أيون المضخة المناسب: تجنب تضخم المضخات الخاصة بك
يعد الاختيار الصحيح للمضخة أكثر أهمية من أي وقت مضى ، وله عواقب وخيمة على الصيانة والموثوقية والكفاءة. تظل عملية الاختيار صعبة بالنسبة للمستخدمين العاديين ، وحتى التعاقد على العمل مع شركة هندسية ذات سمعة طيبة لا يضمن النجاح. في هذا العمود ، سنغطي تصميم مضخة الطرد المركزي ، والمزالق الشائعة في عملية الاختيار وعواقب الاختيار غير السليم.
كانت تقنية مضخة الطرد المركزي موجودة منذ قرون دون أي تغييرات ثورية. هناك سبائك وطلاءات جديدة لبناء الأغلفة والدفاعات منها ، وزادت الكفاءات. بور التصميم الأساسي لم يتغير إلى حد كبير. على عكس تقنيات القرن الحادي والعشرين الأخرى ، فإن مضخة الطرد المركزي منذ 100 عام مطابقة تقريبًا للتصميمات الحديثة. إذا كان هناك أي شيء ، فإن التصميمات القديمة أكثر قوة ، حيث تجبر السوق التنافسية الحالية الشركات المصنعة على خفض التكاليف من خلال التخلص من المواد الزائدة.
قد يكون أداء المضخة من شركة مصنعة حسنة السمعة ضعيفًا في النظام بغض النظر عن المضخة"جودة محددة. يمكن لمضخة مصنوعة من التيتانيوم ومصممة لدورة حياة مدتها 30 عامًا ، على الرغم من كونها باهظة الثمن ، أن تعمل بشكل غير كافٍ لاستخدامات صناعية أخرى. لذلك ، من الضروري ملاءمة المضخة المناسبة للتطبيق الصحيح. لفهم سبب حدوث الفشل ، دعنا"حفر في نقاط التشغيل الأساسية لمضخات الطرد المركزي.
تصميم المضخة
عندما يدور عمود المضخة ، فإنه يحول المكره داخل الغلاف ، مما يضيف الطاقة إلى سائل العملية. هذا يسمح للمكره بالعمل كعنصر ناتئ مع حلقة مقاومة للتآكل ، وموانع تسرب ومحامل تحافظ على كل شيء في مكانه ويمنع تسرب السوائل إلى الخارج. المكره الغزل يغير السائل الوارد"s ، والذي يمكن أن يسبب أحمالًا شعاعية مكثفة على المضخة. لا تقلل المحامل احتكاك التدحرج فحسب ، بل تدعم أيضًا عمود المضخة وتمتص هذه الأحمال الشعاعية. يمكن رؤية ذلك في عرض تفصيلي لمضخة طرد مركزي في الصورة 1.
صورة 1. عرض تفصيلي لمضخة طرد مركزي (الصور مجاملة من المؤلف)
تحتوي جميع المضخات على نقطة تصميم حيث يتم تعظيم الكفاءة ، تسمى أفضل نقطة كفاءة (BEP). هذا هو المكان الذي تعمل فيه المضخة بأكبر قدر من السلاسة ويتم تقليل القوى الشعاعية إلى الحد الأدنى. كلما ابتعدت عن BEP ، زادت الأحمال الشعاعية على المضخة. سيكون للمضخة عمومًا سرعة حرجة تبلغ حوالي 25 في المائة فوق BEP حيث يتم الوصول إلى ترددها الطبيعي وقد يحدث اهتزاز مفرط. سوف تهز المضخة نفسها بشكل أساسي ، تمر أولاً بحلقة التآكل ، ثم الأختام وأخيراً المحامل. عادة ما يكون من السهل تحديد ذلك لأن المضخة ستهتز وقد تبدأ في تسريب السوائل قبل أي صيانة مجدولة.
موثوقية المضخة
توضح منحنيات المضخة العلاقة القوية بين عمر المضخة وموثوقية المضخة وأين تعمل المضخة على منحنىها.
أداء المضخات الفردية هو مزيج من تصميم المضخة وظروف التشغيل. المضخة"يتم توفير بيانات أداء s للمستخدم في شكل منحنيات مضخة ، مع الوظيفة الأساسية للتواصل أو تحديد العلاقة بين معدل التدفق والرأس الكلي لمضخة معينة. يتم توفيرها من قبل الشركة المصنعة وتوضح خصائص التشغيل لنوع وحجم وسرعة محددة للمضخة بناءً على نتائج الاختبارات المعيارية وظروف الاختبار. تحافظ المضخة الصحية على العلاقة المحددة بين الرأس والتدفق في جميع الأوقات.
منحنى المضخة مطلوب من أجل:
· اختيار المضخة المناسب. سيضمن استخدام منحنى المضخة أن المضخة المحددة مطابقة لمتطلبات النظام.
· مراقبة صحة المضخة. إذا كانت المضخة لا تعمل على المنحنى المنشور ، فهناك خطأ ما.
· استكشاف الأخطاء وإصلاحها في تشغيل نظام الأنابيب بالكامل. توفر المضخة الطاقة للنظام ، ومعرفة الطاقة التي تدخل هو دليل مهم لتحديد المشكلات. بدون منحنى المضخة ، من الصعب للغاية تحديد سبب المشكلة في النظام وما يجب القيام به لتصحيح المشكلة.
من أجل الدقة ، من الضروري وجود منحنى مضخة لكل مضخة.
توضح الصورة 2 منحنى مضخة منمنمة باللون الأسود بكفاءة باللون الأخضر. للتشغيل في BEP ، يجب على النظام إما التحكم في الضغط عند مخرج المضخة أو التدفق عبر النظام للحفاظ على نقطة تشغيل المضخة (المشار إليها بالسهم الأحمر).
صورة 2. منحنيات المضخة والموثوقية
على سبيل المثال ، إذا تسبب النظام في تجاوز الضغط عند التفريغ الضغط عند BEP ، فستتحرك نقطة التشغيل إلى اليسار أعلى المنحنى وسيقل التدفق. إذا تسبب النظام في الضغط على المضخة"s التفريغ للإسقاط ، ستتحرك نقطة التشغيل لأسفل وإلى اليمين. يؤدي الانتقال إلى اليسار أو اليمين من BEP إلى زيادة القوى على المكره ، وتسبب هذه القوى ضغوطًا لها تأثير سلبي كبير على عمر وموثوقية المضخة.
إذا قمنا بتراكب العمر المتوقع للمضخة كدالة لمكان تشغيل المضخة ، فإننا نحصل على"منحنى بارينجر"مما يوضح متوسط الوقت بين الفشل (MTBF) كدالة لمعدل تدفق BEP. تم إنشاء هذا المنحنى بواسطة Barringer & Associates في دراسة لفشل الختم في مضخات الطرد المركزي.
باستخدام الصورة 2 ، كلما اقتربت المضخة من أفضل الممارسات البيئية ، زاد MTBF. نظرًا لأن معدل تدفق التشغيل للمضخة يتحرك بعيدًا إلى اليسار أو اليمين من BEP ، تحدث الأعطال بشكل متكرر.
ينخفض MTBF إلى النصف عندما تعمل المضخة بنسبة 20 في المائة أقل من أفضل الممارسات البيئية أو 10 في المائة فوقها كما هو موضح. عند التشغيل على يسار أفضل الممارسات البيئية ، تؤدي مشاكل مثل ارتفاع درجة الحرارة ، وانخفاض تجويف التدفق ، ومشاكل التحمل ، وانخفاض عمر المكره ، وإعادة تدوير الشفط والتفريغ إلى فشل الختم وتعطل المضخة. على يمين أفضل الممارسات البيئية ، يتم تنفيذ عمر المحمل والختم ، وتحدث مشاكل التجويف.
تتمثل النقاط الرئيسية في فهم كيفية تأثير النظام على المضخة على منحنىها وتزداد موثوقية وعمر المضخة عندما تعمل المضخة بالقرب من أفضل الممارسات البيئية.
تجويف المضخة
التجويف هو مصدر قلق كبير. يمكنه هدم المضخات بسرعة كبيرة. إذا كان هناك ضغط سحب منخفض أو كانت المضخة تعمل في أقصى نهاية منحنىها ، فإنها تسحب السائل من خلاله بسرعة كبيرة بحيث ينخفض ضغط السائل عن ضغط البخار ويمكن أن يتسبب في غليانه.
على سبيل المثال ، عند مستوى سطح البحر يغلي الماء عند 212 درجة فهرنهايت (F). في قمة جبل إفرست ، حيث يكون الضغط أقل بكثير ، يغلي الماء عند 160 درجة فهرنهايت ، في المضخة ، قد ينخفض الضغط بدرجة كافية لدرجة أن الماء"يغلي"عند 60 فهرنهايت ، أو مهما كانت درجة الحرارة المحيطة.
قد يبدو من الصعب على الهواء تجريد الفولاذ في المضخة. في الواقع ، فإن الملايين من تكوينات فقاعات البخار والانفجارات الداخلية هي التي يمكن أن تسبب الضرر. يكون هذا التأثير واضحًا بمجرد تشغيل المضخة ويمكن أن يبدو وكأنه يتم ضخ الحصى بغض النظر عن السائل الأساسي. لهذا السبب ، قد يكلف إنفاق أموال إضافية على مضخة كبيرة الحجم المزيد من المال في الصيانة والإصلاحات.
عملية التصميم
نظرًا لأن عملية الأنابيب الفردية غير معروفة بشكل عام ، يميل المهندسون إلى زيادة حجم المضخات. إنهم لا يعرفون بالضبط كيف سيوجه المقاول الأنابيب ، وبالتالي يدرجون عامل أمان في الحسابات. يأتي عامل الأمان هذا عمومًا في مقدمة سيناريو التصميم الأسوأ.
يتم تحفيز الشركات الهندسية من خلال حقيقة أنها لا تريد أن يتم إلقاء اللوم عليها بسبب مضخة صغيرة الحجم إذا لم تكن قادرة على تلبية متطلبات العملية. تخيل الغضب والضرر للشركة"سمعة عملائهم إذا لم يحصل عملاؤهم على ضغط ماء كافٍ من الدش أو التبريد من التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) أو التدفق من المجاري.
القاعدة العامة لعوامل الأمان هي 10 بالمائة. سيفترض المهندس المبتدئ عمومًا قدرًا معينًا من الطاقة المطلوبة بناءً على الأنابيب المتوقعة والعملية وعناصر التحكم ، ثم يضيف 10 بالمائة إلى هذا الرقم.
قد يقوم مهندس كبير بمراجعة العمل وإضافة 10 بالمائة إضافية أيضًا. تستمر الأمور في التعقيد حيث قد يكون لدى المستخدمين النهائيين توقعات غير واقعية للقدرة الإنتاجية نظرًا للأعداد الكبيرة المرغوبة ، أو قد يرغبون في وضع البنية التحتية في مكانها لسنوات التوسع المحتملة على الطريق. عندما يتم طلب المضخة أخيرًا ، فإن الشركة المصنعة"سيساعد ممثل s في اختيار مضخة كبيرة بما يكفي للتعامل مع هذه العمليات ثم بعضها.
تنتهي عوامل الأمان هذه بالتراكم على بعضها البعض تاركة العملية الفعلية شيئًا مختلفًا عما هو مطلوب.
قد يكون المستخدم مثقلًا بمضخة غير فعالة وإمكانية مئات الآلاف من الدولارات في الطاقة الإضافية والصيانة. هذا هو السبب في أن استخدام البرنامج لنمذجة ظروف التدفق المتوقعة في نقاط التشغيل المختلفة يوصى به بشدة.
نتائج العالم الحقيقي
بحسب المعهد الهيدروليكي"س"تحسين نظام الضخ ،"اكتشف تقييم 1690 مضخة في 20 مصنع معالجة بعض النتائج المثيرة للقلق. ووجدوا أن متوسط كفاءة الضخ أقل من 40 بالمائة. علاوة على ذلك ، كانت كفاءة أكثر من 10 بالمائة من المضخات من تلك الدراسة أقل من 10 بالمائة.
تم العثور على سبب رئيسي هو الاختيار غير المناسب للمضخة. القاعدة العامة هي أن المضخة والمحرك سيكلفان حوالي دولار واحد في اليوم لكل حصان من المحرك. بينما تختلف تكاليف الطاقة حسب الموقع ، فهذه نقطة انطلاق جيدة لبدء فهم التكاليف المحتملة التي تواجهها.
بالنسبة للمضخات ذات القدرة الحصانية الأكبر التي تعمل بشكل غير فعال ، فإن رأس المال الضائع يكون مذهلاً. نادرًا ما تكون تكاليف الطاقة وحدها سببًا للتغيير ، ناهيك عن تحول الصناعة.
بمجرد تركيب وتشغيل المضخات ، تصبح تكاليف الطاقة بعيدة عن الأنظار وبعيدًا عن الذهن. هناك تكاليف أخرى كثيرة في المنشآت الصناعية ، واكتشاف التكلفة الحقيقية للمضخة
يكون صعبًا عندما يتم دفنه في فاتورة طاقة صناعية جنبًا إلى جنب مع ارتفاع تكاليف التدفئة والتبريد وتشغيل المعدات.
هناك فوائد إضافية من نظام محسن أكثر من مجرد توفير الطاقة-جودة وكمية العملية للمبتدئين. في كثير من الحالات ، تُركت الأنظمة بمفردها ، لأنها تعمل ولا يريد المديرون تعريض العملية للخطر.
ينجح هذا إذا كنت راضيًا عن الوضع الراهن. ومع ذلك ، قد تؤدي التغييرات الطفيفة في النظام إلى زيادات كبيرة في الإنتاج طوال الوقت. عند التفكير في هذه التغييرات على مدى سنوات عديدة ، تؤدي إلى نتائج مثيرة.
تولد موثوقية النظام وانخفاض الصيانة بعضًا من أكبر المدخرات عندما يعمل نظام الضخ بشكل صحيح.
من منحنى Barringer ، يمكننا أن نرى أنه يجب علينا العمل بالقرب من المضخة"s أفضل الممارسات البيئية من أجل تعظيم كفاءتنا ومتوسط الوقت بين فشل المضخة.
تصمم الشركات المصنعة للمضخات ذات السمعة الطيبة مضخاتها لتعمل لمدة 20 عامًا أو أكثر من التشغيل إذا تم إجراؤها بشكل صحيح ، ومع ذلك غالبًا ما يكون المستخدمون النهائيون راضين عن خمس سنوات فقط. من السهل أيضًا تتبع التكاليف في الأجزاء والعمالة. إن فرصة التوفير من الصيانة والموثوقية الأفضل وحدها تضمن نظرة ثانية على المضخات والأنظمة الخاصة بك.
https://www.pumpsandsystems.com/