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如何选择合适的泵

应用流程技术
AFT图4如何选择右泵

如何选择合适的泵

AFT Fathom将确保您选择的泵在各种操作条件和系统扩展中工作

本·凯瑟,应用流程技术技术销售顾问

手工计算到正确尺寸泵很常见。从管道,部件和配件中添加电阻以及系统静态头,以找到泵需要提供所需流量的总动态头。那么,为什么在易于使用尾部时使用流量分析软件如尾声尺寸,所以要用手工尺寸足够尺寸?

那么在大型系统上呢?对于具有明显环路、分支、控制特征等的复杂系统,手工计算比较困难。当传热很重要的时候呢?在大多数情况下,手动计算是一个最佳的猜测,它会导致一个具有多个安全因素的超大系统……但是如果您可以为这些复杂的系统更有效地确定和选择您的泵,这样您就不需要额外的安全因素了,那会怎么样呢?您可以更好地确保您的泵将消耗更少的能源,更有效地运行,最小化您的生命周期成本,并显著减少维修成本。

当选择泵,AFT Fathom使泵的尺寸和选择指数更有效。它将消除猜测,消除容易出错的手工计算和电子表格,并将给你可靠的数据和准确的模型。因此,计算错误大大减少,并且您可以实现一个易于应用于不同系统配置的简化的规模评估过程,并可以传递给其他工程师用于未来的扩展。

您是否愿意投资一个软件工具来简化泵的尺寸和选择?

当然不是。为了确保泵送系统安全、可靠、高效地运行,还有许多其他方面的问题需要解决。为了最大化正常运行时间和盈利能力,同时最小化维修、停机时间和能源成本,同时评估系统修改的影响,排除操作问题,以确定问题的根本原因,像AFT Fathom这样的流程分析软件是必要的。

管道系统分析是AFT Fathom存在的真正好处。在这方面,与使用流量分析软件进行实际操作相比,使用AFT Fathom进行泵的尺寸和选择只需要花费最少的精力。

在泵的尺寸和选择之后,工作并没有停止。应该分析不同的系统场景。例如:

  • 确定泵如何在不同的条件下工作,如不同的油箱液位
  • 调节阀设置点的变化
  • 不同的阀门位置,系统的部分在线或在不同时间下线
  • 和更多的

使用流程分析软件的另一个重要原因是当系统配置发生变化时,例如进行扩展时。

在AFT最近参观的一家著名石油和天然气公司的炼油厂,一位高级工程师告诉我,他们最近如何将两台新的热交换器投入使用,以进行小规模的扩建。他问高层管理人员是否事先做过流程分析。高层管理人员说他们决定不做流程分析。果然,当他们打开新的热交换器的阀门时,他们得到的流量很小,因为泵已经满负荷运转,满足了系统的其他需求。

这就是为什么使用AFT Fathom流动分析软件至关重要的原因。不仅仅是为了更容易地选择合适的泵,而是为了看看它们是否能在不同的系统条件下运行。如果这家炼油厂决定进行流量分析,他们就会在系统重新上线之前就确定新的热交换器是否能得到所需的流量。

你应该在水力流量分析软件中寻找什么?

AFT Fathom已经包括这些功能,但如果你环顾四周,一个很好的流动分析软件:

  1. 便于计算整个系统的热传递和相关的热物理性质的变化
  2. 易于处理非牛顿流体和泥浆。如果泵送粘性流体,则应考虑粘度修正。
  3. 允许您尝试使用操作条件并在一个文件中运行多个方案,而不是几个独立文件以任何方式连接在一起。

图1中的系统是一个相当复杂的管网示例,除了典型的配件和管道外,还包括控制阀和热交换器。在本例中,期望的系统流量通过泵以及假定的效率是固定的,当模型运行时,泵的总动态水头是确定的。

尾部图1如何选择正确的泵

图1 - 示出了样品封闭式管道系统,包括三个泵,该泵与具有热交换器和流量控制阀的两个平行流动路径平行。左侧左侧显示的流速,压力和速度的结果,右侧泵输入模型和泵。

当已知泵的流量、泵扬程和可获得的净正吸入扬程(NPSHA)时,就可以选择来自制造商的泵。一旦选中,就可以导入泵曲线,而不是使用如图3所示的固定流量。然后可以验证所选泵曲线如何满足原始工作点。

尾部图2如何选择正确的泵

图2 - 泵头,流量和NPSH的泵结果需要尺寸,然后选择右侧所示曲线的适当泵。

尾部图3如何选择正确的泵

图3 - 泵供应商的泵曲线原始数据显示的泵模型。

Using AFT Fathom flow analysis software with sophisticated scenario management capabilities, you can easily modify the system with an expansion like that shown in Figure 4. To keep things simple in this example, let’s assume that the expanded system has the same piping characteristics as the existing system. Running the model, one can validate if the system requirements will be met. Results to examine would be to see if the heat exchangers are getting the proper flow rates, determine where the pumps would be operating in relation to their Best Efficiency Points or if they have any NPSH issues, or if the control valves in the system can meet their set points.

AFT图4如何选择右泵

图4 -原始管道系统,建议向右膨胀。假设通过流量控制阀和热交换器的膨胀流量路径与原系统相同。

通过对系统扩展的结果进行快速分析,可以确定几个问题,这些问题表明系统不能按照预期的方式运行。由于更高的系统流量要求,流速显著增加。泵的工作效率明显高于其最佳效率流量。热交换器的流量比所需的流量少30%。没有一个控制阀能达到它们的设定值,并且会打开所有的通道,让尽可能多的流量通过它们。

所有这些严重的问题表明了什么?泵以及管道系统本身对于计划扩建的系统来说都是非常小的。它根本不起作用,因此花时间进行流分析是非常重要的。然而,当你对管道系统进行建模时,你可以很容易地对系统中的变化进行建模,以使其正确地运行。

对于膨胀模型你可以做的一件事就是在系统完全膨胀的情况下重新调整泵的尺寸。然而,这将是非常昂贵和不实用的。也就是说,很多人都在谈论“优化”系统运行的方法,但他们只关注水泵。系统模型很快就会显示,仅仅关注水泵并不能提供最佳解决方案。管道系统及其复杂的相互作用非常重要。

另一种方法可以用流量分析软件轻松完成。从一个系统模型开始,该系统模型包括从泵的尺寸和初始系统设计的选择过程开始的建议扩展。当然,有关扩张的细节和想法目前可能不在讨论范围内。但是,如果在早期对泵进行了调整,并选择了适应更大的系统流量,那么您就可以建模这样的场景:膨胀流通道被关闭,可能在一开始不需要那么多泵。您也可以使用变速驱动器以不同的速度操作泵,以更有效地处理低流量需求。这将减少对控制阀的需求,因为控制阀浪费大量的能量,并导致泵在远离其最佳效率点的地方运行。这将导致可靠性问题,昂贵的维修成本,停机时间和许多其他负面影响。

规划潜在的系统扩展和尺寸/选择泵,以此在思想中肯定是克服而不是学习更容易挑战,以后将导致整个系统根据需要不起作用。更不用说它可以介绍的所有其他问题。

总的来说,AFT Fathom极大地简化了泵的尺寸和选择过程,并允许您完成比传统的手工计算或电子表格所允许的更多的工作。

下面是最上面的工程师在AFT软件中欣赏的10个特点:

1.多级软件计算验证

    • 这可以包括与已发表实例的模型比较、官方质量保证程序(如在核工业安全相关系统中使用符合ASME核质量保证-1标准的程序)以及大量的案例研究。

2.场景管理

    • 能够在单个模型文件中建模任何类型的情况,在其中可以更改任何输入参数或流体属性以确定其对结果的影响。类似于“家谱”的场景结构非常有效,在这种情况下,父案例的更改应该自动更新从属子案例。一个例子可以是在反映不同操作条件的不同场景中建模不同的泵速。

3.全球编辑

    • 效率是很重要的。同时大量编辑多条信息的能力是关键。例如,为多个泵一起指定相同的泵曲线或泵速比逐个输入输入组件更容易、更有效。

4.Excel集成

    • 同时将模型更改导入到多个场景中,可以有效地使用数据方差更新不同的案例。将泵制造商需要的特定模型输出结果(如泵工作点、泵和系统曲线数据)以自动方式发送到电子表格格式,可以在进行其他计算时提供极大的灵活性。

5.用于维护代码遵从性的设计警告

    • 当重要参数超出其允许的最大或最小边界时,迅速引起注意。

6.传热

    • 应该包括完整的管道传热计算,以处理对流,埋管,隔热层,以及基于环境温度和风速计算外部传热系数的能力。通过热交换器的传热是必要的,因为当两种不同的流混合在一起时,能够进行适当的能量平衡以确定混合温度。

7.目标寻求和瞬态建模

    • 目标寻求通过自动更改多个输入参数来节省大量时间以为您提供所需的结果。这也有助于模型校准到测量数据。也许您可能需要改变多个泵的泵速度,以便在系统中实现所需的流量。目标搜索通过删除耗时的手动迭代来自动化此过程。
    • 瞬态建模对于考虑很重要,因为系统随着时间的推移很少保持不变,并且有必要确定系统的整体动态以及多个组件如何随着事项而互相交互。只需运行多个案例,因为一系列稳态运行将导致缺失可能的重要或有问题的中间结果。

8.非牛顿和泥浆模型

    • 一个高质量的流动分析软件不仅应该能够处理除水以外的各种流体,而且应该能够处理其他类型的行为,如纸股、幂律流体、宾厄姆塑料或沉降浆。

9.系统成本分析

    • 在易于阅读的成本报告中占整个管道系统的材料,安装,维护和能源成本与确定系统流动,压力和温度分布一样重要。

10.Waterhammer分析

    • 水锤情况下可能会导致灾难性的影响,突然压力激增。一个高质量的流量分析软件应该有能力确定各种原因引起的系统压力响应,如泵跳闸、阀门关闭、泵启动,并包括使用喘振抑制设备的能力。

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