signifikan.

Pengoperasian pompa dalam mode kavitasi secara eksternal dimanifestasikan oleh kebisingan, retakan internal, peningkatan tingkat getaran, dan jika terjadi kavitasi yang kuat - guncangan di rongga aliran, yang berbahaya bagi pompa.

Merupakan kebiasaan untuk membagi proses kavitasi menjadi tiga tahap. Pada tahap awal, zona kavitasi diisi dengan campuran cairan dan gelembung uap yang kurang lebih besar. Pada tahap kedua, rongga-rongga besar terbentuk pada aliran kavitasi pada permukaan pembatas, terkoyak oleh aliran dan dibentuk kembali. Ini adalah tahap kavitasi yang berkembang. Tahap ketiga adalah superkavitasi: seluruh elemen mesin hidrolik terletak di area rongga.

Pengoperasian pompa pada tahap awal kavitasi tidak diinginkan, namun dapat diterima jika bagian pompa terbuat dari bahan tahan kavitasi. Pada tahap kavitasi dan superkavitasi yang berkembang, pengoperasian pompa menjadi tidak dapat diandalkan dan oleh karena itu tidak dapat diterima.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, kavitasi biasanya terjadi pada jalur hisap pompa pada sudu-sudu impeler, namun proses kavitasi juga dapat terjadi pada aliran tekanan di tempat pengeluaran cairan dari sudu-sudu kerja, baling-baling pemandu, dan elemen kendali. Tindakan untuk mencegah terjadinya kavitasi pada pompa: membatasi kecepatan fluida dalam rongga aliran pompa, menggunakan bentuk rasional penampang rongga aliran dan profil sudu, mengoperasikan pompa dalam mode yang mendekati mode desain.

Pada pompa multitahap, impeller yang berada pertama di sepanjang jalur fluida paling rentan terhadap kavitasi, karena tekanan pada saluran masuknya paling rendah. Untuk meningkatkan kualitas kavitasi pompa tersebut, roda aksial hulu atau auger yang terdiri dari dua atau tiga putaran dipasang di depan tahap pertama. Mereka terbuat dari bahan tahan kavitasi dan menghasilkan tekanan pada saluran masuk roda pertama pompa multistage yang mencegah terjadinya kavitasi.

Saat memilih mode pengoperasian unit pompa, Anda harus fokus pada properti fisik air (Tabel 7.2), ketergantungan tinggi isap H dalam m.w.g. pada suhu air (Tabel 7.3) dan ketergantungan n s pada koefisien kecepatan kavitasi C (Tabel 7.4).

Tabel 7.4 - Ketergantungan n s pada C

Tugas utama pada saat mengoperasikan pompa adalah mencegah kemungkinan terjadinya kavitasi pada pompa. Hal ini tercapai pilihan yang tepat tinggi hisap geometrik pompa N g.vs, yaitu ketinggian kenaikan pompa di atas permukaan cairan

Gambar 7.12. Diagram perhitungan untuk menentukan ketinggian hisap geometris pompa yang diizinkan

Sesuai dengan skema perhitungan pada Gambar 7.12, kita asumsikan air dalam tangki atau kolam berada pada suhu t dan tekanan atmosfir R atm. Mari kita tuliskan kondisi permulaan titik didih sehubungan dengan masalah yang sedang dipertimbangkan, yang menyatakan tekanan dalam bentuk kepala tekanan.

P np /ρg = P atm /ρg – N g.matahari – h g.matahari - h kp - d matahari /2, (7.7)

dimana h sun adalah kehilangan tekanan pada saluran hisap pipa sampai ke pompa; h kp - cadangan kavitasi kritis, mis. kelebihan tekanan minimum yang diijinkan di depan pompa melebihi tekanan uap air jenuh; ρ adalah massa jenis media yang diangkut (air) pada suhu desain; d matahari adalah diameter saluran masuk impeler, biasanya kira-kira sama dengan diameter pipa hisap pompa.

Cadangan kavitasi kritis h cr pompa bergantung pada desain pompa dan mode pengoperasiannya. Itu dihitung menggunakan rumus:

(7.8)

dimana n adalah kecepatan putaran impeller, rpm; Q - aliran pompa, m 3 /s; C - koefisien kecepatan kavitasi, merupakan kriteria kesamaan dan bergantung pada desain pompa. Untuk pompa biasa 600-800, untuk pompa kondensat khusus - hingga 3000.

Mengingat perlunya jaminan ketidakmungkinan terjadinya kavitasi, maka cadangan kavitasi kritis h kp diambil dalam perhitungan dengan faktor koreksi 1,15 1,2. Kerugian pada saluran hisap dapat dihitung seperti untuk pipa mana pun dengan menggunakan rumus terkenal h = (λl/d + ∑ ζ.sun)pw 2 /2g Dengan mempertimbangkan hal ini dan menggunakan (7.3) dan (7.4), kita peroleh ekspresi akhir untuk menghitung tinggi hisap geometrik yang diijinkan :

Cadangan tekanan anti-kavitasi harus diambil sama dengan sekitar 25% H g.vs.kr, dan oleh karena itu dalam kasus yang dipertimbangkan

. (7.10)

Saat menghitung ketinggian yang diizinkan hisap pompa hisap ganda (tipe D) dalam rumus (7.10), setengah dari aliran penuh pompa harus diganti di bawah tanda akar.

Perlu diingat bahwa kecepatan poros pompa memiliki pengaruh yang signifikan terhadap daya hisap yang diizinkan.

Cadangan energi kavitasi pada tingkat cairan isap gH kav bergantung pada tekanan uap jenuh pada suhu cairan isap. Oleh karena itu, dari (7.10) dapat disimpulkan bahwa Hg.all.add bergantung pada suhu cairan. Dari rumus (7.10) jelas bahwa ketika ketinggian cairan hisap terletak di atas sumbu pompa, kenaikan suhu meningkatkan tinggi hisap geometris yang diizinkan. Jika ketinggian cairan yang dihisap terletak di bawah sumbu pompa dan tekanan pada permukaan adalah atmosfer, maka semakin tinggi suhu cairan, semakin sedikit N g.all.add. Jelasnya, pada suhu tertentu, yang menentukan nilai p yang cukup tinggi, nilai H g.vs.add menjadi sama dengan nol dan peningkatan suhu lebih lanjut akan memerlukan pemasangan pompa di bawah tingkat cairan hisap.

Dalam praktiknya, dua kasus berbeda dalam memposisikan pompa relatif terhadap tangki penerima dimungkinkan.

Pemasangan yang ditunjukkan pada Gambar 7.13a tipikal untuk pompa yang menyuplai cairan dengan suhu rendah, dan pemasangan pada Gambar 7.13b untuk pompa yang menyuplai cairan dengan suhu tinggi, serta untuk pompa hisap. air dingin dari wadah dengan vakum yang cukup tinggi.

Instalasi yang dibuat sesuai dengan diagram pada Gambar 7.13a, b sering ditemukan dalam rekayasa tenaga panas dalam skema pemanasan regeneratif dan catu daya untuk ketel uap.

Saat pompa mengalir air panas, wadah penyedotnya harus ditempatkan di atas pompa (misalnya, dalam kasus pompa booster yang menyedot air umpan dari deaerator). Untuk alasan kenyamanan Ada Pekerjaan Konstruksi dan pemasangan, jika memungkinkan, diinginkan untuk mengurangi ketinggian pemasangan wadah penerima yang diperlukan dalam perhitungan. Hal ini dapat dicapai dengan meningkatkan diameter pipa hisap, mengurangi panjangnya, serta memilih desain rasional dari elemen saluran hisap yang mengurangi kehilangan tekanan lokal.

Dalam beberapa kasus, ketinggian hisapan yang diizinkan dapat diubah dengan mengurangi atau meningkatkan tekanan dalam wadah tempat terjadinya hisapan.

Jika ketinggian cairan hisap terletak di bawah sumbu pompa N g.vs.add.< Н г.вс.кр.

Untuk mengurangi kemungkinan kavitasi dan meningkatkan ketinggian isap yang diizinkan, perlu:

a) memompa air pada suhu serendah mungkin (P n.p menurun);

b) pada saluran hisap ke pompa, tambah diameter pipa, kurangi panjangnya dan jumlah hambatan lokal (h matahari berkurang);

c) gunakan kapan suhu tinggi pompa kondensat khusus air (h cr berkurang karena peningkatan koefisien C).

Unit pompa terdiri dari pompa, motor, alat kelengkapan pipa, alat pengukur dan perangkat untuk mengisi pompa dengan cairan sebelum memulai. Unit pemompaan juga dapat mencakup perangkat untuk menghidupkan mesin, serta perangkat untuk kontrol otomatis pengoperasian unit.

Tata letak unit pompa ditentukan oleh tujuan unit pompa. Tata letak tipikal ditunjukkan pada Gambar 7.14.

Pompa 1 dan motor, dihubungkan dengan kopling elastis, terletak pada rangka 2 yang terbuat dari baja canai berbentuk. Bingkai terpasang baut jangkar ke yayasan 3.

Beras. 7.14.Tata letak pompa dengan pipa hisap dan tekanan

Saluran hisap 4 dapat bersifat individual; dalam hal ini, cairan diambil oleh pompa dari sumur penerima 5 melalui corong 6. Dalam kasus lain, pipa hisap mengambil cairan dari manifold hisap umum; ini terjadi, misalnya, di unit pemompaan untuk menyalakan ketel uap. Dalam semua kasus, bagian horizontal dari pipa hisap dipasang dengan kenaikan ke pompa minimal 0,005. Hal ini diperlukan untuk menghindari terbentuknya kantung udara pada pipa hisap.

Katup periksa 7 terletak langsung pada pipa tekanan pompa. Tujuannya adalah untuk memutuskan sambungan pompa secara otomatis dari manifold tekanan 9 jika mesin mati (atau kecelakaan).

Di antara katup periksa dan pada manifold tekanan 9 terdapat katup (atau katup) 8 untuk mencekik pompa dan melepaskannya dari jaringan tekanan.

Untuk diameter pipa lebih besar dari 300 mm, katup sering kali bersifat elektrik atau penggerak hidrolik. Kolektor 9 terletak di tiang 10.

Susunan pipa bertekanan di atas permukaan lantai yang ditunjukkan pada Gambar 7.14 nyaman untuk pemasangan, serta pengawasan pipa, namun jalur untuk personel layanan. Dengan pengaturan ini, jembatan transisi dipasang pada titik-titik lintasan pipa.

Untuk mengosongkan ruangan, pipa bertekanan ditempatkan pada saluran di bawah lantai dan ditutup dengan baja bergelombang.

Sebelum memulai, pompa sentrifugal dan aksial harus diisi dengan cairan yang disuplai. Jika ketinggian cairan hisap berada di atas bagian atas pompa atau terdapat a tekanan berlebih, kemudian pompa diisi dengan membuka katup pada pipa hisap dan mengeluarkan udara melalui keran yang terletak di bagian atas badan pompa.

Dalam instalasi di mana tingkat cairan isap berada di bawah sumbu pompa, dua metode digunakan untuk pengisian.

Pada unit suplai kecil dengan diameter pipa hisap hingga 250 mm, katup hisap terletak di ujungnya di bawah permukaan cairan. Dalam hal ini, pengisian dilakukan melalui pipa hisap dan tekanan; Aliran diukur menggunakan flow meter yang dipasang pada pipa pelepasan pompa.

Karena beban pompa dapat dinilai dari pembacaan pengukur tekanan, seringkali mereka menolak memasang pengukur aliran pada setiap pompa dan menempatkan satu pengukur aliran pada pipa umum, memantau aliran instalasi secara keseluruhan menggunakan pembacaannya. Diafragma, tabung Venturi dan meter air baling-baling digunakan sebagai pengukur aliran.

Daya yang dikonsumsi oleh unit ditentukan dengan menggunakan voltmeter, ammeter atau wattmeter yang terletak pada panel listrik unit atau instalasi.

Untuk memulai unit pemompaan, perlu dilakukan operasi persiapan: pastikan poros berputar bebas, periksa katup pengukur tekanan dan pengukur vakum terbuka, isi pompa dan pipa hisap, buka pasokan air pendingin pada bantalan (pada unit dengan bantalan berpendingin), periksa posisi ketinggian oli pada bantalan (jika bantalan dengan pelumas cair). Katup pada pipa bertekanan pompa sentrifugal harus ditutup saat start-up (pada n s<250).

Pompa dihidupkan sebagai berikut: motor listrik dihidupkan dan kecepatan putarannya dinormalisasi; katup pada pipa pelepasan pompa terbuka perlahan sampai aliran yang dibutuhkan tercapai; Keran yang menyuplai air pendingin ke segel pompa dibuka.

Saat pompa beroperasi, suhu bantalan dan rumah motor harus dipantau, yang dalam kondisi normal tidak boleh melebihi 60 0 C, keberadaan oli di ruang bantalan (dengan pelumasan cair), kekencangan segel ( mengencangkan segel dianggap normal jika memungkinkan air melewatinya dalam tetesan yang jarang terjadi, dan suhunya rendah).

Menghentikan unit pompa terdiri dari menutup katup pada pipa tekanan, mematikan mesin, menutup katup pada pipa hisap dan mematikan pendingin seal dan bearing.

Pengaktifan, pemeliharaan selama pengoperasian, dan penghentian unit berkekuatan signifikan harus diatur dengan instruksi khusus.

Pengoperasian unit pompa umpan ketel uap dan pompa untuk memasok cairan panas tunduk pada instruksi khusus.

Pertanyaan Saat membaca artikel Anda, saya menyadari bahwa pompa eksternal dapat mengangkat air sejauh 7-8 meter. Pada saat yang sama, Anda sepertinya mengatakan sesuatu tentang air Anda yang naik ke ketinggian. Tapi apa sebenarnya hal licik yang dilakukan itu tetap menjadi misteri bagiku. Bagaimana cara menaikkan air, katakanlah, 15 meter ke akumulator?

Pertanyaan diajukan pada 21/04/2008

Pembaca yang budiman!

Maaf atas keheningan yang lama. Semuanya sibuk dengan papan buletin di situsnya.

Mengenai pertanyaan Anda, saya akan mengatakan yang berikut ini. Semuanya sederhana sampai pada titik banalitas. Jika kedalaman sumur Anda 15 meter, galilah sumur sepuluh meter dan letakkan pompa di dasarnya. Kemudian pompa akan mengangkat air dari ketinggian 5 meter dan mendorongnya ke sisanya. Jika ketinggian hisap ditentukan oleh hukum fisika, maka ketinggian dorongan hanya bergantung pada daya pompa dan tidak dibatasi secara teoritis.

Faktanya, dalam kasus Anda, lebih baik memasang pompa sumur biasa. Saya mencantumkan alasannya.

Menggali sumur berukuran sepuluh meter, meski lebih mudah dari sumur berukuran 15 meter, juga tidak mudah. Mungkin saja lapisan padat yang kompleks, yang sangat sulit untuk dihilangkan, dimulai di daerah Anda lebih dekat dari 10 meter dari permukaan bumi dan Anda harus mengeluarkan terlalu banyak tenaga untuk menggali tanah ini.
Lubang tersebut harus dibor sebelum menggali sumur. Tidak ada seorang pun yang akan membuat sumur di dalam sumur, apalagi yang berukuran sepuluh meter. Ini adalah fakta yang terbukti.
Pompa pada kedalaman ini akan cepat rusak, terutama sambungan listriknya.
Biaya tambahan untuk cincin
Sulit untuk menemukan kegunaan sekunder dari sumur yang belum selesai tersebut
Pompa tersebut, meskipun dangkal, harus kuat, tahan air, dan cukup mahal

Singkatnya, dengan skema seperti itu Anda bisa mendapatkan pekerjaan ganda dengan aman. Namun, skema seperti itu cukup dapat diterima jika permukaan air Anda, katakanlah, 9 meter. Kemudian Anda bisa menggali caisson sedalam 3 meter, menyelesaikannya dengan baik, memasang pompa di sana dan menggunakan sisa ruangan untuk menyimpan sesuatu yang tidak takut lembab. Misalnya, inilah situasi saya. Sumur saya buatan sendiri. Kedalamannya 14 meter, tapi permukaan airnya 10 meter. Caissonnya sudah ada, jadi saya hanya perlu menyelesaikannya dengan batu bata dan anti air. Selain itu, diameter sumur saya tidak memungkinkan penggunaan pompa submersible, karena hanya 5 cm. Jadi, dalam kasus saya pribadi, ada penghematan yang nyata.

Sekarang tentang kasus ketika Anda perlu memindahkan air dalam jarak yang cukup jauh secara horizontal. Tentu saja, jika air mengalir melalui selang, ia akan mengalami hambatan. Gesekan, dll. Namun, tentu saja hal ini bukanlah naiknya air ke ketinggian. Lebih mudah bagi pompa untuk menggerakkan air secara horizontal. Untuk pemompaan air jarak jauh secara horizontal, saya sarankan.

Jangan gunakan selang bergelombang.
Gunakan selang berdiameter lebih besar - 3/4 inci atau 1 inci.
Jika memungkinkan, gunakan selang kaku daripada selang fleksibel dengan permukaan bagian dalam halus.
Rutekan selang sepanjang jarak terpendek antar titik.

Harap dicatat bahwa semua tindakan ini ditujukan hanya untuk mengurangi hambatan terhadap aliran air.

Tekanan yang ditimbulkan atmosfer pada seluruh benda yang ada di dalamnya, begitu pula pada permukaan bumi, disebut tekanan atmosfer. Ilmuwan Italia Torricelli adalah orang pertama yang menemukan cara mengukur tekanan atmosfer. Eksperimen yang ia usulkan dilakukan pada tahun 1643.

Dalam percobaan ini digunakan sebuah tabung kaca sepanjang 1 m yang salah satu ujungnya ditutup rapat, diisi dengan air raksa, kemudian ditutup dengan ujung yang terbuka, dibalik dan dicelupkan ke dalam bejana lebar yang berisi air raksa.

Setelah tabung dibuka, sebagian merkuri dari dalamnya dituangkan ke dalam bejana, dan terbentuk ruang hampa di bagian atas tabung. Dalam hal ini, tinggi kolom air raksa dalam tabung adalah 760 mm. Ilmuwan menemukan bahwa gaya yang mencegah merkuri agar tidak jatuh, bertentangan dengan sifat alaminya, adalah gaya eksternal.

Tekanan atmosfer sama dengan tekanan kolom air raksa di dalam tabung.(Hukum Pascal). Artinya, tekanan atmosfer dapat diukur dengan ketinggian kolom air raksa yang bersangkutan. Tingginya diukur dalam milimeter.

Lantas, dari kedalaman berapa air bisa diangkat dengan pompa permukaan?

Massa jenis merkuri adalah 13,6 kali massa jenis air. Merkuri di dalam tabung naik 760 mm. Kemudian air akan naik hingga ketinggian 13,6 kali lebih besar. Nilai ini akan menjadi 10,336 m. Oleh karena itu, pompa permukaan dapat memompa air dari kedalaman hingga 10 m.

Pompa permukaan mampu mengangkat air dengan andal dari kedalaman 8 meter.

8 meter bukan hanya tinggi isap total, tetapi juga mencakup perbedaan ketinggian antara lokasi pemasangan pompa dan ketinggian air dinamis, kehilangan tekanan sepanjang pipa hisap, dan semua kehilangan lokal. Itu. jika pompa ditempatkan pada jarak, misalnya 40 meter dari sumur, yang ketinggian airnya sekitar 8 meter, maka pompa tidak akan mampu mengangkat air dalam kondisi tersebut atau akan beroperasi dalam mode kavitasi, karena pompa total kerugian hisap dalam hal ini adalah sekitar 9,5 meter (tentu saja nilai ini tergantung pada diameter pipa).

Seperti diketahui, ketinggian maksimum pengangkatan zat cair oleh pompa sentrifugal secara teoritis adalah sekitar 10,3 meter (pada tekanan atmosfer normal 101325 Pa). Dalam kehidupan nyata, terdapat kerugian gesekan sepanjang pipa pengangkat air, kerugian lokal pada katup masuk, belokan, katup, dll, ditambah lagi tekanan atmosfer yang tidak konstan. Selain itu, parameter hisap dipengaruhi oleh suhu cairan (tekanan uap jenuhnya meningkat). Dengan mempertimbangkan hal di atas, kita sampai pada angka yang dinyatakan oleh sebagian besar produsen pompa - 8 meter. Dalam praktiknya, pompa sebenarnya dapat bekerja dengan menyuplai air dari kedalaman yang lebih dalam. Namun tidak ada jaminan bahwa pompa pada suatu saat tidak akan beroperasi dalam mode kavitasi, atau mendekati mode kavitasi, yang akan menyebabkan kegagalannya dengan cepat.

Ada lagi kelas pompa permukaan yang mampu mengangkat air dari kedalaman hingga 40 meter. Ini adalah pompa dengan ejektor submersible (jarak jauh). Dalam hal ini, dua pipa akan masuk ke dalam sumur (sumur) dari pompa, di ujungnya dipasang ejektor. Melalui satu pipa, air akan naik ke pompa, dan melalui pipa kedua, sebagian air ini akan mengalir kembali ke ejektor dan bercampur dengan aliran fluida utama dalam saluran berprofil, di mana terjadi penurunan tekanan lokal tambahan. Hal ini memastikan pengisapan sebagian cairan baru dari sumur ke aliran ke atas, dengan transfer sebagian energi kinetik dari cairan yang kembali ke sana. Dengan demikian, air dapat diangkat dari kedalaman lebih dari 8 meter, tetapi karena sebagian air dikembalikan, laju aliran pompa tersebut kecil dan berkisar antara 0,4-1,5 m³/jam.