قد يؤدي التصميم/التخطيط غير السليم للأنابيب إلى حدوث مشكلات مثل عدم الاستقرار الهيدروليكي والتجويف في نظام المضخة. ولمنع التجويف، يجب التركيز على تصميمأنابيب الشفط ونظام الشفط. قد يؤدي التجويف وإعادة التدوير الداخلي وسحب الهواء إلى مستويات عالية من الضوضاء والاهتزاز، مما قد يؤدي إلى إتلاف الأختام والمحامل.

خط تدوير المضخة

عندما يتعين على مضخة ذات غلاف مقسم أفقي أن تعمل عند نقاط تشغيل مختلفة، فقد يكون من الضروري وجود خط تدوير لإعادة جزء من السائل المضخ إلى جانب شفط المضخة. وهذا يسمح للمضخة بمواصلة العمل بكفاءة وموثوقية عند نقطة تدفق المضخة. يؤدي إرجاع جزء من السائل إلى إهدار بعض الطاقة، ولكن بالنسبة للمضخات الصغيرة، قد تكون الطاقة المهدرة ضئيلة.

يجب إعادة السائل المتداول إلى مصدر الشفط، وليس إلى خط الشفط أو أنبوب مدخل المضخة. إذا تم إرجاعه إلى خط الشفط، فسوف يتسبب في حدوث اضطراب عند شفط المضخة، مما يتسبب في حدوث مشاكل تشغيلية أو حتى تلف. يجب أن يتدفق السائل المرتجع إلى الجانب الآخر من مصدر الشفط، وليس إلى نقطة الشفط للمضخة. عادةً، يمكن لترتيبات الحاجز المناسبة أو التصميمات المماثلة الأخرى ضمان عدم تسبب السائل المرتجع في حدوث اضطراب عند مصدر الشفط.

التشغيل المتوازي

عندما لا يكون من الممكن استخدام مضخة غلاف مقسمة أفقية كبيرة واحدة أو في بعض التطبيقات ذات التدفق العالي، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى تشغيل مضخات متعددة أصغر حجمًا بالتوازي. على سبيل المثال، قد لا يتمكن بعض مصنعي المضخات من توفير مضخة كبيرة بما يكفي لحزمة مضخة تدفق كبيرة. تتطلب بعض الخدمات مجموعة واسعة من تدفقات التشغيل حيث لا يمكن لمضخة واحدة أن تعمل اقتصاديًا. بالنسبة لهذه الخدمات ذات التصنيف الأعلى، فإن تدوير المضخات أو تشغيلها بعيدًا عن BEP الخاصة بها يخلق هدرًا كبيرًا للطاقة وقضايا موثوقية.

عند تشغيل المضخات بالتوازي، تنتج كل مضخة تدفقًا أقل مما لو كانت تعمل بمفردها. عند تشغيل مضختين متطابقتين بالتوازي، يكون التدفق الإجمالي أقل من ضعف تدفق كل مضخة. غالبًا ما يتم استخدام التشغيل المتوازي كحل أخير على الرغم من متطلبات التطبيق الخاصة. على سبيل المثال، في كثير من الحالات، يكون تشغيل مضختين بالتوازي أفضل من تشغيل ثلاث مضخات أو أكثر بالتوازي، إذا أمكن.

يمكن أن يكون التشغيل المتوازي للمضخات عملية خطيرة وغير مستقرة. تتطلب المضخات التي تعمل بالتوازي تحديد الحجم والتشغيل والمراقبة بعناية. يجب أن تكون منحنيات (أداء) كل مضخة متشابهة - في غضون 2 إلى 3٪. يجب أن تظل منحنيات المضخة المدمجة مسطحة نسبيًا (بالنسبة للمضخات التي تعمل بالتوازي، يتطلب API 610 زيادة في الرأس لا تقل عن 10% من الرأس عند التدفق المقدر إلى المركز الميت).

أنابيب المضخة ذات الهيكل المنقسم أفقيًا

يمكن أن يؤدي التصميم غير السليم للأنابيب بسهولة إلى اهتزازات مفرطة للمضخة، أو مشاكل في المحمل، أو مشاكل في الختم، أو فشل مبكر لمكونات المضخة، أو فشل كارثي.

تعتبر أنابيب الشفط مهمة بشكل خاص لأن السائل يجب أن يتمتع بظروف التشغيل الصحيحة، مثل الضغط ودرجة الحرارة، عندما يصل إلى فتحة شفط دافع المضخة. يقلل التدفق السلس والموحد من خطر التجويف ويسمح للمضخة بالعمل بشكل موثوق.

تؤثر أقطار الأنابيب والقنوات بشكل كبير على الضغط. كتقدير تقريبي، فإن فقدان الضغط بسبب الاحتكاك يتناسب عكسيًا مع القوة الخامسة لقطر الأنبوب.

على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي زيادة قطر الأنبوب بنسبة 10% إلى تقليل فقدان الضغط بنحو 40%. وبالمثل، يمكن أن يؤدي زيادة قطر الأنبوب بنسبة 20% إلى تقليل فقدان الضغط بنسبة 60%.

بعبارة أخرى، سيكون فقدان الضغط الناتج عن الاحتكاك أقل من 40% من فقدان الضغط للقطر الأصلي. إن أهمية رأس الشفط الإيجابي الصافي (NPSH) في تطبيقات الضخ تجعل تصميم أنابيب شفط المضخة عاملاً مهمًا.

يجب أن تكون أنابيب الشفط بسيطة ومستقيمة قدر الإمكان، ويجب تقليل الطول الإجمالي إلى الحد الأدنى. يجب أن يكون للمضخات الطاردة المركزية عادةً طول تشغيل مستقيم من 6 إلى 11 ضعف قطر أنابيب الشفط لتجنب الاضطرابات.

غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مرشحات شفط مؤقتة، ولكن لا يُنصح عمومًا بمرشحات الشفط الدائمة.

تقليل NPSHR

بدلاً من زيادة NPSH للوحدة (NPSHA)، يحاول مهندسو الأنابيب والعمليات أحيانًا تقليل NPSH المطلوبة (NPSHR). نظرًا لأن NPSHR هي وظيفة تصميم المضخة وسرعتها، فإن تقليل NPSHR عملية صعبة ومكلفة مع خيارات محدودة.

تعد فتحة شفط المكره والحجم الكلي لمضخة العلبة المنقسمة الأفقية من الاعتبارات المهمة في تصميم المضخة واختيارها. يمكن للمضخات ذات فتحات شفط المكره الأكبر أن توفر NPSHR أقل.

ومع ذلك، قد تسبب فتحات شفط المكره الأكبر بعض المشاكل التشغيلية وديناميكيات السوائل، مثل مشاكل إعادة التدوير. عادةً ما يكون للمضخات ذات السرعات المنخفضة NPSH المطلوبة أقل؛ تتطلب المضخات ذات السرعات العالية معامل NPSH أعلى.

قد تتسبب المضخات ذات المراوح ذات الفتحات الكبيرة المصممة خصيصًا في حدوث مشكلات إعادة تدوير عالية، مما يقلل من الكفاءة والموثوقية. تم تصميم بعض المضخات ذات معامل NPSHR المنخفض للعمل بسرعات منخفضة بحيث لا تكون الكفاءة الإجمالية اقتصادية للتطبيق. كما أن هذه المضخات ذات السرعة المنخفضة تتمتع بموثوقية منخفضة.

تخضع المضخات الكبيرة ذات الضغط العالي لقيود الموقع العملية مثل موقع المضخة وتخطيط وعاء/خزان الشفط، مما يمنع المستخدم النهائي من العثور على مضخة ذات معامل NPSHR تلبي القيود.

في العديد من مشاريع التجديد/التجديد، لا يمكن تغيير تخطيط الموقع، ولكن لا يزال من الضروري وجود مضخة كبيرة ذات ضغط عالٍ في الموقع. في هذه الحالة، يجب استخدام مضخة معززة.

مضخة التعزيز هي مضخة منخفضة السرعة مع معامل NPSHR أقل. يجب أن يكون لمضخة التعزيز نفس معدل تدفق المضخة الرئيسية. عادة ما يتم تثبيت مضخة التعزيز في اتجاه مجرى المضخة الرئيسية.

تحديد سبب الاهتزاز

يمكن أن تتسبب معدلات التدفق المنخفضة (عادةً أقل من 50% من تدفق BEP) في حدوث العديد من مشكلات ديناميكية السوائل، بما في ذلك الضوضاء والاهتزاز الناتج عن التجويف وإعادة التدوير الداخلي واحتجاز الهواء. بعض المضخات ذات العلبة المنقسمة قادرة على مقاومة عدم استقرار إعادة تدوير الشفط عند معدلات تدفق منخفضة للغاية (أحيانًا تصل إلى 35% من تدفق BEP).

بالنسبة للمضخات الأخرى، يمكن أن يحدث إعادة تدوير الشفط عند حوالي 75% من تدفق BEP. يمكن أن يتسبب إعادة تدوير الشفط في بعض الأضرار والتآكل، والذي يحدث عادةً في منتصف الطريق تقريبًا لأعلى شفرات دافع المضخة.

إعادة تدوير المخرج هي عدم استقرار هيدروديناميكي يمكن أن يحدث أيضًا عند التدفقات المنخفضة. يمكن أن يحدث هذا التآكل بسبب الخلوص غير المناسب على جانب مخرج الدافع أو غلاف الدافع. يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى التآكل والتآكل وأضرار أخرى.

يمكن أن تتسبب فقاعات البخار في تدفق السائل في عدم الاستقرار والاهتزازات. عادة ما يتسبب التجويف في إتلاف منفذ الشفط للدافع. يمكن أن تحاكي الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن التجويف أعطالًا أخرى، ولكن فحص موقع التآكل والتلف في دافع المضخة يمكن أن يكشف عادةً عن السبب الجذري.

يعد انجراف الغاز أمرًا شائعًا عند ضخ السوائل بالقرب من نقطة الغليان أو عندما تتسبب أنابيب الشفط المعقدة في حدوث اضطراب.