Αντλίες

ΑΝΤΛΙΕΣ
Αντλίες είναι μηχανικά μέσα που επιτρέπουν την μεταφορά ρευστών, δημιουργώντας τις απαραίτητες διαφορές πιέσεως που χρειάζονται για την υπερνίκηση υψομετρικών διαφορών ή αντιτιθέμενων διαφορών πιέσεως ή τριβών ροής.

Ένα σύστημα αντλήσεως περιλαμβάνει το αντλητικό συγκρότημα, την σωληνογραμμή, το τμήμα αναρροφήσεως και το τμήμα καταθλίψεως.

Αντλητικό συγκρότημα είναι σύνολο αντλιών και κινητήρων που συνεργάζονται για τη δημιουργία της αναγκαίας διαφοράς πιέσεως μεταξύ σημείου αναχωρήσεως και σημείου αφίξεως του ρευστού.

Σύστημα αντλήσεως είναι η διάταξη που περιλαμβάνει το σωλήνα προσαγωγής του ρευστού προς την αντλία (αναρρόφηση), τον σωλήνα απομάκρυνσης του ρευστού από την αντλία (κατάθλιψη), την κυρίως αντλία και τον κινητήρα.

Σύστημα αναρροφήσεως είναι το τμήμα της σωληνώσεως από το σημείο παραλαβής του ρευστού μέχρι την είσοδο της αντλίας.

Σωλήνας καταθλίψεως είναι το τμήμα της σωληνώσεως από την έξοδο της αντλίας μέχρι το σημείο τελικού προορισμού του ρευστού.

Σωληνογραμμή είναι το σύνολο του δικτύου των σωληνώσεων από το οποίο πρέπει να περάσει το ρευστό.

Οι αντλίες διακρίνονται σε αντλίες μετατοπίσεως ή στατικού τύπου και σε αντλίες δυναμικές ή κινητικού τύπου.

ΑΝΤΛΙΕΣ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΑΝΤΛΙΩΝ
Αποδιδόμενη ισχύς (Ν) αντλίας:

N = γ ∙ Q ∙ H0 ( σε kpm/s)

όπου:

γ: το ειδικό βάρος του ρευστού (σε kp/m³)

Q: η παροχή (σε m³/s), και

H0: το ολικό ύψος (σε m)

Η παραπάνω σχέση εκφράζεται και:

N = (γ ∙ Q ∙ H0)/75 (σε HP)

ή N = (γ ∙ Q ∙ H0)/102 (σε kW)

Ο βαθμός αποδόσεως (n) της αντλίας, είναι συνήθως 0,7 – 0,9 και προκύπτει από την σχέση:

n = nh • nv • nm

όπου:

nh: υδραυλικός βαθμός αποδόσεως
nv: ογκομετρικός βαθμός αποδόσεως
nm: μηχανικός βαθμός αποδόσεως

Η ισχύς του κινητήρα της αντλίας είναι:

Nκ = (γ ∙ Q ∙ H0)/(75 • n • nκ) (σε HP)

ή Nκ = (γ ∙ Q ∙ H0)/(102 • n • nκ) (σε kW)

όπου nκ ο βαθμός αποδόσεως του ηλεκτροκινητήρα.
Συντελεστής απωλειών πιέσεως κατά την ροή ρευστού σε ειδικά στοιχεία σωληνώσεως:

h = c • (υ²/2g)

όπου:

h : οι απώλειες πιέσεως (σε m)
c : ο ειδικός συντελεστής που δίνεται από πίνακες (για προσεγγιστικούς υπολογισμούς)
υ : η ταχύτητα ροής (σε m/s)
g : η επιτάχυνση της βαρύτητας ( = 9,8 m/s²)

ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ
ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (ΤΟΜΗ)
ΜΟΝΟΒΑΘΜΙΑΣ ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ

Στις φυγοκεντρικές αντλίες περιλαμβάνεται μια μεγάλη ποικιλία κατασκευαστικών τύπων που καλύπτουν πλήθος εφαρμογών.

Οι φυγοκεντρικές αντλίες συνήθως έχουν λίγο μικρότερη απόδοση από τις αντίστοιχες αντλίες θετικής εκτόπισης αλλά λειτουργούν με σχετικά υψηλές ταχύτητες και έτσι μπορεί να δίνουν μεγάλες παροχές με αρκετά ψηλό διαφορικό μανομετρικό ύψος, με σχετικά μικρό φυσικό μέγεθος. Παρουσιάζουν πολύ μικρότερες απαιτήσεις σε συντήρηση και επομένως εμφανίζουν μεγαλύτερη λειτουργική αξιοπιστία, που μπορεί να οδηγήσει στην εγκατάσταση μικρότερου αριθμού αντλιών (π.χ. περιπτώσεις που δεν απαιτείται εγκατάσταση εφεδρικής αντλίας).

Χαρακτηριστικά κατασκευαστικά στοιχεία των φυγοκεντρικών αντλιών είναι το περίβλημα ή κέλυφος, η πτερωτή, ο δακτύλιος στεγανώσεως και ο στυπιοθάλαμος.

Το περίβλημα ή κέλυφος είναι σπειροειδούς μορφής. Η διατομή του αγωγού του σπειροειδούς περιβλήματος είναι προοδευτικά αυξανόμενη προς την κατάθλιψη, έτσι ώστε η παροχή του υγρού ανά μονάδα επιφανείας να είναι σταθερή σε όλη τη διαδρομή του υγρού, που κινείται μέσα στο περίβλημα κάτω από την επίδραση της φυγοκέντρου δυνάμεως. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η μείωση της ταχύτητας του υγρού και προοδευτικά η κινητική του ενέργεια μετατρέπεται σε στατική πίεση.

Ένας άλλος τύπος φυγοκεντρικής αντλίας κατασκευάζεται με πτερύγια διάχυσης. Στον τύπο αυτό, γύρω από την πτερωτή υπάρχει μια σειρά μη κινούμενων πτερυγίων, μεταξύ των οποίων σχηματίζονται δίοδοι με αυξανόμενη διατομή.

Με τη διάταξη αυτή επιτυγχάνεται η μείωση της ταχύτητας του υγρού και η αύξηση της πίεσής του, πριν το υγρό εισέλθει στον αγωγό του περιβλήματος.

Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την βελτίωση της απόδοσης της αντλίας λόγω της μείωσης των απωλειών μέσα στο περίβλημα και της πληρέστερης μετατροπής της κινητικής ενέργειας σε στατική.

Οι πιο συνηθισμένες διατομές που δίδονται στο σπειροειδές περίβλημα είναι κυκλικές και τραπεζοειδείς στις μονοβάθμιες αντλίες και μορφής “U” στις πολυβάθμιες.

Η πτερωτή αποτελείται από τοω περιστρεφόμενο δρομέα και από τα πτερύγια που είναι τοποθετημένα πάνω στον δρομέα και έχουν κλίση αντίθετη προς την φορά περιστροφής.

Υπάρχουν τρία είδη πτερωτών:

Πτερωτή ανοικτού τύπου
Πτερωτή κλειστού τύπου
Πτερωτή ημίκλειστου τύπου
Στην πτερωτή ανοικτού τύπου τα πτερύγια είναι τοποθετημένα γύρω από τον δρομέα. Οι αντλίες αυτού του τύπου έχουν μικρό βαθμό απόδοσης, δεν δημιουργούν μεγάλο μανομετρικό και χρησιμοποιούνται συνήθως για άντληση νερού που περιέχει και ξένα σώματα.
ΑΝΤΛΙΕΣ

Στην περίπτωση κλειστού τύπου ο περιστρεφόμενος δρομέας αποτελείται από δύο δίσκους μεταξύ των οποίων βρίσκονται τα πτερύγια. Οι αντλίες με πτερωτή κλειστού τύπου έχουν μεγάλο βαθμό απόδοσης, αναπτύσσουν υψηλές πιέσεις και χρησιμοποιούνται για άντληση μόνο καθαρών υγρών.

Στην πτερωτή ημίκλειστου τύπου ο περιστρεφόμενος δρομέας αποτελείται από ένα δίσκο στη μία πλευρά του οποίου είναι τοποθετημένα τα πτερύγια (πλευρά εισόδου του υγρού). Οι αντλίες με πτερωτές ημίκλειστου τύπου έχουν βαθμό απόδοσης κατά κανόνα μεγαλύτερο από αυτές με πτερωτές ανοικτού τύπου και μικρότερο από αυτές με πτερωτές κλειστού τύπου.

Χρησιμοποιούνται για την άντληση υγρών όχι ιδιαίτερα ακάθαρτων. Ο δακτύλιος στεγανώσεως και ο στυπιοθάλαμος είναι σημαντικά στοιχεία της αντλίας, ιδιαίτερα ευαίσθητα, ιδίως όταν οι αντλίες προέρχονται από περιστασιακό κατασκευαστή.

ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΣΙΑ
Στο αντλιοστάσιο συγκεντρώνονται όλα τα μηχανήματα, εξαρτήματα και συσκευές τα οποία χρειάζονται για την άντληση κάποιου ρευστού και συνήθως την αποθήκευσή του σε κάποια υψηλότερη στάθμη, από όπου θα είναι δυνατή η παραλαβή των επιθυμητών ποσοτήτων με φυσική ροή.

Σε μεγάλα αντλιοστάσια υδρεύσεως ο εξοπλισμός περιλαμβάνει δύο τουλάχιστον συγκροτήματα αντλιών με τα συστήματα κινήσεως και ελέγχου τους, τους αγωγούς αναρροφήσεως και καταθλίψεως, τα αναγκαία βοηθητικά όργανα ρυθμίσεων και ελέγχων, ηλεκτρικό πίνακα και αυτοματισμούς.

Το κτίριο του αντλιοστασίου πρέπει να προσφέρει προστασία για τον μηχανικό και ηλεκτρολογικό εξοπλισμό, να διαθέτει καλό φωτισμό και εξαερισμό, να επιτρέπει την άνετη διακίνηση του προσωπικού για τι διαδικασίες ενάρξεως και διακοπής λειτουργίας ή πιθανώς διορθωτικών παρεμβάσεων (επισκευή, συντήρηση εξοπλισμού). Εάν το αντλιοστάσιο βρίσκεται κοντά σε κατοικημένη περιοχή πρέπει να ΄ληφθούν και σοβαρά μέτρα ηχοπροστασίας.

Η τοποθέτηση των αντλιών πρέπει να μη γίνεται (όσο είναι δυνατόν) ακριβώς επάνω από την πηγή υδροληψίας.

Η έδραση των αντλιών και κινητήρων χρήζει ιδιαιτέρας προσοχής τόσο από πλευράς αντοχής (κραδασμοί) όσο και για να μπορεί να επιτευχθεί μείωση των θορύβων.

Η δεξαμενή αντλήσεως μπορεί να κατασκευασθεί μεταλλική ή από οπλισμένο σκυρόδεμα με στεγανοποιητικό επίχρισμα. Το μέγεθός της η θέση της και το ύψος στο οποίο θα εγκατασταθεί πρέπει να επιτρέπει την αντιμετώπιση των αιχμών της καταναλώσεως αλλά και να εξασφαλίζει εφεδρεία για την περίπτωση προσωρινής διακοπής της λειτουργίας των αντλιών (επισκευή, συντήρηση, διακοπή ρεύματος).

Ο ηλεκτρικός πίνακας που χρησιμοποιείται στο αντλιοστάσιο πρέπει να είναι στεγανός μορφής ερμαρίου.

ΠΙΕΣΤΙΚΑ ΣΥΓΚΡΟΤΗΜΑΤΑ
Η εγκατάσταση πιεστικών συγκροτημάτων είναι απαραίτητη για να εξασφαλιστεί χωρίς διακοπές η ύδρευση ξενοδοχειακών και βιομηχανικών μονάδων, νοσοκομείων, συγκροτημάτων κατοικιών ή και πολυκατοικιών.

Για τον υπολογισμό των στοιχείων του πιεστικού συγκροτήματος γίνεται κατ’ αρχάς εκτίμηση της πιθανής αιχμής καταναλώσεως της εγκατάστασης, υπολογίζεται η ελάχιστη αναγκαία πίεση και χωρητικότητα (όγκος) του πιεστικού δοχείου, υπολογίζεται η απαιτούμενη αντλία και καθορίζεται το σύστημα συμπληρώσεως αέρα στο πιεστικό δοχείο.

Για τον υπολογισμό συνήθων πιεστικών συστημάτων προτείνεται η πορεία:

• Απαιτούμενη ελάχιστη πίεση (P), ανάλογα με τις συνθήκες άντλησης:

Pκ = 0,1 (Ηκ + Ηα) + Pmin

Pδ = Pκ – 0,1 H

Pφ = Ρκ + 0,1 Η

Όπου Pmin = 1,5 atm και Ηα οι απώλειες τριβών στις σωληνώσεις.

• Ισχύς (Ν) του ηλεκτροκινητήρα της αντλίας:

N = (Q • Pi) / (27 • n1 • n2)

Όπου Pi είναι το Pκ ή Pδ ή Pφ κατά περίπτωση
n1 είναι ο βαθμός απόδοσης της αντλίας, και
n2 είναι ο βαθμός απόδοσης του ηλεκτροκινητήρα.

ΑΝΤΛΙΕΣ

• Όγκος πιεστικού δοχείου μεμβράνης VM (σε lt):

VM = 4Κ [Q(Pi + ΔΡ + 1) / ΔΡ]

Όπου Κ συντελεστής: Κ = 1,5 για Ν = 2,5 έως 4 ΗΡ
Κ = 2,5 για Ν = 5 έως 8 ΗΡ
Κ = 3,5 για Ν = 9 έως 12 ΗΡ
Και ΔΡ είναι η διαφορά πιέσεως μεταξύ ενάρξεως και διακοπής λειτουργίας της αντλίας
(συνήθης 1,5 έως 2 atm)

• Όγκος πιεστικών δοχείων VD κατά DIN 4810, σε lt:

VD = 330 [Q(Pi + ΔΡ) / (E DP)]

Όπου Ε είναι ο πιθανός αριθμός εκκινήσεων ανά αέρα.
Λαμβάνονται

Ε = 6 έως 8 για μεγάλα αντλιοστάσια
Ε = 9 έως 12 για αντλιοστάσια μεσαίου μεγέθους
Ε = 13 έως 30 για μικρά αντλιοστάσια