Mik azok az önfelszívó szivattyúk, és hogyan válassza ki a megfelelőt a rendszeréhez?

Az önfelszívó szivattyúk jelentik az egyik legértékesebb innovációt a folyadékkezelés területén. Ellentétben a hagyományos centrifugálszivattyúkkal, amelyeknél a szivattyúházat és a szívóvezetéket teljesen fel kell tölteni folyadékkal az indítás előtt, az önfelszívó szivattyúk képesek kiszívni a levegőt saját szívóvezetékükből, és automatikusan feltöltik magukat – még akkor is, ha a szivattyú a folyadékforrás fölé van szerelve. Ez a képesség kiküszöböli a kézi feltöltési eljárások, lábszelepek vagy külső vákuum-asszisztens rendszerek szükségességét, jelentősen csökkentve a telepítés bonyolultságát, a karbantartási igényeket és a szárazonfutás okozta károsodás kockázatát olyan alkalmazásokban, ahol a folyadékellátás szakaszos, vagy a szivattyú hosszabb üresjárat után működik. A települési szennyvízkezeléstől és az ipari folyamatrendszerektől a tengeri fenékvíz-szivattyúzásig és a mezőgazdasági öntözésig az önfelszívó szivattyúk működési megbízhatóságot biztosítanak olyan körülmények között, amelyek a hagyományos szivattyúk meghibásodását okoznák, vagy állandó kezelői beavatkozást igényelnének.

Hogyan működnek az önfelszívó szivattyúk

Az önfelszívó szivattyú alapvető működési elve azon a képességen összpontosul, hogy képes összekeverni a levegőt a szivattyúházban visszamaradt folyadékkal, így csökkentett nyomású környezetet hoz létre a járókerék bemeneténél, amely folyadékot szív fel a szívóvezetékbe. Amikor egy önfelszívó szivattyú elindul levegővel a szívóvezetékében, a járókerék az előző működési ciklusból visszatartott folyadékban forog. Ez a forgás centrifugális hatást hoz létre, amely a folyadékot kifelé löki, miközben levegőt szív a szívó bemeneten keresztül a járókerék szemébe. A levegő és a folyadék a járókerék járataiban keveredik, és egy elválasztó kamrába távozik, ahol a nehezebb folyadék a járókerék felé esik vissza, míg a könnyebb levegő a kisülésen keresztül távozik. Ez a recirkulációs ciklus folytatódik, fokozatosan elszívja a levegőt a szívóvezetékből, és csökkenti a nyomást a szivattyú bemeneténél, amíg a tápforrásban a folyadék felületére ható légköri nyomás fel nem nyomja a folyadékot a szívócsőbe és a szivattyúba. A folyadékkal való teljes feltöltést követően a szivattyú zökkenőmentesen átvált normál centrifugális szivattyúzási üzemmódba.

A feltöltési idő – a szívóvezeték kiürítéséhez és a teljes folyadékáramlás megteremtéséhez szükséges időtartam – számos tényezőtől függ, beleértve a szívómagasságot, a szívócső hosszát és átmérőjét, a kiürítendő levegő mennyiségét és a szivattyú tervezett légkezelési hatékonyságát. Egy jól megtervezett önfelszívó szivattyú, amely tipikusan 4-6 méteres szívómagasságnál működik, normál körülmények között 30-90 másodperc alatt éri el a teljes feltöltést. Az önfelszívó centrifugálszivattyúk maximális gyakorlati szívómagasságát a légköri nyomás fizikai korlátai általában 7–8 méterre korlátozzák, bár néhány pozitív elmozdulású önfelszívó kialakítás nagyobb szívómagasság mellett is működhet.

Az önfelszívó szivattyúk fő típusai

Az önfelszívó képesség több különböző szivattyútechnológiai típusba épül be, amelyek mindegyike más-más mechanikai megközelítést alkalmaz a levegő elszívására, és az áramlási sebesség, nyomás, folyadéktípus és szilárdanyag-kezelés tekintetében különböző alkalmazási követelményekhez igazodik.

Önfelszívó centrifugálszivattyúk

Az önfelszívó centrifugálszivattyúk a legszélesebb körben használt típusok az ipari, önkormányzati és mezőgazdasági alkalmazásokban. Egy nagy tekercsházat tartalmaznak beépített folyadéktartállyal, amely visszatartja a feltöltőfolyadék mennyiségét, amikor a szivattyút leállítják. A fent leírt recirkulációs elv ezt a visszatartott folyadékot használja fel a szívóvezeték fokozatos kiürítésére. A legtöbb önfelszívó centrifugálszivattyú félig nyitott vagy zárt járókereket használ, a félig nyitott járókerekekkel pedig jobban tűri a szilárd anyagokat és a rostos anyagokat. Ezek a szivattyúk sokféle méretben és anyagban kaphatók – az élelmiszer-feldolgozáshoz használt kis rozsdamentes acél egységektől a szennyvíz és ipari szennyvíz nagyméretű öntöttvas szivattyúiig –, és a mérettől és konfigurációtól függően néhány liter/perctől több ezer köbméter/óra áramlást képesek kezelni.

Önfelszívó szemetes szivattyúk

A szemetesszivattyúk az önfelszívó centrifugálszivattyúk speciális alcsoportja, amelyet kifejezetten nagy szilárd részecskéket, törmeléket, rongyokat és rostos anyagokat tartalmazó folyadékok kezelésére terveztek, amelyek eltömítenék a szabványos szivattyú járókerekeit. Széles járókerék lapáthézagokkal, nagy portnyílásokkal és robusztus házkialakítással rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az akár 50–75 mm átmérőjű szilárd részecskék áthaladását anélkül, hogy eltömődést okoznának. Az önfelszívó szemetes szivattyúkat széles körben használják az építkezések víztelenítésében, a szennyvíz-megkerülő szivattyúzásban, az árvízelhárításban és a bányászati ​​​​műveletekben, ahol a szivattyúzott folyadék mindig jelentős szilárdanyag-terhelést tartalmaz. A járókerekek jellemzően félig nyitott vagy örvénylő kialakításúak, amelyek feláldoznak némi hidraulikus hatékonyságot a szilárdanyag-áteresztő képességért cserébe, amely ezeket a szivattyúkat valóban praktikussá teszi a szántóföldi körülmények között.

Önfelszívó, regeneratív turbinás szivattyúk

A regeneratív turbinás szivattyúk – más néven perifériás szivattyúk vagy oldalcsatornás szivattyúk – a centrifugális szivattyúktól eltérő hidraulikus mechanizmust használnak, a fogazott járókerék egy szűk tűréshatárú gyűrűs csatornában forog, és fordulatonként több energiaimpulzust ad a folyadéknak. Ez a kialakítás lényegesen nagyobb fejnyomást generál, mint a hasonló méretű és fordulatszámú centrifugálszivattyúk, így a regeneratív turbinás szivattyúk jól alkalmazhatók a nagynyomású, alacsony áramlású alkalmazásokhoz, mint például a kazán betáplálása, a kondenzátum gőz visszavezetése és a vegyszerinjektálás. A regeneratív turbinás szivattyúk szűk hézagai miatt nem tolerálják a szilárd anyagokat és a csiszolóanyagokat, de természetesen jó önfelszívó tulajdonságokat adnak nekik, mivel a járókerék és a ház közötti szűk hézagok segítenek megőrizni az alapozáshoz szükséges folyadékréteget még hosszabb üresjárat után is.

Önfelszívó térfogat-kiszorításos szivattyúk

Számos térfogat-kiszorításos szivattyútípus eleve önfelszívó a működési mechanizmusa miatt. A flexibilis járókerekes szivattyúk, a perisztaltikus (tömlős) szivattyúk, a membránszivattyúk és a forgószárnyas szivattyúk mind olyan diszkrét térfogatokat hoznak létre, amelyek a bemenetnél kitágulnak, a kimenetnél pedig összehúzódnak, és olyan szívóerőt hoznak létre, amely folyadékot és levegőt is felszívhat anélkül, hogy kezdetben folyadékra lenne szükség. Ezek a szivattyúk lényegesen nagyobb szívómagasságot tudnak elérni, mint a centrifugális önfelszívó szivattyúk – egyes membránszivattyúk 9 méteres vagy annál nagyobb szívómagasságra vannak besorolva –, és rugalmas járókerekes vagy membrános kialakítások esetén károsodás nélkül üzemelhetnek szárazon. Különösen nagyra értékelik őket az adagolási, adagolási és átviteli alkalmazásokban, ahol az önfelszívó teljesítmény mellett a pontos áramlásszabályozás és a kémiai kompatibilitás a prioritás.

Az önfelszívó szivattyútípusok teljesítményének összehasonlítása

A legmegfelelőbb önfelszívó szivattyútípus kiválasztásához meg kell érteni az egyes technológiák teljesítményét és korlátait. Az alábbi táblázat összehasonlító áttekintést nyújt a főbb típusokat megkülönböztető kulcsparaméterekről.

Kulcsfontosságú alkalmazások, ahol az önfelszívó szivattyúk elengedhetetlenek

Önfelszívó szivattyúk nem egyszerűen a szabványos szivattyúk kényelmes alternatívája – sok alkalmazásban a feltöltési képességük valódi működési szükséglet, nem pedig preferencia. Számos iparágban alapvető követelmény az önfelszívó teljesítmény.

Építkezési víztelenítés

Az építési ásatások, árkok és alapozási gödrök talajvizet és csapadékvizet halmoznak fel, amelyeket folyamatosan el kell távolítani a biztonságos és működőképes körülmények fenntartásához. Az építkezéseken a víztelenítő szivattyúkat rutinszerűen mozgatják a helyszínek között, gyorsan felállítják, és olyan személyzet üzemelteti, aki nem szivattyúspecialista. Az önfelszívó szemetesszivattyúk ebben az összefüggésben a standard eszközt jelentik, mivel a vízszint fölé helyezhetők, feltöltés nélkül indíthatók, kezelhetik a helyszíni víz elkerülhetetlen törmelékét és iszapot, és minimális erőfeszítéssel áthelyezhetők. A motoros önfelszívó centrifugálszivattyúkat előnyben részesítik az áramellátás nélküli távoli telephelyeken, míg az elektromos önfelszívó szivattyúk hálózati vagy generátoros telephelyeken használhatók.

Mezőgazdasági öntözés és vízszállítás

A folyókból, tavakból vagy nyílt tározókból származó öntözőrendszerek gyakran a vízfelszín fölé telepített önfelszívó centrifugálszivattyúkra támaszkodnak. A szezonális vízszint-ingadozások azt jelentik, hogy a szívóerő egész évben változik, és a szivattyúnak kézi beavatkozás nélkül automatikusan újra kell töltenie a leállási időszakokat követően. Az önfelszívó szivattyúk szükségtelenné teszik a lábszelepeket – a szívócső aljára szerelt rugós visszacsapó szelepeket, amelyek megakadályozzák a visszaáramlást és fenntartják a feltöltést –, amelyek hajlamosak a törmelékkel való eltömődésre, és helyszíni körülmények között rendszeres ellenőrzést és cserét igényelnek.

Tengeri és fenékvízszivattyúzás

A hajókon lévő fenékvízszivattyúknak képesnek kell lenniük a hajótest legalsó pontjain felgyülemlett víz eltávolítására, gyakran úgy, hogy a szivattyút jóval a fenékvíz szintje fölé szerelik. Az önfelszívó képesség ebben az összefüggésben abszolút követelmény – egy fenékvízszivattyú, amely nem tudja feltölteni magát, nem nyújt automatikusan védelmet, ha a víz felhalmozódik, miközben a hajó felügyelet nélkül van. A flexibilis járókerekes szivattyúkat és membránszivattyúkat széles körben használják tengeri fenékvíz-alkalmazásokban, mivel önfelszívó teljesítményük a működési mechanizmusuk velejárója, kompakt méretük megfelel a tengeri létesítmények helyszűkének, és képesek kezelni a fenékvízben előforduló szilárd törmeléket.

Települési és ipari szennyvíz

A szennyvíz-szivattyútelepek és az ipari szennyvíz-átvezető rendszerek gyakran használnak önfelszívó szivattyúkat a föld feletti konfigurációkban a nedves kutakba merülő szivattyúk alternatívájaként. A föld feletti önfelszívó berendezések jelentős karbantartási előnyöket kínálnak – a szivattyú és a motor teljes mértékben hozzáférhető ellenőrzés, szervizelés és csere céljából, a vizes kutakhoz való hozzáféréshez szükséges zárt térbe való belépési eljárások nélkül. Az önfelszívó szennyvízszivattyúkat kifejezetten nagy átmérőjű szilárdanyag-áteresztő képességgel és eltömődésmentes járókerék geometriával tervezték, hogy a nyers szennyvízben jelen lévő anyagok teljes skáláját kezeljék, beleértve a rongyokat, törlőkendőket és rostos szilárd anyagokat, amelyek krónikus eltömődési problémákat okoznak a szűk hézagú szivattyúkban.

Kritikus tényezők, amelyeket figyelembe kell venni az önfelszívó szivattyú kiválasztásakor

A megfelelő önfelszívó szivattyú kiválasztása magában foglalja egy sor egymástól függő alkalmazási paraméter értékelését. E tényezők bármelyikének figyelmen kívül hagyása azt eredményezheti, hogy a szivattyú nem működik megbízhatóan, nem biztosít megfelelő áramlást vagy nyomást, idő előtti mechanikai meghibásodást szenved, vagy túlzott karbantartási beavatkozást igényel.

• Szívóemelés és nettó pozitív szívófej elérhető (NPSHa): Számítsa ki a tényleges szívóerőt a legrosszabb üzemállapotban – jellemzően a legalacsonyabb várható folyadékszintnél –, és győződjön meg arról, hogy a szivattyú névleges teljesítményén belül esik. Győződjön meg arról, hogy az NPSHa megfelelő értékkel, általában legalább 0,5–1,0 méterrel meghaladja a szivattyú NPSHr értékét (szükséges), hogy megakadályozza a kavitációt a normál működés során.
• Szükséges áramlási sebesség és magasság: Határozza meg a tervezett áramlási sebességet és a teljes dinamikus emelőmagasságot – a statikus emelőmagasság, a csőrendszer súrlódási veszteségei és a szállítási ponton fennálló nyomásigények összege – üzemi állapotban. Válasszon olyan szivattyút, amelynek teljesítménygörbéje metszi ezt a munkapontot az ajánlott működési tartományon belül, ideális esetben a szivattyú legjobb hatásfokának (BEP) közelében.
• A folyadék jellemzői: A szivattyúzott folyadék viszkozitása, sűrűsége, hőmérséklete, pH-ja, kémiai összetétele, szilárdanyag-tartalma és koptatóképessége mind befolyásolja az anyag kiválasztását, a járókerék típusát, a tömítés specifikációját és a szivattyú azon képességét, hogy fenntartsa a feltöltőfolyadékot. A forráspontjuk közelében lévő folyadékok a szivattyú bemeneténél különösen nehéz körülményeket jelentenek az önfelszíváshoz a gőzképződés miatt, amely megzavarja a feltöltési mechanizmust.
• Szilárdanyag-kezelési követelmények: Adja meg a szivattyúzott folyadékban a maximális várható részecskeméretet és -koncentrációt, és győződjön meg arról, hogy a szivattyú névleges szilárdanyag átmérője meghaladja ezt. Rostos vagy szálas szilárd anyagok esetén az örvény vagy félig nyitott, széles hézagú járókerék-konstrukció előnyösebb, mint a zárt járókerék, tekintet nélkül a hatásfok csökkentésére.
• Száraz futás kockázata és védelem: Ha reális esély van arra, hogy a szivattyú szárazon működjön – ellátáskimaradás, vezérlőrendszer meghibásodása vagy kezelői hiba miatt – válasszon olyan szivattyútípust, amely szárazonfutási tűréssel rendelkezik, például membrános vagy perisztaltikus szivattyú, vagy határozzon meg szárazonfutás elleni védőeszközöket, beleértve az áramlásérzékelőket, szintkapcsolókat vagy termisztoros motorvédelmet.
• Áramforrás és telepítési környezet: Fontolja meg, hogy az elektromos motoros hajtás, a dízelmotoros hajtás, a pneumatikus hajtás vagy a hidraulikus hajtás megfelel-e a legjobban a berendezés rendelkezésre állásának, a robbanásveszélyes osztályozásnak és a hordozhatóság követelményeinek. Kültéri telepítés esetén ellenőrizze, hogy a motor behatolás elleni védelmi besorolása megfelel-e a környezeti feltételeknek, és vegye figyelembe a fagyvédelem szükségességét hideg éghajlaton, ahol a visszatartott feltöltőfolyadék megfagyhat a leállási időszakokban.

Telepítési irányelvek a megbízható önfelszívó szivattyú teljesítményéhez

A megfelelő telepítés ugyanolyan fontos a megbízható önfelszívó teljesítményhez, mint a szivattyú helyes kiválasztása. A tervezési hibákkal felszerelt, jól meghatározott szivattyú állandóan rossz feltöltési viselkedést és idő előtti mechanikai kopást eredményez, míg a megfelelően telepített szivattyú minimális karbantartás mellett megbízhatóan működik a teljes tervezési élettartama alatt.

• Tartsa a szívócsövet a lehető legrövidebbre és közvetlenebbre: A szívócső minden további métere és minden könyök vagy szerelvény növeli a súrlódási ellenállást, és növeli a feltöltés során kiürítendő levegő mennyiségét. A rövid, nagy átmérőjű, minimális hajlítású szívócső minimálisra csökkenti a feltöltési időt és csökkenti a feltöltés meghibásodásának kockázatát a maximális szívómagasság mellett.
• Ügyeljen arra, hogy a szívócső folyamatosan felfelé dőljön a szivattyú felé: A szívócső minden olyan mélypontja, ahol a levegő felhalmozódhat, légzsákot képez, amelyet a szivattyúnak ismételten ki kell ürítenie, ami jelentősen meghosszabbítja a feltöltési időt vagy a feltöltés meghibásodását okozza. A szívócsőnek folyamatosan emelkednie kell a folyadékforrástól a szivattyú bemenetéig, anélkül, hogy magas vagy alacsony pontok lennének, amelyek levegőt zárnának be.
• Szüntesse meg a levegő szivárgását a szívórendszerben: Bármilyen levegőszivárgás a szivattyú bemenete és a folyadékforrás között – laza csatlakozáson, sérült tömítésen vagy megrepedt szerelvényen keresztül – folyamatosan beszívódik a feltöltési ciklus során, megakadályozva, hogy a szivattyú elegendő vákuumot hozzon létre a folyadék felemeléséhez. Üzembe helyezés előtt minden szívócső csatlakozásnál nyomáspróbát kell végezni tömítettség szempontjából.
• Ügyeljen arra, hogy a szívónyílás megfelelő víz alá kerüljön: A szívócső bemenetét kellően víz alá kell meríteni, hogy megakadályozza a levegő beszivárgását a folyadék felületén kialakuló örvénylés következtében. A minimális alámerülési mélység a bemeneti áramlási sebességtől függ – a nagyobb sebesség nagyobb bemerülést igényel –, és a szóban forgó csőméretre és áramlási sebességre vonatkozó közzétett irányelvek alapján kell kiszámítani vagy figyelembe venni.
• Az első üzembe helyezéskor töltse fel a szivattyúházat feltöltőfolyadékkal: Bár az önfelszívó szivattyúk az első üzembe helyezés után visszatartják a folyadékot a leállások között, a szivattyúházat kézzel kell feltölteni tiszta folyadékkal az első indítás előtt. A teljesen száraz önfelszívó szivattyú indítása a súrlódási hőtermelés miatt károsítja a mechanikus tömítést és a járókereket, ezért ezt mindig kerülni kell.

Gyakori problémák és az önfelszívó szivattyúval kapcsolatos problémák hibaelhárítása

Még a megfelelően kiválasztott és telepített önfelszívó szivattyúknál is előfordulnak működési problémák. A tünetek és valószínű okok felismerése gyors diagnózist és korrekciót tesz lehetővé, mielőtt a kisebb problémák költséges kudarcokká válnának.

A feltöltés elmulasztása – ahol a szivattyú működik, de nem szív fel folyadékot – a leggyakoribb panasz, és jellemzően néhány kiváltó ok egyike okozza: légszivárgás a szívórendszerben, amely megakadályozza a vákuum kialakulását, a szivattyú névleges teljesítményét meghaladó szívóerő, eltömődött szívócső vagy szűrő, amely csökkenti az áramlási területet, elégtelen mennyiségű folyadék visszatartása az indításkor, ami csökkenti az indításkor a szivattyút vagy a szivattyú légterét. légkezelés hatékonysága. Ezen tényezők mindegyikének szisztematikus, egymás utáni ellenőrzése, kezdve a leginkább hozzáférhető és leggyakrabban hibáztathatókkal, az esetek többségében speciális diagnosztikai berendezések szükségessége nélkül azonosítja az okot. A feltöltés működés közbeni elvesztését – amikor a szivattyú először feltöltődik, de aztán elveszti az áramlást – leggyakrabban a szívószivárgás következtében fellépő levegő, az elégtelen víz alá merítés miatt kialakuló örvény, amely levegőt szív a szívónyíláson, vagy a folyadék hőmérséklete megközelíti a gőznyomását a szivattyú bemeneténél, és gőzzsebek keletkeznek, amelyek megtörik a szívócső folyadékoszlopát.