NPSHa और NPSHr: हिसाब के उदाहरण और margin

जापानी supplier के पंप datasheet में एक वैल्यू लिखी है, जिसे जापानी में "hitsuyo NPSH" (यानी required NPSH) कहते हैं। उनका inquiry form पूछता है कि आपकी plant का सिस्टम पंप को कितना NPSH दे सकता है। जवाब देने के लिए अपने टैंक, पाइपिंग और liquid के हिसाब से NPSHa निकालना होगा, फिर तय करना होगा कि कितना margin काफ़ी है।

इस गाइड में बताया है कि NPSH क्या है और NPSHa कैसे निकालते हैं। तीन उदाहरण हैं: flooded suction, suction lift, और pressurized टैंक में saturated पानी। फिर NPSHa और NPSHr के margin की बात है, Hydraulic Institute की ANSI/HI 9.6.1 गाइडलाइन में क्या है, और supplier से क्या पूछना चाहिए।

NPSH क्या है?

NPSH का मतलब है Net Positive Suction Head। पंप में घुसने वाले liquid का कुल प्रेशर उस तापमान के वेपर प्रेशर से कितना ऊपर है, यह liquid की ऊँचाई यानी मीटर में बताया जाता है। यहाँ कुल प्रेशर में static प्रेशर और बहाव की रफ़्तार, दोनों शामिल हैं।

NPSH प्रेशर (Pa) नहीं, हेड (m) है। यह सिर्फ़ पंप लगाने की ऊँचाई का नाम भी नहीं है। इंजीनियर इससे जाँचते हैं कि पंप की सक्शन साइड पर liquid पंप के अंदर उबलने से बचा रहेगा या नहीं।

सक्शन प्रेशर क्यों मायने रखता है: कैविटेशन

पंप डिस्चार्ज साइड पर प्रेशर बढ़ाता है, लेकिन इम्पेलर के इनलेट के पास प्रेशर कुछ जगहों पर गिर जाता है। अगर वहाँ प्रेशर liquid के वेपर प्रेशर तक पहुँच जाए, तो भाप के बुलबुले बनते हैं। आगे ज़्यादा प्रेशर वाली जगह पहुँचकर ये बुलबुले फट सकते हैं।

इसी को कैविटेशन कहते हैं। बढ़ने पर इससे शोर, वाइब्रेशन, परफ़ॉर्मेंस में गिरावट और पंप के पार्ट्स को नुक़सान हो सकता है।

बाहर से हवा खिंच जाने (air entrainment) की वजह अलग होती है। इसलिए दोनों गड़बड़ियों को अलग-अलग जाँचें।

NPSHa और NPSHr

पंप चुनते समय दो वैल्यू की तुलना होती है:

• NPSHa (NPSH available): टैंक और सक्शन पाइपिंग समेत आपका सिस्टम पंप को असल में कितना देता है। इसे liquid लेवल, प्रेशर, तापमान और फ़्लो से निकालते हैं। इसलिए एक ही पंप के लिए भी NPSHa बदल जाता है, जब चलाने की शर्तें बदलती हैं। जापानी दस्तावेज़ों में इसे yuko suikomi head कहते हैं।
• NPSHr (NPSH required): पंप बनाने वाली कंपनी बताती है कि तय परफ़ॉर्मेंस के लिए पंप को कितना चाहिए। यह किसी एक फ़्लो, स्पीड और liquid पर लागू होती है। इसे NPSHreq भी लिखा जाता है, और जापानी में hitsuyo suikomi head। इसे कंपनी के परफ़ॉर्मेंस कर्व और स्पेसिफ़िकेशन से पढ़ें।

NPSHr हर पंप के लिए एक ही फ़िक्स नंबर नहीं होती। यह फ़्लो और स्पीड के साथ बदलती है। सिर्फ़ rated पॉइंट देखकर पंप चुनें, तो चालू होने के बाद ज़्यादा फ़्लो पर या किसी और ऑपरेटिंग पॉइंट पर ज़रूरी margin खो सकता है।

दिशा सीधी है: NPSHa जितनी बड़ी और NPSHr जितनी छोटी, सक्शन साइड का margin रखना उतना आसान। लेकिन सिर्फ़ इस फ़र्क़ से डिस्चार्ज परफ़ॉर्मेंस या मिनिमम फ़्लो तय नहीं होता। इसलिए इसे पंप के पूरे ऑपरेटिंग रेंज के साथ जाँचें।

NPSH3 का मतलब

NPSH3 एक टेस्ट वैल्यू है: वह NPSH जिस पर कैविटेशन की वजह से पंप का टोटल हेड 3% गिर जाता है। मल्टीस्टेज पंप में यह 3% पहले स्टेज के हेड का होता है, पूरे पंप के डिस्चार्ज प्रेशर का नहीं।

नीचे की आकृति टेस्ट का आइडिया दिखाती है: फ़्लो और स्पीड एक जैसी रखकर सक्शन की शर्तें बदली जाती हैं।

कुछ कंपनियाँ NPSHr को ही NPSH3 बताकर देती हैं, पर मान न लें कि दोनों हमेशा एक ही हैं। Hydraulic Institute ने 18 मार्च 2025 के लेख में बताया है कि ANSI/HI 9.6.1 का 2024 संस्करण NPSH margin कंपनी की दी हुई NPSHr पर आधारित करता है। वह NPSHr टेस्ट किए गए NPSH3 के बराबर या उससे ज़्यादा होनी चाहिए।

NPSHa कैसे निकालें

बड़े टैंक के लिए NPSHa को liquid की सतह के प्रेशर, पंप तक की ऊँचाई के फ़र्क़ और सक्शन लाइन के लॉस से निकाल सकते हैं। तरीका मानकर चलता है कि फ़्लो steady और सिंगल-फ़ेज़ liquid का है, टैंक की सतह पर रफ़्तार नगण्य है, और रास्ते में कोई और एनर्जी नहीं जुड़ती, जैसे booster पंप।

फ़ॉर्मूले में absolute प्रेशर लें। प्रेशर को हेड में बदलते समय ऑपरेटिंग तापमान वाले liquid की डेंसिटी इस्तेमाल करें। गेज प्रेशर से शुरू करें तो पहले वहाँ का वायुमंडलीय दबाव जोड़ें, फिर वेपर प्रेशर घटाएँ।

नीचे के उदाहरणों में 101.325 kPa (समुद्र-तल का standard) लिया गया है। असल plant में वायुमंडलीय दबाव ऊँचाई और मौसम से थोड़ा बदलता है। दिल्ली NCR की ऊँचाई पर यह अंदाज़न 99 kPa के आसपास आता है, यानी NPSHa करीब 0.2–0.3 m कम निकलेगा। इसलिए अपनी साइट की वैल्यू लें।

शुरुआत कहाँ से करते हैं, उसके हिसाब से फ़ॉर्मूले के दो रूप हैं:

ऊँचाई का चिह्न और पंप का रेफ़रेंस लेवल

ऊँचाई z तब धन (+) होती है जब liquid की सतह रेफ़रेंस लेवल से ऊपर हो, और ऋण (−) तब जब नीचे हो। इसी वजह से flooded suction और suction lift में चिह्न पलट जाता है।

यहाँ के उदाहरण horizontal पंप के हैं, जिसमें रेफ़रेंस लेवल इम्पेलर के केंद्र की ऊँचाई पर है। vertical पंप और कुछ दूसरे डिज़ाइनों में रेफ़रेंस अलग होता है। इसलिए अपनी ड्रॉइंग को कंपनी के बताए NPSH रेफ़रेंस लेवल से मिलाएँ। फ़र्श से पंप की ऊँचाई, या टैंक के तले तक की ऊँचाई को सीधे लेवल के फ़र्क़ की जगह न डालें।

लॉस हेड में क्या-क्या गिनें

लॉस हेड में सीधी पाइप की फ़्रिक्शन ही नहीं, इनलेट, बेंड, वाल्व और स्ट्रेनर के लॉस भी आते हैं। ये फ़्लो और viscosity के साथ बदलते हैं। इसलिए सामान्य फ़्लो पर निकाला लॉस हर ऑपरेटिंग पॉइंट पर न लगाएँ।

पाइप का अंदरूनी डायमीटर छोटा हो तो रफ़्तार और लॉस बढ़ते हैं, इसलिए पाइप का schedule मायने रखता है। रफ़्तार और लॉस निकालते समय nominal साइज़ नहीं, लगाने वाली पाइप का असली अंदरूनी डायमीटर लें।

प्रेशर और हेड के बीच बदलते समय "मीटर वॉटर कॉलम" वाली चलताऊ बदलाव को अलग रखें। असली हेड ऑपरेटिंग तापमान वाले liquid का होता है। आख़िरी हिसाब में असली डेंसिटी ही इस्तेमाल करें।

NPSHa के हिसाब के उदाहरण

नीचे के तीनों उदाहरण समझाने के लिए मानी हुई शर्तों पर हैं। पानी के गुण IAPWS Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97) से लिए हैं, और g = 9.80665 m/s² लिया है।

उदाहरण 1: Flooded suction (oshikomi)

Flooded suction को जापानी में oshikomi कहते हैं। इसमें सप्लाई टैंक का liquid लेवल पंप के रेफ़रेंस लेवल से ऊपर होता है, इसलिए ऊँचाई NPSHa बढ़ाती है। इस उदाहरण में खुले टैंक से 60°C का पानी आता है, और सबसे कम ऑपरेटिंग लेवल रेफ़रेंस लेवल से 3 m ऊपर है।

सतह का प्रेशर 101.325 kPa absolute है और सक्शन लाइन का लॉस 1 m। 60°C पर पानी का वेपर प्रेशर करीब 19.946 kPa और डेंसिटी करीब 983.2 kg/m³ है।

प्रेशर वाला हिस्सा करीब 8.44 m देता है। इसमें 3 m ऊँचाई जोड़ें और 1 m लॉस घटाएँ, तो करीब 10.44 m आता है। यह वह NPSHa है जो सिस्टम देता है। इसकी तुलना अलग से उम्मीदवार पंप की इस फ़्लो पर NPSHr और ज़रूरी margin से करें।

असली ऊँचाई टैंक के लगे होने की ऊँचाई से नहीं, रेफ़रेंस लेवल और चलते समय गिरने वाले liquid लेवल के फ़र्क़ से तय होती है। सिर्फ़ सामान्य लेवल पर हिसाब करें, तो पंप कम लेवल पर चलता रहे तब असली margin हिसाब से कम निकलेगा।

अगर कम लेवल पर पंप रोकने वाला interlock है, तो उसकी सेटिंग और पंप रुकने तक लेवल में और गिरावट भी हिसाब में लें। सतह पर भँवर बनने से हवा खिंचना एक अलग समस्या है, इसलिए सिर्फ़ NPSHa की वैल्यू से उसका हल नहीं होता।

तापमान का असर बड़ा होता है। उसी वायुमंडलीय दबाव पर पानी 80°C हो जाए, तो वेपर प्रेशर बढ़कर करीब 47.415 kPa हो जाता है। डेंसिटी करीब 971.8 kg/m³ लें और बाक़ी शर्तें वही रखें, तो NPSHa घटकर करीब 7.66 m रह जाता है। भारत की गर्मियों में टैंक और पाइप का पानी गरम हो सकता है, इसलिए सबसे ऊँचा तापमान ज़रूर जाँचें।

अगर इनलेट पर कचरे से बचाने के लिए स्ट्रेनर है, तो सिर्फ़ सफ़ाई के तुरंत बाद नहीं, जाम होने पर का लॉस भी जाँचें। मेश चुनते समय कचरा रोकने की क्षमता और प्रेशर लॉस दोनों साथ देखें।

उदाहरण 2: Suction lift (suiage)

Suction lift को जापानी में suiage कहते हैं। इसमें टैंक का liquid लेवल पंप के रेफ़रेंस लेवल से नीचे होता है, इसलिए ऊँचाई वाला हिस्सा ऋण (−) बन जाता है। इस उदाहरण में वही 60°C का पानी, वही वायुमंडलीय दबाव और 1 m लॉस है। पर सबसे कम लेवल रेफ़रेंस लेवल से 3 m नीचे है।

प्रेशर वाले करीब 8.44 m में से 3 m lift और 1 m लॉस घटाएँ, तो करीब 4.44 m बचता है। लेवल का फ़र्क़ +3 m से −3 m हो गया, इसलिए NPSHa उदाहरण 1 से 6 m कम है।

सिर्फ़ यह देखकर कि वायुमंडलीय दबाव सिद्धांत में पानी का कितना कॉलम थाम सकता है, यह कह देना कि "पंप इतनी ऊँचाई तक खींच लेगा", काफ़ी नहीं है। असल में वेपर प्रेशर और पाइपिंग लॉस घटाने पड़ते हैं, और उसके बाद भी पंप की ज़रूरी NPSH के ऊपर margin बचना चाहिए।

सक्शन लाइन लंबी करने या फ़्लो बढ़ाने से लॉस बढ़ता है और margin घटता है। पाइप का रूट और साइज़ चुनते समय रफ़्तार और प्रेशर लॉस का रिश्ता ध्यान में रखें।

कागज़ पर NPSHa पूरा हो, तब भी अगर पंप की प्राइमिंग (yobimizu, यानी पंप और सक्शन पाइप में पानी भरे रहना) चली जाए या हवा घुस जाए, तो पंप ठीक से पानी नहीं दे पाता। Suction lift के लिए सक्शन लाइन का हवा-बंद होना और पंप की प्राइमिंग का तरीका भी चाहिए, जो instruction manual के हिसाब से हो।

सक्शन प्रेशर नापते समय compound gauge (जापानी में rensei-kei) के vacuum स्केल और absolute प्रेशर का फ़र्क़ याद रखें। ऋण गेज रीडिंग में से सीधे वेपर प्रेशर न घटाएँ। पहले वायुमंडलीय दबाव जोड़कर उसे absolute बनाएँ।

उदाहरण 3: Pressurized टैंक में saturated पानी

बंद टैंक में सतह का प्रेशर वायुमंडलीय दबाव से ज़्यादा भी हो सकता है और vacuum के पास भी। फ़ॉर्मूला वही रहता है: सतह का absolute प्रेशर और liquid के तापमान का वेपर प्रेशर, दोनों का फ़र्क़ लें।

इस उदाहरण में 0.5 MPaG (करीब 5 bar गेज) के टैंक में उसी प्रेशर पर saturated पानी है, और सबसे कम लेवल रेफ़रेंस लेवल से 3 m ऊपर है। आसपास का दबाव 0.101325 MPa लें, तो सतह का absolute प्रेशर 0.601325 MPa होता है। जापानी स्पेसिफ़िकेशन में गेज प्रेशर के आगे अक्सर "G" लिखते हैं, जैसे MPaG या kPaG।

इन शर्तों पर saturated पानी का तापमान करीब 158.9°C है, और उसका वेपर प्रेशर सतह के absolute प्रेशर 0.601325 MPa के बराबर है। प्रेशर वाला हिस्सा शून्य हो जाता है, इसलिए NPSHa सिर्फ़ लेवल के फ़र्क़ में से लॉस हेड घटाकर तय होता है।

टैंक का प्रेशर ऊँचा होने का यह मतलब नहीं कि वह पूरा NPSHa में गिना जाए। Saturated हालत में प्रेशर बढ़ने के साथ तापमान भी बढ़ता है, और वेपर प्रेशर वाला हिस्सा उतना ही बढ़कर उसे काट देता है।

Liquid का तापमान स्थिर रखकर inert गैस वगैरह से प्रेशर बढ़ाना अलग बात है। उसमें वेपर प्रेशर के ऊपर का फ़ासला सचमुच बढ़ता है। लेकिन इसमें प्रेशर वेसल और प्रोसेस की शर्तें बदलती हैं, इसलिए करने से पहले उपकरण की डिज़ाइन शर्तों और सेफ्टी की जाँच ज़रूरी है।

Saturated liquid वाले सिस्टम में अचानक प्रेशर गिरने पर होने वाले वाष्पीकरण (flashing) और सक्शन पाइप में गर्मी के आने-जाने पर भी ध्यान दें। Steady हालत में सतह का प्रेशर और वेपर प्रेशर कट जाने की बात से transient हालत या दो-फ़ेज़ बहाव की जाँच नहीं हो जाती।

Vacuum वेसल में भी हिसाब absolute प्रेशर से ही होता है, और सतह का प्रेशर घटे तो NPSHa घटता है। Vacuum बनाने वाले उपकरण और liquid भेजने वाले पंप को दो अलग काम समझें।

तीनों उदाहरण साथ-साथ

नीचे की टेबल में दिखाया है कि तीनों उदाहरणों में फ़ॉर्मूले का हर हिस्सा कैसे काम करता है।

सक्शन गेज की रीडिंग से NPSHa की जाँच

पंप इनलेट पर नापे प्रेशर से NPSHa निकालना हो, तो गेज के दिखाए static प्रेशर में रफ़्तार वाला हेड जोड़ें। टैंक की सतह वाले तरीके से अलग, यहाँ गेज तक के पाइपिंग लॉस को दोबारा नहीं घटाते।

मान लें पानी 60°C का है, रेफ़रेंस लेवल पर लगे इनलेट गेज की रीडिंग −20 kPa है, और इनलेट पर रफ़्तार 2 m/s है। वायुमंडलीय दबाव 101.325 kPa लें, तो इनलेट का absolute प्रेशर 81.325 kPa होता है। इसमें से 19.946 kPa वेपर प्रेशर घटाएँ।

गेज प्रेशर ऋण होने पर भी absolute प्रेशर धन रहता है, और NPSHa करीब 6.57 m निकलता है। सिर्फ़ vacuum की रीडिंग से यह तय नहीं होता कि पंप चल सकता है या नहीं। इस वैल्यू का मिलान कंपनी की NPSHr और margin की शर्त से करें।

गेज रेफ़रेंस लेवल से ऊपर हो तो उसकी ऊँचाई जोड़ें, नीचे हो तो घटाएँ। गेज से पंप इनलेट तक का लॉस तभी घटाएँ जब आपने इनलेट से पहले, यानी ऊपर की तरफ़ नापा हो। गेज से ऊपर की तरफ़ के लॉस रीडिंग में पहले से शामिल हैं।

NPSHa और NPSHr: margin कैसे सोचें

बुनियादी नियम: NPSHa, NPSHr से ज़्यादा होनी चाहिए, और ऊपर से उपयोग के हिसाब से अतिरिक्त margin भी। Hydraulic Institute दोनों के फ़र्क़ को NPSH margin कहता है।

ANSI/HI 9.6.1 में क्या है

ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin, इस विषय पर Hydraulic Institute की गाइडलाइन है। 2024 संस्करण ने 2017 संस्करण की जगह ली है। Hydraulic Institute के प्रकाशित सार से ये बातें पक्की होती हैं:

• 2024 संस्करण margin को NPSH3 की जगह कंपनी की दी हुई NPSHr से तय करता है। एक वजह यह है कि हर कंपनी NPSH3 नहीं देती। NPSHr, टेस्ट किए गए NPSH3 के बराबर या उससे ज़्यादा होनी चाहिए।
• सुझाए गए margin बाज़ार के सेगमेंट और उपयोग के हिसाब से अलग होते हैं। गाइडलाइन उन बातों की भी सूची देती है जो असर डालती हैं: liquid (तापमान, घुली गैस, ठोस कण), पंप का डिज़ाइन, स्पीड, घिसावट, ऑपरेटिंग रीजन, इनलेट की शर्तें, transient, recirculation और पैरेलल ऑपरेशन।
• Best efficiency पॉइंट के आसपास preferred operating region (POR) में चलने वाले पंप को, चौड़े allowable operating region (AOR) में चलने वाले पंप से कम margin चाहिए।
• सिस्टम के विश्लेषण में सबसे कम NPSHa लें, और पूरे ऑपरेटिंग रेंज में NPSHa और NPSHr दोनों जाँचें।

margin की ठोस वैल्यू स्टैंडर्ड में ही हैं, जो पैसे देकर मिलने वाला दस्तावेज़ है, इसलिए इस लेख में नहीं दी गई। लागू वैल्यू स्टैंडर्ड से लें या पंप supplier से पक्की करें।

भारत में इस्तेमाल करते समय

भारत में पंप की acceptance test के लिए एक BIS कोड है: IS 9137:1978 (centrifugal, mixed flow और axial पंप, Class C)। जितना हमने देखा, उसमें NPSH test का ज़िक्र है, और वह test तब होता है जब ऑर्डर में माँगा गया हो। इसकी पूरी शर्तें स्टैंडर्ड में देखें।

ANSI/HI 9.6.1 जैसी margin गाइडलाइन का कोई सीधा BIS समकक्ष हमने पक्का नहीं किया। इसलिए margin का आधार प्रोजेक्ट की स्पेसिफ़िकेशन में लिखवाएँ, और जापानी या भारतीय supplier से पूछें कि वे किस स्टैंडर्ड और संस्करण पर चलते हैं।

Margin: फ़र्क़ या अनुपात

Margin को फ़र्क़ (NPSHa − NPSHr, मीटर में) के रूप में भी बताया जा सकता है और अनुपात (NPSHa ÷ NPSHr) के रूप में भी। मीटर वाला margin और अनुपात वाला margin अलग कसौटियाँ हैं। इसलिए पक्का करें कि कंपनी या आपकी प्रोजेक्ट स्पेसिफ़िकेशन किस आधार पर चलती है। यह भी पक्का करें कि आधार NPSHr है या NPSH3।

सब पंपों के लिए एक ही fixed margin (मीटर में) न रखें। liquid, ऑपरेटिंग रेंज और ज़रूरी भरोसे के हिसाब से कंपनी के साथ तय करें।

ऑपरेटिंग रेंज में सबसे कठिन हालत ढूँढें

सिर्फ़ एक सामान्य ऑपरेटिंग पॉइंट न जाँचें। लेवल, तापमान, प्रेशर और फ़्लो के जो मेल असल में आएँगे, उनकी सूची बनाएँ। सबसे कम लेवल, सबसे ऊँचा तापमान, सतह का सबसे कम प्रेशर और सबसे ज़्यादा पाइपिंग लॉस, ये सब NPSHa को घटाते हैं।

सारी चरम हालतें एक साथ आएँ, यह ज़रूरी नहीं। प्रोसेस और कंट्रोल के हिसाब से असली मेल पहचानें। सामान्य चलना, स्टार्टअप, शटडाउन, सफ़ाई और सप्लाई का स्रोत बदलना, इन्हें अलग करने से छूटी हुई हालतें पकड़ना आसान होता है।

कुछ और हालतें तस्वीर बदल देती हैं:

• एक कॉमन सक्शन लाइन पर कई पंप: पंप चालू-बंद होने पर साझा लाइन का कुल फ़्लो बदलता है। हर पंप का फ़्लो हिस्सा कॉमन लाइन के लॉस से मिलाकर देखें।
• ज़्यादा स्पीड पर चलाना: फ़्लो के साथ पंप की NPSHr भी बदलती है, इसलिए पुरानी स्पीड वाली वैल्यू ज्यों की त्यों न लें। पावर और सक्शन की शर्त, दोनों साथ जाँचें।
• गाढ़े (viscous) liquid: सक्शन लॉस और पंप की परफ़ॉर्मेंस बदल जाती है, इसलिए पानी के चयन का डेटा सीधा नहीं चलता। स्पेसिफ़िकेशन में liquid का तापमान और गुण लिखें।
• पानी के अलावा liquid या मिश्रण: पानी के वेपर प्रेशर और डेंसिटी की टेबल न लें। कंपोज़िशन, कंसंट्रेशन और ऑपरेटिंग तापमान तय करें, और supplier का प्रॉपर्टी डेटा व कंपनी की लागू होने की सीमाएँ अपनी कैलकुलेशन शीट से जोड़ें।
• घुली या मिली हुई गैस: सिंगल-फ़ेज़ मानकर किया NPSH हिसाब पंप के बर्ताव को न समझा पाए, ऐसा हो सकता है। गैस का स्रोत और अलग करने का इंतज़ाम भी स्पेसिफ़िकेशन में रखें, और कैविटेशन व गैस खिंचने को आपस में न मिलाएँ।

जब margin कम पड़े

पंप को नीचे लगाना, liquid लेवल ऊँचा रखना और सक्शन लाइन का लॉस घटाना, जैसे विकल्पों की तुलना करें। Liquid का तापमान या वेसल का प्रेशर बदलने का असर प्रोसेस पर भी पड़ता है। इसलिए चुनाव इस आधार पर करें कि प्लांट की शर्तों में क्या बैठता है, इस आधार पर नहीं कि कौन-सा तरीका नंबर सबसे ज़्यादा बढ़ाता है।

मौक़े पर चलताऊ जुगाड़ से बचें, जैसे स्ट्रेनर हटा देना, protection की सेटिंग घटा देना या सक्शन वाल्व को दबा देना। ज़रूरी protection और मिनिमम फ़्लो बनाए रखते हुए, असली कारण और कंपनी की ऑपरेटिंग शर्तों के हिसाब से सुधार करें।

जब नापी वैल्यू और हिसाब न मिलें

जाँच इस क्रम में करें:

1. सब कुछ एक ही समय पर रिकॉर्ड करें: गेज का ज़ीरो, गेज लगने की ऊँचाई, liquid का तापमान, फ़्लो और टैंक का लेवल। अलग-अलग समय का सबसे कम लेवल और सामान्य प्रेशर मिला दें, तो ऐसी हालत का हिसाब बन जाता है जो असल में कभी थी ही नहीं।
2. दोनों तरीके एक ही रेफ़रेंस लेवल पर मिलाएँ: इनलेट के static प्रेशर से निकली वैल्यू, और टैंक की सतह में से लॉस घटाकर निकली वैल्यू। रफ़्तार वाला हेड, ऊँचाई का सुधार और प्रेशर की यूनिट मिल जाएँ, तो दोनों तरीके एक ही सक्शन हालत बताते हैं।
3. फ़र्क़ अब भी बड़ा हो, तो एक-एक चीज़ जाँचें: वाल्व की हालत, स्ट्रेनर का जाम होना, पाइप का असली अंदरूनी डायमीटर और इंस्ट्रूमेंट की त्रुटि। पंप चलते रहते हुए किसी एक कारण पर न अड़ें, और असामान्य हालत में रोकने या isolate करने का काम प्लांट की प्रक्रिया से करें।
4. सामान्य रीडिंग सँभालकर रखें: जाँच के बाद सामान्य प्रेशर और डिफ़रेंशियल प्रेशर लिख लें, ताकि आगे उसी फ़्लो और तापमान पर बदलाव की तुलना हो सके।

पुरानी पाइपिंग में बदलाव करते समय जंग या जमाव से घटी बहाव की जगह देखें, और पाइप बदलने के बाद अंदरूनी डायमीटर में आया बदलाव भी। Corrosion और अंदर की सतह का ट्रीटमेंट भी सक्शन लाइन के लंबे समय के रखरखाव पर असर डालते हैं।

चेकलिस्ट और inquiry का नमूना

NPSH कैलकुलेशन शीट बनाते समय, या किसी जापानी supplier का पंप प्रस्ताव जाँचते समय नीचे की बातें इस्तेमाल करें। कोटेशन के समय जो बातें पता न हों, उन्हें सिर्फ़ बड़ा margin रखकर ढकने की जगह "खुले सवाल" के रूप में सूची में रखें। सबसे ऊँचा liquid तापमान और स्ट्रेनर पर मंज़ूर डिफ़रेंशियल प्रेशर जैसी बातें तय हो जाएँ, तो ज़रूरत से बड़े उपकरण और बहुत कम margin, दोनों से बचना आसान होता है।

NPSH कैलकुलेशन शीट की चेकलिस्ट

• हर ऑपरेटिंग हालत (सामान्य, स्टार्टअप, शटडाउन, सफ़ाई, स्विचओवर, अधिकतम फ़्लो) के लिए एक पंक्ति, जिसमें फ़्लो, लेवल, तापमान, प्रेशर, लॉस और NPSHa एक ही पंक्ति में हों
• उसी हालत की NPSHr और ज़रूरी margin NPSHa के दाईं तरफ़ लिखी हो
• प्रेशर absolute में बदले हुए हों; गेज रीडिंग में उस जगह का वायुमंडलीय दबाव जोड़ा गया हो
• असली liquid का वेपर प्रेशर और डेंसिटी, हर ऑपरेटिंग हालत के तापमान पर, सबसे ऊँचे तापमान समेत
• ऊँचाई सबसे कम ऑपरेटिंग लेवल (कम-लेवल स्टॉप से पहले की गिरावट समेत) से कंपनी के NPSH रेफ़रेंस लेवल तक नापी गई हो
• लॉस हेड में इनलेट, बेंड, वाल्व और जाम स्ट्रेनर शामिल हों, और हर फ़्लो पर पाइप के असली अंदरूनी डायमीटर से निकाला गया हो
• पंप का कर्व असली स्पीड, इम्पेलर और liquid से मिलाया गया हो, सिर्फ़ मॉडल का नाम देखकर नहीं
• margin का आधार दर्ज हो: फ़र्क़ या अनुपात, और आधार NPSHr है या NPSH3
• लागू स्टैंडर्ड या गाइडलाइन की टेस्ट विधि और लगाने के बाद की ऑपरेटिंग शर्तें, दोनों स्पेसिफ़िकेशन में लिखी हों। अगर supplier NPSH3 टेस्ट रिज़ल्ट दे, तो उसे ज़रूरी NPSH की तरह इस्तेमाल करने की शर्तें और जोड़ा जाने वाला margin साफ़ लिखा हो
• स्विचओवर के तुरंत बाद के प्रेशर और लेवल के उतार-चढ़ाव योजना की सीमा में हों, यह जाँचा गया हो, और steady व transient बर्ताव अलग-अलग परखे गए हों
• चयन की शर्तें चलाने की प्रक्रिया और स्टॉप सेटिंग तक पहुँचाई गई हों
• सबसे कम NPSHa और सबसे ज़्यादा NPSHr सिर्फ़ अलग-अलग चरम की तरह नहीं, एक ही ऑपरेटिंग पॉइंट की जोड़ी के रूप में भी रखी हों
• कम लेवल और ऊँचे तापमान के alarm की सेटिंग उस कैलकुलेशन पंक्ति से जुड़ी हो जिसे वे बचाते हैं, ताकि पाइपिंग या liquid बदलने पर उन्हें दोबारा देखा जा सके

पंप supplier से पूछने वाले सवाल

• जो "hitsuyo NPSH" (NPSHr) लिखी है, वह टेस्ट किया हुआ NPSH3 है, या ऐसी वैल्यू जिसमें margin पहले से जुड़ा है?
• क्या आप हमारी असली स्पीड और इम्पेलर डायमीटर पर पूरे फ़्लो रेंज का NPSHr कर्व दे सकते हैं?
• इस उपयोग और ऑपरेटिंग रेंज के लिए आप कितना margin सुझाते हैं, और किस आधार पर (फ़र्क़ या अनुपात, कौन-सा स्टैंडर्ड या संस्करण)?
• इस पंप का NPSH रेफ़रेंस लेवल कहाँ है (इम्पेलर का केंद्र, सक्शन नोज़ल या कोई और जगह), और आउटलाइन ड्रॉइंग में उसकी ऊँचाई क्या है?
• मिनिमम कंटीन्यूअस फ़्लो क्या है, और कम फ़्लो पर क्या NPSHr बढ़ती है?
• Suction lift के लिए: आप प्राइमिंग का कौन-सा तरीका बताते हैं, और सक्शन लाइन कितनी हवा-बंद होनी चाहिए?
• पानी के अलावा liquid के लिए: आपने कौन-सा प्रॉपर्टी डेटा लिया है, और viscosity, घुली गैस या ठोस कणों पर क्या सीमाएँ हैं?

Inquiry ईमेल का नमूना

supplier से लिखा-पढ़ी अक्सर अंग्रेज़ी में होती है, इसलिए नमूना अंग्रेज़ी में है। भेजने से पहले [ ] वाली जगहें अपनी जानकारी से बदलें।

यह गाइड कहाँ लागू नहीं होती

• हिसाब steady, सिंगल-फ़ेज़ liquid के बहाव के लिए है। अचानक प्रेशर गिरना, flashing और दो-फ़ेज़ बहाव जैसी transient हालतों की अलग जाँच चाहिए।
• तीनों उदाहरण पानी के लिए मानी हुई वैल्यू पर हैं। असली प्रोजेक्ट में असली liquid के गुण, असली पाइपिंग लॉस और कंपनी का डेटा चाहिए।
• इस लेख में margin की सुझाई हुई वैल्यू नहीं दी गई हैं। वे उपयोग, पंप और लागू स्टैंडर्ड या प्रोजेक्ट स्पेसिफ़िकेशन पर निर्भर करती हैं, और पंप supplier या ज़िम्मेदार इंजीनियर तय करते हैं।
• Vertical और दूसरे डिज़ाइनों में रेफ़रेंस लेवल की परिपाटी अलग होती है। हमेशा वही रेफ़रेंस लेवल लें जो कंपनी बताए।
• वेसल को inert गैस से pressurize करने के लिए उपकरण की डिज़ाइन शर्तों और सेफ्टी की जाँच चाहिए। प्रेशर वेसल पर लागू नियम (जैसे Factories Act 1948 और OSH Code 2020 के तहत लागू नियम; राज्यों में अमल की स्थिति अलग हो सकती है) और प्लांट की सेफ्टी टीम से पूछें। Liquid का तापमान या वेसल का प्रेशर बदलने का असर प्रोसेस पर भी पड़ता है। यह लेख बताता है कि क्या जाँचना है, यह नहीं कि वे बदलाव कैसे करने हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल (FAQ)

NPSHa और NPSHr में से कौन-सी निकालनी पड़ती है?

अपने सिस्टम के लिए NPSHa आप लेवल, प्रेशर, तापमान और पाइपिंग लॉस से निकालते हैं। NPSHr पंप कंपनी के डेटा से पढ़ी जाती है। दोनों की तुलना एक ही फ़्लो और स्पीड पर करें, और उपयोग के हिसाब से ज़रूरी margin जोड़ें।

क्या NPSHr और NPSH3 एक ही हैं?

ज़रूरी नहीं। NPSH3, 3% हेड गिरावट वाली टेस्ट वैल्यू है, जबकि NPSHr वह वैल्यू है जो कंपनी बताती है कि तय परफ़ॉर्मेंस के लिए पंप को चाहिए। कुछ दस्तावेज़ दोनों को एक ही नंबर देते हैं, पर बराबर मानने से पहले स्पेसिफ़िकेशन की पास होने की शर्त देखें।

NPSHa धन (+) हो तो क्या पंप चल जाएगा?

सिर्फ़ धन होना काफ़ी नहीं है। उस ऑपरेटिंग पॉइंट पर NPSHa, NPSHr और ज़रूरी margin से ज़्यादा होनी चाहिए। साथ ही मिनिमम फ़्लो, प्राइमिंग और हवा न घुसना जैसी दूसरी शर्तें भी पूरी होनी चाहिए।

Saturated पानी वाले टैंक को pressurize करने से क्या NPSH margin बढ़ता है?

अगर पानी नए प्रेशर पर भी saturated रहे, तो नहीं: सतह का प्रेशर और वेपर प्रेशर फिर भी एक-दूसरे को काट देते हैं। तापमान स्थिर रखकर pressurize करना अलग बात है, इसलिए तापमान और प्रेशर का कौन-सा मेल है, यह तय करके ही हिसाब करें।

NPSH का कितना margin काफ़ी है?

यह liquid, पंप, ऑपरेटिंग रेंज और उपयोग में चाहिए भरोसे पर निर्भर करता है। कंपनी जो margin बताए और जो गाइडलाइन लागू हो, जैसे ANSI/HI 9.6.1, वही इस्तेमाल करें। फिर जाँचें कि सबसे कठिन ऑपरेटिंग हालत में भी वह पूरा होता है।

स्रोत (Sources)

• पंप कैविटेशन की बुनियादी बातें (कुल प्रेशर और वेपर प्रेशर, हेड गिरावट, पहले स्टेज का आधार): Ebara Corporation, "Basic Knowledge of Pump Cavitation, Part 1" (जापानी)
• NPSH का रेफ़रेंस पॉइंट, फ़ॉर्मूले, लॉस और टेस्ट कसौटी: KSB, "NPSH," Centrifugal Pump Lexicon
• ANSI/HI 9.6.1 का 2024 संस्करण और NPSHr पर आधारित margin: Hydraulic Institute, "Understanding the 2024 Updates to ANSI/HI 9.6.1"
• NPSH3, POR और AOR: Hydraulic Institute, "Reliability Basics: Understanding NPSH, POR, and AOR"
• वायुमंडलीय दबाव, ऊँचाई, लॉस और वेपर प्रेशर: Grundfos, "Pump Hydraulics" course material
• Saturated पानी के गुण: IAPWS, Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97)
• भारत में पंप acceptance test कोड: BIS, IS 9137:1978, Code for acceptance tests for centrifugal, mixed flow and axial pumps (Class C)