Почему насос теряет давление после определённого времени работы?

Это классический сценарий, который приводит в отчаяние операторов и техников по обслуживанию. Вы запускаете насос, манометр мгновенно поднимается до заданного значения, и система работает ровно. Вы уходите, уверенные, что работа выполнена. Однако, когда вы возвращаетесь через час — а иногда и всего через двадцать минут — давление значительно упало, или поток сократился до тонкой струйки или вовсе прекратился.

Эта зависящая от времени потеря давления — одна из самых неверно понимаемых проблем в работе с жидкостями. Поскольку насос проходит первоначальный тест на запуск, многие предполагают, что само оборудование исправно. Однако падение производительности со временем указывает на то, что переменные меняются во время работы машины. Дело не только в статической неисправности; речь идет о динамических условиях, которые меняются не в вашу пользу.

Почему внешне исправный насос теряет мощность после некоторого времени работы? Ответ редко указывает на единственную причину. В этой статье мы разберем основные категории, ответственные за это явление: гидравлическую нестабильность, развивающуюся при повышении температуры, механический износ, увеличивающий внутренние утечки, и часто упускаемые из виду системные факторы, изменяющие потребность.

Что на самом деле означает [Потеря давления со временем]

Прежде чем разбирать насос, необходимо точно определить симптомы. Потеря давления со временем отличается от ситуации, когда насос вообще не создает давления.

Эта конкретная проблема подразумеваетпостепенный спад давленияилизапаздывающее падение. Насос доказывает, что может выполнять работу при запуске (холодное состояние), но не способен поддерживать эту работу в режиме установившейся работы (горячее или непрерывное состояние). Это различие критически важно. Оно говорит нам о том, что геометрия и скорость насоса, вероятно, правильные, но какой-то внешний или внутренний фактор ухудшает его способность удерживать это давление по прошествии минут или часов.

Гидравлические причины потери давления

Проблемы гидравлической системы — самые распространенные причины снижения давления. Эти проблемы часто проявляются со временем, поскольку связаны с накоплением — тепла, воздуха или загрязнений.

Развивающаяся во время работы кавитация

Кавитация возникает не всегда мгновенно. Иногда насос нормально работает, когда жидкость холодная. По мере работы насоса температура жидкости может повышаться, особенно в рециркуляционных системах. У более горячей жидкости выше давление пара, что снижает доступный кавитационный запас (NPSHa). Как только NPSHa падает ниже требуемого насосом уровня, начинаетсякавитация. Это создает пузырьки пара, которые схлопываются и нарушают поток, вызывая нестабильность и падение давления на выходе.

Подсос воздуха и потеря заливки

Утечки воздуха коварны. Серьезная утечка полностью препятствует заливке, но микроутечка на стороне всасывания ведет себя иначе. Во время работы насос подсасывает небольшое количество воздуха через изношенные прокладки или неплотные соединения. Этот воздух не останавливает насос мгновенно. Вместо этого он накапливается в верхней части входа рабочего колеса или в верхних точках корпуса. Со временем эта воздушная пробка становится достаточно большой, чтобы заблокировать поток жидкости, снижая эффективное давление или приводя к полной потере заливки насоса.

Закупорка или ограничение потока

Накопление загрязнений — это прогрессирующая проблема. При первом запуске насоса фильтр или фильтрующий элемент могут быть чистыми. Когда насос перекачивает жидкость из грязного отстойника или бака, частицы задерживаются во всасывающем фильтре. Это постепенное засорение увеличивает сопротивление. Насосу приходится работать интенсивнее, чтобы затянуть жидкость, что приводит к снижению давления на выходе по мере того, как всасывающая линия "задыхается".

Механический износ и внутренние утечки

Механические проблемы часто имитируют гидравлические. Ключевое отличие здесь — физическая деградация, которая позволяет жидкости просачиваться назад, а не двигаться вперед.

Износ или повреждение рабочего колеса

Если вы перекачиваете абразивные жидкости, передние кромки лопастей рабочего колеса со временем изнашиваются. Хотя обычно это приводит к долгосрочному снижению производительности в течение месяцев, в тяжелых условиях эксплуатации может произойти быстрая эрозия. Изношенные лопасти не могут передать жидкости ту же энергию, что приводит к снижению развиваемого напора.

Износостойкие кольца и внутренние зазоры

Износостойкие кольца служат для уплотнения высоконапорной стороны нагнетания от низконапорной стороны всасывания внутри корпуса насоса. Когда эти кольца изнашиваются, зазор увеличивается. Это позволяет жидкости под давлением просачиваться обратно на сторону всасывания вместо выхода в нагнетательный трубопровод. Эта внутренняя рециркуляция действует как короткое замыкание. Насос выполняет работу, но давление никогда не достигает системы — оно остается внутри корпуса.

Тепловые эффекты при непрерывной работе

Тепло меняет всё. По мере непрерывной работы насоса нагреваются как жидкость, так и компоненты насоса.

• Изменение вязкости:Для масел и вязких жидкостей более высокая температура означает более низкую вязкость. Жидкость с низкой вязкостью проскальзывает через внутренние зазоры легче, чем густая жидкость. Шестеренный насос, перекачивающий холодное масло, может легко удерживать 100 PSI, но по мере разжижения масла при рабочей температуре проскальзывание увеличивается, и давление падает.

• Тепловое расширение:Разные металлы расширяются с разной скоростью. Если корпус расширяется больше, чем внутренняя вращающаяся сборка, внутренние зазоры могут увеличиться, что приведет к повышенному перепуску и снижению эффективности.

Факторы, связанные с двигателем и электрикой

Иногда насос в порядке, но привод теряет мощность.

• Перегрев двигателя:Если двигатель имеет недостаточную мощность или вентиляция заблокирована, он перегревается. При нагреве обмоток сопротивление увеличивается, что может привести к падению оборотов в минуту (скорости), если двигатель работает с перегрузкой. Поскольку давление насоса прямо пропорционально квадрату скорости, даже небольшое падение оборотов вызывает заметное снижение давления.

• Падение напряжения:На объектах с большими колебаниями нагрузки просадки напряжения могут вызывать замедление двигателя, снижая гидравлическую производительность.

Причины, связанные с управлением и системой

Насос работает в системе, и эта система динамична.

Изменение положения регулирующих клапанов

Современные системы используют автоматизированные клапаны. Падение давления может фактически означать открытие регулирующего клапана ниже по потоку. Если технологический клапан открывается больше для удовлетворения требований к температуре, расход увеличивается. Согласно характеристической кривой насоса, при увеличении расхода давление естественным образом снижается. Насос не выходит из строя; он просто переходит в другую точку на своей кривой.

Увеличение потребности системы

Аналогично, если новые потребители подключаются — кто-то открывает моечный пост или новая машина начинает цикл — общая потребность системы возрастает. Насос обеспечивает больший расход для удовлетворения этого спроса, жертвуя давлением в процессе.

Проблемы с обратными клапанами и противотоком

Обратные клапаны предотвращают обратный поток. Если обратный клапан на напорной стороне не садится должным образом или загрязнен мусором, он позволяет давлению стравливаться обратно в насос или приямок, когда система пытается поддерживать давление. Хотя это в большей степени проблема в периоды простоя, в системах с несколькими насосами негерметичный обратный клапан на параллельном насосе может действовать как байпас, отводя давление, которое должно идти на процесс.

Почему проблема появляется только после работы

Разочарование проистекает из разницы междуусловиями при запускеиусловиями в установившемся режиме.

При запуске жидкость холодная, двигатель холодный, фильтры пусты, и нет скопления воздуха. Это сценарий [наилучшего случая]. После периода работы вступает в силу [реальный мир]. Фильтры задерживают грязь, тепло проникает в металл, и микропротечки собирают достаточно воздуха, чтобы создать проблемы. Короткие пробные запуски часто не выявляют эти проблемы, потому что система еще не достигла того критического порога отказа.

Пошаговый подход к диагностике

Для диагностики этого требуется терпение. Нельзя просто посмотреть на насос; необходимо наблюдать за ним в течение времени.

1. Базовые показатели при запуске:Зафиксируйте давление, расход и потребляемый ток сразу при запуске.

2. Наблюдайте за падением:Следите за манометрами. Давление падает постепенно или внезапно?

   Постепенное падениепредполагает засорение фильтра или изменение вязкости.

   Внезапное падениеуказывает на выход воздушных пробок или открытие клапана.

3. Проверьте температуру:Корпус насоса или двигатель чрезмерно нагреты?

4. Осмотрите всасывающую линию:Ищите вихри в приёмном резервуаре или пузырьки воздуха в смотровых стёклах.

5. Проверьте потребление:Пройдите по трубопроводу. Открылся ли клапан? Резко ли выросло перепадное давление на фильтре?

Распространённые заблуждения

• Насос неисправен: Крайне редко, если он работал при запуске. Насос обычно является жертвой изменений в системе.

• Увеличение скорости решит проблему: Ускорение насоса часто усиливает кавитацию или перегрузку двигателя, усугубляя проблему.

• Потеря давления всегда означает утечку: Как обсуждалось, внутренняя рециркуляция или изменение вязкости вызывают потерю давления без единой капли утечки наружу.

Как предотвратить потерю давления со временем

Техническое обслуживание насосаи проектирование системы — ваша лучшая защита.

• Управление фильтрацией:Установите дифференциальные манометры на фильтрах, чтобы знать, когда они засоряются, прежде чем это скажется на потоке.

• Запас NPSH:Убедитесь, что в вашей системе достаточно напора на всасывании, чтобы справиться с давлением паров горячих жидкостей.

• Рабочая точка:Эксплуатируйте насос вблизи точки его наилучшего КПД (НКПД). Работа слишком далеко влево или вправо на кривой вызывает вибрацию и нагрев, которые ускоряют износ.

• Регулярный осмотр:Проверяйте износ уплотнительных колец и зазоры рабочего колеса во время ежегодных остановок, чтобы вовремя обнаружить внутренние утечки.

Заключение

Потеря давления, происходящая со временем, обычно является прогрессирующей неисправностью, а не внезапной поломкой. Будь то разжижение гидравлического масла из-за нагрева, накопление воздуха в корпусе или медленное перекрытие подачи фильтром, первопричина почти всегда прослеживается до того, как система изменяется в процессе эксплуатации. Понимая эти динамические факторы, вы можете выйти за рамки быстрых исправлений и внедрить долгосрочные решения.

ЧАВО

Может ли потеря давления указывать на кавитационное повреждение?
Да. Если кавитация вызывает падение давления, она же вызывает и физическое повреждение рабочего колеса. Падение давления — это симптом; повреждение — результат.

Как долго насос должен поддерживать стабильное давление?
Исправный насос в стабильной системе должен поддерживать постоянное давление неограниченно долго, при условии, что потребность системы (расход) остается постоянной.

Чаще ли потеря давления встречается в многоступенчатых насосах?
Ее может быть сложнее диагностировать в многоступенчатых насосах, потому что износ одной ступени может маскироваться другими, что приводит к медленному, запутанному снижению общего давления.