Οι αντλίες είναι ο δεύτερος πιο συχνά χρησιμοποιούμενος βιομηχανικός εξοπλισμός μετά από κινητήρες. Επί του παρόντος, εκμεταλλεύονται εκατομμύρια αντλίες παγκοσμίως, μεταφέροντας χιλιάδες υγρά. Η επιλογή μιας κατάλληλης αντλίας μεταξύ των πολλών τύπων αντλιών που διατίθενται είναι μια πολύ περίπλοκη εργασία. Η επιλογή των αντλιών είναι σε μεγάλο βαθμό μια διαδικασία αντιστοίχισης των δυνατοτήτων μιας συγκεκριμένης αντλίας με τις απαιτήσεις του συστήματος και τα χαρακτηριστικά του υγρού που πρόκειται να αντληθεί. Σε αυτό το άρθρο, θα ξεκινήσουμε με τις ιδιότητες του αντλημένου υγρού, από την άποψη των αναγκών των χρηστών, και στη συνέχεια θα συζητήσουμε την ειδική επιλογή της αντλίας.
Βασικές απαιτήσεις:
Σε οποιαδήποτε εφαρμογή, το πρώτο βήμα είναι να κατανοήσουμε τις βασικές απαιτήσεις του χρήστη για την αντλία. Για παράδειγμα, οι συνθήκες εισόδου, ο απαιτούμενος ρυθμός ροής, η διαφορά πίεσης, η θερμοκρασία και τα χαρακτηριστικά του υγρού, όπως το ιξώδες, η τοποθέτηση, η ευαισθησία διάτμησης και η διαβρωτικότητα, πρέπει να καθορίζονται προκειμένου να επιλέξουν μια καλή αντλία.
Η αντλία πρέπει να λειτουργεί καλά κάτω από τις σωστές συνθήκες αναρρόφησης. Στην πραγματικότητα, το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει οι αντλίες μπορεί να ανιχνευθεί πίσω σε κακές συνθήκες αναρρόφησης. Λόγω του γεγονότος ότι η ικανότητα της αντλίας να ωθεί το υγρό είναι πολύ ισχυρότερη από την ικανότητά του να απορροφά το υγρό, οι συνθήκες εισόδου θα πρέπει να διατηρούνται εντός του εύρους χωρητικότητας της αντλίας.
Η διαφορά πίεσης είναι επίσης ένα κρίσιμο κομμάτι, ειδικά από την άποψη της διάρκειας διατήρησης της ενέργειας και της ζωής της αντλίας. Η χρήση μικρότερων διαμέτρων σωλήνων και μεγαλύτερα μήκη σωλήνων μπορεί να μειώσει το αρχικό κόστος του συστήματος, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε υψηλότερες διαφορές πίεσης στην αντλία. Αυτή η υψηλότερη διαφορά πίεσης θα μετατραπεί σε κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να συντομεύσει τη διάρκεια ζωής της αντλίας, πράγμα που σημαίνει υψηλότερο λειτουργικό κόστος και χαμηλότερη απόδοση.
Τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά υγρών είναι συνήθως γνωστά και το σημαντικό είναι να κατανοήσουμε πώς μια δεδομένη αντλία επηρεάζει αυτά τα χαρακτηριστικά. Η συντριπτική πλειοψηφία των χρηστών είναι πρόθυμη να κρατήσει το υγρό που απορρίπτεται από την αντλία στην ίδια κατάσταση όπως όταν εισέρχεται στην αντλία. Η συμβατότητα των υλικών, του ιξώδους, της ευαισθησίας διατμήσεως και η παρουσία συγκεκριμένων ουσιών ή στερεών έχουν μεγάλη σημασία για τη σωστή επιλογή των αντλιών.
Μόλις ικανοποιηθούν οι βασικές απαιτήσεις και είναι γνωστά τα υγρά χαρακτηριστικά, η επιλογή της αντλίας μπορεί να ξεκινήσει. Οι αντλίες διαιρούνται συνήθως σε δύο βασικές κατηγορίες: κινητικές αντλίες (ο μεγαλύτερος τύπος είναι φυγοκεντρικές αντλίες) και αντλίες θετικής μετατόπισης (PD). Σύμφωνα με στοιχεία του Υπουργείου Εμπορίου των ΗΠΑ, περίπου το 70% όλων των πωλήσεων αντλιών είναι κινητικές αντλίες, ενώ το υπόλοιπο 30% είναι ογκομετρικές αντλίες. Κατά την επιλογή μιας αντλίας, το πρώτο βήμα είναι να προσδιορίσετε ποιο είναι πιο κατάλληλο για τις ανάγκες σας, φυγοκεντρική αντλία ή ογκομετρική αντλία.
Λόγω του γεγονότος ότι οι βασικές βιομηχανικές αντλίες είναι φυγοκεντρικές αντλίες, πολλοί άνθρωποι θα εξετάσουν πρώτα τις φυγοκεντρικές αντλίες. Το κόστος των φυγοκεντρικών αντλιών είναι συνήθως χαμηλότερο από αυτό των ογκομετρικών αντλιών και είναι επίσης ο σωστός τύπος αντλίας που θα χρησιμοποιηθεί σε πολλές περιπτώσεις. Κάθε αντλία αναστατώνει το υγρό με τον δικό του τρόπο και κάθε αντλία έχει τα δικά της μοναδικά χαρακτηριστικά λειτουργίας και καμπύλες. Αλλά σημαντικό, οι φυγοκεντρικές αντλίες μπορούν να επηρεάσουν τον ρυθμό ροής του υγρού, με αποτέλεσμα μια ορισμένη πίεση στη θύρα εκκένωσης. Αντίθετα, όταν μια ογκομετρική αντλία αναδεύει το υγρό, αποκτάται για πρώτη φορά μια συγκεκριμένη ποσότητα υγρού και την παραδίδει από τη θύρα αναρρόφησης στη θύρα εκφόρτισης. Για φυγοκεντρικές αντλίες, σχηματίζεται πρώτα η πίεση και στη συνέχεια δημιουργείται η ροή. Για μια θετική αντλία μετατόπισης, πρώτα σχηματίζει ροή και στη συνέχεια προκαλεί την εμφάνιση πίεσης.
Εκτέλεση
Προκειμένου να επιλέξετε τον καταλληλότερο τύπο από διάφορες αντλίες, είναι σημαντικό να κατανοήσετε τις διαφορές στα λειτουργικά χαρακτηριστικά μεταξύ αυτών των δύο τύπων αντλιών. Όταν βλέπετε το διάγραμμα απόδοσης (Εικόνα 1Α), μπορείτε να δείτε πόσο διαφορετικές είναι οι αρχές λειτουργίας του. Οι φυγοκεντρικές αντλίες έχουν μεταβλητούς ρυθμούς ροής που εξαρτώνται από την πίεση (ή την κεφαλή), ενώ οι ογκομετρικές αντλίες έχουν περισσότερο ή λιγότερο σταθερούς ρυθμούς ροής που είναι ανεξάρτητοι από την πίεση.
Ιξώδες
Το ιξώδες διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη μηχανική απόδοση των αντλιών. Λόγω της φυγοκεντρικής αντλίας που λειτουργεί με την ταχύτητα του κινητήρα, η αποτελεσματικότητά της θα μειωθεί με την αύξηση του ιξώδους που προκαλείται από την αύξηση της απώλειας τριβής μέσα στην αντλία. Λάβετε υπόψη ότι καθώς το ιξώδες αυξάνεται, η αποτελεσματικότητα της φυγοκεντρικής αντλίας μειώνεται γρήγορα (Σχήμα 1Β).
Μια άλλη σημαντική διαφορά έγκειται στην επίδραση του ιξώδους στην ικανότητα της αντλίας. Στον μετρητή ροής (Εικόνα 1C), θα παρατηρήσετε ότι μια φυγοκεντρική αντλία θα παρουσιάσει μείωση του ρυθμού ροής καθώς το ιξώδες αυξάνεται, ενώ μια ογκομετρική αντλία θα αυξήσει αναλόγως τον ρυθμό ροής. Αυτό οφείλεται στο υψηλότερο ιξώδες του υγρού που γεμίζει τα κενά στην ογκομετρική αντλία, με αποτέλεσμα υψηλότερη ογκομετρική απόδοση. Το σχήμα 1C δείχνει μόνο την επίδραση του ιξώδους στον ρυθμό ροής της αντλίας. Θυμηθείτε ότι μπορεί επίσης να υπάρξει αύξηση των ζημιών αγωγών στο σύστημα. Αυτό σημαίνει ότι η ροή μέσα στην φυγοκεντρική αντλία θα μειωθεί περαιτέρω καθώς αυξάνεται η διαφορική πίεση της αντλίας.
Αποδοτικότητα
Όταν εξετάζουμε την επίδραση της διαφορικής πίεσης στη μηχανική απόδοση των αντλιών, οι αντλίες κινητικής ενέργειας και οι ογκομετρικές αντλίες παρουσιάζουν επίσης διαφορετικά χαρακτηριστικά. Το σχήμα 1D δείχνει πώς επηρεάζεται η αποτελεσματικότητα μιας αντλίας από την αυξανόμενη πίεση. Για τις ογκομετρικές αντλίες, η απόδοση βελτιώνεται πραγματικά με την αύξηση της πίεσης, ενώ οι φυγοκεντρικές αντλίες έχουν ένα βέλτιστο σημείο απόδοσης (BEP). Και στις δύο πλευρές αυτού του σημείου, η συνολική απόδοση της αντλίας θα μειωθεί σημαντικά.
Κατάσταση εισόδου
Αυτοί οι δύο τύποι αντλιών έχουν σημαντικά διαφορετικές απαιτήσεις για συνθήκες εισόδου. Μια φυγοκεντρική αντλία απαιτεί μια ορισμένη ποσότητα υγρού εκ των προτέρων για να σχηματίσει μια διαφορά πίεσης. Μια ξηρή αντλία χωρίς υγρό δεν μπορεί να ξεκινήσει μόνη της. Μόλις ξεκινήσει η λειτουργία, η φυγοκεντρική αντλία πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις πίεσης καθαρής εισόδου που συνιστά ο κατασκευαστής.
Λόγω του γεγονότος ότι η ογκομετρική αντλία αναστατώνει το υγρό μέσω της επέκτασης και της συστολής του όγκου του υγρού, θα σχηματιστεί μια κατάσταση αρνητικής πίεσης στην είσοδο, οπότε η ογκομετρική αντλία μπορεί να αρχίσει να γεμίζει μόνη της. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτός είναι ο μόνος καθοριστικός παράγοντας για την επιλογή μιας θετικής αντλίας μετατόπισης ή μιας φυγοκεντρικής αντλίας.
Συνοψίζω
Γενικά, όταν το ιξώδες υπερβαίνει τα 150 CP, είναι απαραίτητο να είναι σε θέση να προβλέψουμε τον ρυθμό ροής σε ένα ευρύ φάσμα ή όταν είναι επιθυμητό να μπορεί να ληφθεί υπόψη η αντλία από μόνη της, μπορεί να ληφθεί υπόψη μια ογκομετρική αντλία. Κατά την επιλογή μεταξύ των φυγοκεντρικών αντλιών και των ογκομετρικών αντλιών, πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη η κατανάλωση ενέργειας, καθώς μπορεί να υπάρχουν σημαντικές διαφορές στην κατανάλωση ενέργειας μεταξύ αυτών των δύο τύπων αντλίας γαλακτωματοποίησης και των αντλιών λοβών κλπ. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για καταστάσεις όπου ο ρυθμός ροής είναι κάτω από 100 γαλόνια ανά λεπτό, όπου η μείωση της φυγοκεντρικής απόδοσης της αντλίας θα είναι μεγαλύτερη.
Η κυριαρχία των αρχών λειτουργίας των διαφόρων αντλιών είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης για την επιλογή του σωστού μοντέλου για ένα δεδομένο περιβάλλον εφαρμογής. Αν και οι διαφορές μεταξύ των διαφόρων επιλογών μπορεί να μην είναι πολύ σαφείς, οι βασικές διαφορές στη λειτουργία και την ικανότητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καθοδήγηση της επιλογής. Η εσφαλμένη επιλογή αντλίας οδηγεί συχνά σε υψηλότερο κόστος. Συγκεκριμένα, θα έχει δυσμενείς επιπτώσεις στο χρόνο διακοπής, την απώλεια παραγωγής, το κόστος συντήρησης και την κατανάλωση ενέργειας. Η δαπάνη περισσότερο χρόνο επιλέγοντας το σωστό και την κατάλληλη αντλία μπορεί να ελαχιστοποιήσει το περιττό κόστος και να επιτύχει υψηλότερα μακροπρόθεσμα οφέλη.
Ως μη-Νευτονική υγρή μεταφορά εξοπλισμού έρευνας και κατασκευής επιχειρήσεων, η Durrex Pumps έχει λάβει 56 εθνικά διπλώματα ευρεσιτεχνίας, συμπεριλαμβανομένων 11 διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας εφεύρεσης. Η εταιρεία έχει αναπτύξει αντλίες ρότορα, ομοιογενείς αντλίες, αντλίες λείανσης, αντλίες λοβού από καουτσούκ, μαγνητικές αντλίες και άλλα προϊόντα, παρέχοντας εξοπλισμό μεταφοράς υγρών και τεχνικές υπηρεσίες σε περισσότερους από 10000 πελάτες παγκοσμίως.
