NPSHa a NPSHr: przykłady obliczeń i zapas NPSH

Dostawca pompy z Japonii przysyła kartę danych, w której jedna z wartości ma opis hitsuyo NPSH („NPSH wymagane”). W formularzu zapytania prosi jednocześnie o podanie NPSH, które może zapewnić Twoja instalacja. Żeby odpowiedzieć, trzeba obliczyć NPSHa dla własnego zbiornika, rurociągu i cieczy, a potem ustalić, jaki zapas jest wystarczający.

Ten artykuł wyjaśnia, czym jest NPSH, i pokazuje, jak obliczyć NPSHa. Rozwiązujemy trzy przykłady: pracę z napływem, pracę z zasysaniem oraz zbiornik pod ciśnieniem z wodą nasyconą. Dalej omawiamy zapas między NPSHa i NPSHr, wytyczne ANSI/HI 9.6.1, odniesienie do PN-EN ISO 9906 oraz pytania, które warto zadać dostawcy pompy.

Czym jest NPSH

NPSH to skrót od Net Positive Suction Head. Wyraża w metrach słupa cieczy, o ile całkowite ciśnienie cieczy wpływającej do pompy przewyższa ciśnienie pary nasyconej tej cieczy w danej temperaturze. Ciśnienie całkowite obejmuje tu ciśnienie statyczne i składową wynikającą z prędkości przepływu.

NPSH jest więc wysokością, a nie ciśnieniem w Pa, i nie oznacza po prostu wysokości posadowienia pompy. Służy do oceny, czy po stronie ssawnej ciecz nie zacznie wrzeć wewnątrz pompy.

Dlaczego ciśnienie na ssaniu ma znaczenie: kawitacja

Pompa podnosi ciśnienie po stronie tłocznej, ale przy wlocie do wirnika ciśnienie lokalnie spada. Jeśli w tym miejscu osiągnie ciśnienie pary nasyconej cieczy, powstają pęcherzyki pary. Pęcherzyki zapadają się, gdy trafią w obszar wyższego ciśnienia za wlotem.

To zjawisko to kawitacja. Rozwinięta kawitacja powoduje hałas, drgania, spadek parametrów pompy i uszkodzenia jej elementów.

Zasysanie powietrza z zewnątrz (zapowietrzenie) ma inną przyczynę, dlatego oba problemy diagnozuje się osobno.

NPSHa a NPSHr

Przy doborze pompy porównuje się dwie wartości:

• NPSHa (NPSH dostępne): wartość, którą rzeczywiście zapewnia instalacja, czyli zbiornik wraz z rurociągiem ssawnym. Oblicza się ją z poziomu cieczy, ciśnienia, temperatury i przepływu, więc ta sama pompa ma inne NPSHa przy każdej zmianie warunków pracy. W japońskich dokumentach nosi nazwę yuko suikomi head („dostępna wysokość ssania”).
• NPSHr (NPSH wymagane): wartość, której według producenta pompa potrzebuje do osiągnięcia deklarowanych parametrów. Dotyczy określonego przepływu, prędkości obrotowej i cieczy. Spotkasz też zapis NPSHreq, a po japońsku hitsuyo suikomi head („wymagana wysokość ssania”). Odczytuje się ją z charakterystyki i specyfikacji producenta.

W polskich materiałach używa się też określeń „nadwyżka antykawitacyjna” i „nadwyżka rozporządzalna”. Za każdym razem sprawdź, czy chodzi o wartość dostępną, czy wymaganą.

NPSHr nie jest jedną stałą liczbą dla pompy, bo zmienia się z przepływem i prędkością obrotową. Jeśli sprawdzisz tylko punkt znamionowy, możesz stracić potrzebny zapas przy większym przepływie po rozruchu lub w innym punkcie pracy.

Kierunek zależności jest prosty: im większe NPSHa i mniejsze NPSHr, tym łatwiej uzyskać zapas na ssaniu. Sama różnica nie rozstrzyga jednak o parametrach tłoczenia ani o minimalnym przepływie, dlatego ocenia się ją razem z zakresem pracy pompy.

Co oznacza NPSH3

NPSH3 to wartość z badania: NPSH, przy którym kawitacja obniża całkowitą wysokość podnoszenia pompy o 3%. W pompach wielostopniowych te 3% dotyczy wysokości podnoszenia pierwszego stopnia, a nie 3% ciśnienia tłoczenia całej pompy.

Metodę wyznaczania tego punktu opisuje norma PN-EN ISO 9906 (badania odbiorcze parametrów hydraulicznych pomp wirowych). Rysunek poniżej pokazuje ideę badania: warunki ssania zmienia się przy stałym przepływie i stałej prędkości obrotowej.

Niektórzy producenci podają NPSHr jako NPSH3, ale nie należy zakładać, że to zawsze to samo. W artykule z 18 marca 2025 r. Hydraulic Institute wyjaśnia, że wydanie 2024 normy ANSI/HI 9.6.1 opiera zapas NPSH na wartości NPSHr podanej przez producenta. Ta wartość NPSHr musi być równa wartości NPSH3 z badania lub od niej większa.

Jak obliczyć NPSHa

Dla dużego zbiornika NPSHa można obliczyć z ciśnienia na zwierciadle cieczy, różnicy wysokości do pompy i strat w rurociągu ssawnym. Metoda zakłada ustalony przepływ jednofazowej cieczy, pomijalną prędkość na zwierciadle w zbiorniku i brak innego dopływu energii, na przykład pompy dodatkowej, po drodze.

We wzorze używa się ciśnienia bezwzględnego. Ciśnienie przelicza się na wysokość z gęstością cieczy w temperaturze pracy. Jeśli wychodzisz z nadciśnienia, najpierw dodaj lokalne ciśnienie atmosferyczne, a dopiero potem odejmij ciśnienie pary nasyconej.

Wzór ma dwie postacie, zależnie od punktu wyjścia:

Znak wysokości z i płaszczyzna odniesienia pompy

Wysokość z jest dodatnia, gdy zwierciadło cieczy leży powyżej płaszczyzny odniesienia, a ujemna, gdy leży poniżej. Dlatego znak zmienia się między pracą z napływem a pracą z zasysaniem.

W przykładach przyjęto pompę poziomą z płaszczyzną odniesienia na osi wirnika. Pompy pionowe i niektóre inne konstrukcje mają inne odniesienie, więc dopasuj rysunek do płaszczyzny odniesienia NPSH podanej przez producenta. Nie wstawiaj jako różnicy poziomów wysokości pompy nad posadzką ani wysokości do dna zbiornika.

Co wchodzi w straty wysokości

Straty obejmują nie tylko tarcie w prostych odcinkach rury. Uwzględnij też straty na wlocie, kolanach, zaworach i filtrach siatkowych. Zależą one od przepływu i lepkości, więc nie przenoś wartości z przepływu normalnego na wszystkie punkty pracy.

Mniejsza średnica wewnętrzna zwiększa prędkość i straty, dlatego liczy się także grubość ścianki rury. Do obliczenia prędkości i strat używaj rzeczywistej średnicy wewnętrznej rury, którą zamontujesz, a nie średnicy nominalnej.

Przeliczając ciśnienie na wysokość, odróżniaj umowne „metry słupa wody” od wysokości w rzeczywistej cieczy o temperaturze pracy. Końcowe obliczenie wykonuj z rzeczywistą gęstością.

Przykłady obliczeń NPSHa

Wszystkie trzy przykłady przyjmują założone warunki. Właściwości wody pochodzą z IAPWS Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97), a przyspieszenie ziemskie to g = 9,80665 m/s².

Przykład 1: praca z napływem (oshikomi)

Przy pracy z napływem, po japońsku oshikomi, zwierciadło cieczy w zbiorniku zasilającym leży powyżej płaszczyzny odniesienia pompy, więc wysokość zwiększa NPSHa. W przykładzie zbiornik otwarty zasila pompę wodą o temperaturze 60°C, a najniższy poziom roboczy leży 3 m nad płaszczyzną odniesienia.

Ciśnienie bezwzględne na zwierciadle wynosi 101,325 kPa, a straty na ssaniu to 1 m. W 60°C woda ma ciśnienie pary nasyconej ok. 19,946 kPa i gęstość ok. 983,2 kg/m³.

Składnik ciśnieniowy daje ok. 8,44 m. Po dodaniu 3 m wysokości i odjęciu 1 m strat wychodzi ok. 10,44 m. To jest NPSHa, które zapewnia instalacja. Porównaj je osobno z NPSHr kandydackiej pompy przy tym przepływie, powiększonym o potrzebny zapas.

Efektywną wysokość wyznacza różnica między płaszczyzną odniesienia a poziomem cieczy, który obniża się w trakcie pracy, a nie wysokość posadowienia zbiornika. Jeśli ocenisz tylko poziom normalny, rzeczywisty zapas będzie mniejszy od obliczonego, gdy pompa nadal pracuje przy niskim poziomie.

Jeśli blokada wyłącza pompę przy niskim poziomie, uwzględnij nastawę i dalszy spadek poziomu do chwili faktycznego zatrzymania. Wir na zwierciadle i zasysanie powietrza przez lej to osobne problemy, więc samą wartością NPSHa ich nie rozwiążesz.

Temperatura ma duży wpływ. Przy tym samym ciśnieniu atmosferycznym podgrzanie wody do 80°C zwiększa ciśnienie pary nasyconej do ok. 47,415 kPa. Przy gęstości ok. 971,8 kg/m³ i pozostałych warunkach bez zmian NPSHa spada do ok. 7,66 m.

Jeśli filtr siatkowy chroni wlot przed zanieczyszczeniami, oceń jego straty także po zatkaniu, a nie tylko tuż po czyszczeniu. Oczko siatki dobieraj, godząc skuteczność wychwytu ze stratą ciśnienia.

Przykład 2: praca z zasysaniem (suiage)

Przy pracy z zasysaniem, po japońsku suiage, zwierciadło cieczy leży poniżej płaszczyzny odniesienia pompy, więc składnik wysokości jest ujemny. Przykład zachowuje wodę 60°C, ciśnienie atmosferyczne i straty 1 m, ale najniższy poziom leży 3 m pod płaszczyzną odniesienia.

Po odjęciu od składnika ciśnieniowego 8,44 m wysokości zasysania 3 m i strat 1 m zostaje ok. 4,44 m. Różnica poziomów zmienia się z +3 m na −3 m, więc NPSHa jest o 6 m mniejsze niż w przykładzie 1.

Samo spojrzenie na teoretyczny słup wody, który utrzyma ciśnienie atmosferyczne, i wniosek „pompa zassie na tę wysokość” to za mało. W praktyce trzeba odjąć ciśnienie pary nasyconej i straty w rurociągu, a mimo to zachować NPSH wymagane przez pompę wraz z zapasem.

Dłuższy rurociąg ssawny lub większy przepływ zwiększają straty i zjadają zapas. Trasę i średnicę rurociągu dobieraj, mając na uwadze zależność między prędkością a stratą ciśnienia.

Nawet gdy NPSHa wystarcza na papierze, pompa może nie tłoczyć prawidłowo, jeśli straci zalanie lub zassie powietrze. Praca z zasysaniem wymaga też szczelnego rurociągu ssawnego i właściwego sposobu zalewania pompy (po japońsku yobimizu), zgodnie z instrukcją obsługi.

Przy pomiarze ciśnienia na ssaniu zwróć uwagę na różnicę między skalą podciśnienia na manowakuometrze (po japońsku rensei-kei) a ciśnieniem bezwzględnym. Nie odejmuj ciśnienia pary nasyconej bezpośrednio od ujemnego nadciśnienia. Najpierw dodaj ciśnienie atmosferyczne, żeby przeliczyć odczyt na bezwzględny.

Przykład 3: zbiornik pod ciśnieniem z wodą nasyconą

W zbiorniku zamkniętym ciśnienie na zwierciadle może być wyższe od atmosferycznego albo bliskie próżni. Wzór pozostaje ten sam: bierzemy różnicę między bezwzględnym ciśnieniem na zwierciadle a ciśnieniem pary nasyconej w temperaturze cieczy.

W przykładzie zbiornik o nadciśnieniu 0,5 MPa zawiera wodę nasyconą przy tym ciśnieniu, a najniższy poziom leży 3 m nad płaszczyzną odniesienia. Przy ciśnieniu otoczenia 0,101325 MPa ciśnienie bezwzględne na zwierciadle wynosi 0,601325 MPa. W japońskich specyfikacjach nadciśnienie oznacza się dopiskiem „G” (MPaG, kPaG), a w polskich dokumentach pisze się zwykle MPa (g) lub „nadciśnienie”.

Woda nasycona ma w tych warunkach temperaturę ok. 158,9°C, a jej ciśnienie pary nasyconej jest równe ciśnieniu bezwzględnemu na zwierciadle, czyli 0,601325 MPa. Składnik ciśnieniowy wynosi zero, więc NPSHa to po prostu różnica poziomów pomniejszona o straty.

Wysokie ciśnienie w zbiorniku nie przekłada się w całości na NPSHa. W układzie nasyconym temperatura rośnie razem z ciśnieniem, a ciśnienie pary nasyconej rośnie o tyle samo i znosi ten przyrost.

Inaczej jest, gdy zbiornik dociska się gazem obojętnym przy utrzymaniu stałej temperatury cieczy. Wtedy różnica względem ciśnienia pary nasyconej rzeczywiście rośnie. Takie rozwiązanie zmienia warunki pracy zbiornika ciśnieniowego i procesu, więc wymaga sprawdzenia warunków projektowych i bezpieczeństwa, zanim ktokolwiek je wdroży.

W układach z cieczą nasyconą zwróć też uwagę na wrzenie przy nagłym spadku ciśnienia oraz na wymianę ciepła w rurociągu ssawnym. Wykazanie, że w stanie ustalonym ciśnienie na zwierciadle i ciśnienie pary się znoszą, nie obejmuje stanów przejściowych ani przepływu dwufazowego.

W zbiornikach próżniowych obliczenia także prowadzi się w ciśnieniu bezwzględnym, a niższe ciśnienie na zwierciadle zmniejsza NPSHa. Urządzenie, które wytwarza próżnię, i pompę przetłaczającą ciecz traktuj jako dwie osobne funkcje.

Trzy przykłady obok siebie

Tabela pokazuje, jak zachowuje się każdy składnik wzoru w trzech przykładach.

Sprawdzenie NPSHa na podstawie odczytu ciśnienia na ssaniu

Aby obliczyć NPSHa z ciśnienia zmierzonego na wlocie do pompy, do ciśnienia statycznego wskazywanego przez manometr dodaj wysokość prędkości. W odróżnieniu od metody od zwierciadła w zbiorniku nie odejmujesz ponownie strat w rurociągu aż do miejsca pomiaru.

Załóżmy, że woda ma 60°C, manometr na wlocie na wysokości płaszczyzny odniesienia wskazuje −20 kPa, a prędkość na wlocie wynosi 2 m/s. Przy ciśnieniu atmosferycznym 101,325 kPa ciśnienie bezwzględne na wlocie to 81,325 kPa. Odejmij od niego ciśnienie pary nasyconej 19,946 kPa.

Mimo ujemnego nadciśnienia ciśnienie bezwzględne jest dodatnie, a NPSHa wynosi ok. 6,57 m. Sam odczyt podciśnienia nie mówi jeszcze, czy pompa może pracować. Porównaj tę wartość z NPSHr producenta i z wymaganym zapasem.

Jeśli manometr jest powyżej płaszczyzny odniesienia, dodaj jego wysokość, a jeśli poniżej, odejmij ją. Straty między manometrem a wlotem do pompy odejmujesz tylko wtedy, gdy mierzysz ciśnienie powyżej wlotu. Straty powyżej punktu pomiaru są już zawarte w odczycie.

NPSHa a NPSHr: jak myśleć o zapasie

Podstawowa zasada: NPSHa musi być większe od NPSHr, z dodatkowym zapasem dopasowanym do zastosowania. Hydraulic Institute nazywa różnicę między nimi zapasem NPSH (NPSH margin).

Co obejmuje ANSI/HI 9.6.1

ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin, to wytyczne Hydraulic Institute w tej sprawie. Wydanie 2024 zastępuje wydanie 2017. Opublikowane przez Hydraulic Institute streszczenia potwierdzają następujące punkty:

• Wydanie 2024 wyznacza zapas na podstawie NPSHr podanego przez producenta, a nie NPSH3, między innymi dlatego, że nie każdy producent publikuje NPSH3. NPSHr musi być równe wartości NPSH3 z badania lub od niej większe.
• Zalecane zapasy zależą od segmentu rynku i zastosowania. Wytyczne wymieniają też czynniki, takie jak ciecz (temperatura, gaz rozpuszczony, ciała stałe), konstrukcja pompy, prędkość obrotowa, zużycie, obszar pracy, warunki na wlocie, stany przejściowe, recyrkulacja i praca równoległa.
• Pompa pracująca w preferowanym zakresie pracy (POR) wokół punktu najwyższej sprawności potrzebuje mniejszego zapasu niż pompa pracująca w szerszym dopuszczalnym zakresie pracy (AOR).
• W analizie układu używaj najmniejszego NPSHa i sprawdzaj NPSHa oraz NPSHr w całym zakresie pracy.

Konkretne wartości zapasu zawiera sama norma, która jest dokumentem płatnym, więc nie cytujemy ich w tym artykule. Właściwą wartość weź z normy albo potwierdź u dostawcy pompy.

Odniesienie do norm w Polsce i UE

ANSI/HI 9.6.1 to amerykańskie wytyczne, a nie norma PN-EN. W projektach w Polsce zapas NPSH zwykle wynika ze specyfikacji projektu, umowy z klientem lub rekomendacji producenta. Kwestię tę warto więc jawnie uzgodnić z dostawcą pompy.

Metoda wyznaczania NPSH3 (spadek wysokości podnoszenia o 3%) jest opisana w PN-EN ISO 9906. Sprawdź, w jakim wydaniu normy powołuje się umowa albo specyfikacja zakupowa. Przy kartach danych od japońskiego dostawcy zapytaj, czy podana wartość pochodzi z takiego badania.

Zapas jako różnica albo jako stosunek

Zapas można podać jako różnicę (NPSHa − NPSHr, w metrach) albo jako stosunek (NPSHa ÷ NPSHr). Zapas w metrach i zapas jako stosunek to różne kryteria, więc potwierdź, którego używa producent lub specyfikacja projektu. Sprawdź też, czy bazą jest NPSHr, czy NPSH3.

Nie ustalaj jednego stałego zapasu w metrach dla wszystkich pomp. Uzgodnij go z producentem na podstawie cieczy, zakresu pracy i wymaganej niezawodności.

Znajdź najtrudniejszy przypadek w całym zakresie pracy

Nie sprawdzaj tylko jednego punktu normalnej pracy. Zestaw kombinacje poziomu, temperatury, ciśnienia i przepływu, które faktycznie wystąpią. Najniższy poziom, najwyższa temperatura, najniższe ciśnienie na zwierciadle i największe straty w rurociągu zmniejszają NPSHa.

Nie wszystkie wartości skrajne wystąpią naraz, więc na podstawie procesu i logiki sterowania ustal realistyczne kombinacje. Rozdzielenie pracy na stany: praca normalna, rozruch, zatrzymanie, mycie i przełączanie źródeł zasilania, pomaga wychwycić warunki, które łatwo przeoczyć.

Obraz zmieniają jeszcze inne warunki:

• Kilka pomp na wspólnym rurociągu ssawnym: łączny przepływ we wspólnym odcinku zmienia się przy włączaniu i wyłączaniu pomp. Dopasuj przepływ każdej pompy do strat we wspólnym rurociągu.
• Praca z większą prędkością obrotową: NPSHr pompy zmienia się razem z przepływem, więc nie przenoś wartości dla prędkości pierwotnej. Oceń łącznie moc i warunki ssania.
• Ciecze lepkie: zmieniają się straty na ssaniu i parametry pompy, więc dane doboru dla wody mogą nie przenosić się wprost. Podaj w specyfikacji temperaturę i właściwości cieczy.
• Ciecze inne niż woda i mieszaniny: nie używaj tablic ciśnienia pary nasyconej i gęstości wody. Określ skład, stężenie i temperaturę pracy, a dane o właściwościach od dostawcy cieczy i ograniczenia zastosowania od producenta pompy powiąż z arkuszem obliczeń.
• Gaz rozpuszczony lub unoszony: obliczenie NPSH dla cieczy jednofazowej może nie wyjaśniać zachowania pompy. Uwzględnij w specyfikacji źródła gazu i jego oddzielanie oraz nie myl kawitacji z unoszeniem gazu.

Gdy zapas jest za mały

Porównaj warianty, takie jak obniżenie pompy, utrzymanie wyższego poziomu cieczy i zmniejszenie strat w rurociągu ssawnym. Zmiana temperatury cieczy lub ciśnienia w zbiorniku wpływa też na proces, więc wybieraj według warunków zakładu, a nie według tego, który wariant najbardziej zwiększa liczbę.

Unikaj doraźnych napraw, takich jak zdjęcie filtra siatkowego, obniżenie nastaw zabezpieczeń czy przymknięcie zaworu na ssaniu. Wprowadzaj usprawnienia dopasowane do przyczyny źródłowej i warunków pracy podanych przez producenta, zachowując wymaganą ochronę i minimalny przepływ.

Gdy pomiary nie zgadzają się z obliczeniami

Przejdź kolejno przez poniższe kroki:

1. Zapisz wszystko w tym samym czasie: zero manometru, wysokość jego zamontowania, temperaturę cieczy, przepływ i poziom w zbiorniku. Zestawienie najniższego poziomu z jednej chwili z normalnym ciśnieniem z innej daje warunek, który nigdy nie wystąpił.
2. Porównaj obie metody względem tej samej płaszczyzny odniesienia: wartość z ciśnienia statycznego na wlocie i wartość od zwierciadła w zbiorniku pomniejszoną o straty. Gdy wysokość prędkości, poprawka na wysokość i jednostki ciśnienia są zgodne, obie metody opisują ten sam warunek ssania.
3. Jeśli różnica nadal jest duża, sprawdzaj kolejno: położenie zaworów, zatkanie filtra siatkowego, rzeczywistą średnicę wewnętrzną rury i błąd przyrządów. Nie przesądzaj o jednej przyczynie, gdy pompa nadal pracuje, a przy zatrzymaniu i odizolowaniu w stanach awaryjnych postępuj według procedur zakładu.
4. Zachowaj odczyty z pracy normalnej: po przeglądzie zapisz normalne ciśnienia i różnice ciśnień, żeby później porównać zmiany przy tym samym przepływie i tej samej temperaturze.

Przy przeróbkach istniejącego rurociągu sprawdź zwężenie przekroju przez rdzę lub osady oraz zmianę średnicy wewnętrznej po wymianie rur. Korozja i obróbka powierzchni wewnętrznej wpływają też na to, jak rurociąg ssawny zachowuje się z czasem.

Lista kontrolna i szablon zapytania

Skorzystaj z poniższych punktów przy tworzeniu arkusza obliczeń NPSH lub przeglądzie oferty pompy od japońskiego dostawcy. Niewiadome na etapie wyceny zostaw na liście jako sprawy otwarte, zamiast przykrywać je po prostu dużym zapasem. Ustalenie takich pozycji, jak maksymalna temperatura cieczy i dopuszczalna różnica ciśnień na filtrze siatkowym, pomaga uniknąć zarówno przewymiarowania, jak i zbyt małego zapasu.

Lista kontrolna arkusza obliczeń NPSH

• Jeden wiersz na stan pracy (normalny, rozruch, zatrzymanie, mycie, przełączanie, maksymalny przepływ), z przepływem, poziomem, temperaturą, ciśnieniem, stratami i NPSHa w tym samym wierszu
• NPSHr i wymagany zapas dla tego samego stanu wpisane po prawej stronie NPSHa
• Ciśnienia przeliczone na bezwzględne, a odczyty nadciśnienia skorygowane lokalnym ciśnieniem atmosferycznym
• Ciśnienie pary nasyconej i gęstość rzeczywistej cieczy w temperaturze każdego stanu pracy, w tym maksymalnej
• Wysokość mierzona od najniższego poziomu roboczego (łącznie ze spadkiem poziomu przed zatrzymaniem przy niskim poziomie) do płaszczyzny odniesienia NPSH podanej przez producenta
• Straty wysokości z wlotem, kolanami, zaworami i zatkanym filtrem siatkowym, obliczone dla każdego przepływu z rzeczywistą średnicą wewnętrzną rury
• Charakterystyka pompy dopasowana do rzeczywistej prędkości obrotowej, wirnika i cieczy, a nie tylko do nazwy modelu
• Zapisana podstawa zapasu: różnica czy stosunek oraz NPSHr czy NPSH3 jako baza
• W specyfikacji zapisane zarówno metoda badania (z właściwej normy lub wytycznych), jak i warunki pracy po zainstalowaniu. Jeśli dostawca podaje wyniki badania NPSH3, wyraźnie określone warunki ich użycia jako NPSH wymaganego i zapasu, który trzeba dodać
• Wahania ciśnienia i poziomu tuż po przełączeniu sprawdzone względem planowanego zakresu, z osobną oceną stanu ustalonego i stanów przejściowych
• Warunki doboru przeniesione do procedur pracy i nastaw zatrzymania
• Minimalne NPSHa i maksymalne NPSHr zapisane jako pary dla tego samego punktu pracy, a nie tylko jako osobne wartości skrajne
• Nastawy alarmów niskiego poziomu i wysokiej temperatury powiązane z wierszem obliczeń, który chronią, żeby można je było przejrzeć przy zmianie rurociągu lub cieczy

Pytania do dostawcy pompy

• Czy podane hitsuyo NPSH (NPSHr) to NPSH3 z badania, czy wartość z już dodanym zapasem?
• Czy możecie przesłać krzywą NPSHr w całym zakresie przepływu, dla naszej rzeczywistej prędkości obrotowej i średnicy wirnika?
• Jaki zapas zalecacie dla tego zastosowania i zakresu pracy i na jakiej podstawie (różnica czy stosunek, jaka norma lub wydanie)?
• Gdzie leży płaszczyzna odniesienia NPSH tej pompy (oś wirnika, króciec ssawny czy inny punkt) i jaka jest jej rzędna na rysunku gabarytowym?
• Jaki jest minimalny przepływ ciągły i czy NPSHr rośnie przy małym przepływie?
• Przy pracy z zasysaniem: jaki sposób zalewania pompy zalecacie i jakiej szczelności wymaga rurociąg ssawny?
• Dla cieczy innych niż woda: z jakich danych o właściwościach korzystaliście i czy są ograniczenia zastosowania dla lepkości, gazu rozpuszczonego lub ciał stałych?

Szablon e-maila z zapytaniem

W korespondencji z japońskim dostawcą zwykle używa się angielskiego, dlatego szablon jest po angielsku. Przed wysłaniem uzupełnij pozycje w nawiasach kwadratowych.

Gdzie ten poradnik nie ma zastosowania

• Obliczenia zakładają ustalony przepływ cieczy jednofazowej. Stany przejściowe, takie jak nagły spadek ciśnienia, wrzenie i przepływ dwufazowy, wymagają osobnej oceny.
• Trzy przykłady używają założonych wartości dla wody. Rzeczywiste projekty wymagają właściwości rzeczywistej cieczy, rzeczywistych strat w rurociągu i danych producenta.
• Artykuł nie podaje zalecanych wartości zapasu. Zależą one od zastosowania, pompy oraz obowiązującej normy lub specyfikacji projektu, a decyduje o nich dostawca pompy albo odpowiedzialny inżynier.
• Konwencje płaszczyzny odniesienia różnią się dla pomp pionowych i innych konstrukcji. Zawsze używaj płaszczyzny podanej przez producenta.
• Dociskanie zbiornika gazem obojętnym wymaga sprawdzenia warunków projektowych urządzenia i bezpieczeństwa, a zmiana temperatury cieczy lub ciśnienia w zbiorniku wpływa na proces. Zbiorniki ciśnieniowe podlegają przepisom o urządzeniach ciśnieniowych i dozorze technicznym, więc zmiany uzgadniaj z odpowiednimi służbami zakładu. Artykuł opisuje, co sprawdzić, a nie jak takie zmiany przeprowadzać.
• Prace przy pompach i zbiornikach wykonuj według instrukcji BHP zakładu, z odizolowaniem źródeł energii przed ingerencją w urządzenie.

FAQ

Co obliczam: NPSHa czy NPSHr?

NPSHa obliczasz dla własnej instalacji z poziomu, ciśnienia, temperatury i strat w rurociągu. NPSHr bierzesz z danych producenta. Porównaj obie wartości przy tym samym przepływie i tej samej prędkości obrotowej i dodaj zapas wymagany w danym zastosowaniu.

Czy NPSHr i NPSH3 to to samo?

Niekoniecznie. NPSH3 to wartość z badania przy spadku wysokości podnoszenia o 3%, a NPSHr to wartość, której według producenta pompa potrzebuje dla deklarowanych parametrów. Niektóre dokumenty podają je jako tę samą liczbę, ale zanim je zrównasz, sprawdź kryteria odbioru w specyfikacji.

Jeśli NPSHa jest dodatnie, czy pompa będzie pracować?

Dodatnia wartość nie wystarcza. NPSHa musi przewyższać NPSHr w tym punkcie pracy o wymagany zapas. Pompa musi też spełniać inne warunki, takie jak minimalny przepływ, zalanie i niedopuszczenie powietrza.

Czy dociśnięcie zbiornika z wodą nasyconą zwiększa zapas NPSH?

Nie, jeśli woda pozostaje nasycona przy nowym ciśnieniu: ciśnienie na zwierciadle i ciśnienie pary nasyconej nadal się znoszą. Dociskanie przy stałej temperaturze działa inaczej, więc przed oceną określ konkretną kombinację temperatury i ciśnienia.

Jaki zapas NPSH jest wystarczający?

Zależy od cieczy, pompy, zakresu pracy i niezawodności wymaganej w zastosowaniu. Użyj zapasu podanego przez producenta i obowiązujących wytycznych, takich jak ANSI/HI 9.6.1, i sprawdź, czy jest zachowany w najtrudniejszym warunku pracy.

Źródła

• Podstawy kawitacji w pompach (ciśnienie całkowite a ciśnienie pary nasyconej, spadek wysokości podnoszenia, odniesienie do pierwszego stopnia): Ebara Corporation, „Podstawowa wiedza o kawitacji w pompach, cz. 1” (po japońsku)
• Punkt odniesienia NPSH, wzory, straty i kryterium badania: KSB, „NPSH”, Centrifugal Pump Lexicon
• Wydanie 2024 ANSI/HI 9.6.1 i zapas oparty na NPSHr: Hydraulic Institute, „Understanding the 2024 Updates to ANSI/HI 9.6.1”
• NPSH3, POR i AOR: Hydraulic Institute, „Reliability Basics: Understanding NPSH, POR, and AOR”
• Ciśnienie atmosferyczne, wysokość, straty i ciśnienie pary nasyconej: Grundfos, materiały kursu „Pump Hydraulics”
• Właściwości wody nasyconej: IAPWS, Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97)
• NPSH3 i odniesienie do PN-EN ISO 9906 w polskiej literaturze technicznej: Rynek Instalacyjny, „Kawitacja w pompach wirowych”