بارهای نازل، نیروها و گشتاورهای خالصی هستند که بر نازل های تجهیزات وارد می شود. بارهای وارد شده عمدتاً تحت تأثیر نحوه پشتیبانی تجهیزات و لوله‌های متصل، ناهماهنگی در سیستم و انبساط حرارتی مواد لوله‌کشی قرار می‌گیرند.
شکل 1 نیروها و گشتاورهایی را نشان می دهد که در هر زمان معین بر درگاه های ورودی و تخلیه پمپ وارد می شوند. اگر هر یک از این نیروها با هم ترکیب شوند و نیروی حاصله بیش از حد ایجاد کنند، به سیستم پمپ آسیب وارد می شود.
نازل های پمپ ممکن است همیشه تحت حداکثر نیروی حاصله مجاز و گشتاور حاصل به طور همزمان قرار نگیرند. بنابراین افزایش نیروی اعمالی حاصل یا گشتاور اعمالی حاصل ممکن است مجاز باشد. انتظار نیروها و گشتاورهای حاصله صفر غیرواقعی است. بارگذاری را می توان با طراحی خوب سیستم به حداقل رساند، اما به دست آوردن بارهای صفر سیستم عملی نیست.
مسائل
یکی از دلایل بارگذاری بیش از حد نازل، انبساط حرارتی است. این تغییر در طول یک فلز خاص در نتیجه تغییر دمای آن فلز است. سیستم های سیال داغ می توانند باعث انبساط لوله کاری با دما شوند، انبساط برابر با ضریب انبساط حرارتی مواد لوله کشی مورد استفاده است. انبساط بارگذاری نازل را در امتداد هر سه محور تشدید می کند. بنابراین انتخاب مواد لوله کشی مناسب هنگام طراحی یک سیستم پمپاژ ضروری است.
بارهای نازل می توانند تنش های پیچشی را در سراسر لوله، پمپ ها و تکیه گاه ها در یک سیستم پمپاژ ایجاد کنند. در پمپ های دنده ای خارجی ، تنش های پیچشی اغلب منجر به سایش ناهموار دنده و در موارد شدید تماس محفظه پمپ با چرخ دنده ها می شود. برای چرخ دنده های داخلی همان نتیجه رخ می دهد که محفظه مرکزی از سایش ناهموار منحرف می شود.
حتی در موارد شدیدتر، سایش نامنظم بر روی فاصله‌های تنگ طراحی‌شده برای رفع انحراف شفت تأثیر می‌گذارد، بنابراین لغزش رخ می‌دهد و پمپ باید سریع‌تر کار کند تا جریان مورد نیاز را حفظ کند. هنگامی که اجزای پمپ شروع به سایش می کنند، قدرت بیشتری برای برآورده کردن نیازهای برنامه مورد نیاز است، از این رو هزینه های جاری مرتبط افزایش می یابد و راندمان کلی از بین می رود.
بارگذاری بیش از حد نازل همچنین می تواند منجر به افزایش ارتعاشات در سراسر سیستم پمپاژ شود. اگر فرکانس ارتعاش یک جزء سیستم به فرکانس طبیعی خود برسد، رزونانس رخ می دهد. این می تواند تأثیر چشمگیری بر نیروهای باقیمانده خارج از تعادل داشته باشد، مشکلات بار نازل موجود را تشدید کند و به طور بالقوه منجر به خرابی فاجعه بار پمپ شود.
ناهماهنگی یکی دیگر از دلایل بارگذاری بیش از حد نازل است و این موضوع در مقاله ناهماهنگی ما به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است .
راه حل ها
برای به حداقل رساندن بارگذاری نازل، تمام لوله کشی ها باید در دو طرف ورودی و تخلیه پمپ به صورت خارجی پشتیبانی شوند. خطوط لوله باید با وسایل خارجی در فواصل زمانی معین پشتیبانی شوند تا از افتادگی آنها به دلیل وزن ذاتی و وزن سیالات داخل لوله جلوگیری شود. اگر قرار بود افتادگی رخ دهد، بارگذاری نازل روی پمپ به سرعت افزایش می‌یابد. در صورت امکان، تمام لوله ها باید در همان سطح پمپ پشتیبانی شوند تا تعداد خم ها و مکان های بارگذاری احتمالی در سیستم کاهش یابد.
اولین تکیه گاه لوله قبل یا بعد از نازل باید یک تکیه گاه پایه قابل تنظیم یا فنر باشد. هر دو گزینه پشتیبانی قابل تغییری را ارائه می دهند که می تواند برای برآورده کردن نیازهای سیستم پمپاژ در محل تغییر کند. فنرها بدون تحمیل بار واکنشی به لوله کشی بار وزنی را تحمل می کنند و گزینه ارجح هستند.
هنگامی که برای کاهش صدا، ارتعاشات یا عایق کاری لازم است پمپ را از لوله کشی جدا کنید. یک پیوند انعطاف پذیر، شلنگ یا دم باید در نظر گرفته شود. این دستگاه ها به کاهش گشتاورها و نیروها در شرایط ورودی کمک می کنند. سیستم پمپاژ باید با انعطاف ذاتی کافی طراحی شود تا در برابر انبساط حرارتی بدون ایجاد نیروهای بیش از حد در فلنج ها مقاومت کند.
خلاصه
- انتظار نیروها و گشتاورهای حاصله صفر غیرواقعی است. بارگذاری را می توان با طراحی خوب سیستم به حداقل رساند، اما به دست آوردن بارهای صفر سیستم عملی نیست.
- تمام لوله کشی ها باید در دو طرف ورودی و تخلیه پمپ به صورت خارجی پشتیبانی شوند. خطوط لوله باید با وسایل خارجی در فواصل زمانی معین پشتیبانی شوند تا از افتادگی آنها به دلیل وزن ذاتی و وزن سیالات داخل لوله جلوگیری شود.
- لوله‌های ورودی باید برای حداقل طول مشخص عاری از هرگونه اتصالات مزاحم جریان باشد تا نوک فشار احتمالی کاهش یابد.
- سیستم پمپاژ باید با انعطاف ذاتی کافی طراحی شود تا در برابر انبساط حرارتی بدون ایجاد نیروهای بیش از حد در فلنج ها مقاومت کند.