Как выбрать диаметры входного и выходного патрубков для шламовых насосов

При выборе диаметров входного и выходного патрубков для шламовых насосов следует руководствоваться основным принципом: «диаметр входного патрубка не должен быть меньше диаметра всасывающего патрубка насоса, а диаметр выходного патрубка должен соответствовать требуемому расходу и напору».
Расчет размеров труб должен производиться с учетом трех ключевых параметров : характеристик пульпы, параметров насоса и компоновки трубопровода , с конечной целью обеспечения работы без кавитации, засоров и с низким энергопотреблением , что гарантирует стабильную и эффективную транспортировку пульпы.

I. Основные принципы выбора диаметра трубы

Выбор диаметра трубы должен основываться как на безопасности оборудования, так и на эффективности системы. Следующие два основных правила необходимы для предотвращения большинства эксплуатационных рисков.

1. Впускной патрубок: чем больше, тем лучше.

Внутренний диаметр входного патрубка не должен быть меньше диаметра всасывающего патрубка шламового насоса , и рекомендуется по возможности выбирать патрубок на один размер больше, чем диаметр входного патрубка насоса.
Например, если диаметр входного отверстия насоса составляет 100 мм (приблизительно 4 дюйма), следует использовать входную трубу диаметром 125 мм (приблизительно 5 дюймов). Использование труб диаметром 80 мм (приблизительно 3 дюйма) или меньше строго запрещено.

Такая конструкция снижает скорость потока пульпы на стороне всасывания, обеспечивая беспрепятственное поступление рабочей среды в насос. Это помогает предотвратить чрезмерное падение давления на входе, которое в противном случае могло бы привести к кавитации и повреждению важных компонентов насоса.

2. Выходная труба: правильный подбор – залог успеха.

Диаметр выходного патрубка может быть равен или немного меньше диаметра напорного патрубка насоса , но разница в размерах не должна превышать один номинальный размер.
Например, если диаметр выходного отверстия насоса составляет 100 мм, допустимо использование выходной трубы диаметром 100 мм или 80 мм, в то время как прямое подключение к трубе диаметром 50 мм или меньше не рекомендуется.

Труба большего диаметра на выходе может привести к излишнему потреблению энергии, тогда как труба меньшего диаметра значительно увеличивает сопротивление трубопровода, что приводит к плохому потоку шлама или даже к засорению. Поэтому необходимо достичь оптимального баланса между эффективностью транспортировки и энергозатратами .

II. Ключевые факторы, влияющие на выбор диаметра трубы

Диаметр трубы должен динамически корректироваться в соответствии с фактическими условиями эксплуатации. Оптимальный размер трубы определяется на основе всесторонней оценки свойств суспензии, параметров насоса и конфигурации трубопровода.

1. Характеристики суспензии

Свойства суспензии являются основным критерием выбора диаметра трубы, поскольку они напрямую влияют на износостойкость и требования к предотвращению засорения.

• Концентрация твердых веществ
  Если суспензия имеет высокую концентрацию твердых частиц (например, суспензия кварцевого песка с содержанием твердых частиц более 60%), следует использовать трубу большего диаметра — как правило, на один размер больше стандартного — чтобы снизить скорость потока и предотвратить осаждение частиц и засорение.

• Размер частиц
  Для крупнозернистых суспензий, содержащих частицы размером более 1 мм, следует увеличить диаметр входного патрубка, чтобы предотвратить застревание частиц на стороне всасывания.
  Для мелкодисперсных суспензий с размером частиц менее 0,1 мм можно использовать трубы стандартного диаметра; однако следует избегать чрезмерно малых диаметров, чтобы предотвратить накопление и осаждение.

• Вязкость суспензии
  Если суспензия содержит глину или другие вязкие компоненты, сопротивление потоку значительно возрастает. В таких случаях следует увеличить диаметр трубы (на один размер больше расчетного значения), чтобы уменьшить прилипание и образование отложений вдоль стенки трубы и обеспечить беспрепятственную транспортировку.

2. Параметры шламового насоса

Основные конструктивные параметры насоса определяют выбор диаметра трубы и должны быть правильно подобраны для обеспечения производительности системы.

• Скорость потока
  Для увеличения расчетной производительности требуются трубы большего диаметра. Например, насос с производительностью 100 м³/ч требует трубы большего диаметра, чем насос с производительностью 50 м³/ч, чтобы справиться с возросшим объемом пульпы.

• Голова
  Когда расстояние транспортировки превышает 100 метров или вертикальный подъем превышает 20 метров, диаметр выходного трубопровода следует увеличить для уменьшения трения и локальных потерь, предотвращая недостаточный фактический напор в точке разгрузки.

• Размеры входных и выходных патрубков
  Диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков насоса представляют собой минимальные пределы для выбора труб. Входной патрубок не должен быть меньше диаметра всасывающего патрубка насоса, а разница в диаметрах выходного патрубка не должна превышать один номинальный размер, чтобы обеспечить надлежащее соответствие насоса и трубопроводной системы.

3. Схема трубопровода

Условия монтажа и компоновка трубопровода влияют на сопротивление потоку и должны учитываться при выборе диаметра труб.

• Длина трубопровода
  Если общая длина трубопровода превышает 50 метров, диаметр выходной трубы следует увеличить на один размер (например, со 100 мм до 125 мм) для компенсации потерь на трение вдоль трубопровода.

• Количество фитингов
  Если трубопровод включает более трех фитингов, таких как отводы, клапаны или обратные клапаны, диаметр выходного патрубка следует увеличить, чтобы уменьшить суммарное воздействие местного сопротивления.

• Направление потока
  Для систем, в которых преобладает вертикальная транспортировка (например, вертикальный подъем на высоту более 10 метров), рекомендуется использовать выходной патрубок большего диаметра, чтобы предотвратить осаждение пульпы в вертикальных участках.
  Для систем транспортировки, преимущественно горизонтальных, можно применять стандартные размеры, при условии, что скорость потока пульпы остается в разумных пределах.

• Высота установки всасывания
  Если впускной трубопровод включает вертикальный участок, направленный вверх (например, при перекачивании пульпы из подземного резервуара), диаметр впускной трубы следует увеличить, чтобы снизить скорость потока и предотвратить низкое давление на входе, тем самым избегая кавитации.

III. Методы проверки правильности выбора диаметра трубы

После установки пригодность диаметров труб можно оценить путем наблюдений в процессе эксплуатации без сложных расчетов, что позволяет вносить практические корректировки.

• Проверка входного патрубка
  Если во время работы насоса возникают посторонние шумы, вибрация или нестабильный поток, вероятно, диаметр входного патрубка недостаточен, что приводит к низкой производительности всасывания. В этом случае следует использовать патрубок большего диаметра.

• Проверка выходного патрубка
  Если расход на выходе недостаточен, давление на выходе низкое или наблюдается сильная вибрация трубы, вероятно, диаметр выходной трубы недостаточен и его следует увеличить.
  Если расход и давление в норме, но потребление мощности двигателя заметно высокое, возможно, выходной патрубок имеет избыточный диаметр, и его следует соответствующим образом уменьшить.