Mitä ovat itseimevät pumput ja kuinka valitset järjestelmääsi oikean?

Itseimevät pumput ovat yksi käytännöllisesti arvokkaimmista nesteenkäsittelytekniikan innovaatioista. Toisin kuin tavalliset keskipakopumput, joissa pumpun kotelo ja imuputki on täytettävä kokonaan nesteellä ennen käynnistystä, itseimevät pumput voivat poistaa ilmaa omasta imujohdostaan ​​ja täyttää itsensä automaattisesti – vaikka pumppu olisi asennettu nestelähteen yläpuolelle. Tämä ominaisuus eliminoi manuaalisten täyttötoimenpiteiden, jalkaventtiilien tai ulkoisten tyhjiöapujärjestelmien tarpeen, mikä vähentää merkittävästi asennuksen monimutkaisuutta, huoltovaatimuksia ja kuivakäyntivaurioiden riskiä sovelluksissa, joissa nesteen syöttö on ajoittaista tai pumppu toimii pitkien joutojaksojen jälkeen. Kunnallisista jätevedenkäsittely- ja teollisuusprosessijärjestelmistä laivojen pilssipumppaukseen ja maatalouden kasteluun, itseimevät pumput tarjoavat toimintavarmuutta olosuhteissa, jotka aiheuttaisivat tavanomaisten pumppujen epäonnistumisen tai vaativat jatkuvaa käyttäjän toimenpiteitä.

Kuinka itseimevät pumput toimivat

Itseimevän pumpun perustoimintaperiaate keskittyy sen kykyyn sekoittaa ilmaa pumpun kotelossa olevaan jäännösnesteeseen, mikä luo alennetun paineen ympäristön juoksupyörän sisääntuloon, joka imee nestettä imuputkeen. Kun itseimevä pumppu käynnistyy ilmalla imuputkessaan, juoksupyörä pyörii edellisestä käyttöjaksosta jääneessä nesteessä. Tämä pyöriminen saa aikaan keskipakoisliikkeen, joka heittää nesteen ulos ja samalla vetää ilmaa imuaukosta juoksupyörän silmukkaan. Ilma ja neste sekoittuvat juoksupyörän kanavissa ja johdetaan erotuskammioon, jossa raskaampi neste putoaa takaisin juoksupyörää kohti, kun taas kevyempi ilma poistuu poistoaukon kautta. Tämä kierrätyssykli jatkuu poistaen asteittain ilmaa imuputkesta ja alentaen painetta pumpun sisääntulossa, kunnes syöttölähteen nestepintaan vaikuttava ilmanpaine työntää nestettä imuputkea pitkin pumppuun. Kun pumppu on täynnä nestettä, se siirtyy saumattomasti normaaliin keskipakopumppukäyttöön.

Täyttöaika – imulinjan tyhjentämiseen ja täyden nestevirtauksen aikaansaamiseen vaadittava kesto – riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien imukorkeus, imuputken pituus ja halkaisija, poistettavan ilman määrä ja pumpun suunnittelutehokkuus ilmankäsittelyssä. Hyvin suunniteltu itseimevä pumppu, joka toimii tyypillisillä 4–6 metrin imukorkeuksilla, saavuttaa täyden täyttönsä 30–90 sekunnissa normaaleissa olosuhteissa. Itseimevien keskipakopumppujen suurin käytännöllinen imukorkeus on yleensä rajoitettu 7–8 metriin ilmanpaineen fyysisten rajoitusten vuoksi, vaikka jotkin itseimevät mallit voivat toimia suuremmilla imukorkeuksilla.

Itseimeytyvien pumppujen päätyypit

Itseimevä ominaisuus on sisällytetty useisiin eri pumpputekniikkatyyppeihin, joista jokainen käyttää erilaista mekaanista lähestymistapaa ilmanpoistoon ja sopii erilaisiin sovellusvaatimuksiin virtausnopeuden, paineen, nestetyypin ja kiintoaineiden käsittelyn suhteen.

Itseimevät keskipakopumput

Itseimevät keskipakopumput ovat yleisimmin käytetty tyyppi teollisuus-, kunnallis- ja maataloussovelluksissa. Niissä on suuri kierukkakotelo, jossa on integroitu nestesäiliö, joka säilyttää täyttönesteen määrän, kun pumppu sammutetaan. Yllä kuvattu kierrätysperiaate käyttää tätä pidätettyä nestettä imuputken asteittaiseen tyhjentämiseen. Useimmat itseimevät keskipakopumput käyttävät joko puoliavointa tai suljettua juoksupyörää, ja puoliavoimet siipipyörät tarjoavat paremman sietokyvyn kiintoaineille ja kuituisille materiaaleille. Näitä pumppuja on saatavana useissa eri kokoisissa ja materiaaleissa – pienistä ruostumattomasta teräksestä valmistetuista yksiköistä elintarvikejalostukseen suuriin valurautapumppuihin viemäri- ja teollisuusjätevesipumpuille – ja ne pystyvät käsittelemään virtauksia muutamasta litrasta minuutissa jopa tuhansiin kuutiometreihin tunnissa koosta ja kokoonpanosta riippuen.

Itseimeytyvä jätevesipumppu

Roskakoripumput ovat erikoistunut itseimevien keskipakopumppujen alaryhmä, joka on erityisesti suunniteltu käsittelemään nesteitä, jotka sisältävät suuria kiinteitä hiukkasia, roskia, rättejä ja kuitumateriaaleja, jotka tukkiisivat tavalliset pumpun juoksupyörät. Niissä on leveät juoksupyörän siipien välykset, suuret porttiaukot ja kestävä kotelorakenne, joka mahdollistaa halkaisijaltaan jopa 50–75 mm:n kiinteiden hiukkasten kulkemisen ilman tukkeumia. Itseimeviä jätevesipumppuja käytetään laajalti rakennustyömaan vedenpoistoon, jäteveden ohituspumppaukseen, tulvatorjuntaan ja kaivostöihin, joissa pumpattava neste sisältää aina merkittävän kiintoainekuorman. Juoksupyörät ovat tyypillisesti puoliavoimia tai pyörrerakenteita, jotka uhraavat jonkin verran hydraulista tehokkuutta vastineeksi kiintoaineen läpikulkukyvystä, mikä tekee näistä pumpuista aidosti käytännöllisiä kenttäolosuhteissa.

Itseimevät regeneratiiviset turbiinipumput

Regeneratiiviset turbiinipumput – joita kutsutaan myös oheispumpuiksi tai sivukanavapumpuiksi – käyttävät erilaista hydraulimekanismia kuin keskipakopumput, joissa hammastettu siipipyörä pyörii lähellä toleranssia olevassa rengasmaisessa kanavassa, joka antaa nesteelle useita energiaimpulsseja kierrosta kohti. Tämä rakenne tuottaa huomattavasti korkeammat paineet kuin samankokoiset ja -nopeuksiset keskipakopumput, joten regeneratiiviset turbiinipumput sopivat hyvin korkeapaineisiin, matalavirtaussovelluksiin, kuten kattilan syöttöön, höyryn lauhteen palautukseen ja kemikaalien ruiskutukseen. Regeneratiivisten turbiinipumppujen kapeat välykset tekevät niistä sietämättömiä kiinteitä aineita tai hankaavia aineita, mutta antavat niille luonnostaan ​​hyvät itseimeytymisominaisuudet, sillä tiiviit juoksupyörän ja kotelon väliset välykset auttavat säilyttämään esitäyttöön tarvittavan nestekalvon myös pitkien joutokäyntien jälkeen.

Itseimevät syrjäytyspumput

Useat syrjäytyspumpputyypit ovat luonnostaan itseimeviä toimintamekanisminsa ansiosta. Joustavat siipipyöräpumput, peristalttiset (letku)pumput, kalvopumput ja pyörivät lohkopumput luovat kaikki erillisiä tilavuuksia, jotka laajenevat tuloaukossa ja supistuvat ulostulossa muodostaen imua, joka voi vetää sekä nestettä että ilmaa ilman, että nestettä on aluksi oltava läsnä. Näillä pumpuilla voidaan saavuttaa huomattavasti suurempi imukorkeus kuin itseimevät keskipakopumput – jotkin kalvopumput on suunniteltu toimimaan jopa 9 metrin korkeudella – ja ne voivat toimia kuivana ilman vaurioita, jos siipipyörä tai kalvo on joustava. Niitä arvostetaan erityisesti mittaus-, annostelu- ja siirtosovelluksissa, joissa tarkka virtauksen säätö ja kemiallinen yhteensopivuus ovat etusijalla itseimeytyvän suorituskyvyn ohella.

Itseimeytyvien pumpputyyppien suorituskyvyn vertailu

Sopivimman itseimevän pumpputyypin valitseminen edellyttää kunkin tekniikan suorituskyvyn ja rajoitusten ymmärtämistä. Alla oleva taulukko tarjoaa vertailevan yleiskatsauksen tärkeimmistä parametreista, jotka erottavat päätyypit.

Tärkeimmät sovellukset, joissa itseimevät pumput ovat välttämättömiä

Itseimevät pumput eivät ole vain kätevä vaihtoehto tavallisille pumpuille – monissa sovelluksissa niiden täyttökyky on pikemminkin todellinen toiminnallinen välttämättömyys kuin etusija. Useilla toimialoilla itseimeytyvä suorituskyky on perusvaatimus.

Rakennustyömaan vedenpoisto

Rakennuslouhinnat, ojat ja peruskuopat keräävät pohjavettä ja sadevettä, jota on jatkuvasti poistettava turvallisten ja toimivien olosuhteiden ylläpitämiseksi. Rakennustyömailla olevia vedenpoistopumppuja siirretään rutiininomaisesti paikasta toiseen, ne asennetaan nopeasti ja niitä käyttävät henkilöt, jotka eivät ole pumppuasiantuntijoita. Itseimevät roskakoripumput ovat vakiotyökalu tässä yhteydessä, koska ne voidaan sijoittaa vedenpinnan yläpuolelle, käynnistää ilman täyttöä, käsitellä väistämätöntä roskaa ja lietettä työmaan vedessä ja ne voidaan siirtää pienellä vaivalla. Moottorikäyttöiset itseimevät keskipakopumput ovat suositeltavia syrjäisissä paikoissa, joissa ei ole virtalähdettä, kun taas sähköiset itseimevät pumput sopivat verkko- tai generaattoriteholle.

Maatalouden kastelu ja veden siirto

Joista, lammista tai avoimista altaista lähtevät kastelujärjestelmät käyttävät usein itseimeviä keskipakopumppuja, jotka on asennettu vedenpinnan yläpuolelle. Kausiluonteiset vedenpinnan vaihtelut tarkoittavat, että imukorkeus vaihtelee ympäri vuoden, ja pumpun on täytettävä uudelleen automaattisesti sammutusjaksojen jälkeen ilman manuaalista puuttumista. Itseimevät pumput eliminoivat jalkaventtiileiden tarpeen – jousikuormitetut takaiskuventtiilit, jotka on asennettu imuputken pohjaan estämään takaisinvirtausta ja ylläpitämään täyttöä – jotka ovat alttiita tukkeutumaan roskista ja vaativat säännöllistä tarkastusta ja vaihtoa kenttäolosuhteissa.

Laivojen ja pilssien pumppaus

Alusten pilssipumppujen tulee pystyä poistamaan rungon alimpiin kohtiin kertynyttä vettä, usein pumpun ollessa asennettuna reilusti pilssiveden tason yläpuolelle. Itseimeytymiskyky on ehdoton vaatimus tässä yhteydessä – pilssipumppu, joka ei voi täyttää itseään, ei suojaa automaattisesti, jos vesi kerääntyy aluksen ollessa ilman valvontaa. Joustavia juoksupyöräpumppuja ja kalvopumppuja käytetään laajalti laivojen pilssisovelluksissa, koska niiden itseimeytyvä suorituskyky on luontainen niiden toimintamekanismiin, niiden kompakti koko sopii meriasennusten tilanrajoituksiin ja ne pystyvät käsittelemään satunnaisia ​​pilssivedessä esiintyviä kiinteitä roskia.

Yhdyskunta- ja teollisuusjätevesi

Jäteveden pumppuasemat ja teollisuuden jäteveden siirtojärjestelmät käyttävät usein itseimeviä pumppuja maanpäällisissä kokoonpanoissa vaihtoehtona uppopumppuasennuksille märkäkaivoissa. Maanpäälliset itseimevät asennukset tarjoavat huomattavia ylläpitoetuja – pumppu ja moottori ovat täysin käsillä tarkastuksia, huoltoa ja vaihtoa varten ilman märän kaivon pääsyn edellyttämiä suljetun tilan syöttötoimenpiteitä. Itseimevät jätevesipumput on suunniteltu erityisesti läpimitaltaan suurilla kiintoaineksen kulkumahdollisuuksilla ja tukkeutumattomalla juoksupyörän geometrialla käsittelemään kaikkia raakajätevedessä olevia materiaaleja, mukaan lukien rievut, pyyhkeet ja kuitupitoiset kiinteät aineet, jotka aiheuttavat kroonisia tukosongelmia pumpuissa, joissa on tiukat välykset.

Kriittiset tekijät, jotka on otettava huomioon valittaessa itseimevää pumppua

Oikean itseimevän pumpun valintaan kuuluu joukko toisistaan riippuvaisia sovellusparametreja. Näiden tekijöiden huomiotta jättäminen voi johtaa siihen, että pumppu ei esitäydy luotettavasti, tuottaa riittämättömän virtauksen tai paineen, kärsii ennenaikaisesta mekaanisesta viasta tai vaatii liiallisia huoltotoimenpiteitä.

• Imunosto ja nettopositiivinen imupää saatavana (NPSHa): Laske todellinen imukorkeus pahimmassa mahdollisessa käyttötilanteessa – tyypillisesti alhaisimmalla odotetulla nestetasolla – ja varmista, että se kuuluu pumpun nimelliskapasiteettiin. Varmista, että NPSHa ylittää pumpun NPSHr:n (pakollinen) riittävällä marginaalilla, tyypillisesti vähintään 0,5–1,0 metrillä, jotta kavitaatio ei muodostu normaalin käytön aikana.
• Vaadittu virtausnopeus ja nostokorkeus: Määritä suunniteltu virtausnopeus ja dynaaminen kokonaiskorkeus — staattisen nousun, putkijärjestelmän kitkahäviöiden ja toimituspisteen mahdollisten painevaatimusten summa käyttötilassa. Valitse pumppu, jonka suorituskykykäyrä leikkaa tämän toimintapisteen suositellulla toiminta-alueella, mieluiten lähellä pumpun parasta hyötysuhdepistettä (BEP).
• Nesteen ominaisuudet: Pumpattavan nesteen viskositeetti, tiheys, lämpötila, pH, kemiallinen koostumus, kiintoainepitoisuus ja hankauskyky vaikuttavat kaikki materiaalin valintaan, juoksupyörän tyyppiin, tiivisteen spesifikaatioihin ja pumpun kykyyn ylläpitää täyttönestettä. Nesteet, jotka ovat lähellä kiehumispistettään pumpun tuloaukossa, muodostavat erityisen haastavat olosuhteet itseimeytymiselle, koska höyryn muodostuminen häiritsee täyttömekanismia.
• Kiinteiden aineiden käsittelyvaatimukset: Määritä suurin odotettu hiukkaskoko ja -pitoisuus pumpatussa nesteessä ja varmista, että pumpun nimellinen kiintoainekanavan halkaisija ylittää tämän. Kuitu- tai säikeisissä kiinteissä aineissa pyörre- tai puoliavoin siipipyörärakenne, jossa on leveät välykset, on parempi kuin suljettu juoksupyörä riippumatta siitä, mikä hyötysuhde on heikentynyt.
• Kuivakäyntiriski ja suojaus: Jos on realistinen mahdollisuus, että pumppu käy kuivana – syöttökatkoksen, ohjausjärjestelmän vian tai käyttäjän virheen vuoksi – valitse pumpputyyppi, jolla on luontainen kuivakäyntitoleranssi, kuten kalvo tai peristalttinen pumppu, tai määritä kuivakäyntisuojalaitteet, mukaan lukien virtausanturit, tasokytkimet tai termistoripohjainen moottorisuoja.
• Virtalähde ja asennusympäristö: Harkitse, sopivatko sähkömoottorikäyttö, dieselmoottorikäyttö, pneumaattinen käyttö tai hydraulikäyttö parhaiten laitteiston tehon saatavuuteen, räjähdysvaaraluokitukseen ja siirrettävyysvaatimuksiin. Varmista ulkoasennuksissa, että moottorin tunkeutumissuojausluokitus sopii ympäristöolosuhteisiin, ja harkitse jäätymissuojan tarvetta kylmissä ilmastoissa, joissa kertynyt esitäyttöneste voi jäätyä seisokkien aikana.

Asennusohjeet luotettavan itseimevän pumpun suorituskyvyn takaamiseksi

Oikea asennus on yhtä tärkeä luotettavalle itseimeytystoiminnalle kuin oikea pumpun valinta. Hyvin määritelty pumppu, joka on asennettu suunnitteluvirheiden kanssa, tuottaa jatkuvasti huonon esitäyttökäyttäytymisen ja ennenaikaisen mekaanisen kulumisen, kun taas oikein asennettu pumppu toimii luotettavasti minimaalisella huollolla koko suunnittelun käyttöiän ajan.

• Pidä imuputki mahdollisimman lyhyenä ja suorana: Jokainen ylimääräinen imuputken pituus ja jokainen mutka tai liitin lisää kitkavastusta ja lisää ilmamäärää, joka on poistettava esitäyttöjen aikana. Lyhyt, halkaisijaltaan suuri imuputki minimaalisilla mutkilla minimoi esitäyttöajan ja vähentää esitäyttöhäiriön riskiä suurimmalla imukorkeudella.
• Varmista, että imuputki kallistuu jatkuvasti ylöspäin pumppua kohti: Mikä tahansa imuputken alhainen kohta, johon ilma voi kerääntyä, muodostaa ilmataskun, joka pumpun on poistettava toistuvasti, mikä pidentää merkittävästi esitäyttöaikaa tai aiheuttaa esitäyttöhäiriön. Imuputken tulee nousta jatkuvasti nestelähteestä pumpun tuloaukkoon ilman korkeita tai matalia kohtia, jotka voisivat vangita ilmaa.
• Poista ilmavuodot imujärjestelmästä: Kaikki ilmavuoto pumpun sisääntulon ja nestelähteen välillä – löysän liitoksen, vaurioituneen tiivisteen tai halkeilevan liittimen kautta – imeytyy jatkuvasti sisään täyttöjakson aikana, mikä estää pumppua kehittämästä riittävää tyhjiötä nesteen nostamiseksi. Kaikkien imuputkien liitosten tiiviys on painetestattava ennen käyttöönottoa.
• Säilytä imuaukon riittävä upotus: Imuputken tuloaukon on oltava riittävän upotettuna, jotta ilma ei pääse imeytymään pyörteiden muodostumisen kautta nesteen pinnalle. Pienin upotussyvyys riippuu virtausnopeudesta tuloaukossa – suuremmat nopeudet vaativat suurempaa upotusta – ja se tulee laskea tai ottaa kyseistä putken kokoa ja virtausnopeutta koskevien julkaistujen ohjeiden perusteella.
• Täytä pumpun pesä esitäyttönesteellä ensimmäisen käynnistyksen yhteydessä: Vaikka itseimevät pumput säilyttävät nestettä sammutusten välillä ensimmäisen käytön jälkeen, pumpun pesä on täytettävä manuaalisesti puhtaalla nesteellä ennen ensimmäistä käynnistystä. Täysin kuivan itseimevän pumpun käynnistäminen vaurioittaa mekaanista tiivistettä ja juoksupyörää kitkalämmön kehittymisen vuoksi, ja sitä tulee aina välttää.

Yleisiä ongelmia ja itseimeytyvien pumppuongelmien vianmääritys

Jopa oikein valituissa ja asennetuissa itseimevissa pumpuissa esiintyy ajoittain toimintaongelmia. Oireiden ja niiden todennäköisten syiden tunnistaminen mahdollistaa nopean diagnoosin ja korjauksen ennen kuin pienet ongelmat kehittyvät kalliiksi epäonnistumisiksi.

Esitäytön epäonnistuminen – kun pumppu käy, mutta ei ime nestettä – on yleisin valitus ja johtuu tyypillisesti yhdestä pienestä määrästä perussyitä: ilmavuodot imujärjestelmässä, jotka estävät tyhjiön muodostumisen, liiallinen imuteho ylittää pumpun nimelliskapasiteetin, tukkeutunut imuputki tai siivilä, joka pienentää virtausaluetta, riittämätön nesteen määrä käynnistyksen yhteydessä, pumpun säiliön tai tyhjennys pienentää pumppua. ilmankäsittelyn tehokkuus. Kunkin näiden tekijöiden järjestelmällinen tarkastus peräkkäin, alkaen kaikkein saavutettavimmista ja yleisimmistä syyllisistä, tunnistaa syyn useimmissa tapauksissa ilman erityisiä diagnostiikkalaitteita. Esitäyttöhäviö käytön aikana – jolloin pumppu käynnistyy aluksi, mutta sen jälkeen menettää virtauksen – johtuu useimmiten imuvuodon aiheuttamasta ilman imeytymisestä sisään, pyörteestä, joka imee ilmaa imuaukossa riittämättömän upotuksen vuoksi, tai nesteen lämpötilasta, joka lähestyy höyrynpainetta pumpun tuloaukossa, jolloin syntyy höyrytaskuja, jotka rikkovat imuputken nestepatsaan.