Pompa Multistage Vertikal: Prinsip Kerja dan Aplikasi

Pompa multistage vertikal dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan tekanan relatif tinggi tetapi tidak memiliki banyak ruang. Ini biasanya digunakan dalam membangun pasokan air, peningkatan tekanan industri, pengolahan air, umpan boiler, irigasi, sistem pendingin, dan proyek pendingin cairan-pusat data tertentu.

Perbedaan utama antara pompa ini dan pompa sentrifugal{0}}tahap tunggal adalah jumlah impelernya. Pompa bertingkat mempunyai beberapa impeler yang disusun secara seri. Ketika cairan berpindah dari satu tahap ke tahap berikutnya, tekanannya meningkat.

Hal ini membuat pompa cocok untuk tugas ketika pompa-satu tahap tidak dapat menghasilkan head yang cukup. Namun, tekanan yang lebih tinggi tidak secara otomatis berarti performa yang lebih baik. Pompa tetap harus sesuai dengan aliran sebenarnya, hambatan sistem, kondisi saluran masuk, dan sifat cairan.

A pompa multistage vertikaladalah pompa sentrifugal non-self-priming-dengan motor, poros, dan tahapan hidraulik yang disusun secara vertikal.

Pada pompa CDL atau CDLF pada umumnya, motor menggerakkan poros pompa melalui kopling. Impeler dan diffuser dipasang di dalam silinder tekanan. Sambungan hisap dan pelepasan terletak di bagian bawah pompa, biasanya pada tingkat horizontal yang sama. Susunan ini membuat pompa relatif mudah untuk disambungkan ke pipa yang sudah ada.

Istilah pompa multistage vertikal adalah deskripsi teknis standar. Pembeli juga dapat mencari pompa multi tahap vertikal atau pompa tahap vertikal, meskipun bentuk ini kurang umum dalam dokumentasi teknis.

Karena pompa tidak memiliki pemancing otomatis, pompa harus diisi dengan cairan sebelum dapat dihidupkan. Saluran masuk juga harus tetap tergenang atau berada di bawah tekanan positif yang cukup. Menjalankan pompa hingga kering dapat merusak segel mekanis dalam waktu singkat.

Cairan memasuki bagian tengah impeler pertama. Ketika motor memutar poros, impeler mentransfer energi ke cairan dan memindahkannya ke luar dengan gaya sentrifugal.

Cairan kemudian melewati diffuser. Diffuser memperlambat dan mengalihkan aliran, mengubah sebagian kecepatannya menjadi tekanan sebelum mengarahkannya ke impeler berikutnya.

Proses yang sama diulangi pada setiap tahap. Aliran tetap kontinu, sedangkan head yang dihasilkan oleh masing-masing impeler ditambahkan ke total head pompa. Setelah tahap akhir, cairan bertekanan memasuki ruang pembuangan dan mengalir ke dalam sistem.

Meningkatkan jumlah tahapan biasanya meningkatkan head yang tersedia. Ini tidak serta merta meningkatkan aliran terukur. Lebih banyak tahapan juga mempengaruhi daya motor, tinggi pompa, beban aksial, dan tekanan kerja maksimum, sehingga jumlah impeler harus dipilih dari titik tugas yang diperlukan daripada diperlakukan sebagai ukuran umum kualitas pompa.

Konstruksi Utama

Pompa multistage vertikal CDL/CDLF biasanya terdiri dari motor, kopling, poros pompa, segel mekanis, silinder tekanan, impeler, diffuser, bantalan, dan gabungan ruang hisap dan pelepasan.

Katalog tersebut menetapkan motor dua kutub-pendingin kipas-yang sepenuhnya tertutup dengan perlindungan IP55 dan isolasi Kelas F. Kurva performa standar 50Hz didasarkan pada kecepatan sekitar 2.900 atau 2.950rpm.

Untuk proyek ekspor, frekuensi dan tegangan harus dikonfirmasi sebelum pemilihan. Pompa yang dipilih dari kurva 50Hz tidak boleh hanya dihubungkan ke suplai 60Hz. Perubahan kecepatan akan mempengaruhi aliran, head, daya serap, dan NPSH.

Segel mekanis juga patut mendapat perhatian. Untuk air bersih biasa, segel standar mungkin sudah cukup. Air panas, campuran glikol, air asin, bahan kimia pembersih, dan cairan khusus lainnya mungkin memerlukan segel atau elastomer yang berbeda.

Perbedaan utama antara pompa CDL dan CDLF adalah konstruksi bagian yang dibasahi.

Model CDL umumnya menggabungkan impeler, penyebar, dan silinder tekanan baja tahan karat dengan-ruang hisap, ruang pembuangan, kepala pompa, atau alas dari besi tuang, bergantung pada ukuran pompa. Umumnya ditujukan untuk cairan yang bersih dan tidak korosif.

Model CDLF menggunakan lebih banyak baja tahan karat pada bagian yang dibasahi dan lebih cocok untuk membersihkan cairan dengan sifat korosif ringan, asalkan bahan tersebut telah diperiksa terhadap cairan sebenarnya.

Bahan katalog umum mencakup baja tahan karat AISI 304 untuk impeler, diffuser, dan silinder tekanan. Tergantung pada modelnya, porosnya mungkin AISI 304, AISI 316L, atau grade lain yang ditentukan.

Untuk aplikasi yang lebih berat, komponen yang dibasahi dapat ditawarkan dalam baja tahan karat dupleks SS304, SS316, atau 2205. Pilihan yang tepat bergantung pada suhu, pH, kandungan klorida, konsentrasi kimia, tekanan, dan waktu pengoperasian.

Dalam praktiknya, kata "pompa baja tahan karat" tidak cukup memberi tahu kita. Kita masih perlu mengetahui material dari ruang isap, ruang keluar, poros, segel mekanis, dan elastomer. Hal ini sangat penting untuk air asin kolam, air laut, dan air yang diolah secara kimia.

• Membangun Pasokan Air dan Peningkatan Tekanan

Pompa multistage vertikal banyak digunakan pada bangunan tempat tinggal, hotel, rumah sakit, gedung perkantoran, dan fasilitas lainnya dimana tekanan listrik yang tersedia tidak mencukupi.

Mereka dapat dipasang di-penguat tekanan konstan, sistem pasokan-tangki atap, dan zona tekanan di-gedung bertingkat tinggi.

Head yang dibutuhkan harus dihitung dari ketinggian statis, kehilangan pipa, ketahanan peralatan, dan tekanan yang dibutuhkan pada outlet akhir. Memilih pompa hanya dari jumlah lantai sering kali menghasilkan tekanan yang terlalu banyak atau terlalu sedikit.

Jika permintaan sistem sangat berubah sepanjang hari, dua atau lebih pompa kecil dengan kontrol kecepatan-yang bervariasi sering kali merupakan pilihan yang lebih baik daripada satu pompa besar.

• Peningkatan Air dan Tekanan Industri

Tugas industri yang umum mencakup-penyediaan air proses,-peningkatan lini produksi, pencucian peralatan, filter-pengumpanan sistem, dan-pembersihan bertekanan tinggi.

Sistem ini seringkali memiliki lebih dari satu kondisi pengoperasian. Saluran pembersih, misalnya, mungkin memerlukan aliran tinggi untuk waktu singkat namun aliran jauh lebih rendah selama produksi normal. Dalam kasus seperti ini, pompa harus diperiksa pada titik operasi normal serta kebutuhan maksimumnya.

Jika aliran yang dibutuhkan tinggi namun headnya relatif rendah, biasanya kita akan membandingkan pompa multitahap dengan pompa hisap-tahap inline atau end-tahap. Pompa multistage tidak secara otomatis menjadi pilihan paling efisien untuk setiap sistem air industri.

• Pengolahan Air dan Sistem Membran

Pompa multitahap vertikal biasanya digunakan dalam filtrasi, ultrafiltrasi, peralatan-air murni, sistem-osmosis balik, dan proses-pengolahan air lainnya.

Pompa dapat digunakan untuk memberi makan filter, menjaga tekanan sebelum bagian membran, atau mensirkulasikan air melalui bagian sistem pengolahan.

Tugasnya bergantung pada aliran perawatan yang diperlukan dan ketahanan filter, katup, modul membran, dan pipa.

Resistansi filter tidak tetap konstan. Saat filter mengumpulkan kontaminasi, penurunan tekanannya meningkat. Oleh karena itu pompa harus diperiksa kondisi filternya bersih dan kotor. Pemantauan tekanan-diferensial berguna karena menunjukkan kapan pembersihan atau penggantian diperlukan.

Untuk desalinasi air laut, pompa CDL/CDLF dapat dipertimbangkan untuk pasokan pra-perawatan, sirkulasi tambahan, atau umpan membran dimana tekanan dan bahannya sesuai. Model standar tidak boleh dianggap cocok untuk osmosis balik air laut bertekanan tinggi. Salinitas tinggi, konsentrasi klorida, tekanan pengoperasian, dan servis berkelanjutan memerlukan tinjauan material dan tekanan terpisah.

• Kolam Air Asin dan Air Asin

Pompa multistage vertikal dapat menangani air asin kolam jika bahan, segel mekanis, dan kondisi pengoperasian sesuai.

Informasi yang biasanya kami perlukan meliputi salinitas, konsentrasi klorida, pH, suhu air, disinfektan, dan jam operasional. Rambut, pasir, serat, dan kotoran lainnya harus dihilangkan sebelum air mencapai pompa.

Filter atau membran dapat melindungi pompa dari partikel, namun tidak mencegah korosi klorida. SS304 mungkin dapat diterima dalam beberapa aplikasi-klorida rendah, namun ini bukan pilihan universal untuk air asin. SS316, baja tahan karat dupleks 2205, atau bahan lain mungkin diperlukan tergantung pada analisis air sebenarnya.

• Umpan Boiler, Air Panas, dan Kondensat

Kisaran CDL/CDLF dapat digunakan untuk tugas-umpan, air panas-boiler, dan kondensat tertentu.

Katalog memberikan kisaran suhu cairan -15 derajat hingga 70 derajat untuk versi standar dan -15 derajat hingga 120 derajat untuk versi air panas. Batas pastinya masih bergantung pada model yang dipilih, segel, tekanan, dan kondisi saluran masuk.

Air panas perlu mendapat perhatian khusus karena tekanan uapnya lebih tinggi. Sebuah pompa mungkin memenuhi tekanan pelepasan yang diperlukan dan masih mengalami kavitasi jika tekanan masuk terlalu rendah. Untuk aplikasi pengumpan dan kondensat boiler, NPSH dan tekanan saluran masuk minimum harus selalu diperiksa.

• HVAC dan Pendinginan Industri

Pompa multitahap vertikal dapat digunakan dalam sistem-air pendingin, sirkuit-pengkondisian udara, loop-penukar panas, dan sistem lain dengan resistansi yang relatif tinggi.

Dalam sirkuit tertutup, pompa terutama mengatasi gesekan dan kehilangan tekanan peralatan. Biasanya tidak perlu mengangkat air hingga setinggi bangunan. Memperlakukan ketinggian bangunan sebagai kepala pompa dalam loop tertutup dapat menyebabkan ukuran yang terlalu besar.

Untuk sirkuit pendingin-aliran besar,-tekanan rendah, pompa-satu tahap mungkin merupakan pilihan yang lebih baik. Kurva sistem harus menentukan jenis pompa.

• Pendinginan Cairan Pusat Data AI

Beberapa sistem pendingin cair-pusat data memiliki kehilangan tekanan yang cukup untuk membenarkan penggunaan pompa multitahap vertikal. Tugas yang mungkin dilakukan mencakup sirkulasi CDU, loop penukar panas-pelat, aliran pipa panjang, peningkatan tekanan-cabang rak, dan set pompa pendingin redundan.

Pompa biasanya merupakan bagian dari sirkuit yang lebih besar yang berisi CDU, penukar panas, pelat dingin, filter, katup kontrol, selang, dan konektor cepat. Hilangnya tekanan melalui semua komponen ini harus dimasukkan dalam perhitungan. Untuk cabang rak paralel, cabang yang paling tidak menguntungkan secara hidraulik juga perlu diperiksa.

Sifat pendingin sama pentingnya dengan aliran dan head. Campuran air-glikol memiliki viskositas lebih tinggi dibandingkan air, terutama pada suhu rendah. Hal ini meningkatkan resistensi pipa dan dapat mengubah kinerja pompa dan kebutuhan daya motor.

Air deionisasi dan pendingin dielektrik menimbulkan pertanyaan berbeda tentang korosi, konduktivitas, segel, dan elastomer. Oleh karena itu, pompa air bersih-standar tidak boleh ditentukan untuk proyek-pendinginan cairan tanpa meninjau cairan pendingin sebenarnya.

Keandalan adalah pertimbangan utama lainnya. Fasilitas penting mungkin memerlukan redundansi N+1 atau 2N, pergantian pompa otomatis, kontrol kecepatan-variabel, deteksi kebocoran, dan komunikasi dengan sistem manajemen gedung atau pusat data.

• Irigasi dan Pelayanan Industri Umum

Rentang ini juga dapat digunakan untuk irigasi lahan pertanian, sistem sprinkler, irigasi tetes, pasokan air peralatan, dan tugas{0}cairan bersih lainnya.

Air yang mengandung pasir, serat, atau padatan tersuspensi yang signifikan harus disaring sebelum masuk ke pompa. Pompa CDL/CDLF standar bukanlah pompa limbah dan tidak boleh digunakan untuk cairan yang bersifat abrasif atau sangat terkontaminasi.

Menurut katalog CDL/CDLF, pompa standar ditujukan untuk cairan yang bersih, tipis, tidak-mudah terbakar, dan tidak-meledak tanpa partikel atau serat padat.

Batasan umumnya adalah:

• Suhu cairan standar: -15 derajat hingga 70 derajat;
• Versi air-panas: -15 derajat hingga 120 derajat ;
• Suhu lingkungan maksimum: 40 derajat;
• Ketinggian pemasangan standar: hingga 1.000 m.
• Suhu lingkungan di atas 40 derajat atau ketinggian 1.000 m, berkurangnya kepadatan udara mempengaruhi pendinginan motor. Motor mungkin perlu diturunkan dayanya atau diganti dengan unit yang-bernilai lebih tinggi.

Tekanan Kerja Maksimum

Tidak ada peringkat tekanan tunggal untuk rentang CDL/CDLF yang lengkap.

Tergantung pada model dan pengaturan sambungan, katalog mencantumkan tekanan kerja maksimum 16, 20, 25, atau 30 bar. Beberapa nilai lebih tinggi yang ditunjukkan dalam tanda kurung memerlukan konfigurasi khusus.

Saat memeriksa tekanan sistem, tekanan masuk dan-tekanan yang dihasilkan pompa harus dipertimbangkan secara bersamaan. Mematikan-head dan lonjakan tekanan sementara juga harus disertakan.

Hal ini penting dalam sistem pendingin-cairan dan membran karena filter, rumah membran, CDU, penukar panas, pelat dingin, selang, dan konektor cepat mungkin memiliki tingkat tekanan yang lebih rendah dibandingkan pompa itu sendiri.

NPSH dan Kondisi Saluran Masuk

Kavitasi terjadi ketika tekanan pada saluran masuk impeler menjadi terlalu rendah dibandingkan suhu cairan. Hal ini dapat menyebabkan kebisingan, getaran, aliran tidak stabil, head berkurang, dan kerusakan pada impeller atau segel mekanis.

Risikonya lebih tinggi ketika:

• Cairannya panas;
• Pompa mengambil air dari-tangki tingkat rendah;
• Pipa saluran masuk panjang atau terlalu kecil;
• Pompa bekerja di dekat-ujung kurva aliran tinggi;
• Pemasangannya dilakukan di ketinggian;
• Filter diblokir;
• Cairan mempunyai kekentalan yang lebih tinggi dibandingkan air.

Pipa saluran masuk yang pendek dan berukuran memadai dengan batasan yang sesedikit mungkin biasanya memberikan kondisi saluran masuk yang lebih baik. Filter harus dipantau terhadap penurunan tekanan sehingga penyumbatan yang progresif tidak membuat pompa kelaparan.

Pemilihan yang andal dimulai dengan aliran yang dibutuhkan dan head total. Jika permintaan berubah, lebih baik menyediakan aliran minimum, normal, dan maksimum daripada hanya satu angka puncak.

Untuk sistem terbuka, head total biasanya mencakup gaya angkat statis, gesekan pipa, kerugian katup dan fitting, tahanan peralatan, dan tekanan keluar yang diperlukan. Dalam loop tertutup, penghitungan terutama didasarkan pada resistansi pipa dan peralatan.

Hindari menambahkan tekanan berlebihan "demi keamanan". Pompa berukuran besar sering kali bekerja dengan katup yang dibatasi, mengonsumsi lebih banyak energi, dan beroperasi jauh dari-wilayah efisiensi terbaiknya.

Cairan tersebut kemudian harus didefinisikan dengan benar. Selain namanya, kita membutuhkan suhu, massa jenis, viskositas, pH, konsentrasi kimia, dan kandungan padatan. Untuk air asin, konsentrasi klorida sangat penting. Untuk pendinginan cair, jenis dan konsentrasi glikol atau cairan pendingin lainnya harus disediakan.

Terakhir, titik tugas yang diusulkan harus diperiksa pada kurva pompa sebenarnya. Aliran dan kepala saja tidak cukup. Efisiensi, daya yang diserap, NPSH,-head pemutusan, dan rentang pengoperasian yang diijinkan juga harus ditinjau.

Masalah Seleksi Umum

Beberapa kesalahan muncul berulang kali dalam pertanyaan tentang pompa:

• Memilih berdasarkan tenaga motor, bukan aliran dan head;
• Dengan asumsi bahwa lebih banyak tahapan selalu berarti pompa yang lebih baik;
• Mengabaikan tekanan masuk dan NPSH;
• Memperlakukan semua kualitas baja tahan karat secara setara;
• Menerapkan kurva 50Hz ke proyek 60Hz;
• Dengan asumsi filter akan memecahkan masalah korosi;
• Mengabaikan kenaikan tekanan pada filter yang kotor;
• Memilih hanya untuk permintaan puncak;
• Melupakan tekanan yang dihasilkan saat-pematian;
• Menggunakan konfigurasi pompa air-standar untuk cairan pendingin yang tidak diketahui.

Sebagian besar masalah ini dapat dihindari jika tugas sistem dan data cairan disediakan sebelum model pompa dipilih.

Informasi untuk Disertakan dalam Penyelidikan

Untuk aplikasi air normal, harap sediakan:

• Aliran dan tekanan yang diperlukan;
• Suhu cair dan pengoperasian;
• Tekanan masuk atau kondisi hisap;
• Tekanan sistem maksimum;
• Tegangan dan frekuensi;
• Bahan pilihan;
• Ukuran dan standar koneksi;
• Instalasi dalam atau luar ruangan;
• Operasi terus menerus atau terputus-putus;
• Persyaratan-kecepatan variabel atau multi-pompa.

Untuk aplikasi pendingin air asin, membran, kimia, atau cairan-, berikan juga komposisi cairan, kandungan klorida, viskositas, kehilangan tekanan filter, jam pengoperasian, persyaratan kontrol, dan redundansi yang diperlukan.

A pompa multistage vertikalmembangun tekanan dengan melewatkan cairan melalui beberapa impeler secara seri. Bentuknya yang ringkas dan kemampuan-head yang tinggi menjadikannya pilihan praktis untuk pasokan bangunan, peningkatan industri, pengolahan air, layanan-air panas, irigasi, pendinginan, dan proyek desalinasi atau pusat data tertentu.

Pompa CDL umumnya ditujukan untuk cairan yang bersih dan tidak korosif. Pompa CDLF menggunakan lebih banyak baja tahan karat pada bagian yang dibasahi dan dapat menangani cairan yang agak korosif jika kompatibilitas bahannya telah dipastikan. Tergantung pada aplikasinya, baja tahan karat duplex SS304, SS316, atau 2205 dapat dipertimbangkan.

Keputusan akhir harus didasarkan pada titik tugas aktual dan kondisi pengoperasian. Aliran, head, temperatur, tekanan masuk, NPSH, material, data motor, dan tekanan sistem maksimum semuanya harus sesuai dengan kurva pompa yang dipilih.

Pendekatan tersebut biasanya memberikan hasil yang lebih baik daripada memilih pompa berdasarkan tenaga motor, ukuran pipa, atau jumlah tahapan saja.