Кавитация и Снижение производительности питательных насосов
Одной из причин нарушения подачи питательной воды в необходимом количестве в паровой котел может быть неудовлетворительные условия всасывания.
Каждый насос имеет определенную характеристику всасывания или всасывающую способность, которую необходимо учитывать при подборе насоса. После выбора модели насоса необходимо проверить, не будет ли он работать с кавитацией.
Кавитация насоса
При определении места установки питательных насосов в здании паровой котельной необходимо исходить из условия предотвращения возникновения кавитации во всасывающем патрубке питательного насоса.
Необходимо максимально стремиться обеспечить условия для работы насоса без кавитации.
Кавитация появляется, когда давление воды в насосе падает до давления ее насыщенных паров, при этом из воды начинает выделяться растворенный газ, что в конечном итоге может привести к нестабильной работе насоса, чрезмерной вибрации, понижению КПД и срыву подачи насоса и как следствие аварийный останов котла по низкому уровню.
Долговременная работа насоса в таком режиме может привести к быстрому износу рабочего колеса.
Факторы влияющие на условия всасывания
Температура перекачивающей жидкости
В большинстве случаев питательные насосы подают воду в котел из питательных баков термических атмосферных деаэраторов, где температура воды составляет 102…104 *С. С ростом температуры воды возрастает давление насыщенных паров, что приводит к уменьшению, такой характеристики, как высота всасывания насоса.
Расположение насосов относительно поверхности воды
Питательные насосы необходимо устанавливать в наиболее низкой точке здания котельной, чтобы за счет создавшегося напора воды из деаэратора обеспечить требуемый подпор воды во всасывающем патрубке насоса.
Гидравлическое сопротивление магистрали перед насосами
Для уменьшения гидравлического сопротивления во всасывающей магистрали стараются делать ее максимально короткой, с минимальным количеством устанавливаемой на ней арматуры.
Часто, случаи снижения производительности питательных насосов могут возникнуть в первое время работы нового котельного оборудования из-за засорения сетчатых фильтров, установленных на линии перед насосами из за попадания сварочного шлака, грязи и т.д.
Значения скорости воды и диаметры магистрали до насосов
При расчете трубопровода от деаэратора до насосов необходимо учитывать, что скорость воды должна быть в пределах 0,5…1,0 м/с.
Чем больше скорость потока, тем ниже статическое давление в нем.
Если первые два факторы находятся на предельных значениях, например, Т воды = 104*С и/или требуемый подпор воды на граничных значениях, то лучше принять скорость 0,5 м/с.
Если температура воды в баке низкая или высота подпора с большим запасом, то скорость можно принять 1,0 м/с
Скорость воды зависит от выбранного диаметра трубопровода и арматуры.
ДИАМЕТР ТРУБОПРОВОДА перед насосами
Зная рекомендуемую скорость на участке от деаэратора до питательного насоса можно определить диаметр трубопровода в зависимости от необходимой подачи питательной воды.
| DN 15 | DN 20 | DN 25 | DN 32 | DN 40 | DN 50 | DN 65 | DN 80 | DN 100 | DN 125 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 м/с | 0,42 | 0,71 | 1,2 | 2,0 | 2,6 | 4,2 | 7,0 | 9,6 | 16 | 25 |
| 1,0 м/с | 0,85 | 1,4 | 2,3 | 3,9 | 5,3 | 8,4 | 14 | 19 | 32 | 49 |
Так для парового котла паропроизводительностью 8000 кг/час , оснащенным питательным насосом Grundfos CR 10-16, с температурой воды в деаэраторе 104 *С и подпором воды 3,0 метра выбираем перед насосом диаметр трубопровода и арматуры — DN80 для объемного расхода 8,8 м3/ч с учетом 5% продувок. Если принять меньший диаметр, то это приведет к увеличению скорости воды в трубопроводе и как следствие — снижение производительности насоса при максимальных нагрузках, а затем и срыв подачи.
практические советы для предотвращения кавитации
- Как можно ниже разместить насос, например в специальном приямке.
- Уменьшить потери на трение во всасывающей трубе.
- Уменьшить подачу насоса
- Увеличить высоту всасывания за счет повышения уровня воды в деаэраторе
- Установить насос с более низким NPSH
Расчет давления на входе в насос
Расчет будем проводить для температуры воды в деаэраторе, равной 104 *С. Так как вода в термическам деаэраторе находиться в кипящем состоянии, поэтому атмосферное давление + рабочее давление в деаэраторе на месте работы насоса уровновешивается давлением паров жидкости.
При расчете давления на входе в насос NPSH(a) применяем формулу:
NPSH(a) = H — R — К
Н — высота от зеркала воды в баке деаэратора до всасывающего патрубка,
R — потери на трение в трубопроводе,
К — коэффициент запаса (принимается от 0,5 до 1 метра)
Для предотвращения работы насоса в кавитации значение давления на входе в насос NPSH(a) должно быть больше, чем требуемое давление на насосе NPSH, указанное в технических характеристиках на данную модель насоса.
Выводы
Всегда необходимо помнить, что только правильно спроектированная система, является гарантией правильной работы насосного оборудования в паровой котельной. Любые дополнительные расходы понесенные во время проектирования, будут намного ниже, чем затраты на исправление уже работающей установки с кавитацией.
дополнительная информация по теме
