Что вам нужно знать о NPSH

Jun 18, 2023

Превышение давления над давлением пара на всасывающем патрубке насоса представляет собой чистый положительный напор на всасывании (NPSH). NPSH — это разница между давлением всасывания (застоя) и давлением пара. В форме уравнения:

Поскольку давление пара всегда выражается в абсолютной шкале, давление всасывания также должно выражаться в абсолютных величинах. В общепринятых в США единицах измерения оба давления должны выражаться в абсолютных фунтах на квадратный дюйм (псии). Манометрическое давление преобразуется в абсолютное давление путем прибавления атмосферного давления.

Приведенное выше уравнение дает ответ в единицах давления (psi). Это можно преобразовать в единицы головы (футы) с помощью следующего уравнения:

NPSH является чрезвычайно важным вопросом во всех насосных системах. Подсчитано, что 80 процентов всех проблем с насосами связаны с неадекватными условиями всасывания, а большинство проблем с всасыванием связано с NPSH. (Либо система не обеспечивает столько, сколько ожидалось, либо насосу требуется больше, чем ожидалось.) Поэтому вполне вероятно, что большинство проблем с насосами связаны с NPSH.

Для центробежных насосов значения NPSH выражаются в единицах удельной энергии (эквивалентной высоте колонны), таких как футы или метры. Для поршневых насосов (роторных и поршневых) значения NPSH обычно выражаются в единицах давления, таких как фунты на квадратный дюйм (psi), килопаскали или бары.

Значения NPSH не являются ни манометрическим, ни абсолютным давлением. Буква «g» в фунтах на квадратный дюйм означает, что давление измерено выше атмосферного давления. Буква «а» в фунтах на квадратный дюйм означает, что давление измерено выше абсолютного нуля, то есть при идеальном вакууме. NPSH — это измерение давления выше давления пара, поэтому единицами измерения NPSH (в США) являются фунты на квадратный дюйм или футы.

NPSHa означает NPSH, доступный в системе. Его можно рассчитать путем измерения давления всасывания на всасывающем сопле насоса, внесения поправки на исходное значение, прибавления атмосферного давления, прибавления скоростного напора и вычитания давления пара. В форме уравнения:

При желании все единицы измерения можно преобразовать в головы (футы) перед включением в уравнение.

Если система не построена, необходимо рассчитать NPSHa, начиная с давления во всасывающем баке. Прибавьте атмосферное давление, прибавьте (или вычтите) уровень жидкости выше (ниже) исходного значения, вычтите все потери из бака в насос и вычтите давление паров.

Буквы NPSHr обозначают необходимое для насоса значение NPSH. Эту характеристику необходимо определять опытным путем.

Для правильной работы насоса необходимо, чтобы НПШа > НПШр. Система должна обеспечивать больший NPSH, чем требуется насосу.

Одним из потенциальных осложнений, когда NPSHr превышает NPSHa, является кавитация. Если в какой-то момент статическое давление жидкости упадет ниже давления пара, часть жидкости закипит — она превратится в газ. Такое образование пузырьков газа называется кавитацией. (В жидкости образуются полости.) Такое образование газа во всасывающей трубе или внутри насоса может привести к снижению производительности и/или напора насоса. Это также может привести к повреждению насоса. Когда жидкость поступает в любой насос, происходит снижение давления. В центробежном насосе жидкость с ускорением попадает в отверстие рабочего колеса, вызывая снижение давления. Лопасти рабочего колеса затем врезаются в жидкость, создавая зоны более низкого давления.

Если на входе насоса не обеспечен достаточный запас давления, превышающий давление паров, часть жидкости будет вспыхивать на передней кромке каждой лопатки.

С поршневыми насосами ситуация аналогичная. Поскольку давление падает по мере продвижения перекачиваемой жидкости в насосную камеру, давление всасывания должно в некоторой степени превышать давление пара, чтобы предотвратить кавитацию.

Несмотря на то, что жидкость кавитирует, мы обычно говорим, что насос кавитирует. Возможные последствия кавитации насоса включают шум, потерю напора и/или производительности, а также повреждение оборудования. Причиной повреждения является не образование пузырьков. Детали насоса повреждаются, когда пузырьки схлопываются или «взрываются». Когда пузырьки схлопываются на твердой поверхности, они создают высокое давление.