Осуществляя выбор центробежного насоса, важно обратить внимание на показатель запаса чистого положительного напора всасывания (NPSH) конкретной модели оборудования. Фактическим смыслом аббревиатуры NPSH (Net Positive Suction Head) является характеристика высоты столбы жидкости над всасывающим патрубком гидронасоса. Этот показатель применяется для способности функционирования агрегата без возникновения кавитационного эффекта. Детально о его сути и последствиях мы писали ранее в одном из материалов блога.
Правильный расчет этого показателя и поддержание достаточного запаса напора относительно требуемого (NPSHr) дает возможность избежать износа конструктивных элементов центробежного насоса и обеспечить паспортную эффективность его применения.
Определение NPSH насоса
Запас NPSH насоса представляет собой разницу между двумя значениями – NPSHa и NPSHr.
NPSHa является характеристикой гидравлической системы, в которой функционирует насосный агрегат. Характеристика является разницей между атмосферным давлением, высоты всасывания гидронасоса и давлением насыщенных водяных паров. Формулы расчета этого показателя для различных систем приведены на рисунке ниже. При расчете все величины различных давлений должны быть приведены к единым единицам измерения.
На приведенном рисунке используются следующие условные обозначения:
Pb - атмосферное давление, м;
Vp - давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
p - давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, м;
Ls - максимальная высота всасывания, м;
Lh - максимальная высота подпора, м;
hf -гидравлические потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, м.
В уже эксплуатируемой гидросистеме NPSHa определяется при помощи манометра, установленного перед всасывающим патрубков насоса.
NPSHr является характеристикой самой конструкции насоса и указывается в паспорте агрегата. Этот показатель демонстрирует минимальное давление при заданной скорости потока, которое вызывает снижение напора на 3%. Подавляющая часть насосного оборудования с небольшой всасывающей способностью способны функционировать с низким либо минимальным запасом по NPSHr без ощутимого снижения их технического ресурса.
Таким образом, при нулевой разнице между NPSHa и NPSHr лопатки рабочего колеса и другие элементы насоса подвергаются сильной кавитации. Это значительно снижает производительность и ведет к скорому разрушению его конструкции.
Факторы, влияющие на NPSHa насоса
Как становится понятным из формул, варьируя некоторыми факторами, можно влиять на значение NPSHa. К таковым относятся:
Атмосферное давление. На погоду влиять невозможно, но вот изменение высоты способно в некоторой степени повлиять на показатель допустимого запаса напора;
Скорость потока. Чем выше скорость потока, тем большие гидравлические потери за счет трения имеют место. Соответственно, NPSHa с увеличением скорости перекачки рабочей жидкости также снижается;
Температура перекачиваемой среды. Этот фактор влияет на давление пара в системе. Нагрев рабочей среды влечет за собой снижение рассматриваемого показателя;
Статический напор (высота рабочей среды над осевой линией насосного аппарата). Ее рост повышает рассматриваемую характеристику;
Конфигурация трубопроводов и число фитингов. Трубопроводы сложной конфигурации (поворотные и другие) повышают гидравлические потери за счет трения, тем самым снижая NPSHa;
Свойства перекачиваемой жидкости. На величину потерь трения влияют удельный вес среды, ее вязкость, однородность, содержание газовых микропузырей и другие факторы;
Высота всасывания. При залегании уровня жидкости ниже центральной оси насоса ему придется увеличить необходимые для подъема среды усилия. Чем больше это расстояние, тем ниже NPSHa и более вероятно возникновение кавитационного эффекта;
Наличие кавитационных повреждений элементов гидронасоса при предыдущей эксплуатации. Если таковые были, их следует ликвидировать по максимуму, чтобы снизить риски кавитации
Обеспечение достаточного запаса NPSH
Одной из распространенных ошибок при разработке гидравлических систем и подборе оборудования для них является неспособность купленного аппарата поддерживать достаточный предел NPSH.
Рекомендуемый кавитационный запас аппарата варьируется в зависимости от перечисленных факторов. При подборе гидронасоса стоит помнить, чтобы положительный запас составлял не менее 10% от величины NPSHa. Это позволит не допустить работу аппарата в приближении к пределу NPSH даже при условии изменения рабочих условий.
При нахождении рабочей точки вне пределов оптимального рабочего диапазона запас NPSH может быть выше. Поэтому для повышения этого запаса стоит сделать следующие корректировки в работе центробежного насоса:
Снизить обороты ротора гидронасоса;
Уменьшить потери на трение. Это достигается различными способами – расширением диаметра входящего патрубка, использованием меньших по протяженности трубопроводов, снижение числа поворотов и фитингов, заменой труб с видимыми признаками коррозии;
Уменьшить статический напор за счет снижения производительности перекачивания;
Проверить степень чистоты сетчатого фильтра на входе и при необходимости почистить его. Это процедуру стоит выполнять с регулярностью, которая зависит от свойств транспортируемой среды;
Если работа наземного насоса без кавитации затруднительна, стоит применять дополнительно погружной либо иной вспомогательный аппарат для всасывания жидкости.
Оптимально, когда работа промышленной насосной техники снабжена управляющей автоматикой. Она позволяет оптимизировать параметры работы в каждый конкретный момент и оперативно отреагировать на изменение каких-либо условий, управляя давлением и расходом среды. Это позволяет избежать массы проблем в эксплуатации насосного оборудования на любом производстве.
В каталоге компании «АрмапромТехно» представлен широкий выбор моделей с низким показателем NPSHr. В числе таковых центробежные аппараты следующих моделей:
Уточнить их стоимость и сделать заказ на поставку этого перекачивающего оборудования можно у менеджеров компании. Для связи с ними используйте контактную информацию, представленную на сайте.