Pompy 1. Klasyfikacja, charakterystyka i zastosowanie poszczególnych rodzajów pomp. Ogólna klasyfikacja pomp Pompy dzielimy na wyporowe i wirowe

Wyporowe: Tłokowe Przeponowe Łopatkowe Zębate Śrubowe

Wirowe  krętne Odśrodkowe helikoidalne

Wirowe  Krążeniowe

Pompy wyporowe: przesunięcie (wypieranie) określonej ilości cieczy z obszaru ssawnego do obszaru ssawnego w wyniku ruchu organu roboczego (tłoka, nurnika, skrzydełka, wirnika). Obszar ssawny musi być szczelnie oddzielony od obszaru tłocznego.

Pompy wirowe: wirnik powoduje zwiększenie krętu płynu powodując efekt ssania na wlocie i nadwyżkę ciśnienia po stronie tłocznej pompy. Pompy te ze względu na sposób przemiany energii dzielą się na: pompy krętne i pompy krążeniowe.

W pompach krętnych przepływ odbywa się przez wirnik z odpowiednio ukształtowanymi łopatkami. Energia mechaniczna przekazywana jest przez wirnik i zwiększa moment pędu (kręt) przepływającego płynu.

2. Zasada podnoszenia cieczy. Wysokość ssania, tłoczenia I podnoszenia w pompach I układach pompowych ( Hz, Hm, Hn, Hi).

Geometryczna wysokość ssania Odległość środkowego punktu przekroju wlotowego króćca ssawnego pompy od zwierciadła cieczy w dolnym zbiorniku.

Geometryczna wysokość tłoczenia Odległość zwierciadła cieczy w górnym zbiorniku od środkowego punktu przekroju wlotowego króćca tłocznego pompy.

WYSOKOŚĆ SSANIA Wysokość ssania pompy Wysokość ciśnienia w przekroju króćca ssawnego pompy.

Manometryczna wysokość ssania pompy Różnica pomiędzy wysokością ciśnienia w przekroju króćca ssawnego a wysokością ciśnienia barometrycznego.

WYSOKOŚĆ TŁOCZENIA Wysokość tłoczenia pompy Wysokość ciśnienia w przekroju króćca tłoczenia pompy.

Manometryczna wysokość tłoczenia pompy Różnica pomiędzy wysokością ciśnienia w przekroju króćca tłoczenia a wysokością ciśnienia barometrycznego

WYSOKOŚĆ PODNOSZENIA Manometryczna wysokość podnoszenia pompy

Różnica pomiędzy manometryczną wysokością tłoczenia na króćcu tłocznym i ssawnym powiększona o odległość pomiędzy osiami króćców.

Użyteczna (efektywna) wysokość podnoszenia pompy Użyteczna wysokość podnoszenia jest to manometryczna wysokość podnoszenia powiększona o różnicę wysokości prędkości na wlocie i wylocie pompy. Teoretyczna wysokość podnoszenia pompy Użyteczna wysokość podnoszenia powiększona o straty hydrauliczne w pompie.

Sprawność hydrauliczna pompy

Wydajność rzeczywista pompy Q Jest to strumień objętości w przewodzie tłocznym przy użytecznej wysokości podnoszenia oraz prędkości obrotowej pompy. 3. Opisać zjawisko kawitacji w pompach wirowych. Podać sposoby zapobiegania.

Kawitacja polega na powstawaniu i nagłym zanikaniu w cieczy pęcherzyków gazowych, czemu towarzyszą gwałtowne zmiany ciśnienia. Głównymi czynnikami wpływającymi na jej występowanie w płynącej strudze cieczy jest temperatura i ciśnienie. Temperatura wrzenia cieczy zależy od jej ciśnienia – im jest ono niższe, tym niższa temperatura wrzenia. Lokalny spadek ciśnienia statycznego może prowadzić do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu (ang. cavity – dziura, ubytek). Gdy ciecz opuści obszar szybkiego przepływu, ciśnienie statyczne ponownie zwiększa się. Pęcherzyki zapadają się, a często gwałtownie implodują, co wytwarza fale uderzeniowe

Eksploatacyjne sposoby zapobiegania kawitacji:

• Ustawianie pomp z zapewnieniem możliwie małej wysokości ssania lub dużego napływu,

• Eksploatowanie w pobliżu nominalnej wydajności przy nadmiernym zwiększeniu, jak również i zmniejszeniu wydajności występuje kawitacja,

• Zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem temperatury cieczy,

• Zabezpieczenie przed nieprzewidzialnym zwiększeniem prędkości obrotowej pompy,

• Dopuszczanie do obszaru powstawania pęcherzyków pary pewnej ilości powietrza.

Zależnie od warunków powstawania i rozwoju wyróżniamy:

kawitację hydrodynamiczną (przepływową, strumieniową), która powstaje na skutek spadku ciśnienia statycznego w cieczy poniżej ciśnienia krytycznego, spowodowanego miejscowym wzrostem prędkości przepływu lub odpowiednią zmianą warunków zewnętrznych; często pojawia się w przewężeniach kanałów przepływowych oraz w miejscach zakrzywienia linii prądu i oderwań strumienia cieczy od opływanego ciała; kawitację parową, która powstaje na ogół przy ciśnieniu krytycznym, bliskim ciśnieniu parowania cieczy w danej temperaturze; wyróżnia się tym, że niestabilne pęcherzyki kawitacyjne, po osiągnięciu rozmiaru krytycznego, rosną

4. Wykonać szkic pompy wirowej odśrodkowej. Opisać części składowe.

5.Rodzaje układów pompowych: ssąco - tłoczący, ssący, tłoczący, obiegowy.

6.Opisać wpływ parametrów układu pompowego na wydajność pomp.

7. Charakterystyki przepływu pomp wirowych. Sposób wyznaczania.

8. Opisać usterki jakie mogą wystąpić w pompach wirowych. Podać przyczyny.

1. Zatarcia spowodowane odkręceniem nakrętki w wyniku uruchomienia silnika w przeciwnym kierunku.

2. Erozja w szczelinie i zatarcia spowodowane np. siłą promieniową lub drganiami

3. Erozja kanałów przepływowych i łopatek dociążających, kawitacja.

4. Zniszczenie szczeliwa i tulei ochronnej skutkiem zbyt silnego docisku dławikiem.

5. Przeciek skutkiem np. bicia wału

6. Grzanie łożyska skutkiem np. zbyt wysokiego poziomu oleju lub wadliwego montażu.

7. Wpływ oleju skutkiem utraty szczelności

8. Niewłaściwe smarowanie – ograniczenie trwałości łożysk.

9. Zniszczenie łożyska skutkiem wadliwego montażu.

10. Grzanie skutkiem niewłaściwego uszczelnienia.

11. Drgania skutkiem niedokładnego osiowania.

Podział niesprawności na 5 kategorii

W kategoriach A i D występują „niesprawności parametrowe” przy czym w A ujęto przypadki niesprawności nowych pomp, które występują w trakcie uruchamiania instalacji, a w D niesprawności ujawniające się nagle, lub stopniowo w miarę upływu czasu eksploatacji.

1. Parametry inne niż oczekiwane 1. Pompa nie tłoczy cieczy 2. Wydajność mniejsza od oczekiwanej 3. Ciśnienie mniejsze od oczekiwanego 4. Nadmierne obciążenie silnika

2. Drgania i głośność

3. Grzanie i zatarcia

4. Utrata parametrów

5. Niesprawność podzespołów 1. Dławnica 2. Łożyskowanie 3. Sprzęgło 4. Złącza ciśnieniowe

9. Opisać sposoby regulacji wydajności pomp. Jeżeli wymagania odbiorcy cieczy zmieniają się w czasie, należy pamiętać o dostosowaniu do nich parametrów pracy pompy bądź systemu pompowego. Zmienność zapotrzebowania układu zawsze wymaga zastosowania odpowiedniej metody regulacji parametrów. Regulacja ta ma na celu zapewnienie takiej wydajności układu pompowego, jakiej wymaga instalacja oraz możliwie najniższego poboru mocy elektrycznej, uwzględniając jednocześnie ewentualne ograniczenia, a także wymogi niezawodnościowe i technologiczne. Do najbardziej znanych metod regulacji należą:

Regulacja dławieniowa Nadaje się głównie do pomp i systemów pompowych o płaskich charakterystykach oraz do pomp o rosnącej charakterystyce mocy. Regulacja ta realizowana jest zaworem tłocznym i polega na takim zdławieniu przepływu zaworem, aby uzyskał on wymaganą wartość. Ta metoda nie wymaga wprawdzie wysokich nakładów inwestycyjnych, ale także nie przyczynia się do dużych oszczędności energii. Efekt energetyczny regulacji dławieniowej jest identyczny jak przy zainstalowaniu innej pompy, o mniejszej wysokości podnoszenia oraz mniejszej sprawności.

Regulacja za pomocą zmiany prędkości obrotowej Jest najbardziej efektywna w przypadku systemów pompowych, gdzie wysokość strat dominuje nad wysokością statyczną (np. w systemach obiegowych). Mimo że wymaga stosunkowo dużych nakładów finansowych, to jednak stwarza większą możliwość oszczędności energetycznej w porównaniu np. do regulacji dławieniowej.

Regulacja przez upust Nadaje się jedynie do pomp o malejącym poborze mocy (np. pompy śmigłowe i niektóre diagonalne). Regulacja upustowa polega na odprowadzeniu części cieczy, która jest pompowana z przewodu tłocznego, z powrotem do zbiornika wyjściowego lub do innego odbiornika cieczy.

Regulacja przez zmianę liczby pomp pracujących równolegle Metoda ta dotyczy regulacji całej pompowni, a nie tylko jednej pompy. Jej największą zaletą jest niski nakład inwestycyjny. Niestety trzeba być świadomym, że pompy o mniejszej wydajności przeważnie mają znacznie gorsze sprawności niż jedna większa pompa, która z powodzeniem mogłaby je zastąpić. To rozwiązanie na pewno docenią ci wszyscy, którym zależy na uzyskaniu zmieniającej się w dużym zakresie wydajności pompowni przy jednoczesnym utrzymaniu stosunkowo stałego ciśnienia w kolektorze tłocznym.

Korekta parametrów pomp W przeciwieństwie do wyżej wymienionych sposobów ciągłej regulacji parametrów pomp, ich korekta należy do czynności jednorazowych. Najbardziej znanymi metodami korekty parametrów pomp są:

Zmniejszenie średnicy zewnętrznej wirnika Ta powszechnie używana metoda jest możliwa do zastosowania jedynie w ograniczonym zakresie. Im mniejsza jest średnica wirnika, tym bardziej zmniejsza się wydajność oraz wysokość podnoszenia pompy. Zaletą tego sposobu korekty pomp jest niewielki koszt jego zastosowania;

Zmiana kąta wylotowego łopatek Ta metoda pozwala na kilkuprocentowe zwiększenie wysokości podnoszenia pompy. Polega ona na pocieniowaniu łopatki od strony biernej na wylocie z wirnika, co powoduje, że kąt wylotowy strugi staje się większy. Słabą stroną tego zabiegu jest duże prawdopodobieństwo skrócenia żywotności wirnika oraz brak większego wpływu na poprawienie sprawności pompy;

Zmiana liczby stopni pompy W przypadku pomp wielostopniowych wysokość podnoszenia zmienia się wprost proporcjonalnie do liczby stopni. Usunięte elementy zastępuje się tulejami prowadzącymi ciecz na kolejne stopnie. Największą zaletą tej metody jest niezmienna wydajność oraz sprawność pompy. W przeciwieństwie do redukcji średnicy wirnika, którą można samodzielnie przeprowadzić, tego rodzaju zabieg wymaga większej precyzji. Dlatego też warto go przeprowadzić we współpracy z producentem pompy;

Zmiana prędkości obrotowej Zmiana prędkości obrotowej jest nie tylko metodą regulacji, ale także może być stosowana jako jednorazowa korekta parametrów. Ponieważ zmiana prędkości obrotowej nie skutkuje pogorszeniem sprawności pompy, zakres jej stosowania nie jest tak ograniczony jak w przypadku redukcji średnicy wirnika. Efektem redukcji prędkości obrotowej jest zarówno zmniejszenie wysokości podnoszenia pompy, jak i wartości wymaganej nadwyżki antykawitacyjnej oraz wartości hydraulicznych sił wzdłużnych i poprzecznych wpływających np. na zwiększenie trwałości pompy;

Wymiana pompy Wymiana pompy na nowy, odpowiadający co do parametrów model wydaje się być rozwiązaniem idealnym, ale niestety bardzo drogim. Mało kto decyduje się na zakup nowej pompy, jeśli nie jest to naprawdę konieczne. Wysoki koszt jednorazowy powoduje, że większość użytkowników próbuje szukać innych rozwiązań, stosując dużo tańsze metody. Jeśli jednak zastosowane zabiegi nie przynoszą oczekiwanych rezultatów, warto rozważyć nabycie nowej pompy. Często okazuje się, że w perspektywie czasu zakup nowego urządzenia jest posunięciem dalece bardziej opłacalnym niż ciągłe inwestowanie w naprawę starej, wyeksploatowanej już pompy;

Modernizacja pompy Modernizacja pompy ma na celu zaprojektowanie nowego układu przepływowego przy zachowaniu istniejących korpusów pomp. To rozwiązanie jest z pewnością tańsze niż zakup nowej pompy, jednak ma swoje wady. Przede wszystkich należy podkreślić, że w przypadku zachowania korpusów zakres korekty parametrów jest znacznie ograniczony. Ponadto eksploatowana przez długi czas powierzchnia korpusów jest skorodowana i chropowata, co ma bezpośrednie przełożenie na sprawność pomp o dużej wydajności w stosunku do wysokości podnoszenia. Owszem, można zastosować specjalne powłoki wygładzające te newralgiczne miejsca, jednak nie zawsze przynosi to oczekiwane rezultaty. Z tego powodu zmodernizowana pompa, mimo nowego układu przepływowego, ustępuje sprawnością nowej pompie. Ponadto ze względu na wyeksploatowane już elementy żywotność takiej pompy jest niewątpliwie krótsza. Do listy słabych stron dochodzą jeszcze: niepewność co do uzyskanych parametrów technicznych oraz wydajności zmodernizowanej w ten sposób konstrukcji, a także wysokie nakłady inwestycyjne związane z przebudową układu przepływowego.