Verticale meertrapspomp: werkingsprincipe en toepassingen

Een verticale meertrapspomp is ontworpen voor toepassingen die relatief hoge druk nodig hebben maar niet veel vloeroppervlak beschikbaar hebben. Het wordt vaak gebruikt bij de watervoorziening van gebouwen, industriële drukverhoging, waterbehandeling, ketelvoeding, irrigatie, koelsystemen en geselecteerde vloeistofkoelingsprojecten- in datacenters.

Het belangrijkste verschil tussen deze pomp en een enkel-traps centrifugaalpomp is het aantal waaiers. Een meertrapspomp heeft meerdere in serie geschakelde waaiers. Naarmate de vloeistof van de ene fase naar de volgende gaat, neemt de druk toe.

Dit maakt de pomp geschikt voor toepassingen waarbij een enkel-trapspomp niet genoeg opvoerhoogte kan produceren. Een hogere druk betekent echter niet automatisch betere prestaties. De pomp moet nog steeds overeenkomen met het werkelijke debiet, de systeemweerstand, de inlaatomstandigheden en de vloeistofeigenschappen.

A verticale meertrapspompis een niet-zelfaanzuigende- centrifugaalpomp waarvan de motor, as en hydraulische trappen verticaal zijn opgesteld.

Bij een typische CDL- of CDLF-pomp drijft de motor de pompas aan via een koppeling. De waaiers en diffusors zijn geïnstalleerd in een drukcilinder. De zuig- en persaansluitingen bevinden zich aan de onderkant van de pomp, meestal op hetzelfde horizontale niveau. Door deze opstelling is de pomp relatief eenvoudig aan te sluiten op een bestaande pijpleiding.

De term verticale meertrapspomp is de standaard technische omschrijving. Kopers kunnen ook zoeken naar een verticale meertrapspomp of een verticale pomp, hoewel deze vormen minder vaak voorkomen in technische documentatie.

Omdat de pomp niet zelfaanzuigend is-, moet deze met vloeistof worden gevuld voordat deze start. De inlaat moet ook onder water blijven of onder voldoende positieve druk staan. Het droogdraaien van de pomp kan de mechanische asafdichting binnen korte tijd beschadigen.

Vloeistof komt het midden van de eerste waaier binnen. Wanneer de motor de as draait, brengt de waaier energie over op de vloeistof en beweegt deze door middelpuntvliedende kracht naar buiten.

De vloeistof gaat vervolgens door een diffuser. De diffusor vertraagt ​​en stuurt de stroom opnieuw, waarbij een deel van de snelheid wordt omgezet in druk voordat deze naar de volgende waaier wordt geleid.

In elke fase herhaalt zich hetzelfde proces. De stroom blijft grotendeels continu, terwijl de door elke waaier gegenereerde opvoerhoogte wordt opgeteld bij de totale pompopvoerhoogte. Na de laatste fase komt de vloeistof onder druk de afvoerkamer binnen en stroomt het systeem in.

Door het aantal trappen te vergroten, wordt normaal gesproken de beschikbare opvoerhoogte vergroot. Het verhoogt niet noodzakelijkerwijs het nominale debiet. Meer trappen hebben ook invloed op het motorvermogen, de pomphoogte, de axiale belasting en de maximale werkdruk. Daarom moet het aantal waaiers worden gekozen op basis van het vereiste werkpunt en niet worden behandeld als een algemene maatstaf voor de pompkwaliteit.

Hoofdconstructie

Een CDL/CDLF verticale meertrapspomp bestaat normaal gesproken uit een motor, koppeling, pompas, mechanische afdichting, drukcilinder, waaiers, diffusers, lagers en een gecombineerde zuig- en perskamer.

De catalogus specificeert een volledig gesloten, ventilator{0}}gekoelde, twee-polige motor met IP55-bescherming en klasse F-isolatie. De standaard prestatiecurven van 50 Hz zijn gebaseerd op snelheden van ongeveer 2.900 of 2.950 tpm.

Voor een exportproject moeten frequentie en spanning vóór selectie worden bevestigd. Een pomp geselecteerd uit een 50Hz-curve mag niet simpelweg worden aangesloten op een 60Hz-voeding. De snelheidsverandering heeft invloed op de stroom, de opvoerhoogte, het opgenomen vermogen en de NPSH.

Ook de mechanische asafdichting verdient aandacht. Voor gewoon schoon water kan de standaardafdichting voldoende zijn. Heet water, glycolmengsels, zout water, schoonmaakmiddelen en andere speciale vloeistoffen vereisen mogelijk een andere afdichting of elastomeer.

Het belangrijkste verschil tussen CDL- en CDLF-pompen is de constructie van het natte gedeelte.

CDL-modellen combineren doorgaans roestvrijstalen waaiers, diffusors en drukcilinders met gietijzeren-ijzeren zuigkamers, perskamers, pompkoppen of voetstukken, afhankelijk van de pompgrootte. Ze zijn vooral bedoeld voor schone, niet-bijtende vloeistoffen.

CDLF-modellen gebruiken meer roestvrij staal in het bevochtigde gedeelte en zijn beter geschikt voor het reinigen van vloeistoffen met mild corrosieve eigenschappen, op voorwaarde dat de materialen zijn gecontroleerd met de daadwerkelijke vloeistof.

Gebruikelijke catalogusmaterialen zijn onder meer AISI 304 roestvrij staal voor de waaiers, diffusers en drukcilinders. Afhankelijk van het model kan de as AISI 304, AISI 316L of een andere gespecificeerde kwaliteit zijn.

Voor meer veeleisende toepassingen kunnen bevochtigde componenten worden aangeboden in SS304, SS316 of 2205 duplex roestvrij staal. De juiste keuze hangt af van temperatuur, pH, chloridegehalte, chemische concentratie, druk en gebruikstijd.

In de praktijk zeggen de woorden "roestvrijstalen pomp" ons niet genoeg. We moeten nog steeds het materiaal van de zuigkamer, perskamer, as, mechanische afdichting en elastomeren kennen. Dit is vooral belangrijk voor zout water, zeewater en chemisch behandeld water van zwembaden.

• Watervoorziening bouwen en drukverhoging

Verticale meertrapspompen worden veel gebruikt in woongebouwen, hotels, ziekenhuizen, kantoorgebouwen en andere faciliteiten waar de beschikbare netdruk niet voldoende is.

Ze kunnen worden geïnstalleerd in constante-drukverhogingssets, tanktoevoersystemen op het dak- en drukzones in hoge- gebouwen.

De vereiste opvoerhoogte moet worden berekend op basis van de statische hoogte, leidingverliezen, weerstand van de apparatuur en de vereiste druk bij de uiteindelijke uitlaat. Als je alleen op basis van het aantal verdiepingen een pomp selecteert, ontstaat er vaak te veel of te weinig druk.

Als de systeemvraag in de loop van de dag aanzienlijk verandert, zijn twee of meer kleinere pompen met variabele-snelheidsregeling vaak een betere keuze dan één grote pomp.

• Industrieel water en drukverhoging

Typische industriële taken zijn onder meer proces-watervoorziening, productie-lijnboost, wassen van apparatuur, filter-systeemvoeding en hoge-reiniging.

Deze systemen hebben vaak meer dan één bedrijfstoestand. Een reinigingslijn kan bijvoorbeeld gedurende korte perioden een hoog debiet vereisen, maar tijdens de normale productie een veel lager debiet. In dergelijke gevallen moet de pomp zowel op het normale bedrijfspunt als op de maximale vraag worden gecontroleerd.

Als het vereiste debiet hoog is, maar de opvoerhoogte relatief laag, vergelijken we de meertrapspomp normaal gesproken met een enkel-traps inline- of eind-zuigpomp. Een meertrapspomp is niet automatisch de meest efficiënte keuze voor elk industrieel watersysteem.

• Waterbehandeling en membraansystemen

Verticale meertrapspompen worden vaak gebruikt in filtratie, ultrafiltratie, zuiver-waterapparatuur, omgekeerde-osmosesystemen en andere water-behandelingsprocessen.

De pomp kan worden gebruikt om filters te voeden, de druk voor een membraansectie te handhaven of water door een deel van het behandelingssysteem te laten circuleren.

Zijn taak hangt af van het vereiste behandelingsdebiet en de weerstand van de filters, kleppen, membraanmodules en leidingwerk.

De filterweerstand blijft niet constant. Naarmate een filter vuil verzamelt, stijgt de drukval. De pomp moet daarom worden gecontroleerd op zowel schone als vuile filtercondities. Differentiële-drukbewaking is nuttig omdat deze laat zien wanneer reiniging of vervanging nodig is.

Voor de ontzilting van zeewater kunnen CDL/CDLF-pompen worden overwogen voor voorbehandelingstoevoer, hulpcirculatie of membraantoevoer, waarbij de druk en materialen geschikt zijn. Er mag niet worden aangenomen dat een standaardmodel geschikt is voor omgekeerde osmose van zeewater onder hoge druk. Een hoog zoutgehalte, een hoge chlorideconcentratie, een werkdruk en een continu gebruik vereisen een afzonderlijke materiaal- en drukbeoordeling.

• Zwembad zout water en zout water

Een verticale meertrapspomp kan zout zwembadwater verwerken als de materialen, mechanische afdichting en bedrijfsomstandigheden geschikt zijn.

De informatie die we normaal gesproken nodig hebben, omvat het zoutgehalte, de chlorideconcentratie, de pH, de watertemperatuur, desinfectiemiddelen en bedrijfsuren. Haar, zand, vezels en ander vuil moeten worden verwijderd voordat het water de pomp bereikt.

Een filter of membraan kan de pomp beschermen tegen deeltjes, maar voorkomt chloridecorrosie niet. SS304 kan acceptabel zijn in sommige toepassingen met een laag-chloorgehalte, maar het is geen universele keuze voor zout water. Afhankelijk van de daadwerkelijke wateranalyse kan SS316, 2205 duplex roestvrij staal of een ander materiaal nodig zijn.

• Ketelvoeding, warm water en condensaat

Het CDL/CDLF-assortiment kan worden gebruikt voor geselecteerde ketel-voeding, warm-water en condensaat.

De catalogus geeft een vloeistoftemperatuurbereik van -15 graden tot 70 graden voor standaardversies en -15 graden tot 120 graden voor warmwaterversies. De exacte limiet hangt nog steeds af van het geselecteerde model, de afdichting, de druk en de inlaatomstandigheden.

Heet water heeft bijzondere aandacht nodig omdat de dampspanning hoger is. Een pomp kan aan de vereiste persdruk voldoen en toch caviteren als de inlaatdruk te laag is. Voor ketel-voedings- en condensaattoepassingen moeten NPSH en de minimale inlaatdruk altijd worden gecontroleerd.

• HVAC en industriële koeling

Verticale meertrapspompen kunnen worden gebruikt in koel-watersystemen, airconditioning-airconditioningcircuits, warmte-wisselaarlussen en andere systemen met relatief hoge weerstand.

In een gesloten circuit overwint de pomp voornamelijk wrijving en drukverliezen van de apparatuur. Meestal hoeft het water niet over de volledige hoogte van het gebouw te worden opgetild. Het behandelen van de gebouwhoogte als pompkop in een gesloten kringloop kan leiden tot ernstige overdimensionering.

Voor een koelcircuit met een groot-debiet en lage- druk kan een een-trapspomp de betere optie zijn. De systeemcurve moet het pomptype bepalen.

• AI datacenter vloeistofkoeling

Sommige vloeistofkoelsystemen-voor datacenters hebben voldoende drukverlies om een ​​verticale meertrapspomp te rechtvaardigen. Mogelijke taken zijn onder meer CDU-circulatie, platenwarmtewisselaarlussen-, lange pijpleidingen, drukverhoging- in racks en redundante koelpompsets.

De pomp maakt normaal gesproken deel uit van een groter circuit dat CDU's, warmtewisselaars, koude platen, filters, regelkleppen, slangen en snelkoppelingen bevat. Het drukverlies door al deze componenten moet in de berekening worden meegenomen. Bij parallelle tandheugeltakken moet ook de hydraulisch meest ongunstige tak gecontroleerd worden.

Koelmiddeleigenschappen zijn net zo belangrijk als stroming en opvoerhoogte. Water-glycolmengsels hebben een hogere viscositeit dan water, vooral bij lage temperaturen. Dit verhoogt de leidingweerstand en kan zowel de pompprestaties als de vraag naar motorvermogen veranderen.

Gedeïoniseerd water en diëlektrische koelmiddelen introduceren verschillende vragen over corrosie, geleidbaarheid, afdichtingen en elastomeren. Een standaard schoon-waterpomp mag daarom niet worden gespecificeerd voor een vloeistof-koelingsproject zonder de daadwerkelijke koelvloeistof te controleren.

Betrouwbaarheid is een andere belangrijke overweging. Kritieke faciliteiten vereisen mogelijk N+1- of 2N-redundantie, automatische pompwisseling, variabele-snelheidsregeling, lekdetectie en communicatie met het beheersysteem van het gebouw of het datacenter.

• Irrigatie en algemene industriële dienst

Het assortiment kan ook worden gebruikt voor irrigatie van landbouwgrond, sprinklersystemen, druppelirrigatie, watervoorziening van apparatuur en andere schone-vloeibare vloeistoffen.

Water dat zand, vezels of aanzienlijke zwevende deeltjes bevat, moet worden gefilterd voordat het de pomp binnengaat. Standaard CDL/CDLF-pompen zijn geen rioolpompen en mogen niet worden gebruikt voor schurende of sterk verontreinigde vloeistoffen.

Volgens de CDL/CDLF-catalogus is de standaardpomp bedoeld voor schone, dunne, niet-brandbare en niet-explosieve vloeistoffen zonder vaste deeltjes of vezels.

De algemene limieten zijn:

• Standaard vloeistoftemperatuur: -15 graden tot 70 graden;
• Versie met heet water-: -15 graden tot 120 graden;
• Maximale omgevingstemperatuur: 40 graden;
• Standaard installatiehoogte: tot 1.000 m.
• Boven een omgevingstemperatuur van 40 graden of op een hoogte van 1.000 meter heeft een verminderde luchtdichtheid invloed op de motorkoeling. Mogelijk moet de motor worden verlaagd of vervangen door een apparaat met een hogere-rating.

Maximale werkdruk

Er is geen enkele drukwaarde voor het volledige CDL/CDLF-assortiment.

Afhankelijk van het model en de aansluitwijze vermeldt de catalogus maximale werkdrukken van 16, 20, 25 of 30 bar. Sommige hogere waarden tussen haakjes vereisen een speciale configuratie.

Bij het controleren van de systeemdruk moeten de inlaatdruk en de-pompgegenereerde druk samen worden beschouwd. Sluit-het hoofd af en tijdelijke drukstoten moeten ook in aanmerking worden genomen.

Dit is van belang bij membraan- en vloeistofkoelsystemen- omdat filters, membraanbehuizingen, CDU's, warmtewisselaars, koude platen, slangen en snelkoppelingen mogelijk een lagere drukwaarde hebben dan de pomp zelf.

NPSH en inlaatomstandigheden

Cavitatie treedt op wanneer de druk bij de waaierinlaat te laag wordt voor de vloeistoftemperatuur. Dit kan lawaai, trillingen, onstabiele stroming, verminderde opvoerhoogte en schade aan de waaier of mechanische afdichting veroorzaken.

Het risico is groter wanneer:

• De vloeistof is heet;
• De pomp zuigt uit een tank met laag-niveau;
• De inlaatleiding is lang of te klein;
• De pomp draait nabij het hoge-debieteinde van de curve;
• De installatie bevindt zich op grote hoogte;
• Een filter is geblokkeerd;
• De vloeistof heeft een hogere viscositeit dan water.

Een korte inlaatleiding van voldoende afmetingen met zo weinig beperkingen als praktisch mogelijk is, geeft doorgaans betere inlaatomstandigheden. Filters moeten worden gecontroleerd op drukval, zodat progressieve verstopping de pomp niet uithongert.

Een betrouwbare selectie begint bij het benodigde debiet en de totale opvoerhoogte. Wanneer de vraag verandert, is het beter om een ​​minimale, normale en maximale stroom te bieden in plaats van één piekcijfer.

Voor een open systeem omvat de totale opvoerhoogte normaal gesproken de statische lift, leidingwrijving, klep- en fittingverliezen, weerstand van de apparatuur en de vereiste uitlaatdruk. In een gesloten lus is de berekening voornamelijk gebaseerd op de weerstand van leidingen en apparatuur.

Vermijd het toevoegen van overmatig hoofd "voor de veiligheid." Een te grote pomp werkt vaak met een smoorklep, verbruikt meer energie en werkt buiten het beste- efficiëntiegebied.

De vloeistof moet dan goed worden gedefinieerd. Naast de naam hebben we temperatuur, dichtheid, viscositeit, pH, chemische concentratie en vastestofgehalte nodig. Voor zout water is de chlorideconcentratie essentieel. Voor vloeistofkoeling moet het type en de concentratie glycol of ander koelmiddel worden opgegeven.

Ten slotte moet het voorgestelde werkpunt worden gecontroleerd op de werkelijke pompcurve. Flow en hoofd alleen zijn niet genoeg. Efficiëntie, opgenomen vermogen, NPSH, afgesloten- hoofd en het toegestane werkbereik moeten ook worden beoordeeld.

Veel voorkomende selectieproblemen

Er komen herhaaldelijk verschillende fouten voor in pompvragen:

• Selecteren op motorvermogen in plaats van opvoerhoogte en opvoerhoogte;
• Ervan uitgaande dat meer trappen altijd een betere pomp betekenen;
• Negeren van inlaatdruk en NPSH;
• Het behandelen van alle roestvrij staalsoorten als gelijkwaardig;
• Een 50Hz-curve toepassen op een 60Hz-project;
• Ervan uitgaande dat een filter een corrosieprobleem oplost;
• Het negeren van de drukstijging over een vuil filter;
• Alleen selecteren op piekvraag;
• De druk vergeten die wordt geproduceerd bij het afsluiten-;
• Gebruik van een standaard waterpomp-voor een onbekende koelvloeistof.

De meeste van deze problemen kunnen worden vermeden als de systeembelasting- en vloeistofgegevens worden verstrekt voordat het pompmodel wordt gekozen.

Informatie die in een onderzoek moet worden opgenomen

Voor een normale watertoepassing dient u het volgende te verstrekken:

• Vereiste stroom en opvoerhoogte;
• Vloeistof- en bedrijfstemperatuur;
• Inlaatdruk- of zuigomstandigheden;
• Maximale systeemdruk;
• Spanning en frequentie;
• Voorkeur materialen;
• Aansluitgrootte en standaard;
• Binnen- of buiteninstallatie;
• Continu of intermitterend bedrijf;
• Vereisten voor variabele- snelheid of meerdere-pompen.

Geef voor zoutwater-, membraan-, chemische of vloeistof- koelingstoepassingen ook de vloeistofsamenstelling, het chloridegehalte, de viscositeit, het filterdrukverlies, de bedrijfsuren, de controlevereisten en de vereiste redundantie op.

A verticale meertrapspompbouwt druk op door de vloeistof door verschillende waaiers in serie te leiden. Dankzij het compacte formaat en de hoge- opvoerhoogte is het een praktische keuze voor de bouwvoorziening, industriële stimulering, waterbehandeling, warm-watervoorziening, irrigatie, koeling en geselecteerde ontziltings- of datacenterprojecten.

CDL-pompen zijn over het algemeen bedoeld voor schone, niet-corrosieve vloeistoffen. CDLF-pompen gebruiken meer roestvrij staal in het bevochtigde gedeelte en kunnen licht corrosieve vloeistoffen verwerken als de materiaalcompatibiliteit is bevestigd. Afhankelijk van de toepassing kan worden gedacht aan SS304, SS316 of 2205 duplex roestvast staal.

De uiteindelijke beslissing moet gebaseerd zijn op het feitelijke werkpunt en de bedrijfsomstandigheden. Debiet, opvoerhoogte, temperatuur, inlaatdruk, NPSH, materialen, motorgegevens en maximale systeemdruk moeten allemaal overeenkomen met de geselecteerde pompcurve.

Die aanpak geeft doorgaans een beter resultaat dan het kiezen van een pomp alleen al op basis van motorvermogen, leidingmaat of het aantal trappen.