Magnetické spojky, NPSH Margin & Reverse Runaway Speed
Q. Jaké jsou účinky zvyšující se teploty na magnetické spojky v rotačce bezucpávkové čerpadlo?
A. Vířivé proudy v plášti kontejnmentu jsou jedním ze zdrojů tepla v bezucpávkovém čerpadle. Teplo je také generováno třením kapaliny, když se vnitřní magnet pohybuje kapalinou uvnitř pláště kontejnmentu.
Magnetické spojky podléhají určité ztrátě schopnosti točivého momentu se zvyšující se teplotou. Každý materiál s permanentním magnetem má navíc jedinečný Curieův bod, což je teplota, při které materiál ztrácí veškerý magnetismus. Pod Curieovým bodem jsou dva rozsahy označovány jako vratná teplota a nevratná teplota.
K vratným ztrátám přirozeně dochází v normálním rozsahu jmenovitých teplot spojky. Spojka se vrátí do plné pevnosti, když se ochladí na okolní teplotu. Mezi jmenovitou teplotou spojky a Curieovým bodem je rozsah, ve kterém magnety trvale ztrácejí procento své síly v závislosti na čase a teplotě. Koncoví uživatelé by se měli před dimenzováním magnetické spojky pro danou aplikaci poradit s výrobcem ohledně konkrétních informací o kroutícím momentu spojky v závislosti na teplotě. Obecně uznávané užitečné teplotní limity se liší podle typu a jakosti magnetu.
Další informace o teplotních účincích magnetické vazby viz ANSI/HI 4.1-4.6 Bezucpávková, magneticky poháněná rotační čerpadla pro názvosloví, definice, použití, provoz a testování.
Otázka: Jaké informace jsou k dispozici pro určení vhodné rezervy čisté pozitivní sací výšky (NPSH) pro mé rotodynamické čerpadlo?
A. Určení vhodného rozpětí NPSH bere v úvahu faktory, které ovlivňují výkon a životnost čerpadla. Nedostatečná rezerva NPSH může ovlivnit výšku čerpadla, hluk a vibrace. Životnost čerpadla může být snížena v důsledku eroze materiálu a poškození ložisek nebo těsnění.
Doporučené poměry rezerv se mohou lišit podle typu čerpadla a aplikace, přičemž vyšší hodnoty platí pro čerpadla s vyššími provozními otáčkami a/nebo nepřetržitým provozem mimo preferovaný provozní rozsah čerpadla.
Větší okraj NPSH není pro pumpu škodlivý, ale nemusí být žádoucí. Zadání vyšší rezervy může vést k neoptimálnímu výběru čerpadla, který zvýší náklady na čerpací zařízení (větší/pomalejší čerpadla nebo čerpadla s induktory), sníží účinnost nebo sníží provozní rozsah, protože bylo zvoleno čerpadlo s vyšší specifickou rychlostí sání. Požadavek na větší sací výšku pro zvýšení marže NPSH může také zvýšit náklady na konstrukci čerpací stanice.
Doporučené použití rezervy NPSH zahrnuje známou konstrukci čerpadla s pevnými charakteristikami NPSH3, které vedou k rozumné a bezpečné hodnotě specifické rychlosti sání. V takové situaci se marže NPSH aplikuje na NPSH3 při sledovaném průtoku, aby se získala minimální hodnota dostupné čisté pozitivní sání (NPSHA). Použití vyšší hodnoty rezervy NPSH za těchto okolností obecně vede ke konzervativnějším podmínkám pumpy. Pokud nelze dosáhnout doporučené rezervy NPSH, pak volba nižší provozní rychlosti pro čerpadlo pro pevný průtok obvykle povede ke konzervativnímu výběru.
Koncoví uživatelé jsou upozorněni, pokud jde o získání rezervy NPSH specifikací čerpadel s vyššími specifickými rychlostmi sání, které mají nižší hodnoty NPSH3. Konstrukce čerpadel s vyšší specifickou rychlostí sání bude pravděpodobněji pociťovat nežádoucí hluk a užší provozní rozsah ve srovnání s konstrukcemi čerpadel s nižší specifickou rychlostí sání. Špatné podmínky sání mohou vést k oddělení toku a zkreslenému toku na vstupu oběžného kola, což může nepříznivě ovlivnit NPSHA čerpadla.
Další informace o rozpětí NPSH pro rotodynamická čerpadla viz ANSI/HI 9.6.1 Rotodynamická čerpadla – směrnice pro marži NPSH.
Otázka: Jaká je zpětná rychlost rotodynamického čerpadla?
A. Náhlé selhání napájení a zpětného ventilu během provozu čerpadla proti statické výšce bude mít za následek obrácené otáčení čerpadla. Pokud je čerpadlo poháněno hnacím motorem, který při zpětném chodu klade malý odpor, rychlost zpětného chodu se může přiblížit svému maximu v souladu s nulovým točivým momentem. Tato rychlost se nazývá reverzní rychlost.
Jestliže dopravní výška, pod kterou může k takovému provozu docházet, je stejná nebo větší než dopravní výška vyvinutá čerpadlem v bodě jeho nejlepší účinnosti během normálního provozu, pak může rychlost běhu překročit rychlost odpovídající normálnímu provozu čerpadla. Tyto nadměrné otáčky mohou způsobit vysoké mechanické namáhání rotujících částí čerpadla a hnacího motoru.
Znalost této rychlosti je proto nezbytná pro ochranu zařízení před možným poškozením.
Praktické je vyjádření rychlosti běhu jako procento normální provozní rychlosti. V tomto případě se předpokládá, že dopravní výška odpovídající rychlosti rozběhu je stejná jako výška vyvinutá čerpadlem v bodě nejlepší účinnosti.
Přechodné podmínky, během kterých může docházet k nekontrolované rychlosti, často vedou ke značným změnám hlavy v důsledku rázů v tlakovém potrubí.
Protože většina čerpacích jednotek má relativně malou setrvačnost, rázy mohou způsobit rychlé kolísání rychlosti. Rychlost útěku může být v takovém případě konzistentní s nejvyšší hlavou vyplývající z rázů.
Znalost rázové charakteristiky potrubí je proto nezbytná pro určení rychlosti útěku, a to je zvláště důležité v případě dlouhých vedení.
Další přehled viz ANSI/HI 2.4 Rotodynamická (vertikální) čerpadla pro manuály popisující instalaci, provoz a údržbu.
Obrázek A.7. Obrácený poměr rychlosti v rozběhu versus konkrétní rychlost (metrická)
Obrázek A.8. Obrácený poměr rychlosti v rozběhu oproti specifické rychlosti (jednotky v USA)