Comment établir le bilan de pression d'un circuit à forte contre-pression ? Exemple de sélection FOREACH à 600 kPa
Dans un circuit à forte contre-pression, indiquer simplement au fournisseur que 6 bar sont requis ne suffit pas. Chaque perte stable doit être calculée au débit cible, en séparant régime normal, pire régime permanent, marge de pression et limites de protection transitoire, puis comparée à la courbe contrôlée de la pompe candidate.
Une conduite de liquide à haute contre-pression se compose généralement d'une bouteille de stockage de liquide, d'un tuyau d'aspiration, d'une pompe, d'une vanne, d'un connecteur, d'un filtre, d'une aiguille ou d'une buse et d'une cavité d'extrémité. Chaque composant a le potentiel de consommer une pression différentielle ; la pompe doit surmonter ces pertes en régime permanent au débit cible pour accomplir la tâche de livraison.
Le bilan de pression ne doit pas combiner les conditions de fonctionnement normales, les conditions de fonctionnement les plus défavorables, les marges de conception et les pics de commutation ou de colmatage des vannes en un seul chiffre. Les deux premiers sont utilisés pour déterminer le point de fonctionnement, les marges sont utilisées pour déterminer la tolérance d'un candidat aux écarts et les transitoires sont utilisés pour définir les limites de détection, d'arrêt, de décompression et de protection des composants.
1. Le point de départ du bilan de pression n'est pas la pompe, mais le trajet complet du liquide
ΔPsteady(Qtarget) = Pout,steady(Qtarget) − Pin,steady(Qtarget)Unifiez d'abord la pression manométrique, la pression absolue et la direction du signe, puis calculez les pressions d'entrée et de sortie sous le même débit cible.S'il est nécessaire de le diviser par composant, le budget en régime permanent peut être composé de la perte en régime permanent du côté aspiration, de la perte en régime permanent du tuyau de refoulement, de la perte locale de la vanne et du joint, de la perte de charge du filtre, de la chute de pression de l'aiguille ou de la buse, de la pression de la chambre terminale et de la différence de pression statique. Seules les données appartenant au même état, au même flux cible et de même signe peuvent entrer dans le même budget d’équilibre.
2. Pour un circuit à forte contre-pression, fournir au moins douze catégories de données
| Projet | Données requises | Source de données |
|---|---|---|
| moyen | Nom, concentration, température, viscosité, s'il contient des particules ou des bulles | Conditions de formule et de procédé |
| Cibler le débit | Déviation minimale, nominale, maximale et admissible | Battement d'équipement |
| Conditions de stockage | Plage de niveau de liquide, pression du récipient, s'il faut sécher l'aspiration pour la première fois | Disposition des équipements |
| tube d'aspiration | Diamètre intérieur, longueur, matériaux, coudes et joints | Dessins ou objets |
| tuyau de décharge | Diamètre intérieur, longueur, matériaux, coudes et joints | Dessins ou objets |
| Pièces de vannes | Modèle complet, diamètre, Cv ou courbe de perte de charge | Informations sur le fournisseur |
| filtrer | Modèle complet, perte de charge pièce neuve, perte de charge fin de vie | Informations sur le fournisseur ou mesure réelle |
| Aiguille ou buse | Modèle complet, alésage, longueur, données débit-chute de pression | Informations sur le fournisseur ou mesure réelle |
| cavité terminale | Plage de pression normale, de pression négative ou de pression positive | définition du système |
| Régime de service | Continu ou intermittent, fréquence de démarrage et d'arrêt, durée unique | Battement du programme |
| Transitoires et anomalies | Commutation de vanne, blocage, valeurs de pointe de démarrage et d'arrêt, durée et actions de protection | Tests dynamiques |
| Alimentation et contrôle | Plage de tension, PWM, limite de courant, feedback | conception électrique |
3. Établir séparément les quatre limites
1. Point de fonctionnement normal en régime permanent
ΔPnormal,steady(Qtarget) = Pout,normal-steady(Qtarget) − Pin,normal-steady(Qtarget)Les niveaux de liquide typiques, les nouveaux filtres, la tension nominale et les fluides à température normale sont utilisés pour confirmer les points de fonctionnement quotidiens et les plages de contrôle.2. Le point de fonctionnement en régime permanent le plus défavorable
ΔPworst,steady(Qtarget) = Pout,worst-steady(Qtarget) − Pin,worst-steady(Qtarget)Le niveau de fluide minimum, la fin de vie du filtre, la viscosité du fluide ou les limites de température et la pression finale maximale durable sont utilisés pour identifier les exigences les plus défavorables en matière de conduite de fluide.3. Marge de pression
Mpressure(Qtarget) = ΔPcandidate-allowed(Qtarget) − ΔPworst,steady(Qtarget)Les limites des pompes candidates doivent être dérivées de courbes ou de spécifications contrôlées pour le même fluide, la même température, les mêmes conditions d'entrée, l'alimentation électrique minimale autorisée et le même cycle de service ; les marges acceptables doivent être définies individuellement par le projet.4. Protection transitoire et anormale
Pour les pics provoqués par la commutation, le démarrage et l'arrêt de la vanne, le blocage des bornes, le dysfonctionnement de la vanne ou le serrage du pipeline, la pression maximale, la durée, le lieu d'apparition et les conditions de déclenchement doivent être enregistrés, et la plage du capteur de pression, le seuil d'arrêt, le chemin de décompression et les limites transitoires admissibles de chaque composant doivent être vérifiés respectivement. Il s'agit d'une entrée de conception de protection et non d'un point de fonctionnement de dimensionnement continu pour la pompe.
| frontière | Ce qui devrait être inclus | Objectif |
|---|---|---|
| état d'équilibre normal | Niveau de liquide typique, nouveau filtre, tension nominale, fluide à température normale | Confirmer le point de fonctionnement normal et la plage de contrôle |
| L'état stationnaire le plus défavorable | Niveau de liquide minimum, fin de vie du filtre, limites de pression moyenne et finale ; Alimentation électrique minimale autorisée, veuillez vérifier la capacité de la pompe séparément | Confirmer le débit cible, la marge et la disponibilité à long terme |
| marge de pression | Limites de fonctionnement autorisées pour la pompe candidate moins la demande à l’état d’équilibre la moins défavorable | Absorber la dispersion liée à la fabrication, à la mesure, au vieillissement et aux conditions de fonctionnement |
| Protection transitoire ou anormale | Commutation de vanne, blocage, mauvaise commutation, serrage, valeur de crête start-stop | Déterminer les limites de détection, d'arrêt, de décompression et de protection des composants |
4. Exemple de bilan : additionner les pertes permanentes et traiter séparément les transitoires et la marge
Ce qui suit montre uniquement les méthodes et ne représente pas l’équipement réel du client. Supposons un débit cible de 220 mL/min ; dans les conditions de régime permanent les plus défavorables mais durables, les données mesurées ou fournies par le fournisseur donnent : pertes côté aspiration 10 kPa, conduite de refoulement droite 18 kPa, vanne 12 kPa, fin de vie du filtre 35 kPa, aiguille 95 kPa, chambre d'extrémité 20 kPa.
ΔPworst,steady(220 mL/min) ≈ 10 + 18 + 12 + 35 + 95 + 20 = 190 kPaCes six éléments ne peuvent être ajoutés que s’ils appartiennent au même débit cible et au même régime permanent le plus défavorable.190 kPa montre que les plates-formes ordinaires de classe 100 kPa ne devraient généralement pas être des candidates directes, mais cela n'empêche pas de déclarer que n'importe quelle pompe de 600 kPa suffira. L'étape suivante consiste à lire la courbe contrôlée de la pompe candidate à 220 mL/min et à calculer la marge de pression tout en vérifiant le fluide, la température, les conditions d'entrée, les connexions, l'alimentation électrique et le cycle de service.
S'il existe une valeur maximale à court terme lors de la commutation de la vanne, elle doit être enregistrée comme un événement transitoire indépendant et la protection doit être conçue en fonction de son amplitude, de sa durée et du lieu de son apparition. Cela ne s'ajoute pas au point de fonctionnement en régime permanent de 190 kPa, et la marge de pression ne s'ajoute pas non plus à l'équation en régime permanent sous forme de chute de pression supplémentaire.
5. Exemple avec FOREACH DPL30H : traduire l'analyse en sélection de produit
Les paramètres publics de la pompe à membrane liquide haute pression FOREACH DPL30H comprennent un débit à vide de 300 mL/min, une pression nominale de 600 kPa, une hauteur d'auto-amorçage de 3 mH₂O et une connexion par virole à tube dur de 6 × 4 mm. Il peut entrer dans le pool de candidats à haute contre-pression, mais la sélection se concentre toujours sur le débit qui peut être fourni à la contre-pression cible et si le point de fonctionnement se situe dans le milieu, la température et la plage de fonctionnement autorisées par les spécifications contrôlées.
Si la résistance principale provient de l'aiguille et du filtre, leurs chutes de pression dans des conditions réelles de fluide, de température et de durée de vie doivent être obtenues ; Si le problème principal vient d'une pression négative à l'entrée ou d'un réapprovisionnement insuffisant en fluide, la capacité de pression de sortie élevée ne peut pas automatiquement compenser les conditions du côté aspiration.
Pour l'acceptation du produit, veuillez vous référer à :Guide de sélection de la pompe à membrane liquide haute pression DPL30H.
6. Après le bilan de pression, vérifier la plus faible pression de service admissible de tout le circuit
Les pompes sont conçues pour 600 kPa, ce qui ne signifie pas que tous les tuyaux, raccords, vannes, filtres, capteurs de pression et chambres rigides de 6 × 4 mm sont automatiquement qualifiés pour un fonctionnement autorisé à 600 kPa. La pression de service admissible de l'ensemble du circuit hydraulique est déterminée par la pression de service la plus basse autorisée de tous les composants sous pression.
- Confirmez le matériau du tuyau, la tolérance du diamètre extérieur, la qualité de coupe, la profondeur d'insertion et les exigences de verrouillage de la virole.
- Confirmez la pression de service admissible, la pression d'essai et les conditions correspondantes de la vanne, du filtre, du capteur et de la chambre respectivement, et ne mélangez pas les termes.
- Sélectionnez la plage du capteur, l'arrêt de surpression et le chemin de décompression en fonction de l'état stable normal, de l'état stable le plus défavorable et de la limite de protection transitoire.
- Tests complets de maintien de la pression, de fuite, de démarrage et d'arrêt, de commutation de vannes, de protection contre les blocages et de phases de vie.
7. Modèle recommandé pour transmettre les conditions de fonctionnement lors d'une demande
| Champ | Remplissez l'exemple (veuillez remplacer par un projet réel) |
|---|---|
| Milieu et température | Eau purifiée, 20-30℃ |
| Cibler le débit | Nominal 220 mL/min, minimum 200 mL/min |
| Conditions d'entrée | Le niveau de liquide dans le réservoir est à 0,4 m en dessous de la pompe ; il y a de l'air dans le tube au premier démarrage |
| Ligne de décharge | 2,0 mm ID, 1,2 m de longueur, 2 vannes, 1 filtre et aiguille d'extrémité |
| Données de pression à l'état stable | Enregistrez respectivement l'état d'équilibre normal et l'état d'équilibre le plus défavorable, comme la fin de la durée de vie du filtre. |
| Transitoires et protection | Enregistrement individuel des pics de commutation des vannes, des durées, des seuils d'arrêt et des chemins de décompression |
| Régime de service | 45 s par cycle, 1 200 cycles par jour ; indiquer aussi la plage de température ambiante |
| contrôle | 24 V, régulation de vitesse PWM, nécessite un retour FG |
| Vérifier la cible | Débit, pression en régime permanent, pics transitoires, démarrage, élévation de température, fuites et tendances de durée de vie |
Données du site FOREACH et limites des preuves
Foire aux questions | Comment budgétiser les conduites hydrauliques à haute contre-pression ?
Le bilan de pression doit-il être exact pour chaque composant ?
Lors de la phase de sélection préliminaire, la principale résistance peut être identifiée en premier ; au moment d’entrer dans la phase de finalisation, toutes les réductions évidentes et les éléments clés doivent être vérifiés. Dans les circuits microfluidiques, un joint de petit diamètre peut également devenir la principale source de chute de pression.
Que faire si les données du filtre en fin de vie ne sont pas disponibles ?
Demandez d’abord au fournisseur la courbe débit-chute de pression du modèle correspondant, puis établissez les limites via des tests de charge ou un étranglement équivalent. Vous ne pouvez pas utiliser uniquement les données des nouveaux éléments filtrants pour représenter l’ensemble du cycle de vie.
Le pic de pression instantané peut-il être ajouté directement à la pression en régime permanent ?
Cela ne devrait pas être traité de cette façon. La valeur de crête transitoire doit être enregistrée séparément en fonction de l'amplitude, de la durée, du lieu d'occurrence et des conditions de déclenchement pour la plage du capteur, l'arrêt, la décompression et la vérification des limites transitoires des composants ; il ne s'agit pas d'une pression de service continue et n'ajoute pas de point de fonctionnement en régime permanent.
Si le budget de pression est inférieur à 600 kPa, puis-je absolument utiliser une pompe de 600 kPa ?
Pas nécessairement. Confirmez aussi le débit à la pression cible, la marge de pression, le fluide, la température, les conditions d'entrée, le régime de service, la commande, le raccordement et la plus faible pression de service admissible de tout le circuit.
À quelle étape du projet convient-il d'établir le bilan de pression ?
Au stade de la conception, des calculs préliminaires sont d’abord effectués. Au stade du prototype, des capteurs sont utilisés pour mesurer l’état stable normal, l’état stable le plus défavorable et la valeur de crête transitoire. Des limites contrôlées de travail, de marge et de protection sont formées avant que la conception ne soit gelée.