Under strømningsprosessen av væsker går noe mekanisk energi tapt på grunn av strømningsmotstanden. Derfor, for å transportere fluidet fra ett sted til et annet, enten det er å overføre fluidet fra et sted med lavere total spesifikk energi til et sted med høyere total spesifikk energi, eller bare for å overvinne strømningsmotstanden, må mekanisk energi tilføres til fluidet. Maskineriet som brukes til å transportere væsker kalles en pumpe (Pump). Pumper er hovedsakelig klassifisert i tre kategorier basert på deres strukturelle egenskaper og arbeidsprinsipper:
I. Vane-pumper: Disse pumpene fungerer ved at de roterende vingene jobber på væsken, og øker derved den mekaniske energien til væsken. Eksempler inkluderer forskjellige sentrifugalpumper, virvelpumper og aksialstrømspumper, etc.
II Positive fortrengningspumper: Disse pumpene bruker frem- og tilbakegående bevegelse av stempler eller roterende bevegelse av rotorene for å endre volumet til arbeidskammeret, komprimere væsken og utføre arbeid på væsken, og dermed øke den mekaniske energien til væsken. Eksempler inkluderer stempelpumper, tannhjulspumper og skruepumper, etc.
III-jetpumpe: Den fungerer ved å bruke-høyhastighetsstrålen som genereres av arbeidsvæsken for å støte ut væsken, og deretter økes energien til væsken som støtes ut gjennom momentumutveksling.
På grunn av sin enkle struktur, enkle produksjon, stabile flyt, sterke tilpasningsevne og praktiske drift, er sentrifugalpumper mye brukt i kjemisk produksjon. Derfor vil vi i denne artikkelen fokusere på å introdusere sentrifugalpumper.
Arbeidsprinsippet til en sentrifugalpumpe
Når en sentrifugalpumpe er i drift, er den avhengig av det høyhastighetsroterende impelleren for å gjøre det mulig for væsken å tilegne seg energi og øke trykkpotensialet under påvirkning av treghetssentrifugalkraft. Før sentrifugalpumpen begynner å fungere, må pumpekroppen og innløpsrørledningen fylles med flytende medium for å forhindre at det oppstår kavitasjon.
Når pumpehjulet roterer raskt, får bladene mediet til å rotere raskt. Det roterende mediet kastes ut av pumpehjulet under påvirkning av sentrifugalkraft. Etter at vannet inne i pumpen er kastet ut, dannes det et vakuumområde i midten av pumpehjulet. Samtidig suger den kontinuerlig inn væske og gir kontinuerlig viss energi til den innsugde-væsken, for så å slippe ut væsken. Dermed fungerer sentrifugalpumpen kontinuerlig på denne måten.
Strukturen til en sentrifugalpumpe
Det finnes mange typer sentrifugalpumper. Selv om strukturene til ulike typer pumper er forskjellige, er hovedkomponentene i utgangspunktet de samme.
Hovedkomponentene i en sentrifugalpumpe inkluderer: impeller, pumpeaksel, pumpehus, pumpebase, pakningsboks (tetningsanordning), tetningsring, lagerhus, etc.
1. Impeller
Impelleren er arbeidskomponenten i en sentrifugalpumpe. Den oppnår pumping av væsker ved å rotere med høy hastighet og utføre arbeid på væskene. Det er en viktig del av sentrifugalpumpen.
Løftehjulet er vanligvis sammensatt av navet, bladene og dekkplaten. Dekkplaten til løpehjulet er delt inn i den fremre dekkplaten og den bakre dekkplaten. Dekkplaten på innløpssiden av løpehjulet kalles frontdekselplaten, og den andre sidens dekkplate kalles bakdekselplaten.
Når sentrifugalpumpen startes, driver pumpeakselen pumpehjulet til å rotere med høy hastighet sammen. Dette tvinger væsken som er forhåndsfylt- mellom bladene til å rotere. Under påvirkning av treghetssentrifugalkraften beveger væsken seg radielt fra midten til periferien av pumpehjulet.
Under strømningsprosessen gjennom løpehjulet får væsken energi, med dets statiske trykk økende og strømningshastigheten økende. Når væsken forlater pumpehjulet og kommer inn i pumpehuset, bremses den ned på grunn av de gradvis ekspanderende strømningskanalene inne i huset. Noe av den kinetiske energien omdannes til statisk trykkenergi, og strømmer til slutt tangentielt inn i utslippsrørledningen.
I henhold til deres strukturelle former kan løpehjulene klassifiseres i følgende tre typer.
(1) Det lukkede pumpehjulet har dekkplater på begge sider. Det er 4 til 6 blader mellom dekkplatene. Den lukkede impelleren har høy virkningsgrad og er den mest brukte typen. Den er egnet for å transportere rene væsker uten faste partikler eller fibre.
(2) Det åpne -hjulet har ingen dekkplater på begge sider av bladene. Den er egnet for transport av væsker som inneholder store mengder suspendert stoff. Effektiviteten er imidlertid relativt lav og trykket til den transporterte væsken er ikke høyt.
(3) Impelleren av halv-åpen type har bare en bakre dekkplate. Den er egnet for transport av væsker som er utsatt for sedimentering eller inneholder fast suspendert materiale. Dens effektivitet ligger mellom den for de åpne og lukkede pumpehjulene.
2. Pumpeaksel
Hovedfunksjonen til pumpeakselen til en sentrifugalpumpe er å overføre kraft og støtte pumpehjulet for å holde det i arbeidsposisjon og fungere normalt. Den ene enden av akselen er koblet til motorakselen gjennom en kobling, og den andre enden støtter pumpehjulet for rotasjonsbevegelse. Akselen er utstyrt med komponenter som lagre og aksialtetninger.
De vanlige materialene for pumpeaksler er karbonstål og rustfritt stål.
Løftehjulet og akselen er forbundet med en nøkkel. Siden denne koblingsmetoden bare kan overføre dreiemoment, men ikke kan fikse den aksiale posisjonen til løpehjulet, brukes en aksial hylse og en låsemutter i pumpen for å fikse løpehjulets aksiale posisjon.
Etter at pumpehjulet er aksialt plassert med låsemutteren og akselhylsen, for å forhindre at låsemutteren løsner, er det nødvendig å forhindre at pumpen reverserer. Spesielt for nyinstallerte pumper eller pumper som har gjennomgått demontering og reparasjon, bør det utføres en svingretningskontroll i henhold til forskriftene for å sikre samsvar med spesifisert retning.
3. Erme
Funksjonen til akselhylsen er å beskytte pumpeakselen, og konvertere friksjonen mellom pakningen og pumpeakselen til friksjonen mellom pakningen og akselhylsen. Derfor er akselhylsen en-utsatt komponent i sentrifugalpumpen.
Overflaten på akselhylsen kan også gjennomgå behandlinger som karburering, nitrering, forkromning og sprøyting. Kravet til overflateruhet er generelt nødvendig for å nå Ra3,2μm - Ra0,8μm. Dette kan redusere friksjonskoeffisienten og øke levetiden.
4. Lager
Lagrene spiller rollen som støtte for vekten og belastningen til rotoren. I sentrifugalpumper brukes rullelagre for det meste. Den ytre ringen på lageret er i et basisakselsystem med lagerhushullet, mens den indre ringen er i et basehullsystem med den roterende akselen. Den samsvarende kategorien nasjonale standarder har anbefalte verdier, og de kan velges i henhold til spesifikke omstendigheter. Lagre er vanligvis smurt med fett og smøreolje.
5. Fyllboks
Når pumpeakselen stikker ut fra pumpehuset, er det et gap mellom akselen og huset. I enkeltsugende sentrifugalpumper, hvis ingen akseltetningsanordning brukes på denne delen, vil høyt-vannet inne i pumpehuset lekke ut i store mengder. Pakkeboksen er en av de mest brukte akseltetningsenhetene. Pakningsboksen består av fem komponenter: akseltetningshylsen, pakningen, vanntetningsrøret, vanntetningsringen og pakningsdekselet.
⒍蜗壳
Spiralen er en spiral-formet strømningskanal som gradvis øker i tverrsnittsareal fra utløpet av pumpehjulet til innløpet til neste trinns impeller eller til utløpsrøret til pumpen. Strømningskanalen utvides gradvis, og utløpet er i form av et diffusorrør. Etter at væsken strømmer ut av pumpehjulet, kan strømningshastigheten reduseres jevnt, og konvertere en stor del av dens kinetiske energi til statisk trykkenergi.
Fordelene med spiralen er at den er enkel å produsere, har en bred virkningssone, og effektiviteten til pumpen endres lite etter at pumpehjulet er maskinert.
Ulempen er at voluttformen er asymmetrisk. Når du bruker en enkelt spiral, er trykket som virker på rotoren radielt ikke jevnt, noe som sannsynligvis vil føre til at akselen bøyer seg. Derfor, i flertrinnspumper, bruker bare den første og siste seksjonen volutter, mens den midtre seksjonen bruker en styrehjulanordning.
Materialet til volutten er vanligvis støpejern. Spannen til anti-korrosjonspumpen er laget av rustfritt stål eller andre anti-korrosjonsmaterialer, som plast, glassfiber osv. For fler-pumper, på grunn av det høye trykket, er kravene til materialstyrke høyere, og deres spiraler er vanligvis laget av støpt stål.
⒎ Drivhjul
Styrehjulet er en stasjonær skive med forreste ledeskovler viklet rundt ytterkanten på forsiden. Disse ledeskovlene danner en serie diffuserformede-strømningskanaler. På baksiden er det omvendte ledeskovler som leder væsken til innløpet til neste trinns impeller. Etter at væsken er kastet ut av pumpehjulet, flyter den jevnt inn i styrehjulet og fortsetter å strømme utover langs de fremre ledeskovlene, med hastigheten gradvis avtagende og mesteparten av dens kinetiske energi omdannes til statisk trykkenergi.
Den radielle ensidige klaringen mellom pumpehjulet og ledeskovlene er ca. 1 mm. Hvis klaringen er for stor, vil effektiviteten reduseres; hvis den er for liten, vil den forårsake vibrasjoner og støy. Sammenlignet med spiralen er pumpehuset til den segmenterte flertrinns-sentrifugalpumpen med styrehjul enklere å produsere og har en høyere effektivitet for energikonvertering. Imidlertid er installasjon og vedlikehold vanskeligere enn volutten.
16. Tetningsring
For å redusere intern lekkasje og beskytte pumpehuset, er en utskiftbar tetningsring installert på skallet tilsvarende innløpet til pumpehjulet. Den radielle klaringen mellom det indre hullet i tetningsringen og den ytre sirkelen til løpehjulet er vanligvis mellom 0,1 og 0,2 mm. Etter at tetningsringen slites ut, øker den radielle klaringen, noe som resulterer i en reduksjon i pumpens væskeutslippsvolum og en reduksjon i effektivitet. Når tetningsgapet overstiger den angitte verdien, er det nødvendig å erstatte det i tide.
De strukturelle formene til tetningsringen er tre typer:
Flat-ringtype, med enkel struktur og enkel produksjon, men dårlig tetningseffekt;
Den rettvinklede tetningsringen lar væskelekkasje passere gjennom en 90 graders kanal, noe som resulterer i en bedre tetningseffekt sammenlignet med den flate-ringtypen. Det er mye brukt.
Labyrinttetningsringen har en god tetningseffekt, men strukturen er kompleks og produksjonen er vanskelig. Derfor brukes den sjelden i sentrifugalpumper.
Arbeidsprosessen til en sentrifugalpumpe
Før du starter pumpen, fyll pumpen med væsken som skal transporteres først.
2. Etter at pumpen er startet, driver pumpeakselen pumpehjulet til å rotere med høy hastighet, og genererer sentrifugalkraft. Under denne kraften blir væsken kastet fra midten av pumpehjulet til periferien av pumpehjulet, trykket øker, og den strømmer inn i pumpehuset med svært høy hastighet (15-25 m/s).
3. I pumpehuset, når strømningskanalen ekspanderer kontinuerlig, reduseres strømningshastigheten til væsken, noe som fører til at mesteparten av den kinetiske energien omdannes til trykkenergi. Til slutt strømmer væsken ut fra utløpsporten med et relativt høyt statisk trykk og kommer inn i utløpsrørledningen.
4. Etter at væsken inne i pumpen er drevet ut, dannes det et vakuum i midten av pumpehjulet. Under trykkforskjellen mellom væskeoverflatetrykket (atmosfærisk trykk) og trykket inne i pumpen (negativt trykk), kommer væsken inn i pumpen gjennom sugerørledningen og fyller posisjonen der væsken ble drevet ut.
Klassifisering av sentrifugalpumper
Sentrifugalpumpeprodukter er generelt klassifisert i henhold til deres strukturelle egenskaper. Det finnes ulike klassifiseringsmetoder, inkludert seks typer: klassifisert etter arbeidstrykk, etter antall fungerende impellere, etter måten impelleren tar inn vann, etc.
⒈ I henhold til arbeidspress:
Lavt-trykkspumpe: Trykket er lavere enn 100 meter vannsøyle.
Medium-trykkpumpe: Trykket varierer fra 100 til 650 meter med vannsøyle.
Høytrykkspumpe-: Trykket er høyere enn 650 meter vannsøyle.
2. I henhold til antall arbeidshjul:
Ett-trinnspumpe: Dette refererer til en pumpe der det bare er ett pumpehjul på pumpeakselen.
Flertrinnspumpe: Denne typen pumpe har to eller flere pumpehjul på akselen. I dette tilfellet er pumpens totale trykkhøyde summen av hodene generert av hver av de n pumpehjulene.
3. I henhold til vanninntaksmetoden til pumpehjulet:
Enkel-vanninntakspumpe-: Også kjent som enkelt-sugepumpe betyr det at det bare er én vanninntaksport på pumpehjulet.
Toveis sugepumpe: Også kjent som dobbel-sugepumpe, den har en innløpsport på begge sider av pumpehjulet. Strømningshastigheten er dobbelt så stor som for en enkelt-sugepumpe. Det kan grovt sett betraktes som to enkle-sugepumpehjul plassert rygg-til-rygg.
4. I henhold til posisjonen til pumpeakselen:
Horisontal pumpe: Pumpeakselen er i horisontal posisjon.
Vertikal pumpe: Pumpeakselen er i vertikal posisjon.
5. I henhold til formen på pumpehusskjøten:
Horisontal delt pumpe: Det er en der leddsømmen åpnes på horisontalplanet som går gjennom aksen.
Vertikal fugeflatepumpe: Dette refererer til en pumpe hvor fugeflaten er vinkelrett på akselinjen.
6. Metoden for å lede vannet som kommer ut av pumpehjulet mot utløpskammeret:
Huspumpe: Etter at vann kommer ut av impelleren, kommer det direkte inn i pumpehuset som har en spiralform.
Ledevingepumpe: Etter at vann kommer ut av impelleren, kommer det inn i ledeskovlene som er satt utenfor impelleren, og fortsetter deretter til neste trinn eller strømmer inn i utløpsrøret.
⒎ Avhengig av de ulike mediene som transporteres, kan sentrifugalpumper klassifiseres som: vannpumper, oljepumper, korrosjonsbestandige-pumper osv.
Kavitasjon og damplås
Erosjonsfenomen
Fra arbeidsprinsippet til sentrifugalpumpen kan det være kjent at etter at væsken mellom bladene er kastet ut fra det høyhastighets roterende pumpehjulet, dannes et lavt-trykksområde nær impellerinnløpet. Når trykket ved impellerinnløpet er lik eller lavere enn det mettede damptrykket pV til den transporterte væsken ved driftstemperatur, vil væsken i dette området fordampe og danne bobler. Når boblene beveger seg med væsken til høytrykksområdet-, vil de raskt kondensere på grunn av trykket.
I øyeblikket med boblekondensering dannes et lokalt vakuum. Den omgivende væsken suser mot rommet som tidligere var okkupert av boblen med høy hastighet, og forårsaker støt og vibrasjoner, noe som resulterer i en betydelig støtkraft. Spesielt når kondensasjonspunktet til boblen er nær overflaten av bladet, slår mange væskepartikler bladet med høy frekvens og trykk; samtidig kan boblen også inneholde en liten mengde oksygen og andre stoffer som virker kjemisk etsende på metallmaterialer. Under den kombinerte virkningen av kontinuerlig støt og kjemisk korrosjon, blir overflaten av bladet skadet, og danner flekker og sprekker, noe som vil føre til for tidlig skade på bladet. Dette fenomenet kalles kavitasjon i sentrifugalpumper.
Fenomenet gassbinding
Når en sentrifugalpumpe startes, hvis det er luft i pumpen, på grunn av den lave tettheten av luft, er sentrifugalkraften som genereres etter rotasjon liten. Som et resultat er lavtrykket som dannes i senterområdet av pumpehjulet utilstrekkelig til å suge inn væsken. Selv om sentrifugalpumpen startes, kan den ikke fullføre transportoppgaven. Dette fenomenet kalles "luftsluse".
Dette indikerer at sentrifugalpumpen ikke har-selvfyllingsevne. Derfor, før sentrifugalpumpen startes, må den fylles med væsken som skal transporteres. Selvfølgelig, hvis sugeinntaket til sentrifugalpumpen er plassert under væskenivået til den transporterte væsken, vil væsken automatisk strømme inn i pumpen. Dette er et spesielt tilfelle. Sentrifugalpumpens sugerør er utstyrt med en bunnventil for å hindre at væsken som ble fylt før start renner ut av pumpen. Filtersilen kan forhindre at faste stoffer i væsken suges inn og blokkerer rørledningene og utløpsrøret til pumpehuset. Reguleringsventilen installert i utløpsrøret brukes til å starte pumpen, stoppe pumpen og regulere strømmen.
Fra perspektivet til de forskjellige årsakene til kavitasjon og damplås:
Luftbinding refererer til tilstedeværelsen av luft inne i pumpehuset. Det oppstår vanligvis når pumpen startes. Den viktigste manifestasjonen er at luften inne i pumpekroppen ikke er fullstendig fjernet. Mens kavitasjon er forårsaket av at væsken når sitt fordampningstrykk ved en viss temperatur. Det kan sees at det er nært knyttet til det transporterte mediet og arbeidsforholdene.
Følgende metoder kan brukes for å forhindre at luftsluse-fenomenet oppstår:
1. Før du starter, fyll skallet med væske. Sørg for en tett forsegling på skallet. Vannpåfyllingsventilen og dusjhodet må ikke lekke. Tetningsytelsen skal være god.
2. Sentrifugalpumpens sugerør er utstyrt med en bunnventil for å hindre at væsken som ble pumpet inn før oppstart renner tilbake i pumpen. Filtersilen kan forhindre at faste partikler i væsken suges inn. Utløpsrørledningen er utstyrt med en reguleringsventil som brukes til å starte og stoppe pumpen og regulere strømningshastigheten.
3. Plasser sugeinntaket til sentrifugalpumpen under væskenivået der væsken skal transporteres. Væsken vil automatisk strømme inn i pumpen.
Årsakene og løsningene til kavitasjonsforekomst
De viktigste årsakene til kavitasjon er:
1. Motstanden til innløpsrørledningen er for høy eller rørledningen er for tynn.
2. Temperaturen på det transporterte mediet er for høy;
3. Overdreven strømning, det vil si at utløpsventilen er åpnet for bredt;
4. Installasjonshøyden er for høy, noe som påvirker væskeinntakskapasiteten til pumpen.
5. Utvalgsspørsmål, herunder valg av pumper og valg av pumpematerialer mv.
Løsning:
1. Fjern fremmedlegemer fra innløpsrørledningen for å sikre jevn strømning, eller øk rørledningens diameter.
2. Reduser temperaturen på det transporterte mediet;
3. Reduser installasjonshøyden;
4. Bytt ut pumpen eller foreta forbedringer av enkelte komponenter i pumpen, for eksempel bruk av materialer som er motstandsdyktige mot kavitasjon.
