Ciekawe sprawy z eksploatacji pomp w pytaniach i odpowiedziach

Czy praca pompy w punkcie optymalnym zapobiega wystąpieniu kawitacji?

Odpowiedź brzmi NIE, ale pytanie jest na tyle ważne sprawa wymaga szerszego omówienia.

Kawitacja w pompie wystąpi, gdy w jej wnętrzu ciśnienie spadnie do poziomu ciśnienia nasycenia. W każdym punkcie pracy pompy, od Q = 0 do maksymalnie dużej wydajności, kawitacja może wystąpić. Im warunki pracy bardziej odbiegają od punktu optymalnego, zwłaszcza im większa jest
prędkość przepływu, tym większe straty występują w pompie. W konsekwencji straty ciśnienia na drodze od króćca wlotowego pompy do punktu o najniższym ciśnieniu w pompie są najniższe przy wydajności leżącej pomiędzy Q = 0 i Q_opt. Tym tłumaczy się typowy kształt charakterystyki zdolności ssania pompy wirowej, wyrażonej parametrem NPSH. Z definicji: NPSH = (p_s - p_v) / ρg + + c_s/ 2g. W instalacji określonej cieczy w określonej temperaturze (pv, ρ) o wartości NPSH decyduje ciśnienie w króćcu wlotowym, stąd zagrożenie kawitacją może być zilustrowane polem na rysunku.

Krzywa NPSH (Q) ma kształt typowy dla pomp wirowych (zwłaszcza odśrodkowych). Kawitacja występuje, gdy ciśnienie p_s (wraz z nim NPSH) spadnie poniżej tej krzywej. Praca w punkcie optymalnym (Q_opt, h_max) nie zapobiegnie wystąpieniu kawitacji. Dotyczy to takiego rozwoju kawitacji w pompie, który zagraża spadkiem wysokości podnoszenia.

Odpowiedź na zadane pytanie nie uwzględnia opisu kawitacji jako zjawiska fizycznego. Jej pierwsze objawy, mniej istotne dla pracy pompy niż spadek wysokości podnoszenia, pojawiają się przy wyższych wartościach NPSH. Zainteresowanych odsyła się do bogatej literatury.

Czy i jaka jest zależność między sprawnością i niezawodnością?

Odpowiedź brzmi TAK. Związek taki istnieje. W literaturze i licznych prezentacjach przytacza się charakterystykę pompy z naniesionymi zagrożeniami z racji pracy poza zakresem bliskim wydajności optymalnej. Na rysunku, na krzywej wysokości podnoszenia, idąc w lewo od punktu najwyższej sprawności, pokazano kolejne zjawiska, ograniczające trwałość eksploatacyjna pompy:

wystąpienie recyrkulacji na wylocie z wirnika (dyskusyjne),
wystąpienie recyrkulacji na wlocie wirnika (dyskusyjne),
wystąpienie erozji wirnika (spowodowane lokalnym wzrostem ciśnienia),
ograniczenie trwałości łożysk i uszczelnień (w wyniku wzrostu siły promieniowej, osiowej oraz ciśnienia),
kawitacja (w miejscach szczególnie narażonych),
przegrzanie pompy i odparowanie cieczy.

Idąc w prawo od punktu najwyższej sprawności:

ograniczenie trwałości łożysk i uszczelnień (dyskusyjne),
wystąpienie silnej kawitacji.

Krzywa o charakterze krzywej Gausa pokazuje zależność okresu eksploatacji od warunków pracy pompy. Szczyt krzywej odpowiada maksymalnemu osiągalnemu okresowi eksploatacji. Eksploatacja w zakresie od -10% do +5% Qopt skraca ten okres do 92%. W zakresie od -20% do +10% skraca do 53%, a w zakresie od -30% do +15% Qopt okres eksploatacji skraca się do 10% maksymalnie osiągalnego.
Krzywa osiągalnego okresu eksploatacji może być traktowana jako krzywa niezawodności. Jej odwrotność - jako krzywa awaryjności. Generalny wniosek brzmi: im bardziej punkt pracy pompy jest zbliżony do punktu najwyższej sprawności (Qopt), tym większa jest niezawodność eksploatacji.

Czy fabrycznie nowe łożyska toczne wymagają usunięcia środka konserwującego?
Odpowiedź brzmi NIE. Usunięcie powinno polegać tylko na starciu szmatką z powierzchni mocowania w gnieździe i na wale. Wyjątkiem jest potrzeba smarowania smarami specjalnymi, np. wysokotemperaturowymi.

Źródło: Pompy Pompownie 4/2011