DPVCF для питания паровых котлов

Применение вертикальных многоступенчатых насосов типа DPVCF для питания паровых котлов

Использование насосов в качестве питательных для котлов является одним из наиболее сложных применений насосного оборудования. Множество быстро изменяющихся параметров во время работы питательного насоса (температура жидкости, давление на входе в насос и т. д.) усложняют его подбор и требуют проведения тщательного расчета на кавитацию во всем диапазоне работы.

Значительное влияние на срок службы насоса также оказывают внешние условия такие как: температурные напряжения трубопроводов, чистота перекачиваемой жидкости, химический состав воды, частота включения насоса.

Расчет на кавитацию

Кавитация (от лат. cavitas — пустота) — явление вскипания жидкости и последующей конденсации пузырьков пара в потоке, сопровождаемое гидравлическими ударами. Вскипание жидкости происходит в области, где давление падает до давления парообразования. В потоке жидкости такое падение давления происходит обычно в области повышенных скоростей, а именно, для насоса, на входной кромке лопатки рабочего колеса, а также на некоторых неподвижных частях. Пузырьки пара уносятся в глубь рабочего колеса, где под действием разности давления схлопываются, при этом разность давления может достигать тысячи атмосфер, это приводит к гидроударам, выщерблению стенок канала насоса (кавитационная эрозия), также возникают звуковые явления: шум, треск, удары, вибрация, — при этом происходит падение подачи, напора, мощности, КПД.

Кавитационные свойства насоса зависят от скорости вращения, степени совершенства входной части насоса, не зависят от выходной части насоса.

Для того, чтобы насос работал без кавитации, необходимо выполнить условие:
NPSHA ≥ NPSH + 0,5…1 м.
NPSHA — кавитационный запас системы (кавитационный запас, м) рассчитывается, исходя из имеющейся системы всасывающего трубопровода, и равен:
NPSHA = Pвх. — Рн.п., где
Рвх. — давление на входе в насос, абсолютное значение (м);
Рн.п. — давление насыщенного пара при заданной температуре жидкости (м), табличные данные, см. табл.

Температура воды, °С  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Рн.п., м 0,06 0,13 0,24 0,43 0,75 1,26 2,03 3,18 4,83 7,15 10,33

 

Температура воды, °С  110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Рн.п., м 14,60 20,24 27,54 36,84 48,52 63,00 80,74 102,21 127,95 158,52


NPSH (иногда пишут NPSHr) — кавитационный запас насоса (российское обозначение — допускаемый кавитационный запас — Δhдоп., м), берется из характеристики насоса при заданной подаче Q, м3/ч.

0,5…1 м — запас на неточность расчета измерений и т. д.

Пример

Необходимо рассчитать давление на входе в насос системы в общем виде.

Вода подается в насос из бака под избыточным давлением Ризб.

Рвх. = Ризб. + Нв.ст. – hпотери всас. + Ратм., где
Ризб. — избыточное давление (показание манометра / мановакуумметра), м;
Нв.ст. — высота столба жидкости над осевой линий входного патрубка насоса, м (для DN менее 1 м);
hпотери всас. — сумма потерь по всему всасывающему трубопроводу, м;
Ратм. — атмосферное давление, м;
«+Ратм» — т. к. требуется абсолютное значение давления.

Запишем условие бескавитационной работы:
NPSHA ≥ NPSH + 0,5…1 м.
Ризб. + Нв.ст. – hпотери всас. + Ратм. – Рн.п. ≥ NPSH + 0,5…1 м.

Если условия не выполняются, необходимо:
▪ увеличить Ризб.;
▪ увеличить Нв.ст.;
▪ снизить потери на входе в насос hпотери всас. (увеличить диаметр трубопровода, оптимизировать схему прокладки и т.д.);
▪ снизить температуру жидкости, тем самым уменьшиться Рн.п.;
▪ подобрать насос с более низким NPSH.

Если используется открытый бак, то Ризб.=0, тогда необходимо выполнить условие:
Нв.ст. – hпотери всас. + Ратм. – Рн.п. ≥ NPSH + 0,5…1 м.

Минимальный подпор при перекачке кипящих жидкостей

При перекачке кипящих жидкостей резервуары с жидкостью бывают закрытыми и давление на поверхности жидкости равно давлению насыщенного пара, как, например, в конденсаторе или деаэраторе. В этом случае условие бескавитационной работы запишется как:

Нв.ст. – hпотери всас. ≥ NPSH + 0,5…1 м

Для выполнения условия бескавитационной работы необходимо увеличивать Нв.ст., снижать hпотери всас. или выбирать насос с более низким NPSH.

Нормы проектирования, котельные установки, СНиП II-35-76, пункт 9.13:

«Высоту установки деаэраторов, питательных и конденсатных баков следует принимать исходя из условия создания подпора у центробежных насосов, исключающего возможность вскипания воды в насосах».

Для определения высоты, на которой необходимо устанавливать деаэратор, удобно пользоваться следующей таблицей:

Атмосферное давление Ратм., м 10,3 м
Кавитационный запас насоса NPSH, м
Давление насыщенного пара при заданной температуре жидкости Рн.п., м
Избыточное давление в деаэраторе Ризб., м +
Сумма потерь по всему всасывающему трубопроводу hпотери всас., м
Запас на неточность расчета, измерений и т. д., м -1
Высота деаэратора (уровень воды в деаэраторе не учитывается), м X


Если X имеет отрицательное значение, то это значит, что на такой высоте над насосом необходимо установить деаэратор.

Дополнительные рекомендации

  • Необходимо провести кавитационный расчет для минимальной и максимальной подачи при максимальной температуре.
  • Необходимо обеспечить достаточное противодавление для предотвращения работы насоса вне рабочей кривой и обеспечить выключение насоса во время работы при низком давлении перед регулирующем клапаном.
  • Установить манометры до и после насоса.
  • Постепенно нагружайте холодный насос для выхода на режим во избежание температурных деформаций.
  • Обеспечьте посменную работу насосов для их периодического охлаждения.
  • Обеспечить отсутствие образования воздушной воронки в емкости, питающей насос.

 

Строительные материалы и комплектующие Хабаровск