О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Предвключенный шнек на всасе насоса 

Кавитация является одной из самых частых причин выхода из строя насосного оборудования. Существуют различные методы снижения кавитационного запаса насоса. Одним из них является применение предвключенного шнека на всасе насоса (англ. inducer, «индюсер») – см. рисунок 1. Шнек – это осевое рабочее колесо с лопастями, закрученными по спирали вокруг центральной ступицы. По сути, предвключенный шнек на всасе насоса выполняет функцию бустерного насоса для рабочего колеса. Как правило, шнеки имеют от 2 до 4 витков лопастей.

Применение предвключенного шнека позволяет снизить кавитационный запас насоса (NPSHr) на величину до 35-50%. Это позволяет меньшим насосам работать на больших скоростях, что в результате снижает капитальные расходы за счет использования меньших типоразмеров. Также предвключенный шнек используется в системах с низким значением располагаемого кавитационного запаса системы (NPSHa), с высоким давлением насыщенных паров, сред с возможным подсасыванием воздуха или большим количеством растворенных газов. Применение предвключенного шнека также хорошо зарекомендовало себя на перегретой воде.

Предвключенный шнек
Рисунок 1. Предвключенный шнек

Рассмотрим принцип действия предвключенного шнека. Как известно, для того, чтобы не возникало явление кавитации, давление на всасе должно быть выше давления насыщенных паров. Исходя из этих величин, рассчитывают величину кавитационного запаса системы (NPSHA). Кавитационный запас насоса (NPSHR) определяет то минимальное значение кавитационного запаса системы, при котором насос может работать без возникновении кавитации, соотвественно условие бескавитационной работы насоса можно записать как: NPSHA>NPSHR. Обычно между этими двумя величинами берут некоторый запас.

Рассмотрим пример, при котором кавитационный запас насоса NPHSR на рабочем колесе NPSHRрк выше располагаемого кавитационного запаса системы NPSHA. Такой насос будет кавитировать. Из-за своей конструкции, шнек имеет меньшее значение кавитационного запаса, чем рабочее колесо, и может работать с меньшим значением NPSHA на всасе насоса: NPSHRшн<NPSHA<NPSHRрк. Если шнек установить перед рабочим колесом, он увеличит давление жидкости, тем самым перед рабочим колесом будет располагаемый кавитационный запас, равный сумме NPSHA и напора, развиваемого шнеком: NPSHAрк=NPSHA+Hшн. Т.к. выполняется условие NPSHAрк>NPSHRрк, насос работает без кавитации. Кривая изменения давления показана на рисунке 2.

Распределение давления перекачиваемой жидкости при применении предвключенного шнека
Рисунок 2. Распределение давления перекачиваемой жидкости при применении предвключенного шнека

Однако, применение предвключенного шнека имеет некоторые ограничения. Во-первых, применение шнека должно соотвестовать конструкции насоса. При добавлении дополнительной детали увеличивается масса насоса, увеличивается длина вала и, что более критично, длина консольной части, что может увеличить биение вала и, как следствие, снизить срок службы торцевого уплотнения и подшипников насоса. Во-вторых, применение предвключенного шнека уменьшает диапазон работы насоса, иногда сокращая его до +/-10% от расхода в расчетной точке, т.к. кривая NPSHR имеет крутой рост в областях, отличных от расчетного режима (см. рисунок 3). Таким образом, применение шнека оправдано только в тех случаях, когда конструкция насоса и данные гидравлической системы позволяют его использование.

Зависимость NPSHR от расхода при применении предвключенного шнека и без него
Рисунок 3. Зависимость NPSHR от расхода при применении предвключенного шнека и без него

Следует заметить, что применение шнека не всегда позволяет получить желаемое значение кавитационного запаса насоса. В таком случае следует использовать другие методы увеличиения NPSHA и уменьшения NPSHR.

Значение NPSHA можно увеличить следующими способами:
  • Увеличить давление на всасе;
  • Поднять резервуар над уровнем линии всаса насоса;
  • Увеличить уровень жидкости в резервуаре на всасывании;
  • Уменьшить значение давления насыщенных паров жидкости (например, охладив жидкость);
  • Применив полупогружной вертикальный двухкорпусной насос (тип VS6 по классификации API610);
  • Изменить трубопроводную обвязку на всасе: увеличить диаметр, убрать фиттинги и задвижки, создающие дополнительное сопротивление

Кроме использования предвключенного шнека, значение NPSHR можно понизить:
  • Использовать рабочие колеса двойного всаса;
  • Выбрать другую гидравлику рабочего колеса (с большей площадью горловины рабочего колеса)
  • Выбрать больший типоразмер насоса, уменьшить частоту вращения вала.
идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии