Określenie „pompa odśrodkowa” odnosi się do wirnika pompy w którym dominuje przepływ promieniowy „od środka”. Często także wirniki i pompy tego typu nazywa są „promieniowymi”. Wyróżnik szybkobieżbości nq wirników takich pomp wynosi od 10 a 30.
Pompami odśrodkowymi mogą być zarówno pomp jednostopniowe jak i pompy wielostopniowych, jak to pokazano na rys. 1 i 2.
Rys. 1. Jednostopniowa pompa odśrodkowa
Rys. 2. Wielostopniowa pompa odśrodkowa
Cechą charakterystyczną pomp odśrodkowych jest rosnąca z wydajnością charakterystyki mocy, patrz rys. 3.
Rys. 3. Charakterystyki energetyczne pompy odśrodkowej
Typowa procedura załączania pompy odśrodkowej
- Sprawdź czy zasuwa na tłoczeniu jest zamknięta
- Sprawdź czy zasuwa na ssaniu jest otwarta
- Odpowietrz pompę
- Włącz zasilanie pompy
- Zaczekaj aż pompa osiągnie maksymalne obroty
- Otwórz zasuwę na tłoczeniu
Rys. 4. Przebieg rozruchu i wyłączania pompy
Przed rozruchem, parametry pompy (wysokość podnoszenia i moc) opisuje punkt A na rys.4. Wykonujemy punkty – 1 do 3 procedury uruchamiania. Następnie włączamy zasilanie pompy, punkt – 4. Obroty pompy rosną do prędkości maksymalnej a parametry pompy przemieszczają się, przy zerowej wydajności, do punktu B. Po ustabilizowaniu prędkości obrotowej – punkt 5, otwieramy zasuwę, punkt – 6. Wraz z otwieraniem zasuwy na tłoczeniu, punty pracy przemieszcza się z C, D, E, F do G. Rośnie wydajność i moc pompy. Procedura kończy się pełnym otwarciem zasuwy.
Typowa procedura wyłączania pompy odśrodkowej
- Zamknij zasuwę na tłoczeniu
- Wyłącz zasilanie pompy
Zjawiska które trzeba wziąć pod uwagę przy odstępowaniu od procedury standardowej.
- Ciepło wydzielane w silniku podczas rozruchu
Różnica między ilością ciepła wydzielanego podczas rozruchu przy zamkniętej i otwartej zasuwie na tłoczeniu jest niewielka i wynosi kilkanaście procent.
Rys. 5. Prąd silnika podczas rozruchu pompy odśrodkowej przy zamkniętej i otwartej zasuwie
Z tego punktu widzenia, po wnikliwej analizie, jest dopuszczalne uruchomienie pompy przy otwartej zasuwie.
Rozruch pompy, niezależnie czy jest prowadzony przy zamkniętej czy otwartej zasuwie, zawsze generuje duże ilości ciepła. W układach w których sterowanie wydajnością układu realizowane jest przez załączanie i wyłączanie pomp, np. w przepompowniach i tłoczniach ścieków, należy sprawdzić dopuszczalną liczbę włączeń na godzinę określoną przez producenta pompy.
2. Limit mocy silnika
Rys. 6. Ograniczenie wydajności pompy wynikające z limitu mocy silnika
Moce silników napędowych niektórych pomp odśrodkowych są dopasowane do przewidywanych parametrów pracy w układzie, jak to pokazano na rys. 6.
Uruchomienie takiej pompy „baz obciążenia” – bez podłączenia do układu lub zdławienia przepływu zsuwą na tłoczeniu, może doprowadzić do przekroczenia limitu mocy silnika. W takim przypadku powinny zadziałać zabezpieczenia elektryczne, jeżeli nie, doprowadzi to do awarii pompy.
3. Obciążenie sieci elektrycznej
Podczas rozruchu pompy prąd silnika wzrasta ok. 8 krotnie w stosunku do poboru prądu przy obciążeniu nominalnym (niezależnie czy zasuwa jest otwarta czy zamknięta).
Rys. 7. Zmiana prądu silnika w zależności od prędkości obrotowej
W przypadku długich i „cienkich” przewodów zasilających powoduje to spadek napięcia zasilania i wydłużenie czasu rozruchu.
Dla ograniczenia prądu rozruchowego można stosować układy elektryczne: łagodnego startu (softstart), gwiazda-trójkąt lub układy z autotransformatorem rozruchowym. Można także do tego celu wykorzystać przemiennik częstotliwości.
4. Wypełnianie rurociągu tłocznego
Uruchomienie pompy, przy otwartej zasuwie lub „”na klapę (zwrotną), w układzie w którym rurociąg tłoczny nie jest w całkowicie wypełniony cieczą jest równoznaczne z uruchomieniem pompy „bez obciążenia”.
W takim przypadku mogą wystąpić:
- trudne do przewidzenia zjawiska falowe
- przekroczenie maksymalnej wydajności
- przekroczenie mocy silnika (limit mocy silnika)
- kawitacja spowodowana nadmiernym wzrostem strat na ssaniu.
5. Zjawiska falowe w rurociągu tłocznym
Uruchomienie pompy, przy otwartej zasuwie lub „”na klapę (zwrotną), w układzie w którym rurociąg tłoczny jest bardzo długi jest zbliżone do uruchomieniem pompy „bez obciążenia”. W pierwszej fazie, do czasu przejścia fali ciśnienia do końca rurociągu i z powrotem, ciśnienie tłoczenia pompy będzie znacznie niższe niż ciśnienie w stabilnych warunkach pracy. Może wystąpić przekroczenie wydajności mocy i kawitacja jak to opisano w poprzednim punkcie
W rurociągu tłocznym może wystąpić także uderzenie hydrauliczne.
6. Przejście przez prędkość krytyczną
W pompach wielostopniowych możemy się spotkać z konstrukcjami nadkrytycznymi (relatywnie cienki wał pompy). W tym przypadku należy od producenta uzyskać informacje o wartości pierwszej krytycznej prędkości obrotowej ncrI i wymaganej procedurze rozruchu. Należy unikać pracy pompy w pobliżu prędkości krytycznej oraz ich wielokrotności 1/4, 1/3, 1/2, 1, 2, 3 np. 1,2·ncrI<n<0,7·ncrII.
PAMIĘTAJ !
- Pompę odśrodkową (jednostopniową, wielostopniową) uruchamiamy przy zamkniętej zasuwie.
- Powietrze (gaz) w pompie obniża jej ciśnienie w stosunku: ρc/ρg – gęstość cieczy / gęstość gazu. Dla wody i powietrza to ok. 1000/1.
- Powietrze (gaz) w rurociągu ssawnym lub jego nieszczelność powoduje, że wirnik pompy, po uruchomieniu, zostanie wypełniony gazem, co objawia się gwałtownym spadkiem ciśnienie tłoczenia
- Powietrze w rurociągu tłocznym nie stanowi „dodatkowego oporu” dla pompy, wręcz przeciwnie – obniża ciśnienie tłoczenia
- Przy podciśnieniu w pompie, powietrze może się dostawać do wnętrza przez uszczelnienie wału
Warto sprawdzić: