ปั๊ม Self-Priming ทำงานอย่างไรและคุณควรเลือกประเภทใด

ปั๊ม Self-Priming ทำงานอย่างไร?

A ปั๊มรองพื้นตัวเอง ได้รับการออกแบบมาเพื่อถ่ายอากาศออกจากท่อดูดและท่อก่อนที่จะสร้างการไหลของของเหลวตามปกติ โดยไม่ต้องเติมด้วยตนเองหรือความช่วยเหลือด้านสุญญากาศจากภายนอก ในปั๊มหอยโข่งแบบทั่วไป อากาศในท่อดูดจะทำให้ใบพัดหมุนโดยไม่มีของเหลวเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นสภาวะที่เรียกว่าตัวจับอากาศ ซึ่งไม่สร้างแรงดันที่เป็นประโยชน์และอาจทำให้ปั๊มเสียหายได้เนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ปั๊มสูบจ่ายเองแก้ปัญหานี้โดยกักเก็บของเหลวไว้ในท่อระหว่างรอบการทำงาน ซึ่งปั๊มจะใช้ผสมและไล่อากาศที่เข้ามาในระหว่างลำดับการจ่ายของเหลวจนกว่าคอลัมน์ของเหลวจะเต็มเส้นดูดและเริ่มปั๊มตามปกติ

วงจรการเตรียมทำงานตามลำดับทางกายภาพที่เฉพาะเจาะจง เมื่อปั๊มเริ่มทำงาน ของเหลวที่สะสมอยู่ในท่อจะถูกเหวี่ยงออกไปด้านนอกด้วยใบพัดที่กำลังหมุน ทำให้เกิดโซนแรงดันต่ำที่ส่วนยื่นของใบพัด เพื่อดึงอากาศเข้ามาจากท่อดูด อากาศผสมกับของเหลวหมุนเวียน ก่อตัวเป็นส่วนผสมของอากาศ-ของเหลว และถูกไล่ออกทางระบาย ในขณะที่อากาศค่อยๆ อพยพออกจากท่อดูด ความดันบรรยากาศจะดันของเหลวขึ้นจากแหล่งกำเนิดเพื่อเติมเต็มสุญญากาศบางส่วน เมื่อของเหลวไปถึงใบพัดและไล่อากาศที่เหลืออยู่ ปั๊มจะเปลี่ยนไปสู่การทำงานแบบไฮดรอลิกตามปกติ โดยทั่วไปรอบการรองพื้นทั้งหมดจะใช้เวลาระหว่าง 30 วินาทีถึงหลายนาที ขึ้นอยู่กับความสูงของการดูด เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และการออกแบบปั๊ม

ส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยให้สามารถรองพื้นตัวเองได้

ความสามารถในการสูบน้ำด้วยตัวเองของปั๊มเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการออกแบบเฉพาะที่แยกความแตกต่างจากปั๊มแรงเหวี่ยงมาตรฐาน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือห้องกักเก็บของเหลว ซึ่งเป็นปริมาตรก้นหอยหรือปลอกขนาดใหญ่พอที่จะกักเก็บของเหลวได้เพียงพอหลังจากการปิดเครื่องเพื่อเริ่มรอบการรองพื้นครั้งถัดไป หากท่อระบายออกระหว่างรอบ ปั๊มจะสูญเสียความสามารถในการสูบน้ำเอง และต้องเตรียมระบบด้วยตนเองก่อนที่จะสตาร์ทครั้งถัดไป

เช็ควาล์วที่ช่องดูดจะป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดในระหว่างการปิดเครื่อง เพื่อรักษาระดับของเหลวสำรองของปลอก การออกแบบบางอย่างใช้พอร์ตหมุนเวียนภายในซึ่งส่งของเหลวที่ระบายกลับไปยังทางเข้าของใบพัดในระหว่างการรองพื้น ปรับปรุงประสิทธิภาพการผสมอากาศและของเหลว และลดเวลาในการรองพื้น โดยทั่วไปใบพัดจะเป็นแบบเปิดหรือกึ่งเปิดซึ่งมีทางเดินที่กว้างกว่าใบพัดแบบปิดมาตรฐาน เพื่อรองรับส่วนผสมของอากาศและของเหลวโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพไฮดรอลิก เช็ควาล์วระบายจะป้องกันการไหลย้อนกลับระหว่างการปิดเครื่อง และป้องกันปั๊มจากแรงดันต้านย้อนกลับเมื่อระบบรีสตาร์ท

ประเภทของปั๊ม Self-Priming และหลักการทำงาน

ปั๊ม Self-priming ไม่ใช่เทคโนโลยีเดียว แต่เป็นหมวดหมู่ที่มีหลักการทำงานที่แตกต่างกันหลายประการ ซึ่งแต่ละปั๊มเหมาะสมกับการใช้งาน ประเภทของของไหล และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างประเภทต่างๆ ถือเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกปั๊มที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งเฉพาะ

ปั๊มหอยโข่งแบบรองพื้นในตัว

ปั๊มหอยโข่งแบบ self-priming ชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดทำงานโดยใช้หลักการผสมของเหลวและอากาศ-ของเหลวที่อธิบายไว้ข้างต้น ผลิตขึ้นในขนาดต่างๆ มากมายตั้งแต่หน่วยแรงม้าภายในประเทศแบบเศษส่วนไปจนถึงรุ่นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่จัดการการไหลที่สูงกว่า 1,000 ลบ.ม./ชม. วัสดุก่อสร้างมีตั้งแต่เหล็กหล่อและสแตนเลสไปจนถึงโพลีโพรพีลีนและ PVDF สำหรับการบริการด้านเคมี ปั๊มเหล่านี้เหมาะสำหรับของเหลวสะอาด น้ำที่มีการปนเปื้อนเล็กน้อย ของเหลวข้นเล็กน้อย และสารละลายเคมีหลายชนิด ข้อจำกัดของพวกเขาคือการออกแบบใบพัดมาตรฐานต้องต่อสู้กับของเหลวที่มีความหนืดสูงและสารละลายที่มีของแข็งจำนวนมาก ซึ่งต้องใช้รูปทรงใบพัดแบบพิเศษ

ปั๊มถังขยะแบบ Self-Priming

ปั๊มถังขยะเป็นปั๊มหอยโข่งประเภทย่อยที่ดูดน้ำเองได้ ซึ่งได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อจัดการกับของเหลวที่มีเศษของแข็ง เช่น เศษผ้า หิน กิ่งไม้ และขยะจากการก่อสร้าง โดยไม่เกิดการอุดตัน พวกเขาใช้ใบพัดกึ่งเปิดขนาดใหญ่ที่มีช่องว่างกว้างระหว่างใบพัดใบพัดและท่อก้นหอย ปั๊มขยะมีความจำเป็นในการบำบัดน้ำเสียในสถานที่ก่อสร้าง การตอบสนองต่อน้ำท่วมในเขตเทศบาล และการระบายน้ำทางการเกษตร ซึ่งของเหลวที่สูบมีสารแขวนลอยที่มีนัยสำคัญ โดยทั่วไปแล้ว อัตราการไหลจะสูง แต่ประสิทธิภาพจะต่ำกว่าปั๊มหอยโข่งสำหรับน้ำสะอาด เนื่องจากการออกแบบใบพัดแบบเปิดและช่องว่างภายในที่ใหญ่กว่า

ปั๊มโรตารีแบบรองพื้นในตัว

ปั๊มดิสเพลสเมนต์เชิงบวกแบบโรตารี รวมถึงปั๊มเกียร์ ปั๊มกลีบ และปั๊มใบพัด มีระบบดูดน้ำในตัวเนื่องจากหลักการทำงานของปั๊มไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของของเหลวในการสร้างแรงดูด องค์ประกอบที่หมุนได้จะสร้างช่องขยายตัวและหดตัวซึ่งจะแทนที่ของเหลวโดยกลไก ไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือก๊าซก็ตาม ทำให้ปั๊มสูบน้ำอัตโนมัติแบบโรตารีเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับของเหลวที่มีความหนืด เช่น น้ำมัน กาว โพลีเมอร์ และผลิตภัณฑ์อาหารที่ปั๊มหอยโข่งไม่สามารถพัฒนาแรงดูดที่เพียงพอ พวกเขายังจัดการกับก๊าซที่กักขังได้ดีกว่าการออกแบบแบบแรงเหวี่ยง

ปั๊มสูบจ่ายเพอริสแตลติคแบบรองพื้นในตัว

ปั๊มรีดท่อจะเคลื่อนของเหลวโดยการค่อยๆ บีบท่ออ่อนหรือท่อระหว่างลูกกลิ้งกับตัวเรือนทรงกลม เนื่องจากของเหลวนั้นบรรจุอยู่ภายในท่อทั้งหมดและไม่เคยสัมผัสกับกลไกของปั๊ม ปั๊มรีดท่อจึงมีการรองพื้นในตัวโดยธรรมชาติและเหมาะกับสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ของเหลวชีวภาพที่ไวต่อแรงเฉือน และสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ซึ่งปั๊มประเภทอื่นจะเผชิญกับการสึกหรออย่างรวดเร็วหรือปัญหาความเข้ากันได้ของวัสดุ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการจ่ายสารเคมี การทำเหมืองแร่ และการใช้งานทางเภสัชกรรม อัตราการไหลต่ำกว่าประเภทแรงเหวี่ยง และการเปลี่ยนสายยางเป็นข้อกำหนดในการบำรุงรักษาตามปกติ

ปั๊มหอยโข่งแบบ self-priming กับแบบมาตรฐาน: เมื่อใดจึงควรเลือกแต่ละแบบ

การตัดสินใจระหว่างปั๊มระบบ self-priming และปั๊มแรงเหวี่ยงมาตรฐานนั้นขึ้นอยู่กับรูปทรงของการติดตั้งและข้อกำหนดในการใช้งาน ปั๊มหอยโข่งมาตรฐานต้องติดตั้งไว้ใต้แหล่งจ่ายของเหลว - การดูดแบบน้ำท่วม - หรือต้องรองพื้นด้วยตนเองหรือโดยระบบสุญญากาศแยกต่างหากก่อนสตาร์ทแต่ละครั้ง ข้อจำกัดนี้เป็นที่ยอมรับในการติดตั้งแบบคงที่ซึ่งมีการดูดน้ำท่วมที่เชื่อถือได้ เช่น สถานีสูบน้ำที่ดึงจากบ่อที่เปียก ปัญหาดังกล่าวจะกลายเป็นปัญหาในการปฏิบัติงานที่สำคัญเมื่อต้องติดตั้งปั๊มเหนือพื้นผิวของเหลว เมื่อท่อดูดอาจระบายออกระหว่างรอบ หรือเมื่อจำเป็นต้องรีสตาร์ทอัตโนมัติโดยไม่มีใครดูแล

อธิบายพารามิเตอร์การเลือกที่สำคัญ

การเลือกปั๊มระบบ self-priming จำเป็นต้องจับคู่คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของปั๊มกับความต้องการไฮดรอลิกของระบบตลอดสามขั้นตอนการทำงานที่แตกต่างกัน: วงจรการเริ่มระบบ การเปลี่ยนไปใช้การไหลเต็ม และการทำงานต่อเนื่อง แต่ละเฟสมีความต้องการปั๊มที่แตกต่างกัน และปั๊มที่มีขนาดเฉพาะสำหรับการไหลในสภาวะคงตัวเท่านั้น อาจไม่เพียงพอสำหรับสภาวะรองพื้นของการติดตั้งจริง

แรงดูดสูงสุด

การยกดูดคือระยะห่างแนวตั้งระหว่างเส้นกึ่งกลางปั๊มกับพื้นผิวของเหลวในถังต้นทางหรือบ่อ ความดันบรรยากาศจำกัดการเพิ่มแรงดูดสูงสุดตามทฤษฎีสำหรับปั๊มใดๆ ไว้ที่ประมาณ 10.3 เมตรที่ระดับน้ำทะเล แต่ขีดจำกัดในทางปฏิบัตินั้นต่ำกว่ามากเนื่องจากความดันไอ การสูญเสียแรงเสียดทานของท่อ และประสิทธิภาพของกลไกการอพยพอากาศของปั๊ม ปั๊มหอยโข่งที่ดูดน้ำเองได้ส่วนใหญ่มีอัตรายกน้ำขั้นต้นสูงสุดที่ 5 ถึง 8 เมตรภายใต้สภาวะที่เหมาะสม — น้ำสะอาด ท่อดูดใหม่ ไม่มีการรั่วไหล ทำงานที่ระดับน้ำทะเล ในการติดตั้งจริง ค่าลิฟต์ที่ลดลง 3 ถึง 6 เมตรถือเป็นตัวเลขในการวางแผนที่สมจริงมากกว่า ระบุปั๊มที่มีอัตราการยกรองพื้นเกินข้อกำหนดในการติดตั้งของคุณอย่างน้อย 20% เพื่อให้มีการเสื่อมสภาพของท่อ ผลกระทบจากระดับความสูง และอุณหภูมิของเหลวที่อุ่นขึ้นซึ่งจะเพิ่มความดันไอ

อัตราการไหลและเฮดไดนามิกรวม

อัตราการไหล (Q) และหัวไดนามิกทั้งหมด (TDH) เป็นตัวกำหนดจุดทำงานของปั๊มบนเส้นโค้งประสิทธิภาพของปั๊ม TDH คือผลรวมของส่วนหัวคงที่ (ความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างแหล่งกำเนิดและทางออก) การสูญเสียความเสียดทานในระบบท่อ และส่วนต่างของแรงดันใดๆ ที่จุดระบาย ต้องเลือกปั๊มเพื่อให้จุดทำงาน - จุดตัดของเส้นโค้งปั๊มและเส้นโค้งของระบบ - อยู่ภายในช่วงการทำงานที่ต้องการของปั๊ม โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 80% ถึง 110% ของการไหลของจุดประสิทธิภาพที่ดีที่สุด (BEP) การทำงานด้านซ้ายของ BEP อย่างมากทำให้เกิดการหมุนเวียนและการสั่นสะเทือน การทำงานทางด้านขวาของ BEP อย่างมีนัยสำคัญทำให้เกิดโพรงอากาศ การโหลดเพลามากเกินไป และแบริ่งขัดข้องก่อนเวลาอันควร

คุณสมบัติของของไหล

ความถ่วงจำเพาะ ความหนืด อุณหภูมิ และปริมาณของแข็งของของเหลวล้วนส่งผลต่อการเลือกปั๊ม ความหนืดที่สูงกว่าประมาณ 50 cSt จะลดส่วนหัวและการไหลของปั๊มแรงเหวี่ยงที่มีประสิทธิภาพ และอาจต้องใช้ประเภท self-priming แบบแทนที่เชิงบวกแทน อุณหภูมิของเหลวที่สูงขึ้นจะเพิ่มความดันไอ ซึ่งจะลด NPSH ที่มีอยู่ และทำให้การรองพื้นยากขึ้น — ระบุปั๊มที่มีข้อกำหนด NPSH ต่ำกว่าเมื่อจัดการกับของเหลวร้อน สำหรับของเหลวข้นและของเหลวที่มีของแข็ง ให้ระบุขนาดและความเข้มข้นของของแข็งสูงสุดเป็นเปอร์เซ็นต์น้ำหนัก ผู้ผลิตปั๊มสามารถแนะนำประเภทใบพัดและวัสดุปลอกที่เหมาะสมได้

ข้อกำหนดในการติดตั้งที่ใช้งานได้จริงเพื่อการรองพื้นด้วยตนเองที่เชื่อถือได้

แม้แต่ปั๊ม self-priming ที่ระบุอย่างถูกต้องก็ไม่สามารถทำการสูบลมได้อย่างน่าเชื่อถือ หากการติดตั้งไม่ตรงตามข้อกำหนดพื้นฐาน ท่อดูดจะต้องกันอากาศไม่ให้รั่วไหล - อากาศที่รั่วไหลระหว่างปั๊มและแหล่งของเหลวจะทำให้กลไกการรองพื้นลดลงโดยปล่อยให้อากาศในบรรยากาศเข้ามาเร็วกว่าที่ปั๊มจะอพยพออกไปได้ ข้อต่อท่อดูด ปะเก็นวาล์ว และปะเก็นหน้าแปลนทั้งหมดต้องอยู่ในสภาพดีและไม่มีรอยรั่ว นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับชุดประกอบท่อยางที่ซีลข้อต่อเสื่อมสภาพตามอายุและการสัมผัสรังสียูวี

ท่อดูดควรสั้นและตรงเท่าที่ใช้งานได้จริง โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเพื่อรักษาความเร็วดูดให้ต่ำกว่า 1.5 ม./วินาที เพื่อลดการสูญเสียแรงเสียดทาน หลีกเลี่ยงการวางวาล์วประตู การโค้งงออย่างแหลมคม หรือตัวลดขนาดในท่อดูดหากเป็นไปได้ — ข้อต่อแต่ละชิ้นจะเพิ่มความต้านทานซึ่งจะเพิ่มการยกดูดที่มีประสิทธิภาพซึ่งปั๊มต้องเอาชนะระหว่างการรองพื้น ฟุตวาล์วที่ด้านล่างของท่อดูดจะป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิด และรักษาคอลัมน์ของเหลวที่ปั๊มจำเป็นต้องใช้ในการรองพื้น หากไม่มีฟุตวาล์วหรือเช็ควาล์วที่ช่องดูด ปั๊มจะต้องอพยพท่อดูดออกทั้งหมดทุกครั้งที่รีสตาร์ท ซึ่งจะทำให้ยืดเวลาการรองพื้นและเพิ่มการสึกหรอของส่วนประกอบระบบจัดการอากาศ

ปัญหาในการใช้งานทั่วไปและวิธีป้องกัน

การทำความเข้าใจสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของปั๊มแบบ self-priming ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานและทีมบำรุงรักษาป้องกันปัญหาก่อนที่จะเกิดขึ้น แทนที่จะวินิจฉัยความล้มเหลวหลังจากที่เกิดขึ้น

• ความล้มเหลวในการไพรม์หรือขยายเวลาการไพรม์: ส่วนใหญ่มักเกิดจากอากาศรั่วในท่อดูด ฟุตวาล์วชำรุดหรือหายไปซึ่งทำให้คอลัมน์ดูดระบายออก หรือตัวยกดูดเกินขีดความสามารถที่กำหนดของปั๊ม ตรวจสอบอุปกรณ์ดูดและข้อต่อทั้งหมดด้วยน้ำสบู่ในขณะที่ปั๊มกำลังทำงาน และตรวจสอบฟุตวาล์วว่ามีการสึกหรอหรือมีเศษที่ทำให้ปิดสนิทหรือไม่
• การสูญเสียนายกระหว่างการดำเนินการ: เกิดจากการสูดอากาศผ่านการรั่วไหลของการดูด การเกิดโพรงอากาศเนื่องจาก NPSH ไม่เพียงพอ หรือระดับแหล่งจ่ายของเหลวลดลงต่ำกว่าช่องดูด ติดตั้งสวิตช์ตรวจระดับของเหลวเพื่อหยุดปั๊มก่อนที่แหล่งกำเนิดจะแห้ง และตรวจสอบความสมบูรณ์ของท่อดูดอีกครั้ง
• ปั๊มทำงานแห้ง: การทำงานโดยไม่ใช้ของเหลวจะทำลายซีลเชิงกลและแหวนสึกหรอของใบพัดภายในไม่กี่นาที ติดตั้งสวิตช์การไหลหรือรีเลย์ป้องกันการทำงานแห้งเพื่อปิดปั๊มโดยอัตโนมัติหากการไหลลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำ
• การไหลลดลงเมื่อเวลาผ่านไป: โดยทั่วไปแล้วการลดลงอย่างต่อเนื่องของเอาท์พุตของปั๊มจะบ่งบอกถึงการสึกหรอของใบพัดหรือวงแหวนสึกหรอของปลอก ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะห่างภายในและทำให้สูญเสียการหมุนเวียนเพิ่มขึ้น ตรวจสอบความดันคายประจุและอัตราการไหลอย่างสม่ำเสมอโดยเทียบกับพื้นฐานการทดสอบการใช้งานเบื้องต้น เพื่อตรวจจับการเสื่อมประสิทธิภาพทีละน้อยก่อนที่จะกลายเป็นวิกฤต
• การรั่วไหลของซีลเครื่องกล: ปั๊มระบบ self-priming จะทำงานให้แห้งเป็นเวลาสั้นๆ ในทุกรอบการรองพื้น ซึ่งจะทำให้บริเวณซีลเชิงกลมีความเค้นมากกว่าปั๊มที่มีน้ำท่วมอย่างต่อเนื่อง ใช้แมคคานิคอลซีลสำหรับการทำงานแห้งเป็นระยะๆ หรือระบุปั๊มที่มีการเชื่อมต่อฟลัชภายนอกที่คงความเย็นของซีลระหว่างการรองพื้นโดยใช้แหล่งจ่ายของเหลวแยกต่างหาก