В системах транспортировки шлама напор насоса является одним из ключевых параметров, используемых для определения подходящего шламоперекачивающего насоса.

Многие понимают напор насоса просто как «насколько высоко насос может поднять суспензию», но на самом деле ситуация сложнее. Напор насоса представляет собой энергию, получаемую единицей веса жидкости при прохождении через насос. В реальной системе транспортировки напор, который должен обеспечивать насос, зависит от уровня жидкости, потерь в трубопроводе, условий давления и условий работы системы.

Важно также отметить, что производители шламовых насосов обычно предоставляют кривые производительности, основанные на работе в чистой воде . Однако фактически перекачиваемая жидкость обычно представляет собой шлам, содержащий твердые частицы. Поэтому кривую производительности в чистой воде нельзя напрямую считать окончательной производительностью насоса в реальных условиях работы со шламом.

В данной статье рассматриваются основные понятия напора шламового насоса, расчет напора, чтение кривых производительности в чистой воде, а также основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе шламового насоса для работы с реальными шламами.

1. Что такое напорная головка шламового насоса?

Напор насоса — это энергия, приобретаемая единицей массы жидкости при прохождении через насос, и обычно выражается в метрах водяного столба (м).

Исходя из полного напора на входе и выходе насоса, напор насоса можно выразить следующим образом:

H = H₂ − H₁

Где:

• H — Напор насоса (м)

• H₂ — Напор на выходе насоса (м)

• H₁ — Полный напор на входе в насос (м)

Следовательно, напор насоса не равен просто вертикальной высоте подъема.

В реальной системе транспортировки пульпы энергия, которую должен обеспечивать насос, также связана с потерями напора на трение, локальными потерями напора и потерями напора из-за скорости потока во входном и выходном трубопроводах.

2. Как определяются полные напоры на входе и выходе?

Согласно техническим характеристикам шламового насоса, полный напор на входе можно определить по условиям входящего трубопровода, включая следующие факторы:

• Потери напора на трение во входном трубопроводе (м)

• Суммарные потери напора в подающем трубопроводе (м)

• Высота уровня жидкости на входе

Для горизонтального насоса высота уровня жидкости на входе измеряется от осевой линии вала насоса до уровня жидкости на всасывании. Если уровень жидкости находится ниже осевой линии вала насоса, значение отрицательное.

Для вертикального насоса точкой отсчета является внешний конец входного отверстия лопатки рабочего колеса. Если уровень жидкости находится ниже входного отверстия рабочего колеса, значение отрицательное.

Аналогичным образом, общий напор на выходе определяется следующим образом:

• Потери напора на трение в выходном трубопроводе (м)

• Суммарные потери напора в выходном трубопроводе (м)

• Потери напора на выходе из-за скорости потока

• Высота уровня жидкости на выходе

Для горизонтального насоса высота уровня жидкости на выходе измеряется от осевой линии вала насоса до уровня жидкости на выходе.

Для вертикального насоса это расстояние измеряется от внешнего края входного отверстия лопатки рабочего колеса до уровня жидкости на выходе.

С инженерной точки зрения это означает, что расчет напора насоса не может основываться только на разнице высот . Необходимо учитывать полные гидравлические условия на входе и выходе насоса.

3. В чем разница между напором насоса и давлением?

Напор и давление — это не одно и то же.

Напор насоса обычно выражается в метрах столба жидкости, тогда как давление обычно выражается в Па, кПа, бар или других единицах измерения давления.

Взаимосвязь между разностью давлений и напором насоса может быть выражена следующим образом:

ΔP = ρgH

Где:

• ΔP — разница давлений

• ρ — Плотность транспортируемой среды

• g — Гравитационное ускорение

• H — Насосная головка

Следовательно, при одинаковом напоре насоса жидкости с разной плотностью будут создавать разную разницу давлений.

Это особенно важно для шламовых насосов, поскольку плотность шлама, как правило, выше, чем плотность чистой воды.

Однако важно понимать, что:

Увеличение удельной плотности пульпы не означает пропорционального увеличения напора насоса.

Удельная плотность суспензии в основном влияет на требуемое давление и мощность, в то время как на фактические характеристики суспензии также влияют концентрация твердых частиц, размер частиц, вязкость и характеристики частиц.

4. Что такое суммарный динамический напор (TDH)?

Напор насоса — это фактический напор, создаваемый насосом при определенных условиях эксплуатации, тогда как полный динамический напор (TDH) — это общий напор, необходимый для работы системы транспортировки при определенном расходе.

Проще говоря:

• TDH указывает, какой напор требуется системе.

• Напор насоса показывает, какой напор может обеспечить насос.

При выборе шламового насоса необходимо убедиться, что он способен обеспечить требуемый напор TDH при целевом расходе .

5. В чем разница между эффективностью в чистой воде и фактической эффективностью в суспензии?

Кривые производительности в чистой воде и фактическая производительность в суспензии могут отличаться.

Для испытаний и проверки характеристик насосов обычно используется чистая вода. Поэтому кривые производительности CNSME® обычно основаны на характеристиках, полученных при использовании чистой воды .

При выражении в виде напора жидкости, напор насоса в основном представляет собой энергию, передаваемую насосом на единицу массы. При одинаковом типе насоса, скорости вращения и условиях расхода изменение плотности жидкости не приводит к пропорциональному изменению напора насоса.

Однако, когда транспортируемая среда меняется с чистой воды на суспензию, содержащую твердые частицы, такие факторы, как концентрация суспензии, размер частиц, вязкость, форма частиц и характеристики осаждения, могут влиять на фактическую производительность насоса.

В целом, при перекачивании высококонцентрированных или крупнозернистых суспензий фактический напор и КПД насоса могут быть ниже, чем при перекачивании чистой воды. Абразивность суспензии, в свою очередь, в основном влияет на износ и срок службы компонентов рабочей части насоса.

Таким образом, кривая производительности в чистой воде является важным критерием для выбора шламового насоса, но ее не следует рассматривать непосредственно как окончательную оценку производительности насоса в реальных условиях эксплуатации со шламом.

Например, на графике показана кривая производительности шламового насоса CNSME 4/3 AH:

PERFORMANCE FOR CLEAR WATER

Это означает, что кривая отражает основные характеристики работы насоса в условиях чистой воды, включая:

• Скорость потока

• Голова

• Скорость (об/мин)

• Эффективность

• НПШр

Однако в качестве рабочей среды обычно используется минеральная суспензия, отходы обогащения или другая суспензия, содержащая твердые частицы.

На фактическую производительность насоса могут влиять следующие характеристики суспензии:

• Удельная плотность суспензии (см)

• Концентрация твердых веществ

• Размер твердых частиц

• Вязкость

• Форма и характеристики частиц

• Характеристики оседания

По сравнению с чистой водой, перекачивание высококонцентрированной суспензии с крупными частицами может привести к значительному снижению фактического напора и эффективности насоса.

Для некоторых мелкодисперсных суспензий эффективность насоса может повышаться при определенных условиях.

Поэтому:

Кривая рабочих характеристик в чистой воде является важным критерием для выбора шламового насоса, но ее нельзя напрямую рассматривать как окончательный показатель производительности в реальных условиях эксплуатации со шламом.

При выборе насоса следует учитывать его рабочие характеристики в зависимости от конкретных свойств суспензии и условий эксплуатации.

6. Как читать график производительности шламового насоса 4/3 AH

В качестве примера здесь используется кривая производительности шламового насоса CNSME 4/3 AH .

Эта кривая помогает пользователям понять основные зависимости рабочих характеристик шламового насоса.

Скорость потока

Горизонтальная ось отображает расход, обычно выражаемый в м³/ч .

Это показатель производительности насоса при соответствующих условиях эксплуатации.

Голова

Вертикальная ось представляет собой напор насоса, выраженный в м³ .

При одинаковой скорости расход и напор насоса обычно имеют соответствующую зависимость. По мере изменения рабочего расхода изменяется и напор, который может обеспечить насос.

Поэтому не следует ориентироваться только на максимальный напор насоса. Вместо этого необходимо определить, какой напор насос может обеспечить при требуемом расходе.

RPM

Кривая производительности содержит данные о работе насоса при различных скоростях вращения.

После определения целевого расхода и требуемого напора, по кривой производительности можно определить соответствующую рабочую скорость, чтобы она соответствовала требуемой рабочей точке.

Эффективность

Участки эффективности на кривой показывают эффективность насоса при различных условиях эксплуатации.

При выборе насоса следует учитывать его рабочие характеристики в разумном диапазоне. Необходимо принимать во внимание эффективность, износ, NPSH и возможные изменения в системе, а не просто стремиться к максимальной эффективности.

НПШр

На кривой производительности 4/3 AH имеются такие обозначения, как:

3 м, 4 м, 6 м, 8 м, 10 м

Эти значения соответствуют данным NPSHr (требуемый чистый положительный напор всасывания) .

При выборе насоса следует сравнивать значение NPSHr насоса с значением NPSHa , доступным в системе, с учетом соответствующего инженерного запаса для снижения риска кавитации.

NPSHa обозначает эффективный чистый положительный напор на всасывании, доступный в системе, а NPSHr обозначает чистый положительный напор на всасывании, необходимый насосу при определенных условиях эксплуатации.

Чистота воды

И наконец, один момент особенно важен:

Кривая производительности 4/3 AH представляет собой кривую производительности в условиях чистой воды.

Если фактическое применение включает в себя минеральную суспензию высокой концентрации, суспензию с крупными частицами или другие особые условия суспензии, то показатели эффективности в чистой воде, показанные на кривой, не следует напрямую рассматривать как фактические рабочие характеристики.

7. Что такое рабочая точка насоса?

Обычно рабочая точка насоса определяется следующими параметрами:

Расход + Напор

Например, для системы транспортировки пульпы может потребоваться:

• Заданный целевой расход

• Соответствующий напор системы при данном расходе

Такое сочетание расхода и напора является важным критерием при выборе насоса.

В реальной системе производительность насоса должна соответствовать системным требованиям.

Поэтому:

Максимальный напор насоса не совпадает с его фактическим рабочим напором.

Насос может быть способен обеспечить относительно высокий максимальный напор, но при этом он может быть не в состоянии обеспечить тот же напор при целевом расходе.

Именно поэтому при выборе шламового насоса необходимо учитывать как расход, так и напор .

8. Как выбрать шламовый насос в зависимости от расхода и напора.

Выбор шламового насоса, как правило, осуществляется в соответствии с описанными ниже шагами.

① Определите требуемый расход

Для начала определите требуемую пропускную способность системы:

Q = Требуемый расход

② Рассчитайте требуемый напор системы

Рассчитайте требуемый напор системы в соответствии с условиями на входе, условиями на выходе и состоянием трубопровода.

Ключевые факторы включают в себя:

• Высота уровня жидкости

• Длина трубопровода

• Диаметр трубы

• Потери на трение

• Местные потери

• Условия давления

③ Определить рабочую точку

Определять:

Расход + Требуемый напор

в качестве основного критерия выбора насоса.

④ Выполните предварительное сопоставление, используя кривую производительности.

Используйте кривую производительности, предоставленную производителем, чтобы определить тип насоса и рабочую скорость, способные обеспечить достижение целевого режима работы.

⑤ Оценка фактической производительности суспензии

Кривая характеристик в чистой воде может использоваться только в качестве предварительной основы для выбора.

При выборе также следует учитывать такие рабочие параметры, как:

• Удельная плотность суспензии (Sm)

• концентрация твердых веществ

• Максимальный размер частиц

• Вязкость

• Характеристики частиц

• Характеристики осаждения

Эти параметры используются для оценки производительности насоса в реальных условиях работы с суспензией.

⑥ Подтвердите механическую конфигурацию

После определения расхода, напора и параметров суспензии необходимо также подтвердить механическую конфигурацию насоса, включая:

• Рабочее колесо

• Компоненты мокрой части

• Рама/кронштейн насоса

• Подшипниковый узел

• Вал

• Схема привода

• Мощность двигателя

Для горизонтальных шламоперекачивающих насосов кронштейн насоса и подшипниковый узел должны соответствовать механической грузоподъемности, диаметру вала, конфигурации привода и условиям эксплуатации.

Таким образом, кронштейн насоса также является частью окончательного выбора насоса , а не чем-то, что можно определить исключительно по размерам входного и выходного отверстий насоса.

9. Почему выбор шламоперекачивающего насоса нельзя основывать только на напоре?

Распространенный подход заключается в том, чтобы «выбрать насос, максимальный напор которого достигает требуемого количества метров», но этот метод не гарантирует, что насос будет соответствовать реальным условиям эксплуатации.

Производительность шламового насоса тесно связана с расходом, напором, скоростью вращения, свойствами шлама и механической конструкцией насоса.

При одинаковых требованиях к расходу и напору, а также при различной концентрации суспензии, размере частиц и абразивных характеристиках могут потребоваться совершенно разные типы насосов, рабочие скорости, рабочие колеса и компоненты обрабатывающей части.

Следовательно, при выборе шламового насоса следует учитывать следующие факторы:

Расход + Напор + Свойства суспензии + Производительность насоса + Механическая конфигурация

вместо того, чтобы выбирать насос, основываясь исключительно на его максимальном напоре .

10. Какие данные необходимо предоставить для выбора шламового насоса?

Если вам требуется помощь производителя шламовых насосов в выборе оборудования, рекомендуется предоставить следующие основные эксплуатационные данные:

Чем полнее эксплуатационные данные, тем проще производителю определить подходящий тип насоса, рабочую скорость, компоненты рабочей части, кронштейн насоса и конфигурацию двигателя .