Praca równoległa pomp: dlaczego przepływ nie podwaja się

Typowa sytuacja: linia potrzebuje więcej wody, więc zakład dostawia drugą pompę, taką samą jak pierwsza, i podłącza obie do wspólnego kolektora tłocznego. Oczekiwanie jest proste: dwie pompy, dwa razy większy przepływ. W przykładzie liczbowym poniżej druga pompa zwiększa przepływ całkowity tylko o ok. 26,5%. Nie musi to oznaczać usterki pomp, bo tak zachowuje się układ pomp i rurociągu.

Krótka odpowiedź: dwie takie same pompy odśrodkowe pracujące równolegle nie muszą dawać dwa razy większego przepływu niż jedna pompa w tej samej instalacji. Praca równoległa oznacza podłączenie pomp do wspólnego przewodu tłocznego, tak aby dzieliły wymagany przepływ. Rzeczywisty przepływ wyznacza punkt przecięcia charakterystyki wypadkowej pomp z charakterystyką instalacji. W instalacjach, w których wymagana wysokość podnoszenia rośnie wraz z przepływem, każda pompa przesuwa się w górę swojej charakterystyki i daje mniej niż przy pracy pojedynczej, co ogranicza zysk.

W artykule znajdziesz powody, dla których zakłady stosują pracę równoległą, przykład liczbowy oraz cztery punkty do sprawdzenia: wspólny kolektor, pompy o różnych parametrach, NPSH po wyłączeniu jednej pompy i zawory zwrotne. Na końcu są lista kontrolna, pytania do dostawcy i ograniczenia tego opracowania. Jeśli pracujesz z japońską dokumentacją pomp, pomoże tabela terminów poniżej.

Terminy z japońskich dokumentów pomp

Japońskie karty katalogowe, charakterystyki pomp i schematy P&ID (schematy rurociągów i aparatury) używają poniższych terminów w tematach omawianych w artykule. Nazwy polskie odpowiadają temu, co spotkasz w dokumentacji zgodnej z PN-EN.

Japoński	Czytanie	Polski
並列運転	heiretsu unten	praca równoległa
直列運転	chokuretsu unten	praca szeregowa
全揚程	zen-yotei	wysokość podnoszenia (H)
吐出量	toshutsu-ryo	wydajność, przepływ (Q)
抵抗曲線	teiko kyokusen	charakterystyka instalacji (charakterystyka oporów instalacji)
運転点	unten-ten	punkt pracy
締切運転	shimekiri unten	praca przy zerowym przepływie (przy zamkniętym tłoczeniu)
逆止弁	gyakushi-ben	zawór zwrotny
軸動力	jiku doryoku	moc na wale
必要NPSH	hitsuyo NPSH	NPSH wymagane (NPSH-R)
台数制御	daisu seigyo	sterowanie liczbą pomp (praca kaskadowa)

Jeśli dokumentacja powołuje się na japońską normę JIS B 8301 (metody badań pomp), zapytaj dostawcę, jak jej wymagania odnoszą się do PN-EN ISO 9906 (badania odbiorcze parametrów hydraulicznych pomp wirowych) i jaką klasę dokładności zastosowano. Nie zakładaj, że oba dokumenty są identyczne.

Spis treści

1. Po co stosować pracę równoległą pomp odśrodkowych?
2. Jak wyznaczyć rzeczywisty przepływ: charakterystyka wypadkowa a charakterystyka instalacji
3. Cztery rzeczy do sprawdzenia przed pracą równoległą pomp
4. Lista kontrolna: zanim dostawisz pompę do pracy równoległej
5. Pytania do dostawcy pomp lub japońskiego zespołu inżynierskiego
6. Ograniczenia tego opracowania
7. FAQ
8. Źródła

Po co stosować pracę równoległą pomp odśrodkowych?

Zakłady wybierają pracę równoległą, gdy jedna pompa nie zapewnia wymaganego przepływu albo gdy liczbę pracujących pomp chce się dopasowywać do zapotrzebowania. Każda pompa pracuje na tej samej wysokości podnoszenia, a przepływy, które dają przy tej wysokości, sumują się. Praca równoległa nie sumuje wysokości podnoszenia, jak robi to połączenie szeregowe.

W układzie szeregowym przy tym samym przepływie dodajesz wysokości podnoszenia poszczególnych pomp. W równoległym przy tej samej wysokości dodajesz ich przepływy. Reguła „za mała wysokość – szeregowo, za mały przepływ – równolegle” jest dobrym punktem wyjścia, ale w obu przypadkach końcowy przepływ i wysokość zależą od instalacji, do której pompy są podłączone.

Jedna pompa przy małym zapotrzebowaniu i dwie przy szczycie mogą pasować lepiej niż jedna duża pompa, stale dławiona. Liczą się jednak sprawność pomp i sposób regulacji, więc sama większa liczba pomp nie gwarantuje oszczędności energii.

Druga pompa może też być rezerwą na wypadek awarii pierwszej. Praca naprzemienna (jedna pompa naraz) i praca ze wsparciem (obie pompy przy szczycie zapotrzebowania) wymagają różnej wydajności pomp. Najpierw ustal, czy przy awarii jednej pompy potrzebny jest pełny przepływ, czy wystarczy praca z ograniczoną wydajnością.

Rysunek 1: Każda pompa tłoczy własnym odgałęzieniem, zanim połączy się ze wspólnym kolektorem

Dwie pompy dzielą przepływ. Strzałki pokazują kierunek przepływu, a każde odgałęzienie ma jeden zawór zwrotny. Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek.

Symbole zaworów pokazują tylko miejsce, w którym blokowany jest przepływ wsteczny. Pominięto zawory odcinające do prac serwisowych, aparaturę pomiarową i odwodnienia.

W podstawowym układzie każda pompa ma zawór zwrotny na tłoczeniu, a odgałęzienia łączą się ze wspólnym kolektorem za tymi zaworami. W rzeczywistej instalacji na podział obciążenia wpływają też układ rurociągu ssawnego, zmiany poziomu cieczy i długości odgałęzień. Samo ustawienie dwóch pomp obok siebie nie oznacza, że można po prostu zsumować ich wydajności.

Jak wyznaczyć rzeczywisty przepływ: charakterystyka wypadkowa a charakterystyka instalacji

Przy dwóch takich samych pompach każda daje ten sam przepływ przy danej wysokości podnoszenia. Aby zbudować charakterystykę wypadkową, podwajasz ten przepływ przy każdej wysokości i łączysz punkty. Szukana odpowiedź to nowy punkt przecięcia charakterystyki wypadkowej z charakterystyką instalacji. Podwojenie przepływu pojedynczej pompy nie da tego wyniku.

Dla zilustrowania obliczeń przyjmijmy fikcyjną instalację. Charakterystyka pojedynczej pompy to H = 40 − 0,005q², a charakterystyka instalacji (wysokość wymagana przez rurociąg) to H = 10 + 0,005Q². H jest w metrach, a przepływy q i Q w m³/h. Uproszczony model pomija różnice strat w odgałęzieniach aż do punktu ich połączenia.

Rysunek 2: Na tej samej charakterystyce instalacji jedna pompa daje 54,77 m³/h, a dwie 69,28 m³/h

Wykres fikcyjnego modelu z tekstu. Charakterystyka dwóch pomp rozciąga się wzdłuż osi przepływu, a punkt pracy przesuwa się po tej samej charakterystyce instalacji. Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek.

Wartości są punktami przecięcia w modelu. Z tego wykresu nie odczytasz dopuszczalnego przepływu, mocy ani NPSH rzeczywistej pompy.

Jedna pompa daje ok. 54,77 m³/h. Dwie pompy razem dają ok. 69,28 m³/h, czyli tylko o ok. 26,5% więcej. Każda z nich przenosi teraz połowę, ok. 34,64 m³/h, a więc mniej niż pracując samotnie. Zysk jest mały, ponieważ wraz z przepływem rośnie wysokość wymagana przez instalację.

W tym przykładzie wysokość w punkcie pracy rośnie z 25 m przy jednej pompie do 34 m przy dwóch. Budując charakterystykę wypadkową, sumujemy przepływy, a nie wysokości, ale nie znaczy to, że wysokość w punkcie pracy pozostaje stała. Im bardziej stroma charakterystyka instalacji, tym mniej przepływu zyskujesz po dostawieniu pompy.

W rzeczywistej instalacji są także straty między kołnierzem tłocznym każdej pompy a wspólnym kolektorem. Porównuj pompy we wspólnym punkcie przyłączenia. Jeśli odgałęzienia różnią się średnicą, długością lub armaturą, nawet dwie pompy tego samego typu mogą nie dzielić obciążenia po równo, więc przy wyznaczaniu punktu pracy uwzględnij każdą ścieżkę osobno.

Cztery rzeczy do sprawdzenia przed pracą równoległą pomp

1. Wspólny kolektor może wymagać większej średnicy

Za punktem połączenia wspólny kolektor przenosi łączny przepływ wszystkich odgałęzień, więc w razie potrzeby przejrzyj jego średnicę. Praca równoległa nie oznacza automatycznie większego kolektora. Decyzję opieraj na docelowym przepływie, rezerwie w istniejącym rurociągu oraz dopuszczalnych stratach ciśnienia i prędkości.

Jeśli na przykład rzeczywisty przepływ się podwoi, a średnica kolektora pozostanie ta sama, średnia prędkość też się podwoi. Gdy współczynnik strat można uznać za stały, strata wysokości jest proporcjonalna do kwadratu prędkości, więc rośnie czterokrotnie. Projektując na większy przepływ, zwróć uwagę na ten gwałtowny wzrost strat w kolektorze.

Rysunek 3: Sprawdź przekrój kolektora, zanim podwoisz przepływ

Poglądowe porównanie przy tej samej długości i warunkach oraz stałym współczynniku strat. To, czy potrzebna jest większa średnica, zależy m.in. od dopuszczalnych strat.

Przepływ ×2, ta sama średnicaPrędkość ×2 → strata wysokości ×4 (stały współczynnik strat)

Przepływ ×2, ta sama prędkośćWymagane pole przekroju ×2 → stosunek średnic √2 ≈ 1,414

Uproszczone przekroje pokazują zależność średnicy od przepływu; rzeczywisty rozkład prędkości pominięto. Średnica nominalna (DN) i rzeczywista średnica wewnętrzna to nie to samo.

Aby przy tej samej prędkości przepuścić dwa razy większy przepływ, potrzebujesz dwa razy większego pola przekroju, czyli ok. 1,414 razy większej średnicy wewnętrznej. Nie oznacza to podwojenia DN; porównuj rzeczywiste średnice wewnętrzne. Nie dobieraj rurociągu wyłącznie na podstawie tego rachunku, tylko uwzględnij długość, chropowatość, kształtki, armaturę i warunki montażu.

Jeśli średnica rurociągu, otwarcie zaworów i inne warunki się nie zmieniają, dostawienie pompy nie przesuwa charakterystyki instalacji. Punkt pracy po prostu przechodzi do miejsca, w którym ta sama charakterystyka instalacji przecina charakterystykę wypadkową dwóch pomp. Charakterystykę instalacji rysujesz od nowa tylko wtedy, gdy zmienia się sam opór, na przykład po zmianie średnicy rurociągu lub dławieniu zaworem.

Przy modernizacji, gdy nie można wymienić kolektora, najpierw oblicz przepływ, który faktycznie osiągniesz po dostawieniu pompy, i porównaj go z wymaganym. Jeśli dodatkowa pompa prawie nie zwiększa przepływu, sprawdź, czy rzeczywistym ograniczeniem nie są straty ciśnienia w trasie rurociągu, na zaworach lub w urządzeniach, i porównaj też inne rozwiązania niż dostawienie pompy.

2. Niedopasowane pompy mogą pracować przy zerowym przepływie

W niektórych układach równolegle pracują pompy o różnych parametrach. Jeśli tak jest u Ciebie, sprawdź, czy każda z nich daje dodatni przepływ przy ciśnieniu we wspólnym kolektorze. Pompy o stabilnych charakterystykach i zbliżonej wysokości podnoszenia przy zerowym przepływie łatwiej połączyć. Gdy te wysokości się różnią, sprawdź, jak pompy dzielą przepływ w całym zakresie zapotrzebowania.

Jeśli ciśnienie w kolektorze wytwarzane przez jedną pompę jest wyższe od ciśnienia, jakie druga pompa może rozwinąć przy zerowym przepływie, zawór zwrotny słabszej pompy pozostaje zamknięty. Taka pompa nadal pracuje, ale nic nie tłoczy. Porównuj więc nie tylko wysokości podnoszenia przy zerowym przepływie, lecz także różnice ciśnienia ssania, straty w odgałęzieniach i warunki otwarcia zaworów zwrotnych.

Rysunek 4: Zawór zwrotny zatrzymuje przepływ wsteczny, ale słabsza pompa może nadal nie dawać przepływu

Uproszczony przekrój: ciśnienie, jakie rozwija słabsza pompa, nie dorównuje ciśnieniu w kolektorze, więc zawór pozostaje zamknięty. Rzeczywistą różnicę ciśnień otwarcia sprawdź w specyfikacji zaworu. Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek.

Strzałki pokazują kierunek ciśnienia, a nie rzeczywisty przepływ z prawej do lewej. Zawór zwrotny i zabezpieczenie minimalnego przepływu pełnią różne funkcje.

Przy zerowym przepływie część energii, którą pompa przekazuje cieczy, zamienia się w ciepło, co może uszkodzić uszczelnienia i elementy wewnętrzne. Silnik, który obraca pompę niedającą przepływu, to nie jest normalna praca i nie należy tego tak zostawiać.

Zerowy przepływ nie jest jedynym zagrożeniem. Zwróć też uwagę na pracę poniżej minimalnego przepływu ciągłego podanego przez producenta oraz w niestabilnych zakresach charakterystyki. Nawet pompy tego samego typu mogą pracować inaczej, jeśli różnią się prędkością obrotową, średnicą wirnika, zużyciem lub ustawieniami regulacji, więc zgodność tabliczek znamionowych nie wystarczy.

Dostawiając pompę, rozważ też, czy da się osobno mierzyć przepływ i ciśnienie tłoczenia istniejącej i nowej pompy. Sam przepływ całkowity może ukryć pompę, która przenosi prawie zero obciążenia. Sprawdzaj również prąd silnika, drgania i temperaturę każdej pompy.

3. NPSH-A po wyłączeniu jednej pompy: zależy od rurociągu

Nie ma ogólnej reguły, że NPSH-A spada po przejściu na jedną pompę. NPSH-A (NPSH dostępne) jest cechą instalacji. Zależy od ciśnienia w zbiorniku ssawnym, poziomu cieczy, prężności par przy danej temperaturze cieczy i strat w rurociągu ssawnym. Wybór mniejszej pompy sam w sobie go nie obniża.

Znaczenie ma natomiast to, że po przejściu z dwóch pomp na jedną przepływ pozostałej pompy może wzrosnąć. W przykładzie powyżej każda pompa pracuje z przepływem 34,64 m³/h przy dwóch pracujących, a pozostała pompa samotnie daje 54,77 m³/h. Skoro punkt pracy się zmienia, sprawdź ponownie warunki ssania, NPSH-R (NPSH wymagane) i moc dla nowego przepływu.

Rysunek 5: Po wyłączeniu jednej pompy przepływ spada we wspólnym kolektorze ssawnym, ale rośnie w pracującym odgałęzieniu

Przepływy z przykładu powyżej. Straty we wspólnym kolektorze i w pracującym odgałęzieniu oblicz osobno z ich własnych przepływów, a potem zsumuj, aby ponownie ocenić stratę po stronie ssania. Przewiń w bok, aby zobaczyć cały rysunek.

Rysunek porządkuje tylko zmiany przepływu; nie jest symulacją uwzględniającą straty po stronie ssania. To, czy NPSH-A wzrośnie, czy spadnie, zależy od strat w poszczególnych odcinkach, poziomu i temperatury cieczy oraz innych warunków.

W odgałęzieniu ssawnym prowadzącym do pozostałej pompy strata może wzrosnąć, bo rośnie przepływ tej pompy. Wspólny kolektor ssawny przenosił natomiast łączny przepływ obu pomp, więc jego strata maleje, gdy po przełączeniu przepływ całkowity spada. Odgałęzienie i kolektor oblicz osobno.

To, czy NPSH-A po przełączeniu wzrośnie, czy spadnie, zależy więc od układu rurociągu ssawnego i punktu pracy. Sprawdź także przypadki, w których nakładają się niski poziom cieczy, wysoka temperatura cieczy lub zatkany filtr siatkowy. Potwierdź, że NPSH-A spełnia wymóg producenta, czyli NPSH-R powiększone o określony zapas, zarówno przy jednej, jak i przy kilku pracujących pompach.

NPSH-R to wartość NPSH, której wymaga sama pompa. Gdy wartość katalogowa jest podana jako NPSH3, odpowiada kryterium badania: spadek wysokości podnoszenia o 3% wskutek kawitacji. NPSH-A powyżej tej wartości nie gwarantuje, że nie powstaną żadne pęcherzyki pary. Wymagany zapas i zakres pracy zależą od konkretnego modelu pompy.

Przykładowo jedno z polskojęzycznych opracowań producenta pomp podaje jako minimum zapas 0,5 m ponad NPSH-R. To jednak wartość jednego dostawcy, a wymagany zapas ustala producent dla danej pompy i zastosowania.

Samo zmniejszenie wysokości ssania nie zamyka sprawy. Sprawdź łącznie straty od lustra cieczy do wlotu pompy i warunki temperaturowe.

4. Zawór zwrotny na tłoczeniu każdej pompy

W pracy równoległej umieść zawór zwrotny na tłoczeniu każdej pompy, przed punktem połączenia, aby pracująca pompa nie wtłaczała cieczy z powrotem do zatrzymanej. Jeden zawór zwrotny za punktem połączenia nie zatrzyma cyrkulacji z jednego odgałęzienia do drugiego. Na schemacie rurociągu potwierdź kierunek przepływu i to, że każdy zawór stoi w miejscu, które pozwala odciąć zatrzymane odgałęzienie.

Przepływ wsteczny może wywołać stany nienormalne, na przykład obracanie się zatrzymanej pompy w odwrotnym kierunku. Gdy pompy różnią się wydajnością lub stosuje się regulację prędkości obrotowej, sprawdź ciśnienie we wspólnym kolektorze i różnicę ciśnień na każdej pompie. Zawór zwrotny tylko zapobiega przepływowi wstecznemu. Nie rozwiązuje on braku przepływu słabszej pompy ani pracy przy zerowym przepływie.

(Obrót wsteczny wywołany przepływem wstecznym to inny problem niż silnik podłączony z błędną kolejnością faz.)

Nagła zmiana prędkości przy zamykaniu zaworu zwrotnego ma znaczenie także dla uderzenia hydraulicznego. Głośny huk przy zatrzymaniu nie dowodzi, że zawór działa prawidłowo. Sprawdź charakterystykę zamykania zaworu i warunki rurociągu tłocznego. Przy długich rurociągach lub dużych różnicach wysokości rozważ w razie potrzeby analizę stanów nieustalonych (uderzenia hydrauliczne).

Jeśli łączysz regulację prędkości obrotowej ze sterowaniem liczbą pomp, sprawdź też warunki ciśnieniowe przy rozruchu i zatrzymaniu, minimalny przepływ przy małym zapotrzebowaniu i częstotliwość załączania pomp. Kolejność czynności przy rozruchu i zatrzymaniu ustalaj według dokumentacji techniczno-ruchowej urządzenia i instrukcji stanowiskowej zakładu, a prace przy instalacji pod ciśnieniem według zakładowych zasad BHP.

Rysunek 6: Sprawdź też pracę jednej pompy, małe zapotrzebowanie oraz rozruch i zatrzymanie, a nie tylko dwie pompy przy szczycie

Elementy do sprawdzenia przez zestawienie charakterystyk producenta z warunkami instalacji. Przewiń w bok, aby zobaczyć całą tabelę.

Stan pracy	Co sprawdzić	Typowy błąd
Dwie pompy, szczyt zapotrzebowania	Punkt przecięcia charakterystyki wypadkowej i instalacji, straty w kolektorze, podział obciążenia między pompy	Przyjęcie, że przepływ całkowity to dwukrotność przepływu jednej pompy
Praca jednej pompy	Przepływ pozostałej pompy, moc na wale, NPSH-R, straty w odgałęzieniu	Przyjęcie, że mniej pomp to mniejsze obciążenie każdej z nich
Małe zapotrzebowanie	Minimalny przepływ, praca w pobliżu zerowego przepływu, zakres niestabilny, częstotliwość rozruchów	Niezauważenie, że słabsza pompa się obraca, ale nic nie tłoczy
Rozruch i zatrzymanie	Ochrona przed przepływem wstecznym, zamykanie zaworu zwrotnego, uderzenie hydrauliczne, przełączanie regulacji	Przyjęcie, że same zawory zwrotne rozwiązują problemy stanów nieustalonych

Kolejność czynności przy rozruchu i zatrzymaniu ustalaj według instrukcji urządzenia i obowiązujących w zakładzie procedur.

Lista kontrolna: zanim dostawisz pompę do pracy równoległej

• Czy naniosłeś charakterystykę wypadkową na charakterystykę instalacji i odczytałeś nowy przepływ całkowity, zamiast podwajać przepływ jednej pompy?
• Czy znasz wysokość w punkcie pracy przy wszystkich pracujących pompach i czy każda pompa mieści się w tym punkcie w dopuszczalnym zakresie pracy?
• Czy obliczyłeś straty we wspólnym kolektorze przy nowym przepływie całkowitym, na podstawie rzeczywistych średnic wewnętrznych, a nie nominalnych?
• Jeśli pompy się różnią (typ, prędkość obrotowa, średnica wirnika, zużycie), czy każda z nich daje dodatni przepływ przy ciśnieniu w kolektorze w całym zakresie zapotrzebowania?
• Czy na tłoczeniu każdej pompy, przed punktem połączenia, jest zawór zwrotny?
• Jaki jest przepływ pozostałej pompy po wyłączeniu drugiej i czy przy tym przepływie moc na wale, moc silnika i NPSH-R są akceptowalne?
• Czy straty po stronie ssania obliczyłeś osobno dla wspólnego kolektora i dla każdego odgałęzienia, z uwzględnieniem niskiego poziomu cieczy, wysokiej temperatury i zatkanego filtra siatkowego?
• Czy praca przy małym zapotrzebowaniu mieści się powyżej minimalnego przepływu ciągłego podanego przez producenta?
• Czy uderzenie hydrauliczne i zamykanie zaworów zwrotnych przeanalizowano dla rozruchu, zatrzymania i wyłączenia pompy (wypadnięcia z ruchu)?
• Czy możesz osobno mierzyć przepływ, ciśnienie tłoczenia, prąd silnika, drgania i temperaturę każdej pompy?

Pytania do dostawcy pomp lub japońskiego zespołu inżynierskiego

Jeśli pompy lub projekt instalacji pochodzą z Japonii, te pytania pomogą Ci uzyskać potrzebne dane. Możesz wkleić je do wiadomości w niezmienionej postaci.

1. Prosimy o charakterystyki H-Q, mocy, sprawności i NPSH-R każdej pompy, z podaną średnicą wirnika i prędkością obrotową.
2. Czy NPSH-R na charakterystyce to NPSH3 (spadek wysokości podnoszenia o 3%)? Jaki zapas NPSH zalecacie dla tego zastosowania?
3. Jaki jest minimalny przepływ ciągły i dopuszczalny zakres pracy każdej pompy?
4. Prosimy o charakterystykę instalacji przyjętą w projekcie oraz spodziewane punkty pracy przy jednej i przy dwóch pracujących pompach.
5. Czy pompy są przeznaczone do pracy równoległej i czy ich charakterystyki są stabilne, ze zbliżoną wysokością podnoszenia przy zerowym przepływie?
6. Jaki typ zaworu zwrotnego jest przewidziany na tłoczeniu każdej pompy i jaka jest jego różnica ciśnień otwarcia oraz charakterystyka zamykania?
7. Czy wykonano analizę uderzenia hydraulicznego dla rozruchu, zatrzymania i wyłączenia pompy? Jeśli tak, prosimy o wyniki.
8. Jaką kolejność rozruchu i zatrzymania oraz jaką logikę sterowania liczbą pomp zalecacie, w tym sposób przełączania pomp przy małym zapotrzebowaniu?
9. Według jakiej normy wykonano badania (JIS B 8301 czy PN-EN ISO 9906) i jaką klasę dokładności zastosowano?

Przykładowa wiadomość (po angielsku, do wysłania do Japonii): „We plan to run the two pumps in parallel on the existing header. Please send the pump curves (H-Q, power, NPSH3) for both units and the design system curve, and confirm the operating points, shaft power, and NPSHR with one pump and with two pumps running.”

Wersja polska: „Planujemy pracę równoległą dwóch pomp na istniejącym kolektorze. Prosimy o charakterystyki obu pomp (H-Q, moc, NPSH3) oraz o projektową charakterystykę instalacji, a także o potwierdzenie punktów pracy, mocy na wale i NPSH-R przy jednej i przy dwóch pracujących pompach.”

Ograniczenia tego opracowania

• Przykład liczbowy to fikcyjny, uproszczony model. Pomija różnice strat w odgałęzieniach i nie odpowiada żadnej rzeczywistej pompie ani instalacji.
• Wielkość zysku przepływu zależy od kształtu charakterystyki instalacji. Bardziej stroma charakterystyka zwykle ogranicza przepływ zyskiwany po dostawieniu pompy.
• Zapas NPSH, minimalny przepływ i dopuszczalne zakresy pracy zależą od modelu pompy. Korzystaj z danych producenta, a nie z wartości ogólnych.
• Sekwencje rozruchu i zatrzymania, ustawienia regulacji i zabezpieczenia przed uderzeniem hydraulicznym są specyficzne dla zakładu. Stosuj dokumentację techniczno-ruchową urządzenia, instrukcje stanowiskowe i przepisy BHP obowiązujące w zakładzie; ten tekst nie jest instrukcją wykonawczą.
• Oszczędność energii przy pracy równoległej lub sterowaniu liczbą pomp zależy od czasu pracy, sprawności pomp, strat w rurociągach, regulacji i urządzeń pomocniczych. Porównuj te czynniki dla każdego przypadku z osobna.

FAQ

Czy dwie takie same pompy równolegle dają dwa razy większy przepływ?

Nie muszą. Na charakterystyce wypadkowej przepływ przy danej wysokości jest dwa razy większy niż dla jednej pompy, ale rzeczywisty punkt pracy leży tam, gdzie ta charakterystyka przecina charakterystykę instalacji. W instalacji, w której wymagana wysokość rośnie z przepływem, suma może być znacznie mniejsza niż dwukrotność przepływu jednej pompy. Przepływ jednej pompy i przepływ całkowity obliczaj osobno.

Czy wysokość podnoszenia pozostaje ta sama przy pracy równoległej?

Niekoniecznie. „Dodawanie przepływów przy tej samej wysokości” opisuje sposób budowy charakterystyki wypadkowej i nie oznacza, że wysokość w punkcie pracy jest stała. Zależy ona od charakterystyki instalacji: jeśli przepływ rośnie wzdłuż niej, zmienia się też wysokość w punkcie pracy. W fikcyjnym przykładzie wzrasta z 25 m przy jednej pompie do 34 m przy dwóch.

Czy pompy o różnej wielkości mogą pracować równolegle?

Czasem tak, jeśli pozwala na to projekt. Trzeba potwierdzić dodatni przepływ, stabilność i dopuszczalny zakres pracy każdej pompy w całym zakresie zapotrzebowania. Jeśli ciśnienie w kolektorze przekracza to, co może rozwinąć słabsza pompa, jej zawór zwrotny się nie otworzy i da ona zerowy przepływ. Nie zestawiaj pomp wyłącznie na podstawie nazw modeli.

Czy po zatrzymaniu jednej pompy obciążenie drugiej maleje?

Niekoniecznie. Przepływ pozostałej pompy może być większy niż przepływ każdej z pomp, gdy pracowały obie. W zależności od charakterystyki mocy pompy zmienia się też obciążenie silnika, więc sprawdź moc na wale i moc znamionową silnika w punkcie pracy jednej pompy. Dla tego przepływu oceń ponownie także straty w odgałęzieniu ssawnym i NPSH-R.

Czy praca równoległa pomp oszczędza energię?

Może, jeśli liczbę pracujących pomp lub ich prędkość obrotową da się dopasować do zmiennego zapotrzebowania. Rzeczywiste roczne oszczędności zależą od czasu pracy, sprawności pomp, strat w rurociągach, regulacji i urządzeń pomocniczych. Dostawienie pompy nie zawsze zmniejsza zużycie energii.

Źródła

• Charakterystyka wypadkowa, indywidualne zawory zwrotne, różne wysokości przy zerowym przepływie i stabilność: KSB, „Parallel operation” (ang.)
• Charakterystyka instalacji i założenie, że strata wysokości zmienia się z kwadratem przepływu: KSB, „System characteristic curve” (ang.)
• NPSH-A a NPSH-R, płaszczyzna odniesienia, NPSH3: KSB, „NPSH” (ang.); Hydraulic Institute, „The Basics of NPSH & Pump Operating Regions” (ang.)
• Zawór zwrotny na wylocie każdej pompy przy wspólnym kolektorze, NPSH-A i NPSH-R (opracowanie producenta, pol.): DICKOW, Wskazówki dotyczące instalacji oraz monitoringu pomp
• Badania odbiorcze parametrów hydraulicznych pomp wirowych: PN-EN ISO 9906 (do pobrania w PKN)
• Wspólny przewód tłoczny i podstawy połączenia równoległego: Grundfos, „Pumps in parallel” (ang.)
• Praca rezerwowa i wspomagająca, praca naprzemienna (przykład produktu): Grundfos, „SCALA1 twin pump configuration” (ang.)
• Stabilne (monotonicznie opadające) charakterystyki H-Q i charakterystyki w funkcji przepływu: Torishima Pump, katalog CAM/CAS (jap.)
• Stany nieustalone przy rozruchu i zatrzymaniu, uderzenie klapy zaworu zwrotnego, analiza uderzenia hydraulicznego: Ebara, analiza uderzenia hydraulicznego (jap.)