أنابيب شفط المضخات – مخفضات لامركزية وأطوال مستقيمة

يحدد تصميم أنابيب شفط / مدخل المضخة الظروف الهيدروليكية الناتجة التي تحدث عند مدخل المضخة / المكره. إذا فشل التصميم في إنتاج شكل توزيع موحد للسرعة عند مدخل المضخة، فيمكن تتبع العديد من مشكلات المضخة وأعطالها. على سبيل المثال،

• عملية صاخبة، والاضطراب وفقدان الاحتكاك.
• تذبذبات الحمل المحوري العشوائية.
• من السابق لأوانه تحمل أو فشل الختم.
• عدم كفاية ضغط السوائل مما يؤدي إلى التجويف.
• تلف عرضي على جانب التفريغ بسبب انفصال السائل.

أي من هذه المشاكل يمكن أن تؤدي إلى فشل المضخة. يتضمن تصميم أنابيب شفط / مدخل المضخة اختيار نوع تركيب المخفض والحد الأدنى من متطلبات الطول المستقيم.

• لمزيد من التفاصيل حول المضخات، راجعمقدمة للمضخات
• لمزيد من التفاصيل حول التجويف في المضخة، راجعمقدمة إلى التجويف
• لمزيد من التفاصيل حول المخفض، راجعمخفضات في عملية الأنابيب

حجم أنبوب الشفط للمضخة

من الممارسات المعتادة استخدام أنابيب من جانب الشفط أكبر بمقاس أو حجمين من مدخل المضخة. عادةً ما يتم استخدام تركيبات المخفض في أنابيب شفط المضخة لتقليل حجم أنبوب الشفط ليتناسب مع حجم شفة نهاية شفط المضخة. يعتبر المخفض بمثابة انقباض ويتطلب تصميمًا دقيقًا لتجنب الاضطراب وإنشاء جيوب قد يتجمع فيها الهواء أو البخار. الحل الأفضل هو استخدام مخفض لامركزي موجه للقضاء على احتمالية وجود جيوب هوائية.

فلماذا لا نستخدم أنبوبًا بنفس حجم فوهة الشفط؟؟

لأننا نريد الحد الأدنى من خسائر الاحتكاك في الأنابيب وتدفق التجويف الكامل إلى عين المكره. بالنسبة لمعدل التدفق نفسه، إذا قمنا بزيادة حجم الخط، تنخفض سرعة المائع وكذلك خسائر الاحتكاك. كلما زادت مساحة الأنبوب، انخفضت السرعة، وفقد الاحتكاك المنخفض (NPHa أعلى)، وانخفاض الضغط التفاضلي الناتج عن المضخة وهناك انخفاض في الطاقة التي يتطلبها المحرك لتشغيل المضخة.

يجب ألا يكون حجم أنبوب الشفط أصغر من حجم فوهة مدخل المضخة.

حجم أنبوب الشفط الأصغر من حجم مدخل المضخة سيزيد من خسائر الاحتكاك التي ستزيد من الطاقة التي يحتاجها المحرك لتشغيل المضخة. كما أن التدفق الذي يتم الوصول إليه عند مدخل المضخة أو المكره لن يكون ذو سرعة موحدة مما يتسبب في العديد من المشكلات التي تمت مناقشتها أعلاه.

يعد حجم أنبوب الشفط المناسب للمضخة بمثابة حل وسط بين التكلفة (الأنابيب الأكبر حجمًا أكثر تكلفة) وفقدان الاحتكاك المفرط (الأنابيب الصغيرة تسبب فقدان احتكاك عالي وتؤثر على أداء المضخة).

تركيب المخفضات غريب الأطوار

يوصى باستخدام المخفض اللامركزي للتدفق الأفقي إلى المضخة. يمنع هذا التكوين تراكم الجيب الهوائي في الطرف العلوي للمخفض. يوصى باستخدام المخفض المركز لأنابيب المدخل الرأسي (الشفط) أو التركيبات الأفقية حيث لا توجد إمكانية لتراكم بخار الهواء.

عندما يكون مصدر الإمداد فوق المضخة، فيجب وضع المخفضات اللامركزية بحيث يكون الجانب المسطح لأسفل. عندما يكون مصدر الإمداد أسفل المضخة، فيجب وضع المخفضات اللامركزية بحيث يكون الجانب المسطح لأعلى.

في حالة تمديد الأنابيب الأفقية الطويلة، يتم تجنب الجيوب الهوائية عن طريق تثبيت المخفض اللامركزي بحيث يكون الجانب المسطح لأعلى.

متطلبات الطول المستقيم

تعمل المضخات، وخاصة مضخات الطرد المركزي، بسلاسة وكفاءة أكبر عندما يتم توصيل السائل بتدفق صفحي سلس وخالي من التدفق. أي شكل من أشكال الاضطراب يقلل من الكفاءة ويزيد من تآكل محامل المضخة وموانع التسرب والمكونات الأخرى.

ينص المعيار الوطني الأمريكي ANSI/HI 9.8 لتصميم مدخل المضخة (P21، 1998) على أنه "يجب ألا تكون هناك تجهيزات مزعجة للتدفق (مثل الصمامات المفتوحة جزئيًا، والمحملات، والأكواع ذات نصف القطر القصير، وما إلى ذلك) أقرب من خمسة أقطار لأنبوب الشفط من المضخة. لا تعتبر الصمامات المفتوحة بالكامل وغير المزعجة للتدفق والأكواع المروحية ومخفضات التدفق من التركيبات المزعجة للتدفق. يلغي هذا المعيار أي إشارة إلى توزيع التدفق المحتمل الذي يمكن أن يولده المخفض.

ومع ذلك، فإن المفهوم بسيط، وهو ضمان التدفق المستقر والموحد إلى عين المكره. يؤدي هذا إلى تقليل حالات فشل المضخة طوال عمر المضخة بسبب الاهتزاز الناجم عن الاضطراب الناجم عن التدفق.

في حالة وجود العديد من المعلمات المحددة بشكل غير صحيح في المعادلة (مثل تغيرات اللزوجة وما إلى ذلك)، فسيكون من الحكمة تركيب ما يصل إلى عشرة أقطار من أنابيب الشفط من الأنابيب المستقيمة بجوار شفة مدخل المخفض. عادةً ما يكون الرقم الذي يتراوح بين خمسة (5) إلى عشرة (10) أقطار لأنبوب الشفط من الأنابيب المستقيمة هو القيمة الموصى بها في الأدبيات الفنية المنشورة.

 

في بعض الأحيان، بسبب قيود المساحة، ليس من الممكن توفير مسافة استقرار كافية في الأنابيب قبل المضخة. في هذه الحالات، استخدمي مكيفًا أو مملسًا للتدفق.

المزيد من النقاط التي يجب الاهتمام بها أثناء تصميم أنابيب شفط المضخة

• يجب أن يكون أنبوب التغذية مغمورًا بالكامل في الخزان أو الوعاء. إذا كان قريبًا جدًا من سطح السائل، فإن الشفط يخلق دوامة، مما يسحب الهواء (أو الأبخرة الأخرى) إلى السائل ومن خلال نظام الضخ.
• يجب ألا يكون أنبوب التغذية قريبًا جدًا من قاع الخزان أو الوعاء. إذا كان قريبًا جدًا من قاع السائل، فقد يؤدي الشفط إلى سحب المواد الصلبة أو الحمأة. يمكن تحسين هذا الوضع عن طريق استخدام مصفاة في أنابيب شفط المضخة. كعيب، يمكن أن تؤدي المصافي إلى انخفاض كبير في الضغط وتكون مسؤولة عن التجويف وفقدان الاحتكاك.
• يجب دعم جميع الأنابيب والصمامات والتجهيزات المرتبطة بها بشكل مستقل، وذلك لتجنب الضغط على مبيت المضخة. كما أن القوى والعزوم المفروضة على فوهات المضخة لا تتجاوز القيم المسموح بها التي حددها البائع.
• يجب أن تتم محاذاة الأنابيب المتصلة بشفة مدخل المضخة بدقة معها قبل ربط البراغي.
• يجب أن تكون المضخة قريبة من مصدر الشفط لتقليل انخفاض الضغط في النظام.
• يجب وضع المضخة بطريقة تجعل ارتفاع فوهة الشفط دائمًا أقل من ارتفاع فوهة الوعاء أو الخزان ويجب توجيه أنبوب الشفط لمنع أي جيوب في الخط.
• وفقًا لـ OSID- 118 (شرط مديرية سلامة الصناعات النفطية) يجب أن يكون هناك مسافة لا تقل عن متر واحد بين المضخات، على سبيل المثال. يجب توفير مساحة لا تقل عن متر واحد بين المضخات وأي عوائق محتملة (الصمامات الكبيرة وأنابيب التوربينات البخارية والدعم من النوع المحمل من الدرجة).