1. Tsentrifugaalpumba tööpõhimõte
Kui tsentrifugaalpump töötab, tugineb see suurel kiirusel pöörlevale tiivikule, et suurendada vedeliku rõhuenergiat inertsiaalse tsentrifugaaljõu toimel. Enne tsentrifugaalpumba tööle hakkamist tuleb pumba korpus ja sisselasketorustik kavitatsiooni vältimiseks täita vedela keskkonnaga.
Kui tiivik pöörleb kiiresti, soodustavad labad söötme kiiret pöörlemist. Pöörlev keskkond lendab tsentrifugaaljõu mõjul tiivikust välja ja pumba sees olev vesi paiskub välja, moodustades tiiviku keskel vaakumala. Pidev vedeliku sissehingamine, andes samal ajal sissehingatavale vedelikule pidevalt teatud energiat selle väljutamiseks. Tsentrifugaalpump töötab pidevalt niimoodi.
2. Tsentrifugaalpumba ehitus
Tsentrifugaalpumpasid on palju ja kuigi iga pumba tüübi konstruktsioonid on erinevad, on põhikomponendid põhimõtteliselt samad.
Tsentrifugaalpumba põhikomponendid on: tiivik, pumba võll, pumba korpus, pumbapesa, tihenduskast (võlli tihendusseade), lekkeid vähendav rõngas, laagripesa jne.
Tööratas on tsentrifugaalpumba töökomponent, mis tugineb vedelikuga töötamiseks ja vedeliku transportimiseks oma kiirele pöörlemisele. See on tsentrifugaalpumba oluline komponent.
Tööratas koosneb üldiselt kolmest osast: rummust, labadest ja katteplaadist. Tööratta katteplaadi saab jagada esi- ja tagumiseks katteplaadiks. Tiiviku pordipoolset katteplaati nimetatakse eesmiseks katteplaadiks ja teisel küljel olevat katteplaati nimetatakse tagumiseks katteplaadiks.
Pärast tsentrifugaalpumba käivitamist paneb pumba võll tiiviku suurel kiirusel pöörlema, sundides labade vahele eeltäidetud vedelikku pöörlema. Inertsiaalse tsentrifugaaljõu toimel liigub vedelik radiaalselt tiiviku keskpunktist välisümbermõõdule.
Vedelik saab energiat liikumisel läbi tiiviku, mille tulemuseks on staatilise rõhu energia suurenemine ja voolukiiruse suurenemine. Kui vedelik väljub tiivikust ja siseneb pumba korpusesse, aeglustub see korpuse sees oleva voolukanali järkjärgulise laienemise tõttu. Osa kineetilisest energiast muundatakse staatiliseks rõhuenergiaks ja lõpuks voolab tangentsiaalset suunda mööda tühjendustorustikku.
Struktuurivormi järgi võib tiivikud jagada kolmeks järgmiseks tüübiks.
(1)Suletud tiivikul on tiiviku mõlemal küljel katteplaadid, katteplaatide vahel on 4-6 labad. Suletud tiivik on kõrge kasuteguriga ja laialdaselt kasutatav, sobib puhaste vedelike transportimiseks ilma tahkete osakeste ja kiududeta.
(2)Avatud tiivikul ei ole tera mõlemal küljel katteplaate, mis sobib suures koguses heljuvaid aineid sisaldavate vedelike transportimiseks. Sellel on madal efektiivsus ja transporditava vedeliku rõhk ei ole kõrge.
Poolavatud tiivikul on ainult tagumine katteplaat ja see sobib kergesti settivate või tahkeid heljuvaid aineid sisaldavate vedelike edasitoimetamiseks. Selle efektiivsus on avatud ja suletud tiiviku vahel.
Tsentrifugaalpumba pumba võlli põhiülesanne on edastada jõudu ja toetada tiivikut normaalse töö säilitamiseks tööasendis. See on ühendatud mootori võlliga ühes otsas oleva haakeseadise kaudu ja toetab teisest otsast tiivikut pöörleva liikumise jaoks. Võll on varustatud laagrite, aksiaaltihendite ja muude komponentidega.
Tavaliselt kasutatavad pumbavõllide materjalid on süsinikteras ja roostevaba teras.
Tööratas ja võll on ühendatud võtmetega. Kuna see ühendusviis suudab edastada ainult pöördemomenti ega suuda fikseerida tiiviku aksiaalset asendit, kasutatakse veepumbas tiiviku aksiaalse asendi fikseerimiseks ka võlli hülsi ja lukustusmutrit.
Pärast seda, kui tiivik on lukustusmutri ja võlli hülsiga aksiaalselt positsioneeritud, on lukustusmutri tagasitõmbamise vältimiseks vaja vältida veepumba tagurdamist, eriti veepumba esmasel paigaldamisel või veepumba pärast lahtivõtmist. ja hooldust, tuleks rooli kontrollimine läbi viia vastavalt eeskirjadele, et tagada kooskõla kindlaksmääratud juhtimisega.
Võlli hülsi ülesanne on kaitsta pumba võlli, muutes tihendi ja pumba võlli vahelise hõõrdumise tihendi ja võlli hülsi vaheliseks hõõrdumiseks. Seetõttu on võlli hülss tsentrifugaalpumba kergesti kuluv osa.
Võlli hülsi pinda saab üldiselt töödelda selliste meetoditega nagu karburiseerimine, nitridimine, kroomimine, pihustamine jne. Pinna kareduse nõue on üldiselt Ra3,2 μm kuni Ra{2}},8 μm. See võib vähendada hõõrdetegurit ja pikendada kasutusiga.
Laagrid mängivad rolli rootori kaalu ja kandevõime toetamisel. Veerelaagreid kasutatakse tavaliselt tsentrifugaalpumpades, kusjuures välimine rõngas ja laagripesa augud kasutavad alusvõlli süsteemi ning sisemine rõngas ja võll kasutab alusavade süsteemi. Laagreid määritakse üldiselt määrde ja õliga.
Kui pumba võll läbib pumba korpust, jääb võlli ja korpuse vahele tühimik. Ühe imemisega tsentrifugaalpumba puhul, kui võllitihendit selles kohas ei kasutata, lekib pumba korpuse sees olevat kõrgsurvevett suures koguses välja. Pakkekarp on tavaliselt kasutatav võlli tihendusseade. Tihenduskast koosneb viiest komponendist: võllitihend, tihend, veetihendi toru, veetihendi rõngas ja tihend.
Pööris viitab spiraalsele voolukanalile, mille ristlõikepindala järk-järgult suureneb tiiviku väljalaskeavast järgmise astme tiiviku sisselaskeava või pumba väljalasketoruni. Voolukanal laieneb järk-järgult ja väljalaskeava on difusioonitoru kujuline. Pärast vedeliku väljavoolu tiivikust võib selle voolukiirus aeglaselt väheneda, muutes suure osa kineetilisest energiast staatiliseks rõhuenergiaks.
Voluudi eelisteks on lihtne valmistamine, lai kasuteguritsoon ja minimaalsed efektiivsuse muutused pumbas pärast tiiviku pööramist.
Puuduseks on see, et spiraali kuju on asümmeetriline ning üksiku spiraali kasutamisel on rootori radiaalsuunale mõjuv rõhk ebaühtlane, mistõttu võib võll kergesti painduda. Seetõttu kasutavad mitmeastmelistes pumpades voluute ainult esimene ja viimane sektsioon, samas kui keskmises osas kasutatakse juhtratta seadmeid.
Teokarpide materjaliks on üldjuhul malm. Korrosioonivastase pumba spiraal on valmistatud roostevabast terasest või muudest korrosioonivastastest materjalidest, nagu plast, klaaskiud jne. Kõrge rõhu tõttu nõuavad mitmeastmelised pumbad suurt materjalitugevust ja nende spiraalid on üldjuhul valmistatud terasest valatud.
Juhtratas on fikseeritud ketas, mille eesmised juhtlabad on mähitud ümber tiiviku esikülje välisserva, moodustades difusioonikujulised voolukanalid. Tagaküljel on tagurpidi juhtlabad, mis juhivad vedelikku tiiviku järgmise astme poole. Pärast tiivikust väljaviskamist siseneb vedelik aeglaselt juhtlabadesse ja voolab edasi mööda eesmisi juhtlabasid väljapoole. Kiirus väheneb järk-järgult ja suurem osa kineetilisest energiast muundatakse staatiliseks rõhuenergiaks.
Radiaalne ühepoolne kliirens tiiviku ja juhtlabade vahel on ligikaudu 1 mm. Kui vahe on liiga suur, siis efektiivsus väheneb; Kui vahe on liiga väike, põhjustab see vibratsiooni ja müra. Võrreldes spiraaliga on juhtratastega segmenteeritud mitmeastmelist tsentrifugaalpumba korpust lihtsam valmistada ja sellel on energia muundamisel suurem efektiivsus. Kuid paigaldamine ja hooldamine on teokarpidest keerulisem.
Sisemise lekke vähendamiseks ja pumba korpuse kaitsmiseks paigaldatakse korpusele vahetatavad tihendusrõngad, mis vastavad tiiviku sisselaskeavale. Tihendusrõnga sisemise ava ja tiiviku välimise ringi vaheline radiaalne vahe on üldiselt vahemikus 0.1-0,2 mm. Pärast tihendusrõnga kulumist suureneb radiaalne kliirens, pumba väljalaske maht väheneb ja efektiivsus väheneb. Kui tihendusvahe ületab määratud väärtuse, tuleb see õigeaegselt välja vahetada.
Tihendusrõngaid on kolm konstruktsioonivormi:
Esiteks on lamerõnga tüübil lihtne struktuur ja seda on lihtne valmistada, kuid tihendusefekt on halb. Teiseks annab täisnurga tihendusrõngas vedeliku lekke jaoks 90-kraadise kanali, mille tulemuseks on parem tihendusvõime kui lamerõnga tüüp ja seda kasutatakse laialdaselt. Kolmandaks on labürindi tihendusrõngal hea tihendusefekt, kuid selle struktuur on keeruline ja raskesti valmistatav, mida tsentrifugaalpumpades kasutatakse harva.
3. Tsentrifugaalpumba tööprotsess
(1) Enne pumba käivitamist täitke pump transporditava vedelikuga.
(2) Pärast pumba käivitamist paneb pumba võll tiiviku koos suurel kiirusel pöörlema, tekitades tsentrifugaaljõu. Selle toimingu käigus paiskub vedelik keskelt tiiviku välimise ümbermõõdu suunas, põhjustades rõhu tõusu ja voolates suure kiirusega (15-25 m/s) pumba korpusesse.
(3) Pöördpumba korpuses aeglustub voolukanali pideva laienemise tõttu vedeliku voolukiirus, muutes suurema osa kineetilisest energiast rõhuenergiaks. Lõpuks voolab vedelik väljalaskeavast suurema staatilise rõhuga väljalasketorustikku.
(4) Pärast pumba sees oleva vedeliku väljaviskamist tekib tiiviku keskele vaakum. Vedeliku taseme rõhu (atmosfäärirõhk) ja pumba rõhu (negatiivne rõhk) vahelise rõhuerinevuse all siseneb vedelik imitorustiku kaudu pumpa, täites vedeliku väljalaskekoha.
4. Tsentrifugaalpumpade klassifikatsioon
Tsentrifugaalpumba tooteid klassifitseeritakse üldiselt nende struktuuriomaduste järgi, kasutades mitmeid klassifitseerimismeetodeid, sealhulgas töörõhk, töörataste arv ja tiivikute sisselaske meetod.
(1) Vastavalt töörõhule:
Madalsurvepump: rõhk alla 100 meetri veesambast;
Keskmise rõhuga pump: rõhk vahemikus 100-650 meetrit veesambast;
Kõrgsurvepump: rõhk on suurem kui 650 meetrit veesambast.
(2) Vastavalt töötavate tiivikute arvule:
Üheastmeline pump: viitab sellele, et pumba võllil on ainult üks tiivik.
Mitmeastmeline pump.: pumba võllil on kaks või enam tiivikut ja pumba kogukõrgus on n tiiviku tekitatud tiivikute summa.
(3) Vastavalt tiiviku sisselaskemeetodile:
Ühepoolne sisselaskepump: tuntud ka kui üks imemispump, mis tähendab, et tiivikul on ainult üks sisselaskeava.
Kahepoolne sisselaskepump: tuntud ka kui kahekordne imemispump, mis tähendab, et tiiviku mõlemal küljel on sisselaskeava. Selle voolukiirus on kaks korda suurem kui ühe imemispumba voolukiirus, mida saab ligikaudselt võrrelda kahe ühe imipumba tiivikuga, mis on üksteisega vastamisi asetatud.
(4) Vastavalt pumba võlli asendile:
Horisontaalne pump: pumba võll asub horisontaalasendis.
Vertikaalne pump: pumba võll asub vertikaalses asendis.
(5) Vastavalt pumba korpuse ühenduskujule:
Horisontaalne avatud tüüpi pump: viitab telge läbival horisontaaltasandil avatud vuugiõmblusele.
Vertikaalne vuugipinna pump: see tähendab, et liitepind on teljega risti.
(6) Vee suunamise meetod tiivikult survekambrisse on järgmine:
Spiraalkorpusega pump: pärast vee väljumist tiivikust siseneb see spiraalse kujuga otse pumba korpusesse.
Juhtlaba pump: kui vesi väljub tiivikust, siseneb see sellest väljaspool asuvatesse juhtlabadesse ja seejärel järgmisse etappi või voolab väljalasketorusse.
(7) Vastavalt tsentrifugaalpumpade poolt edastatavatele erinevatele vahenditele võib selle jagada puhta vee pumpadeks, õlipumpadeks, korrosioonikindlateks pumpadeks jne.
5. Kavitatsioon ja gaasi sidumine
Tsentrifugaalpumba tööpõhimõtte kohaselt moodustub labadevahelise vedeliku suurel kiirusel pöörlevast tiivikust väljaviskamisel tiiviku sisselaskeava lähedale madalrõhuala. Kui rõhk tiiviku sisselaskeava juures on töötemperatuuril võrdne transporditava vedeliku küllastunud auru rõhuga pV või sellest madalam, aurustub selles kohas olev vedelik ja tekitab mullid. Kui mullid voolavad koos vedelikuga kõrgrõhutsooni, kondenseeruvad need kiiresti rõhu all.
Mullide kondenseerumise hetkel tekib lokaalne vaakum ja ümbritsev vedelik sööstab suure kiirusega mulli poolt hõivatud ruumi poole, põhjustades lööki ja vibratsiooni, mille tulemuseks on märkimisväärne löögijõud. Eriti kui mullide kondensatsioonipunkt asub tera pinna lähedal, mõjutavad paljud vedelikuosakesed tera suure sageduse ja rõhuga; Samal ajal võivad mullid sisaldada ka vähesel määral hapnikku, mis võib põhjustada metallmaterjalide keemilist korrosiooni. Pideva löögi ja keemilise korrosiooni koosmõjul kahjustatakse terade pind, mille tulemuseks on laigud ja praod, mis põhjustavad terade enneaegset kahjustamist. Seda nähtust nimetatakse tsentrifugaalpumpade kavitatsiooniks.
Tsentrifugaalpumba käivitamisel, kui pumba sees on õhku, on väikese õhutiheduse tõttu pärast pöörlemist tekkiv tsentrifugaaljõud väike ja tiiviku keskosas tekkivast madalast rõhust ei piisa pumba sisse imemiseks. vedel. Isegi kui tsentrifugaalpump käivitatakse, ei suuda see transpordiülesannet lõpule viia. Seda nähtust nimetatakse õhu sidumiseks.
See näitab, et tsentrifugaalpumbal puudub iseimemisvõime, mistõttu pump tuleb enne käivitamist täita veetava vedelikuga. Muidugi, kui tsentrifugaalpumba imemisava asetatakse transporditava vedeliku vedeliku tasemest allapoole, voolab vedelik automaatselt pumpa, mis on erijuhtum. Tsentrifugaalpumba imemistorustik on varustatud põhjaklapiga, et enne käivitamist sissepritsitud vedelik pumbast välja ei voolaks. Filter võib blokeerida vedeliku tahke imemise ja torujuhtme ning pumba korpuse tühjendustorustikule paigaldatud reguleerimisventiili kasutatakse pumba käivitamiseks, seiskamiseks ja voolukiiruse reguleerimiseks.
Kavitatsiooni ja gaasi sidumise erinevatest põhjustest:
Õhu sidumine viitab õhu olemasolule pumba korpuses, mis tavaliselt ilmneb pumba käivitamisel ja väljendub peamiselt selles, et pumba korpuses olev õhk ei ole täielikult tühjenenud; Kavitatsioon on tingitud sellest, et vedelik saavutab oma aurustumisrõhu teatud temperatuuril, mis on tihedalt seotud edastuskeskkonna ja töötingimustega.
Gaasi sidumise nähtuse vältimiseks on järgmised meetodid:
(1) Enne käivitamist täitke kest vedelikuga. Veenduge, et korpus oleks korralikult tihendatud ja et vee täitmiseks mõeldud ventiil ja dušiotsik ei lekiks. Tagage hea tihendusvõime.
(2) Tsentrifugaalpumba imitorustik on varustatud põhjaklapiga, et enne käivitamist sissepritsitud vedelik pumbast välja ei voolaks. Filter võib takistada vedelikus sisalduva tahke aine sisseimemist. Väljalasketorustik on varustatud reguleerimisventiiliga, mida saab kasutada pumba käivitamisel, seiskamisel ja voolukiiruse reguleerimisel.
(3) Asetage tsentrifugaalpumba imemisava transporditava vedeliku taseme alla ja vedelik voolab automaatselt pumpa.
Kavitatsiooni peamised põhjused on:
(1) Sisselasketorustikul on liigne takistus või torujuhe on liiga õhuke
(2) edastuskandja temperatuur on liiga kõrge;
(3) Liigne vool, mis tähendab, et väljalaskeklapp on liiga laialt avatud;
(4) Paigalduskõrgus on liiga kõrge, mis mõjutab pumba imemisvõimsust;
(5) Valikuprobleemid, sealhulgas pumba valik, pumba materjali valik jne
arveldustingimused:
(1) Puhastage sisselasketorustikus olevad võõrkehad, et muuta sisselaskeava takistusteta, või suurendage toru läbimõõtu;
(2) Vähendage transpordivahendi temperatuuri;
(3) Vähendage paigalduskõrgust;
(4) Valige pump uuesti või täiustage pumba teatud komponente, näiteks kasutage korrosioonikindlaid materjale.