Поглавље 5: Контрола на страни улаза пумпе

Позиција инсталације пумпе

У индустријским хидрауличким системима, пумпа се обично монтира на врху резервоара који држи системску течност. Сасивачка линија (који се такође назива и улазна линија) повезује улаз пумпе са уљем у резервоару.

Проток течности из резервоара у пумпу може се сматрати одвојеним хидрауличким системом. У овом подсистему, притисак испод атмосфере који ствара пумпа пружа отпор проток, а енергија која креће течност долази од атмосферског притиска. Атмосфера, која делује на површину нафте у резервоару, делује као акумулатор.

Слика 5-1 Стандардна инсталација пумпе пумпа на врху, усјека линија испод нивоа уља. Атмосферски притисак који делује на површину уље је оно што гура уље у пумпу.

Измереног атмосферског притиска

Обично мислимо да ваздух нема тежину, али атмосфера ваздуха која окружује Земљу заправо има притисак. Торичели, проналазач барометра, показао је да се атмосферски притисак може измерити помоћу живачног колона. Инвертирајући цев испуњен живаком у ртућну каналу, открио је да на нивоу мора ртућна колона коју атмосферски притисак може подржати стоји на 760 мм. Дакле, у стандардним условима, атмосферски притисак на нивоу мора једнак је (или је еквивалентан) ртућној колони дужине 760 мм. Наравно, било која локација изнад нивоа мора ће имати нижи атмосферски притисак.

Хидраулички притисак се обично изразује у пси или бару, али атмосферски притисак се обично мери у ин.Хг (инчеви жива) или ммХг. На температури од 20 °C и 36% релативне влажности, атмосферски притисак на нивоу мора = 29.92 ин.Хг или 760 mmHg, што је еквивалентно 14.7 псија или 1.01 бара. Важно је напоменути да се бар не користи за дефинисање атмосферског притиска; уместо тога, стандардни атмосферски притисак је 101.000 Н/м2.

Приликом конвертовања између in.Hg и psi, имајте на уму да је 1 psia = 2,04 in.Hg, а 1 бар ≈ 752 mmHg. Дакле, приближно: 1 псиа ≈ 2 ин.Хг, или 1 бар ≈ 750 ммХг.

Апсолутни притисак и гајпијски притисак

И апсолутни притисак и гајдерски притисак се могу користити за мерење притиска у хидрауличком систему.

Апсолутни притисак

Апсолутни притисак се мери од нулте притиска од тачке потпуног одсуства притиска. Јединица може бити пси (бар) или ин.Хг (ммХг). Апсолутни притисак се означује додавањем суфикса "а": псија (абсолютни пси), бара.

Премер притиска

Тржант се мери од референтне тачке атмосферског притиска. Јединица је пси (бар). Апсолутни притисак је једнак притиску измерилаца плус стандардни атмосферски притисак. Пример: ако систем чита 100 псиг (6,9 бар гадж) и стандардни атмосферски притисак је 14,7 псиа (1 бар), апсолутни притисак је 114,7 псиа (7,9 бар апсолутни). Да би се разликовало ова два, метарски притисак се пише као псиг, а апсолутни као псија.

Услови на страни улаза пумпе

Када пумпа не ради, улазна страна система је у равнотежи разлика притиска између пумпе и атмосфере је нула, што значи да нема протока. Да би пумпа снабдевала уље својим ротирајућим зглобовима, пумпа која ради ствара притисак испод атмосферског систем постаје неуравнотежен и почиње проток.

Две улоге атмосферског притиска

Натисак који атмосферски притисак врши на течност служи две сврхе:

1. Добављање течности у улаз у пумпу.
2. Убрзајте течност у брзо крећућу ротирајућу збирку стандардни брзини су 1.200 об / мин и 1.800 об / мин.

Већина атмосферског притиска се користи за убрзавање течности у пумпу, али први посао мора бити прво завршен: снабдевање течности у улаз у пумпу. Ако се у овој фази потроши превише атмосферског притиска, неће остати довољно притиска да се течност убрза у ротирајућу збирку. То доводи до тога да се пумпа не користи, и то се назива кавитацијом.

Кавитација

Кавитација је формирање и колапс пара у течности. Она штети пумпи на два начина:

3. То нарушава мачење.
4. Повређује металне површине.

На страни улаза у пумпу, у целом течности формирају се шупљине паре. То смањује ефикасност масти и убрзава зношење. Када ове шупљине стигну зону високог притиска на излазу пумпе, зидови шупљине се компресирају и насилно се руше, ослобађајући огромну енергију која се "раскида" на металне површине баш као што вајар користи чулак и двор на камен. Ако се кавитација настави, живот пумпе се скраћује, а кавитациони остаци могу да се пресељу у друге делове система и оштете друге компоненте.

Слика 5-5 Кавитационо оштећење на дугу кућа за пумпу. Микроскопски образац јама је узрокован поновљеним имплозијом пара на металној површини.

Знаци кавитације

Најочигледнији знак кавитације је бука када се шупљине сруше, генеришу вибрације високе амплитуде које се шире кроз цео систем, а хидрауличка пумпа производи висок, продорни звук. Када се деси кавитација, јер камери за пумпу нису потпуно напуњене течношћу, проток се смањује и системски притисак постаје нестабилан.

Како се формира кавитација

Кавитација се формира у течности јер течност вре али ово врење није узроковано топлотом. То је узроковано тако што течност достиже довољно низак апсолутни притисак.

Тешкост паре течности

Сви молекули у течности су у константном кретању, али не све са истом брзином. Молекуле које се брже крећу близу површине покушавају да побегну у простор изнад, упркос привлачности околних молекула. Сила коју молекул који се брзо крећу мора да превазиђе да би побегао у атмосферу је притисак паре течности.

Ако је контејнер за течност затворен, молекули који се брзо крећу улазе у простор изнад течности. Када тај простор достигне насићеност паром, молекули се сукобе и враћају се у течност. Молекуле које одлазе се називају испаравањем; молекуле које се враћају су течност. Када су стопе испарења и течности једнаке, достигнута је равнотежа и притисак који ствара пареа је притисак паре течности. Тешкост паре се обично изразује у јединицама апсолутног притиска, у.Хг.

Ефекат температуре на притисак паре

На притисак паре утиче температура. Како температура расте, молекули течности добијају више енергије и брже се крећу. Тешкоћа паре се повећава. Када је притисак паре једнак атмосферском притиску, течни молекули могу слободно да уђу у атмосферу - ово се назива кључање. Вода на нивоу мора кипа на 100 °C, јер је на овој температури притисак паре у води једнак притиску у атмосфери.

Ефекат притиска на тачку кључања

Течност се такође може накипати тако што се смањи притисак који делује на њу. Када се смањен притисак једнако дијелује притиску паре течности, молекули течности могу слободно да уђу у простор изнад течности. Вода на 100 ° Ф (37,2 ° Ц) има притисак паре од 2 ин.Хг (0,068 бара). Ако је контејнер воде на 100 ° Ф повезан са вакуумском пумпом и унутрашњи апсолутни притисак пада на 2 ин.Хг (0,068 бара), вода кипе. Напомпе које обрађују течност обично доживљавају ову врсту кључања.

Растворен ваздух у течности

Хидраулично уље на нивоу мора садржи око 10% раствореног ваздуха. Овај ваздух постоји растворен у течности он је невидљив и не повећава значајно запремину течности. Способност хидрауличног уља или било које течности да раствори ваздух смањује се како се притисак који делује на течност смањује. На пример, ако ставите чашу хидрауличног уља под атмосферским притиском у вакуум, растворени ваздух се претвара у мехуриће и излази из раствора. Током кавитације, растворени ваздух излази из уља и оштећује хидрауличку пумпу.

Уношен ваздух

Утворен ваздух је ваздух у течности у нераствореном стању као мехурићи. Ако пумпа повремено увлачи уље које садржи уношен ваздух, ваздушни мехурићи имају ефекте сличне кавитацији на пумпу. Међутим, јер није повезана са притиском паре течности, зовемо га псеудо-кавитацијом.

Ако постоје пропустове у уску канала или ако се затварање вала пумпе не успе, у систему је скоро увек присутан уношен ваздух. Пошто је притисак на страни улаза у пумпу често испод атмосферског, било које отварање тамо ће изазвати да се ваздух увуче у уље и у пумпу. Сваки увучени ваздушни мехурићи који не могу да избегну из резервоара такође ће ући у пумпу.

Технички захтеви на страни улаза

Кавитација је веома штетна и за пумпу и за систем. Из тог разлога, произвођачи пумпа одређују границе уносне стране за своје производе. Произвођачи индустријских хидрауличких пумпа са позитивним изменама генерално спецификују да притисак на улазу пумпе мора бити испод атмосферског притиска како би течност могла бити убризгнута у ротирајући збир пумпе. Међутим, ова спецификација притиска обично није дата у јединицама апсолутног притиска она је дата у смислу вакуума.

Шкала притиска у вакууму (вакуум)

Вакуум је притисак испод атмосферског. Вакуум је збуњујући концепт јер је његова почетна тачка иста као и метарски притисак (атмосферски), али се вредности рачунају надоле у јединицама in.Hg (mmHg).

0 у (0 мм) вакууму = атмосферски притисак или нултан притисак. 29.92 ин.Хг (760 ммХг) вакуум = потпуни вакуум или нула апсолутни притисак.

Одређивање вакуума

Као што је приказано на дијаграму, ртућна каша повезана кроз стакљену цевку са контејнером под атмосферским притиском: пошто је притисак унутар контејнера једнак атмосферском притиску који делује на кашу, ртућа се не подиже у стакљеној цеви. Височина колоне од нуле живака указује на то да контејнер није у вакууму.

Ако се контејнер евакуише док унутрашњи притисак не падне 10 инч.Хг (254 ммХг), атмосферски притисак који делује на површину трага може тада подржати 10 инч. (254 мм) жива измењен вакуум је 10 ин.Хг (254 ммХг). Ако се контејнер евакуише до потпуног вакуума (нула апсолутни притисак), атмосферски притисак може подржати 29,92 инча. (760 мм) жива измењен вакуум је 29,92 инч.Хг (760 мм).

0 у. (0 мм) жива вакуум = атмосферски притисак = нула гајп притисак. 29.92 инч.Хг (760 мм) вакуум = потпуни вакуум = нула апсолутни притисак.

Слика 5-9 Мјерње вакуума са манометром жива. Три стања од врха до дна: атмосферски (0 вакуума), делимични вакуум (10 инч.Хг) и потпуни вакуум (29,92 инч.Хг = 0 псиа).

Вакуумски гампер

Вакуумски гамбар је калибриран од 0 до 30 инч.Хг (0760 мм.Хг), а свака подела је 1 инч.Хг. На нивоу мора, да би се показате вакуумског мерача претворили у апсолутни притисак, једноставно одузети показате вакуум (у ин.Хг) од 30 ин.Хг (760 ммХг). На пример, вакуумско читање од 7 ин.Хг (177 ммХг) једнако је апсолутном притиску од 23 ин.Хг (583 ммХг).

Употреба вакуума за изразу техничких захтева за улаз у пумпу

Произвођачи пумпа користе вакуумске јединице за захтеве улаза јер је повезан са нивоом мора када се пумпа користи на надморским висинама, мора се узети у обзир нижи атмосферски притисак на тој надморској висини.

Пример: Ако произвођач наведе да максимални вакуум у уходу не може да прелази 7 инч.Хг (177 ммХг), то значи да произвођач жели најмање 23 инч.Хг (583 ммХг) апсолутног притиска (или атмосферског притиска) на уходу пумпе за убрза Ако апсолутни притисак на улазу пумпе падне испод 23 инч.Хг (583 ммХг), пумпа може бити оштећена, мада то зависи од конструкционог фактора који произвођач дозвољава за вакуум. Све објављене спецификације улаза пумпе претпостављају номиналну брзину и нафтно уље. Ако пумпа ради са другачијом брзином или користи другачију течност, спецификације се морају прилагодити.

Ефекат различитих течности на максимално дозвољени вакуум

Максимално дозвољено вакуум пумпе зависи од течности коју се пумпа. Технички захтеви на уходном делу израчунавани су на основу специфичне тежине и притиска паре нафтног уља. Ако се користе хидрауличке течности отпорне на ватру, промене специфичне гравитације и притиска паре утичу на максимално дозвољени вакуум улаза.

Ефекат специфичне тежине на максимално дозвољен вакуум

Специфична тежина је однос тежине једне течности према тежини друге течности. Точније, то је однос тежине фиксне запремине течности према тежини исте запремине воде. На 15 °C, 1 фута воде тежи 28 кг. Поделећи тежину уља са тежином воде, налазимо да уље тежи 90% више од воде, или однос тежине је 1 (вода) до 0,90 (нафтна уља) специфична тежина (СГ) нафтне уље је стога 0,90.

Потребе на улазној страни пумпе израчунаване су за нафтно уље са SG 0,870,90. За фосфатне естерске огнеотпорне течности, SG се повећава за 30%, на око 1,15. ГГ хидрауличне течности на воденој бази варира од 0,93 (Емулзија ХФБ) до 1,08 (водна гликола). Да би се ове теже течности убрзале у пумпу, потребан је већи притисак на улазу у пумпу. Стога, максимално дозвољени вакуум треба благо смањити.

Ефекат притиска паре на максимално дозвољени вакуум

Нефтене уље и фосфатни естер огањотпорне течности на нормалним хидрауличким оперативним температурама имају веома низак притисак паре, али су хидрауличке течности на бази воде другачије. Течности на бази воде садрже висок проценат воде. Тешкост парења и у ЕМФБ и у воденом гликолу може достићи неколико центиметара живака, док у нафтном уљу и синтетичким течностима притисак парења је само део центиметра живака. Стога су течности на воденој бази склоније испаривању и кавитацији.

Да би се спречила кавитација течности на бази воде, произвођачи пумпа захтевају довољан притисак на улазу пумпе како би се радна течност убрзала у пумпу. Овај захтев се може испунити смањењем максимално дозвољеног вакуума.

Слика 5-13 Сравњење притиска паре. Течности на бази воде имају много већи притисак паре од минералног уља на истој температури, што их чини склонијим кавитацији ако је вакуум у улазу превише висок.

Дијагностика кавитације пумпе

Особље за одржавање је највероватније да ће рано открити кавитацију или удување ваздуха, јер им је познато са машином што им омогућава да примете прве знаке неисправности.

Најочигледнији знак кавитације или уноса ваздуха хидрауличном пумпом је висок звук, али постоје суптилне разлике: кавитативна пумпа производи стабилан висок звук. Када се ваздух увуче, звук пумпе се веома разликује: када уђе мала количина ваздуха, бука звучи као клицкање или као неуспех лежаја; ако уђе велика количина ваздуха, она производи чудан удара или крецкање.

Поузданији начин да се разликује кавитација од уноса ваздуха је да се користи вакуум меџ за одређивање апсолутног притиска на улазу пумпе. Уколико је апсолутна вредност притиска недостатка, може се десити кавитација.

За нове хидрауличне системе: ако се пумпа кавитира, то може бити због лошег пројектовања усјека или превише високе вискозности уља. Употреба уља са исправном вискозитетом или повећање пречника уссакања да би се смањио пад притиска у линији помоћи ће побољшати кавитацију. За правилно дизајниран постојећи систем: ако се пумпа кавитира, то може бити због блокирања успене линије остацима, папиром или малим животињама или уносни филтер може бити превише прљав без бипаса, или бипас не отвара довољно.

Покретање пумпе

За хидрауличке пумпе , "препречишћење" значи попуњавање механизма за пумпање течношћу. Непримјерна пумпа садржи ваздух или "воздушне браве". Пре почетка пумпања, овај ваздух мора бити очишћен из уссакачке линије и шупљине пумпе. Ако се овај корак прескочи, хидрауличка пумпа започета без примирања може изазвати трајну штету у року од неколико минута од недостатка масти.

Пумпа чији је излаз директно повезан са резервоаром кроз усмерни вентил обично може лако испустити остатак гаса у резервоар при покретању. Ако пумпа мора да испусти унутрашњи ваздух кроз релеф вентил, ова операција можда није могућа јер је типична индустријска хидраулична пумпа веома лош компресор ваздуха.

Да би се испустио остатак ваздуха из непримрене пумпе, опустите фитинг цеви на излазу пумпе, полако окрећујте пумпу док уље не испрска из фитинга, што указује на то да је пумпа примрена, а затим затегнете фитинг Остојни ваздух се такође може испустити ислажењем релифе клапана.

Хидрауличке пумпе обично требају да се примирају само када се покреће нови систем или када је одржавање на страни усисања извршено на постојећем систему.

Кључни термини и дефиниције страна улаза пумпе

Следећи термини и формуле се користе када се ради са условима улаза пумпе:

Потопљено сисање

Услов у којем је улаз у пумпу испод нивоа течности резервоара. Са поплављеним сисањем, глава течности (гравитација) пружа додатну енергију за гурање течности у пумпу.

Натисак на главу

Тешкост на дну колоне течности. Када је улаз у пумпу испод нивоа течности, притисак главе пружа додатни извор енергије за пумпу. Формуле притиска главе:

Подизање притиска

Еквивалентна висина колоне изражена у јединицама дужине, испод одређене референтне тачке. Формула подизања притиска (у ин.Хг.):

Пумпање

Акција коју хидрауличка пумпа врши да би створила разлику притиска између себе и атмосфере.

Улазни притисак

Апсолутни притисак течности на улазу у пумпу.