Egenskaper för centrifugalpumpars kurvor

Egenskaper för centrifugalpumpars kurvor beskriver bland annat vilken typ av pumphjul pumpen har, vilken effekt den drar vid olika flöden och hur den påverkas av vätskor med olika viskositet.

En centrifugalpumps Q-H kurva anges som stabil eller labil alltefter om uppfordringshöjden ständigt är stigande eller inte vid minskande volymflöde, se figur 3.25.

Den labila kurvdelen kan ge besvär genom att skärningspunkten med systemkurvan inte blir entydig. Labila pumpkurvor är därför inte önskvärda och brukar undvikas, när systemets rörledningsförluster är små och när parallelldrift med flera pumpar förekommer.

Figur 3.25 Stabil och labil pumpkurva

Allt efter Q-H kurvans lutning skiljer man ibland vid teoretiska betraktelser mellan branta och flacka kurvor. Som mått på brantheten kan då kvoten mellan uppfordringshöjden vid flödet Q=0 (dämda punkten) och uppfordringshöjden vid flödet med max verkningsgrad användas – figur 3.26.

Vid uppritning av en Q-H kurva kan val av skalor medföra att samma pumpkurva skenbart ser flack eller brant ut. Val av arbetspunkt till höger eller till vänster om flödet vid bästa verkningsgrad, Q_O i figur 3.26, avgör i praktiken, om kurvan ihop med ett rörsystem kommer att fungera som en brant respektive flack pumpkurva.

Figur 3.26 Flacka och branta pumpkurvor vid radialpumpar. Brantheten beskrivs av H_max/H_O med ungefärliga värden 1,1 till 1,3. Punkten Q_O, avser bästa verkningsgrad.

De olika varianterna av rotordynamiska pumpar (familjen centrifugalpumpar) som radialpumpar, axialpumpar osv, har mycket olika utseende på prestandakurvorna vilket framgår av figur 3.27.

Med ökat specifikt varvtal fås en allt brantare Q-H kurva medan effektkurvan ändras från stigande med flödet till avtagande. Verkningsgraden som funktion av volymflödet är fylligast vid låga specifika varvtal.

Figur 3.27 Pumpkurvor uttryckta relativt bästa verkningspunkten för olika typer av rotordynamiska pumpar.

Effektkurvans form är tillsammans med variationer i volymflödet bestämmande för drivmotorns storlek. Vid axialpumpar, se figur 3.27, finns största effektbehovet vid flödet noll, vilket kan innebära att pumpens startförhållanden måste anpassas därefter. För centrifugalpumpars effektbehov i pumpkataloger avses, om ej annat anges, vätskor överensstämmande med kallt vatten dvs med densiteten 1000 kg/m3. För vätskor med densiteten avvikande från vattens kan vidare enheten ”mvp” vålla missförstånd.

Enheten står för ”meter vätskepelare”, medan ”meter vattenpelare” bör undvikas, men om den måste förekomma, skrivs den lämpligen som ”m H20”. Orsaken till missförståndet är att centrifugalpumpar ger samma uppfordringshöjd i meter vätskepelare (m vp) oavsett vätskans densitet. Pumpens effektbehov är däremot proportionellt mot densiteten. Vid densitet avvikande från vattens gäller angivna effektbehov i köpehandlingar alltid angiven vätska. Vid tveksamhet bör dubbla effektbehov anges, varvid det för vatten, enbart gäller vid leveransprovning.

Centrifugalpumpars prestanda sjunker snabbt med ökande viskositet hos den pumpade vätskan. Minskningen yttrar sig så att Q-H-kurvan faller, men med bibehållen dämd punkt. Effektbehovet stiger kraftigt främst pga ökningen av hjulfriktionen. Exempel på prestandaändringar för mindre centrifugalpumpar visas i figur 3.28. för större centrifugalpumpar blir viskositetsinverkan kraftig först vid ca 10 gånger högre viskositet. Se vidare avsnitt 4.11 om pumpval.

Exempel på viskositetsinverkan för en mindre radialpump, nq = 11 r/min, anslutningsdimension 50 mm. Max verkningsgrad (ej visad) sjunker från ca 50 % till ca 5 %.

Figur 3.28a

Figur 3.28a illustrerar hur pumpens prestanda förändras och pumpkurvan sjunker avseende flöde och uppfordringshöjd vid ökad viskositet.

Figur 3.28b

Enligt figur 3.28b framgår hur viskositet påverkar pumpen effektförbrukning vid olika flöden vid ökad viskositet.