DPVCF для питания паровых котлов

Применение вертикальных многоступенчатых насосов типа DPVCF для питания паровых котлов

Использование насосов DP-Pumps серии DPVCF 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 = P_вх. — Р_н.п., где
Р_вх. — давление на входе в насос, абсолютное значение (м);
Р_н.п. — давление насыщенного пара при заданной температуре жидкости (м), табличные данные, см. табл.

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

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

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

Вода подается в насос из бака под избыточным давлением Р_изб.
Р_вх. = Р_изб. + Н_в.ст. – h_{потери всас.} + Р_атм., где
Р_изб. — избыточное давление (показание манометра / мановакуумметра), м;
Н_в.ст. — высота столба жидкости над осевой линий входного патрубка насоса, м (для DN менее 1 м);
h_{потери всас.} — сумма потерь по всему всасывающему трубопроводу, м;
Ратм. — атмосферное давление, м;
«+Р_атм» — т. к. требуется абсолютное значение давления.
Запишем условие бескавитационной работы:
NPSHA ≥ NPSH + 0,5…1 м.
Р_изб. + Н_в.ст. – h_{потери всас.} + Р_атм. – Р_н.п. ≥ NPSH + 0,5…1 м.
Если условия не выполняются, необходимо:
▪ увеличить Р_изб.;
▪ увеличить Н_в.ст.;
▪ снизить потери на входе в насос h_{потери всас.} (увеличить диаметр трубопровода, оптимизировать схему прокладки и т.д.);
▪ снизить температуру жидкости, тем самым уменьшиться Р_н.п.;
▪ подобрать насос с более низким NPSH.
Если используется открытый бак, то Р_изб.=0, тогда необходимо выполнить условие:
Н_в.ст. – h_{потери всас.} + Р_атм. – Р_н.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:

Н_в.ст. – h_{потери всас.} ≥ NPSH + 0,5…1 м

Для выполнения условия бескавитационной работы необходимо увеличивать Н_в.ст., снижать h_{потери 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:

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

Дополнительные рекомендации

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