Каковы преимущества вертикального турбинного насоса?

При модернизации насосной станции большой производительности инженерам часто приходится выбирать между горизонтальными разъемными насосами и вертикальными конструкциями. Это решение не всегда простое. Многие предприятия сталкиваются с ограниченным пространством для установки, меняющимся состоянием напора и низким коэффициентом полезного напора на всасывании (NPSH). Эти ограничения могут усложнить выбор насоса и повысить важность соответствия конструкции реальной рабочей среде.

В этом руководстве основное внимание уделяется практическим преимуществам вертикальных турбинных насосов, а также освещаются связанные с ними инженерные соображения. А вертикальный турбинный насос может быть эффективным решением для требовательных гидравлических приложений, но правильная спецификация имеет важное значение. В разделах ниже объясняется, где эти насосы работают особенно хорошо и что пользователи должны оценить, прежде чем выбрать один из них.

Ключевые выводы

• Вертикальные турбинные насосы хорошо подходят для условий с низким NPSHa, поскольку рабочее колесо первой ступени работает ниже уровня жидкости.

• Их вертикальная конструкция уменьшает занимаемую площадь и позволяет размещать двигатель над местами, которые могут быть подвержены затоплению.

• Модульная сборка чаши упрощает увеличение напора без увеличения занимаемой площади.

• Они также предъявляют особые требования к техническому обслуживанию и установке, особенно в отношении пространства над головой и выравнивания вала.

Основные гидравлические и эксплуатационные преимущества

Вертикальные турбинные насосы широко используются, поскольку они решают определенные гидравлические и структурные проблемы более эффективно, чем многие горизонтальные насосные агрегаты. При правильном применении они обеспечивают явные преимущества в плане компоновки, производительности всасывания и стабильности работы.

Компактная планировка и лучшая защита от наводнений

Одним из наиболее заметных преимуществ вертикального турбинного насоса является его меньшая занимаемая площадь. По сравнению с горизонтальными насосами с разъемным корпусом он занимает гораздо меньше места. Двигатель обычно устанавливается над землей на нагнетательной головке, что помогает защитить важное электрооборудование от воздействия воды в местах, где может произойти локальное затопление. Такая конфигурация также может упростить компоновку станции в тесных технических помещениях или насосных станциях.

Естественные характеристики самовсасывания

Горизонтальные насосы часто требуют мер по заливке перед запуском, особенно если линия всасывания не затоплена. Вертикальные турбинные насосы работают по-другому, поскольку рабочее колесо первой ступени остается погруженным в жидкость. Такое расположение устраняет необходимость в отдельном заправочном оборудовании и уменьшает количество проблем, связанных с запуском. В результате система может быть проще в эксплуатации и более надежна в повседневном использовании.

Улучшенная производительность в условиях низкого NPSHa

Некоторые насосные системы работают с ограниченным давлением всасывания, что увеличивает риск кавитации. В таких ситуациях часто выбирают вертикальные турбинные насосы, поскольку узел погружной чаши улучшает условия на входе. В некоторых установках также используется всасывающий бак или бочка для увеличения давления всасывания на входе насоса. Это может сделать насос более подходящим для применений, в которых традиционные конфигурации не подходят.

Стабильная работа при изменении условий напора

Вертикальные турбинные насосы часто имеют более крутые кривые производительности, чем многие горизонтальные насосы. В приложениях с переменным напором эта характеристика может обеспечить более стабильную работу и лучший контроль процесса. Это также может снизить вероятность отклонения насоса слишком далеко от предполагаемого рабочего диапазона при изменении давления в системе.

Масштабируемость за счет конструкции чаши

Еще одним важным преимуществом вертикальных турбинных насосов является их модульная конструкция. На многих предприятиях требования к потоку и давлению со временем меняются по мере увеличения производительности или изменения условий процесса. Конструкция чаши позволяет легче адаптировать эти насосы, чем некоторые другие конфигурации.

Многоступенчатая гибкость

Гидравлическая секция насоса состоит из установленных друг на друга чаш, каждый из которых содержит рабочее колесо и диффузор. Если требуется более высокое давление, можно добавить дополнительные ступени для увеличения напора. Это делает конструкцию очень гибкой для применений, которые в будущем могут потребовать корректировки без полного изменения конструкции насоса.

Голова может увеличиваться без расширения занимаемой площади

При одинаковых ступенях увеличение количества чаш приводит к увеличению общего напора, в то время как базовый расход обычно остается неизменным. Это означает, что пользователи могут повысить производительность по давлению, не увеличивая площадь поверхности, необходимую для установки.

Гибкий выбор материалов

Вертикальные турбинные насосы также могут быть изготовлены из различных материалов для удовлетворения сложных условий эксплуатации. Такие компоненты, как чаши диффузора, рабочие колеса и подшипники линейного вала, можно выбирать в зависимости от свойств перекачиваемой жидкости. Для абразивных или коррозийных условий пользователи могут выбрать более подходящие материалы или варианты подшипников, не перепроектируя всю внешнюю конструкцию.

Погружные и линейные конфигурации

Вертикальные турбинные насосы доступны с различными вариантами привода, и выбор конфигурации может влиять на производительность, доступ для обслуживания и требования к установке. Двумя наиболее распространенными вариантами являются линейная и погружная конструкции.

Вертикальные турбинные насосы с линейным валом

• Доступ к поверхностному двигателю: Поскольку двигатель установлен над землей, его осмотр и текущее электрическое обслуживание обычно проще.

• Гибкость привода: Эти насосы могут работать в паре с вертикальными двигателями с полым валом, частотно-регулируемыми приводами (VFD) и прямоугольными зубчатыми передачами в определенных приложениях.

• Подходит для многих установок высокой производительности: Они обычно используются в муниципальных, промышленных и ирригационных системах, где предпочтительное доступное размещение двигателя.

Погружные турбинные насосы для глубоких скважин

В турбинный насос для глубоких скважин, двигатель установлен под водой под узлом чаши.

• Низкий поверхностный шум: Поскольку двигатель погружен в воду, поверхностный шум значительно снижается, что может быть полезно в местах, чувствительных к шуму.

• Лучше подходит для скважин неправильной формы: Погружные конструкции могут лучше работать в скважинах с небольшим перекосом или отклонением, где жесткие линейные валы могут оказаться менее подходящими.

• Минимальные поверхностные структуры: Они уменьшают необходимость в надземных опорных конструкциях двигателя или защитных кожухах.

Важные инженерные соображения

Хотя вертикальные турбинные насосы обладают множеством преимуществ, они также требуют тщательного планирования во время проектирования и установки. Понимание этих факторов важно для выбора правильной системы и подготовки к долгосрочной эксплуатации.

Требования к пространству над головой

Техническое обслуживание вертикального турбонасоса часто требует вертикального подъема двигателя, нагнетательной головки, колонной трубы и узла чаши. По этой причине при проектировании здания или насосной станции необходимо предусмотреть достаточный зазор над головой. В зависимости от размера насоса также может потребоваться подъемное оборудование, такое как козловые краны или подъемники.

Выравнивание и отвес

Вертикальные турбинные насосы с линейным валом требуют точной центровки. Если установка выполнена неправильно, может возникнуть вибрация вала, неравномерная осевая нагрузка и преждевременный износ подшипников. Хорошие методы установки необходимы с самого начала.

Обращение с газом в определенных жидкостях

В некоторых отраслях промышленности перекачиваемая жидкость может содержать растворенный или увлеченный газ. В таких условиях в конструкции насоса может потребоваться вентиляция или другие системные меры для предотвращения скопления газа в критических зонах, таких как камера уплотнения.

Время обслуживания

Вертикальные турбинные насосы надежны при правильном применении, но некоторые ремонты могут занять больше времени, чем у более доступных типов горизонтальных насосов. Замена внутренних компонентов может потребовать разборки секций колонны и чаши, что может увеличить время обслуживания и трудозатраты.

Передовая практика спецификации и выбора

Наилучшая производительность достигается при тщательном подборе насоса для конкретного применения. При выборе вертикального турбинного насоса следует учитывать следующие моменты.

1. Выберите правильный рабочий диапазон: Насос должен работать как можно ближе к точке наилучшей эффективности (BEP). Превышение номинальной мощности в будущем может привести к нестабильной работе и повышенному износу, если фактическая нагрузка остается намного ниже номинальной.

2. Условия запуска управления: Если речь идет о длинных колонных трубах, запуск должен осуществляться осторожно, чтобы снизить риск гидравлического удара. VFD или другие методы плавного запуска могут помочь обеспечить более плавное ускорение.

3. Оцените изменения уровня воды: Глубина установки должна учитывать динамическую просадку и сезонные колебания уровня воды, чтобы насос оставался должным образом погруженным во время пиковой нагрузки.

4. Обзор коррозионной совместимости: Материалы, используемые при сборке, должны соответствовать проводимости и химическому составу жидкости, чтобы снизить риск гальванической или химической коррозии.

Заключение

Вертикальный турбинный насос часто является отличным выбором для применений, где площадь помещения ограничена, условия всасывания сложные или требуется более высокий напор без увеличения занимаемой площади оборудования. Вертикальная конструкция, сборка погружной чаши и модульная многоступенчатая конструкция дают ему явные преимущества во многих муниципальных, промышленных и ирригационных системах.

В то же время успешное использование этого типа насоса зависит от хорошего планирования. Прежде чем принять окончательное решение, пользователи должны оценить зазор над головой, доступ для обслуживания, требования к выравниванию и условия эксплуатации гидравлической системы. При правильном выборе и установке вертикальный турбонасос может обеспечить стабильную и надежную работу в сложных условиях эксплуатации.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Может ли вертикальный турбинный насос работать всухую?

О: Нет. Смазка и охлаждение внутренних подшипников и других компонентов зависит от перекачиваемой жидкости. Если насос работает всухую, трение быстро возрастает, и за короткий период времени может произойти серьезное повреждение.

Вопрос: В чем разница между вертикальным турбинным насосом и погружным насосом?

Ответ: Погружной насос можно считать особой формой вертикального турбинного насоса, в котором двигатель установлен под узлом чаши под водой. В вертикальном турбонасосе с линейным валом двигатель остается над землей и передает мощность через вал.

Вопрос: Зачем использовать бидон (бочку) с вертикальным турбонасосом?

Ответ: Всасывающий бак или бочка могут улучшить условия на входе, изолируя зону всасывания и увеличивая давление всасывания, доступное для насоса. Это полезно в тех случаях, когда условия естественного всасывания ограничены.

Вопрос: Подходят ли вертикальные турбины для резервного копирования с приводом от двигателя?

А: Да. Конфигурации линейного вала могут быть адаптированы для резервного копирования с приводом от двигателя путем использования прямоугольной зубчатой ​​передачи, подключенной к дизельному двигателю или другому внешнему источнику энергии в определенных приложениях.