Przeznaczenie i funkcja instalacji zmniejszającej średnicę wlotu i wylotu pompy wodnej

Zmiana średnicy wlotu i wylotu pompy wodnej jest ważnym aspektem technicznym przy projektowaniu układu pompy wodnej. Jego celem jest zapewnienie płynnego przepływu wody, zagwarantowanie marginesu kawitacji, uniknięcie kawitacji, poprawa wydajności tłoczenia oraz zapewnienie dobrego i stabilnego działania pompy wodnej.

1. Możliwość dostosowania natężenia przepływu i prędkości

Natężenie przepływu (Q) pompy wodnej jest bezpośrednio powiązane z jej prędkością (v): Q=A × v (gdzie A to pole-przekroju rury). Gdy wyjściowe natężenie przepływu pompy jest stałe, prędkość pozostanie stała, jeśli średnice rur wlotowych i wylotowych pozostaną niezmienione. Jednak w praktyce inżynierskiej wylot pompy często musi być podłączony do rurociągu tłoczącego-na duże odległości, podczas gdy wlot może być podłączony do urządzenia magazynującego wodę lub sprzętu znajdującego się powyżej. Dzięki konstrukcji redukcji średnicy średnicę rury można zmniejszyć na wylocie, aby zwiększyć prędkość (zwiększając wydajność tłoczenia), a średnicę rury można zwiększyć na wlocie, aby zmniejszyć prędkość (zmniejszając opór ssania). Na przykład w przemysłowej instalacji wody obiegowej, po zmniejszeniu średnicy rury wylotowej pompy z DN200 do DN150, prędkość wzrosła z 1,5 m/s do 2,7 m/s, poprawiając wydajność tłoczenia o 30%, unikając jednocześnie sedymentacji spowodowanej niewystarczającą prędkością.

2. Mechanizm kompensacji strat ciśnienia

Kiedy płyn jest transportowany rurociągiem, następuje utrata ciśnienia (ΔP) na skutek tarcia i lokalnego oporu (takiego jak kolanka i zawory). Zgodnie ze wzorem Darcy'ego ΔP jest proporcjonalne do kwadratu prędkości przepływu. Jeśli średnica rury wlotowej i wylotowej pompy jest taka sama, ciśnienie końcowe może być niewystarczające, gdy system wymaga transportu na duże-odległości lub przechodzi przez wiele elementów oporowych. Zmniejszając średnicę wylotu, można zwiększyć prędkość przepływu przy zachowaniu tego samego natężenia przepływu, a stratę ciśnienia można automatycznie kompensować za pomocą krzywej charakterystycznej wysokości podnoszenia pompy. Biorąc za przykład projekt nawadniania rolnictwa, w pierwotnym projekcie wykorzystano rurę DN100 do transportu natężenia przepływu 50 m³/h na odległość 300 metrów, przy ciśnieniu końcowym wynoszącym zaledwie 0,2 MPa; po zmianie na reduktor średnicy wylotu DN80 ciśnienie końcowe wzrosło do 0,35 MPa, spełniając wymagania nawadniania tryskaczowego.

3. Zapobieganie kawitacji

Kiedy pompa wodna pracuje, ciśnienie wody w rurze ssącej spada i mogą wydzielać się gazy rozpuszczone w wodzie. Jeżeli na rurze ssącej występuje nachylenie lub miejscowe wzniesienie, mogą tworzyć się kieszenie powietrzne. Nagromadzone kieszenie powietrzne mogą przedostać się do korpusu pompy w postaci większych pęcherzyków powietrza, wpływając na natężenie przepływu pompy i wydajność głowicy oraz powodując wibracje i uszkodzenie wirnika, podobnie jak uszkodzenia kawitacyjne. Dlatego konieczne jest zapobieganie. Unikanie miejscowych wzniesień rury i przyjęcie rozsądnego układu i nachylenia rur może skutecznie zapobiec tworzeniu się kieszeni powietrznych w rurze ssawnej pompy.

4. Elastyczność dopasowania systemu

Średnice rur wlotowych i wylotowych pompy wodnej muszą odpowiadać wymiarom styku urządzeń znajdujących się przed i za pompą (takich jak zbiorniki magazynujące, zawory i przyrządy). Konstrukcja o zmiennej średnicy może rozwiązać problem niespójnych wymiarów interfejsów pomiędzy różnymi urządzeniami, unikając wycieków lub trudności instalacyjnych spowodowanych wymuszonymi połączeniami. Na przykład wlot pompy wspomagającej oczyszczalni ścieków musi być podłączony do kratki prętowej DN300, a wylot musi być podłączony do zbiornika napowietrzającego DN250. Specjalnie-wykonane na zamówienie złącze redukcyjne (DN300×DN250) pozwoliło uzyskać płynne połączenie, skracając czas budowy o 40%.

5. Bilans kosztów i efektywności energetycznej

Z ekonomicznego punktu widzenia rury-o dużych średnicach są droższe, ale mają niższy opór, podczas gdy rury o małych-średnicach są tańsze, ale mają większy opór. Konstrukcja o zmiennej średnicy pozwala na zastosowanie rur o odpowiednich średnicach w krytycznych sekcjach (takich jak wloty i wyloty pomp), równoważąc początkową inwestycję i zużycie energii operacyjnej. Biorąc za przykład instalację wodną klimatyzacji kompleksu handlowego, w oryginalnym projekcie w całym projekcie zastosowano rury DN250, a roczny koszt energii wynosił 120 000 juanów; po przejściu na system o zmiennej średnicy obejmujący importowane rury DN300 i eksportowane rury DN250, roczny koszt energii został obniżony do 90 000 juanów, a koszt modyfikacji rur mógł się zwrócić w ciągu 3 lat.

Podsumowując, instalacja o zmiennej średnicy na wlocie i wylocie pompy wodnej nie tylko poprawia wydajność pracy pompy wodnej, ale także skutecznie zmniejsza pulsację przepływu wody i hałas, zapewniając dodatkową ochronę pompy wodnej i rurociągu.