NPSHa বনাম NPSHr: হিসাবের উদাহরণ ও মার্জিন

একজন জাপানি পাম্প সরবরাহকারী ডেটাশিট পাঠিয়েছে, যেখানে hitsuyo NPSH ("প্রয়োজনীয় NPSH") নামে একটি মান লেখা আছে। তাদের ইনকোয়ারি ফর্মে জানতে চাওয়া হয়েছে, আপনার সিস্টেম পাম্পকে কত NPSH দিতে পারে। উত্তর দিতে হলে আপনার নিজের ট্যাংক, পাইপ ও তরলের জন্য NPSHa হিসাব করতে হবে, তারপর ঠিক করতে হবে কতটা মার্জিন যথেষ্ট।

এই লেখায় NPSH কী, NPSHa কীভাবে হিসাব করতে হয় এবং তিনটি উদাহরণ আছে: ফ্লাডেড সাকশন, সাকশন লিফট ও চাপযুক্ত ট্যাংকে স্যাচুরেটেড পানি। এরপর NPSHa আর NPSHr-এর মার্জিন কীভাবে ভাবতে হয়, Hydraulic Institute-এর ANSI/HI 9.6.1 গাইডলাইন কী বলে এবং সরবরাহকারীকে কী জিজ্ঞেস করবেন, তা আছে।

NPSH কী?

NPSH-এর পুরো নাম net positive suction head। পাম্পে ঢোকা তরলের মোট চাপ (স্ট্যাটিক চাপ ও প্রবাহের বেগ মিলিয়ে) সেই তাপমাত্রার ভেপার প্রেসারের চেয়ে কতটা বেশি, সেটাকে তরলের উচ্চতা হিসেবে মিটারে প্রকাশ করাই NPSH।

NPSH একটি হেড, Pa-তে মাপা চাপ নয়। এটি শুধু পাম্প বসানোর উচ্চতাও নয়। পাম্পের সাকশন দিকে তরল ভেতরে ফুটে উঠছে কি না, তা বিচার করতে ইঞ্জিনিয়াররা এটি ব্যবহার করেন।

সাকশন প্রেসার কেন গুরুত্বপূর্ণ: ক্যাভিটেশন

পাম্প ডিসচার্জ দিকে চাপ বাড়ায়, কিন্তু ইম্পেলারের ইনলেটের কাছে কিছু জায়গায় চাপ স্থানীয়ভাবে কমে যায়। সেখানে চাপ তরলের ভেপার প্রেসারে নেমে গেলে বাষ্পের বুদবুদ তৈরি হয়। পরে বুদবুদগুলো উচ্চচাপের অংশে পৌঁছে ভেঙে পড়তে পারে।

এটিই ক্যাভিটেশন। এটি বাড়তে থাকলে শব্দ, কম্পন, পারফরম্যান্স কমে যাওয়া এবং পাম্পের যন্ত্রাংশের ক্ষতি হতে পারে।

বাইরে থেকে বাতাস টেনে নেওয়ার (এয়ার এনট্রেইনমেন্ট) কারণ আলাদা, তাই দুটি সমস্যা আলাদাভাবে খুঁজে দেখুন।

NPSHa ও NPSHr

পাম্প নির্বাচনের সময় দুটি মান তুলনা করা হয়:

• NPSHa (NPSH available): ট্যাংক ও সাকশন পাইপসহ আপনার সিস্টেম বাস্তবে পাম্পকে যে NPSH দেয়। এটি তরলের লেভেল, চাপ, তাপমাত্রা ও ফ্লো থেকে হিসাব করতে হয়, তাই অপারেটিং অবস্থা বদলালে একই পাম্পের জন্যও NPSHa বদলে যায়। জাপানি নথিতে একে বলা হয় yuko suikomi head।
• NPSHr (NPSH required): নির্ধারিত পারফরম্যান্স দিতে পাম্পের যতটা দরকার বলে প্রস্তুতকারক জানায়। মানটি নির্দিষ্ট ফ্লো, গতি ও তরলের জন্য প্রযোজ্য। কখনও NPSHreq লেখা থাকে, জাপানি নথিতে hitsuyo suikomi head বা hitsuyo NPSH। প্রস্তুতকারকের পারফরম্যান্স কার্ভ ও স্পেসিফিকেশন থেকে এটি পড়ে নিন।

NPSHr প্রতিটি পাম্পের জন্য একটিমাত্র স্থির সংখ্যা নয়। ফ্লো ও গতির সঙ্গে এটি বদলায়। শুধু রেটেড পয়েন্ট দেখে নির্বাচন করলে চালু হওয়ার পর বেশি ফ্লোতে বা অন্য অপারেটিং পয়েন্টে দরকারি মার্জিন হারিয়ে যেতে পারে।

দিকটা সহজ: NPSHa যত বেশি ও NPSHr যত কম, সাকশনে মার্জিন রাখা তত সহজ। তবে শুধু এই পার্থক্য দিয়ে ডিসচার্জ পারফরম্যান্স বা সর্বনিম্ন ফ্লো ঠিক হয় না, তাই পাম্পের অপারেটিং রেঞ্জের সঙ্গে মিলিয়ে দেখতে হবে।

NPSH3 মানে কী

NPSH3 একটি টেস্টের মান: ক্যাভিটেশনের কারণে পাম্পের total head 3% কমে গেলে যে NPSH থাকে, সেটি। মাল্টিস্টেজ পাম্পে এই 3% ধরা হয় প্রথম স্টেজের হেডের ওপর, পুরো পাম্পের ডিসচার্জ প্রেসারের ওপর নয়।

নিচের চিত্রে টেস্টের ধারণা দেখানো হয়েছে: ফ্লো ও গতি স্থির রেখে সাকশন অবস্থা বদলানো হয়।

কিছু প্রস্তুতকারক NPSHr-কে NPSH3 হিসেবে দেখান, কিন্তু দুটিকে সব সময় এক ধরে নেবেন না। 2025 সালের 18 মার্চের একটি লেখায় Hydraulic Institute ব্যাখ্যা করেছে, ANSI/HI 9.6.1-এর 2024 সংস্করণে NPSH মার্জিন ধরা হয় প্রস্তুতকারকের দেওয়া NPSHr-এর ওপর ভিত্তি করে। সেই NPSHr টেস্ট করা NPSH3-এর সমান বা তার চেয়ে বেশি হতে হবে।

NPSHa কীভাবে হিসাব করবেন

বড় ট্যাংকের ক্ষেত্রে তরলের পৃষ্ঠের চাপ, পাম্পের সঙ্গে উচ্চতার পার্থক্য এবং সাকশন লাইনের লস থেকে NPSHa হিসাব করা যায়। পদ্ধতিটি ধরে নেয় স্থির, একক-ফেজ তরল প্রবাহ, ট্যাংকের পৃষ্ঠে বেগ উপেক্ষণীয় এবং পথে বুস্টার পাম্পের মতো অন্য কোনো শক্তি যোগ হচ্ছে না।

সূত্রে অ্যাবসোলিউট প্রেসার ব্যবহার করুন। চাপকে হেডে রূপান্তর করার সময় অপারেটিং তাপমাত্রার আসল তরলের ঘনত্ব নিন। গেজ প্রেসার থেকে শুরু করলে আগে স্থানীয় বায়ুমণ্ডলীয় চাপ যোগ করুন, তারপর ভেপার প্রেসার বিয়োগ করুন।

কোথা থেকে শুরু করছেন, তার ওপর নির্ভর করে সূত্র দুই রকম:

উচ্চতার চিহ্ন (z) ও পাম্পের ডেটাম

তরলের পৃষ্ঠ ডেটামের ওপরে থাকলে z ধনাত্মক, নিচে থাকলে ঋণাত্মক। এ কারণেই ফ্লাডেড সাকশন (oshikomi) আর সাকশন লিফট (suiage)-এ চিহ্ন উল্টে যায়।

এখানকার উদাহরণগুলোতে অনুভূমিক পাম্প ধরা হয়েছে এবং ডেটাম হলো ইম্পেলারের কেন্দ্ররেখা। ভার্টিক্যাল পাম্প ও কিছু অন্য ডিজাইনে রেফারেন্স আলাদা হয়, তাই আপনার ড্রয়িং প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট করা NPSH ডেটামের সঙ্গে মেলান। মেঝে থেকে পাম্পের উচ্চতা বা ট্যাংকের তলদেশ পর্যন্ত উচ্চতাকে সরাসরি লেভেলের পার্থক্য হিসেবে বসাবেন না।

হেড লসে কী কী ধরবেন

হেড লস মানে শুধু সোজা পাইপের ঘর্ষণ নয়। এন্ট্রান্স, বেন্ড, ভালভ ও স্ট্রেইনারের লসও ধরতে হয়। ফ্লো ও ভিসকোসিটি বদলালে এই লস বদলায়, তাই স্বাভাবিক ফ্লোর লস সব অপারেটিং পয়েন্টে ব্যবহার করবেন না।

পাইপের ভেতরের ব্যাস ছোট হলে বেগ ও লস বাড়ে, তাই পাইপ শিডিউলও গুরুত্বপূর্ণ। বেগ ও লস হিসাবে নমিনাল সাইজ নয়, যে পাইপ বসাবেন তার আসল ভেতরের ব্যাস ব্যবহার করুন।

চাপ ও হেডের মধ্যে রূপান্তরের সময় "মিটার পানির স্তম্ভ"-এর প্রচলিত রূপান্তর আর অপারেটিং তাপমাত্রার আসল তরলের হেড আলাদা রাখুন। চূড়ান্ত হিসাবে আসল ঘনত্বই ব্যবহার করতে হবে।

NPSHa হিসাবের উদাহরণ

নিচের তিনটি উদাহরণেই বোঝানোর জন্য ধরে নেওয়া অবস্থা ব্যবহার করা হয়েছে। পানির ধর্ম নেওয়া হয়েছে IAPWS Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97) থেকে, আদর্শ অভিকর্ষ g = 9.80665 m/s²।

উদাহরণে 60°C পানি ধরা আছে। আপনার ট্যাংকের পানির তাপমাত্রা আলাদা হলে সেই তাপমাত্রার ভেপার প্রেসার ও ঘনত্ব বসিয়ে হিসাব আবার করুন।

উদাহরণ 1: ফ্লাডেড সাকশন (oshikomi)

ফ্লাডেড সাকশনে, জাপানি ভাষায় oshikomi, সরবরাহ ট্যাংকের তরল পাম্পের ডেটামের ওপরে থাকে, তাই উচ্চতা NPSHa বাড়ায়। এই উদাহরণে একটি খোলা ট্যাংক থেকে 60°C পানি সরবরাহ হচ্ছে এবং সর্বনিম্ন অপারেটিং লেভেল ডেটামের 3 m ওপরে।

পৃষ্ঠের চাপ 101.325 kPa অ্যাবসোলিউট এবং সাকশন লাইনের লস 1 m। 60°C-এ পানির ভেপার প্রেসার প্রায় 19.946 kPa এবং ঘনত্ব প্রায় 983.2 kg/m³।

চাপের অংশ থেকে পাওয়া যায় প্রায় 8.44 m। এর সঙ্গে 3 m উচ্চতা যোগ করে 1 m লস বিয়োগ করলে হয় প্রায় 10.44 m। এটি আপনার সিস্টেম যে NPSHa দেয় তার মান; প্রার্থী পাম্পের এই ফ্লোর NPSHr এবং দরকারি মার্জিনের সঙ্গে আলাদাভাবে তুলনা করুন।

কার্যকর উচ্চতা আসে ডেটাম এবং চলাকালীন নেমে যাওয়া তরল লেভেলের পার্থক্য থেকে, ট্যাংক কত উঁচুতে বসানো তা থেকে নয়। শুধু স্বাভাবিক লেভেল ধরে মূল্যায়ন করলে পাম্প নিম্ন লেভেলে চলতে থাকলে আসল মার্জিন হিসাবের চেয়ে কম হবে।

নিম্ন লেভেলে পাম্প বন্ধ করার ইন্টারলক থাকলে সেটিংয়ের মান এবং পাম্প আসলে থামা পর্যন্ত লেভেল আরও কতটা নামে, তা হিসাবে ধরুন। তরলের পৃষ্ঠে ঘূর্ণি বা ভরটেক্স দিয়ে বাতাস ঢোকা আলাদা সমস্যা, তাই শুধু NPSHa-র মান দিয়ে তার সমাধান হয় না।

তাপমাত্রার প্রভাব অনেক বেশি। একই বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পানি 80°C-এ গেলে ভেপার প্রেসার বেড়ে প্রায় 47.415 kPa হয়। ঘনত্ব প্রায় 971.8 kg/m³ এবং বাকি সব অবস্থা একই থাকলে NPSHa নেমে আসে প্রায় 7.66 m-এ। গরম পানি বা কনডেনসেট ট্যাংক থেকে পাম্প করার সময় তাই বিশেষ সতর্ক থাকুন।

ইনলেটে ময়লা ঠেকাতে স্ট্রেইনার থাকলে শুধু পরিষ্কার করার ঠিক পরের অবস্থা নয়, জমে আটকে গেলে তার লসও হিসাব করুন। মেশ বেছে নেওয়ার সময় ময়লা আটকানোর ক্ষমতা আর প্রেসার লস একসঙ্গে বিবেচনা করুন।

উদাহরণ 2: সাকশন লিফট (suiage)

সাকশন লিফটে, জাপানি ভাষায় suiage, ট্যাংকের তরল পাম্পের ডেটামের নিচে থাকে, তাই উচ্চতার পদ ঋণাত্মক হয়। অনেক কারখানায় মাটির নিচের পানির রিজার্ভার থেকে পাম্প দিয়ে পানি তোলা হয়; এই ছক সেখানেও কাজে লাগে। এই উদাহরণে আগের মতোই 60°C পানি, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ ও 1 m লস, কিন্তু সর্বনিম্ন লেভেল ডেটামের 3 m নিচে।

চাপের অংশ 8.44 m থেকে 3 m লিফট ও 1 m লস বিয়োগ করলে থাকে প্রায় 4.44 m। লেভেলের পার্থক্য +3 m থেকে −3 m হয়ে যাওয়ায় NPSHa উদাহরণ 1-এর চেয়ে 6 m কম।

শুধু বায়ুমণ্ডলীয় চাপ তাত্ত্বিকভাবে যতটা পানির স্তম্ভ ধরে রাখতে পারে সেটুকু দেখে "পাম্প এতটা তুলতে পারবে" ভাবা যথেষ্ট নয়। বাস্তবে ভেপার প্রেসার ও পাইপের লস বিয়োগ করতে হয়, তারপরও পাম্পের NPSHr ও মার্জিনের জায়গা রাখতে হয়।

সাকশন লাইন লম্বা হলে বা ফ্লো বাড়ালে লস বেড়ে মার্জিন কমে যায়। বেগ ও প্রেসার লসের সম্পর্ক মাথায় রেখে পাইপের রুট ও ব্যাস বেছে নিন।

কাগজে NPSHa যথেষ্ট থাকলেও প্রাইমিং (yobimizu) হারালে বা বাতাস ঢুকলে পাম্প ঠিকমতো পানি দিতে ব্যর্থ হতে পারে। সাকশন লিফট কাজ করতে হলে ইনস্ট্রাকশন ম্যানুয়াল অনুযায়ী সাকশন লাইন বায়ুরোধী থাকতে হবে এবং পাম্পের প্রাইমিং পদ্ধতিও ঠিক থাকতে হবে।

সাকশন প্রেসার মাপার সময় কম্পাউন্ড গেজ (rensei-kei)-এর ভ্যাকুয়াম স্কেল আর অ্যাবসোলিউট প্রেসারের পার্থক্যে সতর্ক থাকুন। ঋণাত্মক গেজ রিডিং থেকে সরাসরি ভেপার প্রেসার বিয়োগ করবেন না; আগে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ যোগ করে অ্যাবসোলিউটে নিন।

উদাহরণ 3: চাপযুক্ত ট্যাংকে স্যাচুরেটেড পানি

বন্ধ ট্যাংকে তরলের পৃষ্ঠের চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে বেশি হতে পারে, আবার ভ্যাকুয়ামের কাছাকাছিও হতে পারে। সূত্র একই থাকে: পৃষ্ঠের অ্যাবসোলিউট চাপ আর তরলের তাপমাত্রার ভেপার প্রেসারের পার্থক্য নিন।

এই উদাহরণে 0.5 MPaG চাপের একটি ট্যাংকে সেই চাপে স্যাচুরেটেড (সম্পৃক্ত) পানি আছে এবং সর্বনিম্ন লেভেল ডেটামের 3 m ওপরে। পারিপার্শ্বিক চাপ 0.101325 MPa হলে পৃষ্ঠের অ্যাবসোলিউট চাপ হয় 0.601325 MPa। জাপানি স্পেসিফিকেশনে গেজ প্রেসারের শেষে প্রায়ই "G" লেখা হয়, যেমন MPaG বা kPaG।

এই অবস্থায় স্যাচুরেটেড পানির তাপমাত্রা প্রায় 158.9°C এবং তার ভেপার প্রেসার পৃষ্ঠের অ্যাবসোলিউট চাপের সমান, 0.601325 MPa। চাপের অংশ তাই শূন্য হয়ে যায়, আর NPSHa দাঁড়ায় শুধু লেভেলের পার্থক্য থেকে হেড লস বাদ দেওয়ার মান।

ট্যাংকের চাপ বেশি হলেও তার পুরোটা NPSHa-তে যোগ হয় না। স্যাচুরেটেড অবস্থায় চাপ বাড়ার সঙ্গে তাপমাত্রাও বাড়ে, এবং ভেপার প্রেসারের পদ একই পরিমাণে বেড়ে চাপের বৃদ্ধি কেটে দেয়।

তরলের তাপমাত্রা স্থির রেখে নিষ্ক্রিয় গ্যাস দিয়ে চাপ দিলে ব্যাপারটা আলাদা: তখন ভেপার প্রেসারের ওপরে ব্যবধান সত্যিই বাড়ে। তবে এতে প্রেসার ভেসেল ও প্রসেসের অবস্থা বদলে যায়, তাই কেউ তা করার আগে ডিজাইন শর্ত ও নিরাপত্তা যাচাই করতে হবে। চাপযুক্ত ট্যাংক প্রেসার ভেসেল হিসেবে পড়লে প্রযোজ্য আইনি প্রয়োজনীয়তা আপনার সেফটি অফিসারের সঙ্গে মিলিয়ে নিন।

স্যাচুরেটেড তরলের সিস্টেমে হঠাৎ চাপ কমলে ফ্ল্যাশিং এবং সাকশন পাইপে তাপ ঢোকা বা বেরোনোর দিকেও নজর রাখুন। স্থির অবস্থায় পৃষ্ঠের চাপ ও ভেপার প্রেসার কাটাকাটি হয়, শুধু এটুকু দেখালে ট্রানজিয়েন্ট অপারেশন বা দুই-ফেজ প্রবাহ বিচার করা হয়ে যায় না।

ভ্যাকুয়াম ভেসেলেও হিসাব হয় অ্যাবসোলিউট প্রেসারে, এবং পৃষ্ঠের চাপ কমলে NPSHa কমে। ভ্যাকুয়াম তৈরির যন্ত্র আর তরল স্থানান্তরের পাম্পকে দুটি আলাদা কাজ হিসেবে দেখুন।

তিনটি উদাহরণ পাশাপাশি

তিনটি উদাহরণে সূত্রের প্রতিটি পদ কীভাবে কাজ করে, তা সারণিতে দেখুন।

সাকশন গেজের রিডিং থেকে NPSHa যাচাই

পাম্পের ইনলেটে মাপা চাপ থেকে NPSHa বের করতে হলে গেজ যে স্ট্যাটিক চাপ দেখায় তার সঙ্গে ভেলোসিটি হেড যোগ করুন। ট্যাংকের পৃষ্ঠ থেকে হিসাবের পদ্ধতির মতো এখানে গেজ পর্যন্ত পাইপের লস আবার বিয়োগ করবেন না।

ধরুন পানির তাপমাত্রা 60°C, ডেটামের সমান উচ্চতার ইনলেট গেজ −20 kPa দেখাচ্ছে এবং ইনলেটের বেগ 2 m/s। বায়ুমণ্ডলীয় চাপ 101.325 kPa হলে ইনলেটের অ্যাবসোলিউট চাপ 81.325 kPa। এখান থেকে ভেপার প্রেসার 19.946 kPa বিয়োগ করুন।

গেজ চাপ ঋণাত্মক হলেও অ্যাবসোলিউট চাপ ধনাত্মক, এবং NPSHa দাঁড়ায় প্রায় 6.57 m। শুধু ভ্যাকুয়াম রিডিং দেখে পাম্প চলবে কি না বোঝা যায় না। এই মান প্রস্তুতকারকের NPSHr ও মার্জিনের শর্তের সঙ্গে মিলিয়ে দেখুন।

গেজ ডেটামের ওপরে থাকলে তার উচ্চতা যোগ করুন, নিচে থাকলে বিয়োগ করুন। গেজ থেকে পাম্প ইনলেট পর্যন্ত লস বিয়োগ করবেন কেবল তখনই, যখন আপনি ইনলেটের উজানে মাপছেন। গেজের উজানের লস রিডিংয়ে আগেই ধরা আছে।

NPSHa বনাম NPSHr: মার্জিন কীভাবে ভাববেন

মূল নিয়ম: NPSHa-কে NPSHr-এর চেয়ে বেশি হতে হবে, এবং প্রয়োগের উপযোগী বাড়তি মার্জিনও থাকতে হবে। দুটির পার্থক্যকে Hydraulic Institute বলে NPSH margin।

ANSI/HI 9.6.1 কী নিয়ে

ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin, এই বিষয়ে Hydraulic Institute-এর গাইডলাইন। 2024 সংস্করণ 2017 সংস্করণের জায়গা নিয়েছে। Hydraulic Institute-এর প্রকাশিত সারাংশ থেকে নিচের বিষয়গুলো নিশ্চিত হওয়া গেছে:

• 2024 সংস্করণ মার্জিন ঠিক করে NPSH3-এর বদলে প্রস্তুতকারকের দেওয়া NPSHr থেকে, আংশিকভাবে এ কারণে যে সব প্রস্তুতকারক NPSH3 প্রকাশ করে না। NPSHr টেস্ট করা NPSH3-এর সমান বা বেশি হতে হবে।
• প্রস্তাবিত মার্জিন বাজারের খাত ও প্রয়োগের ওপর নির্ভর করে। গাইডলাইনে আরও কিছু বিবেচ্য বিষয়ের তালিকা আছে: তরল (তাপমাত্রা, দ্রবীভূত গ্যাস, কঠিন কণা), পাম্পের ডিজাইন, গতি, ক্ষয়, অপারেটিং অঞ্চল, ইনলেটের অবস্থা, ট্রানজিয়েন্ট, রিসার্কুলেশন ও প্যারালাল অপারেশন।
• best efficiency point-এর চারপাশে preferred operating region (POR)-এ চলা পাম্পের মার্জিন কম লাগে; প্রশস্ত allowable operating region (AOR)-এ চললে বেশি লাগে।
• সিস্টেম বিশ্লেষণে সবচেয়ে কম NPSHa ব্যবহার করুন, এবং পুরো অপারেটিং রেঞ্জে NPSHa ও NPSHr পর্যালোচনা করুন।

মার্জিনের নির্দিষ্ট মান স্ট্যান্ডার্ডের ভেতরেই আছে, যেটি একটি পেইড ডকুমেন্ট। এই লেখায় সেগুলো উদ্ধৃত করা হয়নি। প্রযোজ্য মান স্ট্যান্ডার্ড থেকে নিন, অথবা পাম্প সরবরাহকারীর কাছ থেকে নিশ্চিত করুন।

মার্জিন পার্থক্য হিসেবে, না অনুপাত হিসেবে

মার্জিন প্রকাশ করা যায় পার্থক্য (NPSHa − NPSHr, মিটারে) বা অনুপাত (NPSHa ÷ NPSHr) হিসেবে। মিটারে মার্জিন আর অনুপাতে মার্জিন দুটি আলাদা মানদণ্ড, তাই প্রস্তুতকারক বা আপনার প্রকল্পের স্পেসিফিকেশন কোনটি ব্যবহার করছে, তা নিশ্চিত করুন। ভিত্তি NPSHr না NPSH3, সেটাও নিশ্চিত করুন।

সব পাম্পের জন্য মিটারে একটিই স্থির মার্জিন ঠিক করে দেবেন না। তরল, অপারেটিং রেঞ্জ ও কতটা নির্ভরযোগ্যতা দরকার তার ভিত্তিতে প্রস্তুতকারকের সঙ্গে মিলিয়ে ঠিক করুন।

পুরো অপারেটিং রেঞ্জে সবচেয়ে কঠিন অবস্থা খুঁজুন

শুধু একটি স্বাভাবিক অপারেটিং পয়েন্ট দেখে থামবেন না। বাস্তবে যে লেভেল, তাপমাত্রা, চাপ ও ফ্লোর সমন্বয় ঘটতে পারে, তার তালিকা করুন। সর্বনিম্ন লেভেল, সর্বোচ্চ তাপমাত্রা, সর্বনিম্ন পৃষ্ঠচাপ এবং সর্বোচ্চ পাইপ লস, সবই NPSHa কমায়।

সব চরম অবস্থা একসঙ্গে ঘটবে এমন নয়, তাই প্রসেস ও কন্ট্রোল লজিক দেখে বাস্তবসম্মত সমন্বয় খুঁজে বের করুন। স্বাভাবিক চলা, স্টার্টআপ, শাটডাউন, পরিষ্কার করা ও সরবরাহের উৎস বদলের অবস্থা আলাদা করলে বাদ পড়ে যেতে পারে এমন অবস্থা ধরা সহজ হয়।

আরও কয়েকটি অবস্থায় চিত্র বদলে যায়:

• একই সাকশন লাইনে একাধিক পাম্প: পাম্প চালু-বন্ধ হলে কমন লাইনের মোট ফ্লো বদলায়। প্রতিটি পাম্পের ভাগের ফ্লোর সঙ্গে কমন লাইনের লস মিলিয়ে নিন।
• বেশি গতিতে চালানো: ফ্লোর সঙ্গে পাম্পের NPSHr-ও বদলায়, তাই আগের গতির মান আবার ব্যবহার করবেন না। শ্যাফট পাওয়ার ও সাকশন অবস্থা একসঙ্গে মূল্যায়ন করুন।
• ঘন (ভিসকাস) তরল: সাকশন লস ও পাম্পের পারফরম্যান্স বদলে যায়, তাই পানির জন্য করা নির্বাচনের তথ্য সরাসরি খাটে না। স্পেসিফিকেশনে তরলের তাপমাত্রা ও ধর্ম লিখুন।
• পানি ছাড়া অন্য তরল বা মিশ্রণ: পানির ভেপার প্রেসার ও ঘনত্বের সারণি ব্যবহার করবেন না। উপাদান, ঘনত্ব ও অপারেটিং তাপমাত্রা ঠিক করুন, এবং সরবরাহকারীর ধর্মের তথ্য ও প্রস্তুতকারকের প্রয়োগসীমা আপনার হিসাব-শিটের সঙ্গে জুড়ে দিন।
• দ্রবীভূত বা ঢুকে পড়া গ্যাস: একক-ফেজ NPSH হিসাব দিয়ে পাম্পের আচরণ ব্যাখ্যা নাও করা যেতে পারে। গ্যাসের উৎস ও আলাদা করার ব্যবস্থা স্পেসিফিকেশনে রাখুন, এবং ক্যাভিটেশন আর গ্যাস টেনে নেওয়াকে গুলিয়ে ফেলবেন না।

মার্জিন কম পড়লে

পাম্প নিচে বসানো, তরলের লেভেল উঁচু রাখা ও সাকশন লাইনের লস কমানোর মতো বিকল্প তুলনা করুন। তরলের তাপমাত্রা বা ভেসেলের চাপ বদলালে প্রসেসেও প্রভাব পড়ে, তাই কোন বিকল্পে সংখ্যা সবচেয়ে বাড়ে তা দেখে নয়, প্ল্যান্টের অবস্থা দেখে বেছে নিন।

স্ট্রেইনার খুলে ফেলা, সুরক্ষার সেটিং কমানো বা সাকশন ভালভ আংশিক বন্ধ করার মতো তাৎক্ষণিক সমাধান এড়িয়ে চলুন। দরকারি সুরক্ষা ও ন্যূনতম ফ্লো বজায় রেখে মূল কারণ ও প্রস্তুতকারকের অপারেটিং শর্তের সঙ্গে মানানসই উন্নয়নের কাজ করুন।

মাপা মান আর হিসাব না মিললে

নিচের ক্রমে যাচাই করুন:

1. সবকিছু একই সময়ে লিখুন: গেজের জিরো, গেজ বসানোর উচ্চতা, তরলের তাপমাত্রা, ফ্লো ও ট্যাংকের লেভেল। এক সময়ের সর্বনিম্ন লেভেল আর অন্য সময়ের স্বাভাবিক চাপ মেশালে এমন অবস্থার হিসাব হয়ে যায় যা বাস্তবে কখনও ছিল না।
2. দুই পদ্ধতির ফল একই ডেটামে তুলনা করুন: ইনলেটের স্ট্যাটিক চাপ থেকে পাওয়া মান আর ট্যাংকের পৃষ্ঠ থেকে লস বিয়োগ করে পাওয়া মান। ভেলোসিটি হেড, উচ্চতার সংশোধন ও চাপের একক মিললে দুটি পদ্ধতিই একই সাকশন অবস্থা বোঝায়।
3. পার্থক্য তবু বড় থাকলে এক এক করে দেখুন: ভালভের অবস্থান, স্ট্রেইনার আটকে যাওয়া, পাইপের আসল ভেতরের ব্যাস এবং যন্ত্রের ত্রুটি। পাম্প চালু রেখে একটি কারণে আটকে যাবেন না; অস্বাভাবিক অবস্থায় বন্ধ বা আইসোলেশনের কাজ প্ল্যান্টের নিজস্ব পদ্ধতি মেনে করুন।
4. স্বাভাবিক রিডিং রেখে দিন: পরিদর্শনের পর স্বাভাবিক চাপ ও ডিফারেনশিয়াল প্রেসার লিখে রাখুন, যাতে পরে একই ফ্লো ও তাপমাত্রায় পরিবর্তন তুলনা করা যায়।

বিদ্যমান পাইপ বদলানোর সময় মরিচা বা জমাট ময়লায় প্রবাহের জায়গা কমেছে কি না এবং পাইপ বদলের পর ভেতরের ব্যাসে পরিবর্তন হয়েছে কি না দেখুন। ক্ষয় (করোশন) ও ভেতরের পৃষ্ঠের ট্রিটমেন্টও সময়ের সঙ্গে সাকশন লাইন কেমন থাকবে তা প্রভাবিত করে।

চেকলিস্ট ও ইনকোয়ারি টেমপ্লেট

NPSH হিসাব-শিট বানানোর সময় বা জাপানি সরবরাহকারীর পাম্প প্রস্তাব পর্যালোচনার সময় নিচের আইটেমগুলো ব্যবহার করুন। কোটেশনের পর্যায়ে যা অজানা, তা শুধু বড় মার্জিন ধরে ঢেকে না দিয়ে খোলা আইটেম হিসেবে তালিকায় রাখুন। সর্বোচ্চ তরল তাপমাত্রা ও স্ট্রেইনারের অনুমোদিত ডিফারেনশিয়াল প্রেসারের মতো বিষয় ঠিক করে ফেললে অতিরিক্ত বড় সরঞ্জাম এবং অপর্যাপ্ত মার্জিন, দুটিই এড়ানো সহজ হয়।

NPSH হিসাব-শিটের চেকলিস্ট

• প্রতিটি অপারেটিং অবস্থার (স্বাভাবিক, স্টার্টআপ, শাটডাউন, পরিষ্কার, সুইচওভার, সর্বোচ্চ ফ্লো) জন্য একটি সারি, যেখানে ফ্লো, লেভেল, তাপমাত্রা, চাপ, লস ও NPSHa একই সারিতে
• NPSHa-র ডানে একই অবস্থার NPSHr এবং দরকারি মার্জিন লেখা
• সব চাপ অ্যাবসোলিউটে রূপান্তরিত; গেজ রিডিং স্থানীয় বায়ুমণ্ডলীয় চাপ দিয়ে সংশোধিত
• প্রতিটি অপারেটিং অবস্থার তাপমাত্রায় (সর্বোচ্চটিসহ) আসল তরলের ভেপার প্রেসার ও ঘনত্ব
• সর্বনিম্ন অপারেটিং লেভেল (নিম্ন-লেভেলে বন্ধ হওয়ার আগে নেমে যাওয়াসহ) থেকে প্রস্তুতকারকের NPSH ডেটাম পর্যন্ত উচ্চতা
• এন্ট্রান্স, বেন্ড, ভালভ ও আটকে যাওয়া স্ট্রেইনারসহ হেড লস, প্রতিটি ফ্লোতে আসল পাইপের ভেতরের ব্যাস দিয়ে হিসাব করা
• শুধু মডেলের নাম নয়, আসল গতি, ইম্পেলার ও তরলের সঙ্গে মেলানো পাম্প কার্ভ
• মার্জিনের ভিত্তি লিখে রাখা: পার্থক্য না অনুপাত, এবং NPSHr না NPSH3 ভিত্তি
• প্রযোজ্য স্ট্যান্ডার্ড বা গাইডলাইনের টেস্ট পদ্ধতি এবং বসানোর পর অপারেটিং শর্ত, দুটিই স্পেসিফিকেশনে লেখা; সরবরাহকারী NPSH3 টেস্টের ফল দিলে সেটি প্রয়োজনীয় NPSH হিসেবে ব্যবহারের শর্ত ও যোগ করার মার্জিন স্পষ্ট করে লেখা
• সুইচওভারের ঠিক পরের চাপ ও লেভেলের ওঠানামা পরিকল্পিত সীমায় থাকছে কি না যাচাই, স্থির ও ট্রানজিয়েন্ট আচরণ আলাদাভাবে মূল্যায়ন
• নির্বাচনের শর্ত অপারেটিং পদ্ধতি ও স্টপ সেটিংয়ে বহন করা
• সবচেয়ে কম NPSHa আর সবচেয়ে বেশি NPSHr আলাদা আলাদা চরম মান হিসেবে নয়, একই অপারেটিং পয়েন্টের জোড়া হিসেবেও রাখা
• নিম্ন-লেভেল ও উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যালার্ম সেটপয়েন্ট যে হিসাব-সারিকে রক্ষা করে, তার সঙ্গে মেলানো, যাতে পাইপ বা তরল বদলালে পর্যালোচনা করা যায়

পাম্প সরবরাহকারীকে প্রশ্ন

• দেওয়া hitsuyo NPSH (NPSHr) কি টেস্ট করা NPSH3, না মার্জিন আগেই যোগ করা মান?
• আমাদের আসল গতি ও ইম্পেলার ব্যাসে পুরো ফ্লো রেঞ্জের NPSHr কার্ভ দিতে পারবেন?
• এই প্রয়োগ ও অপারেটিং রেঞ্জের জন্য কত মার্জিন সুপারিশ করেন, এবং কোন ভিত্তিতে (পার্থক্য না অনুপাত, কোন স্ট্যান্ডার্ড বা সংস্করণ)?
• এই পাম্পের NPSH ডেটাম কোথায় (ইম্পেলারের কেন্দ্ররেখা, সাকশন নজল, না অন্য কোনো বিন্দু), এবং আউটলাইন ড্রয়িংয়ে তার উচ্চতা কত?
• সর্বনিম্ন ক্রমাগত ফ্লো কত, এবং কম ফ্লোতে NPSHr কি বাড়ে?
• সাকশন লিফটের ক্ষেত্রে: কোন প্রাইমিং পদ্ধতি নির্দিষ্ট করেছেন, এবং সাকশন লাইনের কতটা বায়ুরোধিতা দরকার?
• পানি ছাড়া অন্য তরলের ক্ষেত্রে: কোন ধর্মের তথ্য ব্যবহার করেছেন, এবং ভিসকোসিটি, দ্রবীভূত গ্যাস বা কঠিন কণার জন্য প্রয়োগসীমা আছে কি?

ইনকোয়ারি ইমেইলের টেমপ্লেট

জাপানি সরবরাহকারীদের সঙ্গে যোগাযোগ সাধারণত ইংরেজিতে হয়, তাই টেমপ্লেটটি ইংরেজিতে রাখা হয়েছে। পাঠানোর আগে বন্ধনীর ভেতরের অংশগুলো বদলে নিন।

এই গাইড যেখানে প্রযোজ্য নয়

• হিসাবগুলো ধরে নেয় স্থির, একক-ফেজ তরল প্রবাহ। হঠাৎ চাপ কমা, ফ্ল্যাশিং ও দুই-ফেজ প্রবাহের মতো ট্রানজিয়েন্ট আলাদাভাবে মূল্যায়ন করতে হবে।
• তিনটি উদাহরণে পানির জন্য ধরে নেওয়া মান ব্যবহার হয়েছে। বাস্তব প্রকল্পে আসল তরলের ধর্ম, আসল পাইপের লস এবং প্রস্তুতকারকের তথ্য লাগবে।
• এই লেখায় সুপারিশকৃত মার্জিনের মান দেওয়া হয়নি। তা প্রয়োগ, পাম্প এবং প্রযোজ্য স্ট্যান্ডার্ড বা প্রকল্পের স্পেসিফিকেশনের ওপর নির্ভর করে, এবং ঠিক করেন পাম্প সরবরাহকারী বা দায়িত্বপ্রাপ্ত ইঞ্জিনিয়ার।
• ভার্টিক্যাল ও অন্য ধরনের পাম্পে ডেটামের রীতি আলাদা। সব সময় প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট করা ডেটাম ব্যবহার করুন।
• নিষ্ক্রিয় গ্যাস দিয়ে ভেসেলে চাপ দিতে সরঞ্জামের ডিজাইন শর্ত ও নিরাপত্তা পর্যালোচনা লাগে, আর তরলের তাপমাত্রা বা ভেসেলের চাপ বদলালে প্রসেসে প্রভাব পড়ে। এই লেখায় কী যাচাই করতে হবে তা বলা হয়েছে, সেই পরিবর্তন কীভাবে করতে হবে তা নয়।
• এই লেখায় NPSH-সংক্রান্ত কোনো BSTI মান (বাংলাদেশ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেস্টিং ইনস্টিটিউশন) মিলিয়ে দেখানো হয়নি। পাম্পের টেস্ট কোন স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী হয়েছে, তা সরবরাহকারীর কাছ থেকে নিশ্চিত করুন।

সাধারণ প্রশ্ন (FAQ)

NPSHa আর NPSHr, কোনটি হিসাব করতে হয়?

লেভেল, চাপ, তাপমাত্রা ও পাইপ লস থেকে আপনি নিজের সিস্টেমের NPSHa হিসাব করবেন। NPSHr আসে প্রস্তুতকারকের তথ্য থেকে। একই ফ্লো ও গতিতে দুটি তুলনা করুন, এবং প্রয়োগের জন্য দরকারি মার্জিন যোগ করুন।

NPSHr আর NPSH3 কি একই?

অবশ্যই নয়। NPSH3 হলো 3% হেড কমার টেস্টের মান, আর NPSHr হলো নির্ধারিত পারফরম্যান্সের জন্য পাম্পের যা দরকার বলে প্রস্তুতকারক জানায়। কিছু নথিতে দুটিকে একই সংখ্যায় দেওয়া থাকে, কিন্তু সমান ধরে নেওয়ার আগে স্পেসিফিকেশনের গ্রহণযোগ্যতার মানদণ্ড দেখে নিন।

NPSHa ধনাত্মক হলেই কি পাম্প চলবে?

শুধু ধনাত্মক হওয়া যথেষ্ট নয়। ওই অপারেটিং পয়েন্টে NPSHa-কে NPSHr এবং দরকারি মার্জিনের যোগফলের চেয়ে বেশি হতে হবে। সর্বনিম্ন ফ্লো, প্রাইমিং ও বাতাস ঢুকতে না দেওয়ার মতো অন্য শর্তও পাম্পকে পূরণ করতে হবে।

স্যাচুরেটেড পানির ট্যাংকে চাপ দিলে কি NPSH মার্জিন বাড়ে?

নতুন চাপেও পানি স্যাচুরেটেড থাকলে নয়: পৃষ্ঠের চাপ আর ভেপার প্রেসার তখনও কাটাকাটি হয়। তাপমাত্রা স্থির রেখে চাপ দিলে আচরণ আলাদা, তাই মূল্যায়নের আগে তাপমাত্রা ও চাপের নির্দিষ্ট সমন্বয় ঠিক করে নিন।

NPSH মার্জিন কত হলে যথেষ্ট?

তা নির্ভর করে তরল, পাম্প, অপারেটিং রেঞ্জ এবং প্রয়োগের জন্য কতটা নির্ভরযোগ্যতা দরকার তার ওপর। প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট করা মার্জিন এবং ANSI/HI 9.6.1-এর মতো প্রযোজ্য গাইডলাইন ব্যবহার করুন, এবং সবচেয়ে কঠিন অপারেটিং অবস্থাতেও তা বজায় থাকে কি না দেখুন।

তথ্যসূত্র

• পাম্প ক্যাভিটেশনের মূল ধারণা (মোট চাপ বনাম ভেপার প্রেসার, হেড কমে যাওয়া, প্রথম স্টেজের ভিত্তি): Ebara Corporation, "Basic Knowledge of Pump Cavitation, Part 1" (জাপানি ভাষায়)
• NPSH-এর রেফারেন্স পয়েন্ট, সূত্র, লস ও টেস্টের মানদণ্ড: KSB, "NPSH," Centrifugal Pump Lexicon
• ANSI/HI 9.6.1-এর 2024 সংস্করণ ও NPSHr-ভিত্তিক মার্জিন: Hydraulic Institute, "Understanding the 2024 Updates to ANSI/HI 9.6.1"
• NPSH3, POR ও AOR: Hydraulic Institute, "Reliability Basics: Understanding NPSH, POR, and AOR"
• বায়ুমণ্ডলীয় চাপ, উচ্চতা, লস ও ভেপার প্রেসার: Grundfos, "Pump Hydraulics" কোর্স উপকরণ
• স্যাচুরেটেড পানির ধর্ম: IAPWS, Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97)