1. Principiul de funcționare al pompei centrifuge
Când o pompă centrifugă funcționează, se bazează pe rotorul rotativ de mare viteză pentru a crește energia de presiune a lichidului sub acțiunea forței centrifuge inerțiale. Înainte ca pompa centrifugă să înceapă să funcționeze, corpul pompei și conducta de admisie trebuie umplute cu mediu lichid pentru a preveni cavitația.
Când rotorul se rotește rapid, paletele favorizează rotirea rapidă a mediului. Mediul rotativ zboară din rotor sub acțiunea forței centrifuge, iar apa din interiorul pompei este aruncată, formând o zonă de vid în centrul rotorului. Inhalarea continuă a lichidului, oferind în mod continuu o anumită cantitate de energie lichidului inhalat pentru a-l expulza. Pompa centrifugă funcționează continuu astfel.
2. Structura pompei centrifuge
Există multe varietăți de pompe centrifuge și, deși structurile fiecărui tip de pompă sunt diferite, componentele principale sunt practic aceleași.
Componentele principale ale unei pompe centrifuge includ: rotor, arborele pompei, carcasa pompei, scaunul pompei, cutia de ambalare (dispozitiv de etanșare a arborelui), inelul de reducere a scurgerilor, scaunul rulmentului etc.
Rotorul este componenta de lucru a unei pompe centrifuge, care se bazează pe rotația sa de mare viteză pentru a lucra asupra lichidului și a realiza transportul lichidului. Este o componentă importantă a unei pompe centrifuge.
Rotorul este în general compus din trei părți: butucul, paletele și placa de acoperire. Placa de acoperire a rotorului poate fi împărțită în placa de acoperire frontală și placa de acoperire din spate. Placa de acoperire de pe partea portului rotorului se numește placa de acoperire frontală, iar placa de acoperire de pe cealaltă parte se numește placa de acoperire din spate.
După ce pompa centrifugă este pornită, arborele pompei antrenează rotorul să se rotească la viteză mare, forțând lichidul pre-umplut între palete să se rotească. Sub acțiunea forței centrifuge inerțiale, lichidul se deplasează radial de la centrul rotorului spre circumferința exterioară.
Lichidul câștigă energie în timpul mișcării sale prin rotor, rezultând o creștere a energiei de presiune statică și o creștere a vitezei de curgere. Când lichidul părăsește rotorul și intră în carcasa pompei, acesta încetinește din cauza extinderii treptate a canalului de curgere din interiorul carcasei. O parte din energia cinetică este convertită în energie statică de presiune și în cele din urmă curge în conducta de refulare de-a lungul direcției tangențiale.
În funcție de forma structurală, rotoarele pot fi împărțite în următoarele trei tipuri.
(1)Rotorul închis are plăci de acoperire pe ambele părți ale rotorului, cu palete 4-6 între plăcile de acoperire. Rotorul închis are o eficiență ridicată și este utilizat pe scară largă, potrivit pentru transportul de lichide curate, fără particule solide și fibre.
(2) Rotorul deschis nu are plăci de acoperire pe ambele părți ale lamei, ceea ce este potrivit pentru transportul lichidelor care conțin o cantitate mare de solide în suspensie. Are eficiență scăzută și presiunea lichidului transportat nu este mare.
Rotorul semideschis are doar o placă de acoperire din spate și este potrivit pentru transportul de lichide care sunt ușor de sedimentat sau care conțin solide solide în suspensie. Eficiența sa este între rotoarele deschise și închise.
Funcția principală a arborelui pompei unei pompe centrifuge este de a transmite puterea și de a sprijini rotorul pentru a menține funcționarea normală în poziția de lucru. Este conectat la arborele motorului printr-un cuplaj la un capăt și susține rotorul pentru mișcare de rotație la celălalt capăt. Arborele este echipat cu rulmenți, etanșări axiale și alte componente.
Materialele utilizate în mod obișnuit pentru arborii pompelor sunt oțelul carbon și oțelul inoxidabil.
Rotorul și arborele sunt conectate prin chei. Deoarece această metodă de conectare poate transmite doar cuplul și nu poate fixa poziția axială a rotorului, un manșon arborelui și o piuliță de blocare sunt, de asemenea, utilizate în pompa de apă pentru a fixa poziția axială a rotorului.
După ce rotorul este poziționat axial cu o piuliță de blocare și un manșon de arbore, pentru a preveni retragerea piuliței de blocare, este necesar să se prevină inversarea pompei de apă, în special pentru instalarea inițială a pompei de apă sau a pompei de apă după demontare și întreținere, inspecția direcției trebuie efectuată conform reglementărilor pentru a asigura coerența cu direcția specificată.
Funcția manșonului arborelui este de a proteja arborele pompei, transformând frecarea dintre garnitură și arborele pompei în frecarea dintre garnitură și manșonul arborelui. Prin urmare, manșonul arborelui este o parte ușor de uzat a pompei centrifuge.
Suprafața manșonului arborelui poate fi tratată în general prin metode precum carburarea, nitrurarea, cromarea, pulverizarea etc. Cerința de rugozitate a suprafeței este în general Ra3,2 μm până la Ra0,8 μm. Poate reduce coeficientul de frecare și poate îmbunătăți durata de viață.
Rulmenții joacă un rol în susținerea greutății și a capacității portante a rotorului. Rulmenții de rulare sunt utilizați în mod obișnuit la pompele centrifuge, cu inelul exterior și orificiile scaunului rulmentului folosind un sistem de arbore de bază, iar inelul și arborele interior folosind un sistem de orificii de bază. Rulmenții sunt în general lubrifiați cu unsoare și ulei.
Când arborele pompei trece prin carcasa pompei, există un spațiu între arbore și carcasă. Într-o singură pompă centrifugă de aspirație, dacă dispozitivul de etanșare a arborelui nu este utilizat în această locație, apa de înaltă presiune din interiorul carcasei pompei se va scurge în cantități mari. Cutia de ambalare este un dispozitiv de etanșare a arborelui utilizat în mod obișnuit. Cutia de ambalare este compusă din cinci componente: etanșare arbore, etanșare, țeavă de etanșare cu apă, inel de etanșare cu apă și glandă de etanșare.
O volută se referă la un canal de curgere în spirală cu o suprafață în secțiune transversală care crește treptat de la ieșirea rotorului la intrarea rotorului treptei următoare sau la conducta de evacuare a pompei. Canalul de curgere se extinde treptat, iar ieșirea are forma unui tub de difuzie. După ce lichidul curge din rotor, debitul său poate scădea lent, transformând o mare parte a energiei cinetice în energie statică de presiune.
Avantajele unei volute sunt fabricarea ușoară, o zonă largă de eficiență și modificări minime ale eficienței pompei după rotirea rotorului.
Dezavantajul este că forma volutei este asimetrică, iar la utilizarea unei singure volute, presiunea care acționează asupra direcției radiale a rotorului este neuniformă, ceea ce poate determina cu ușurință îndoirea arborelui. Prin urmare, în pompele cu mai multe trepte, doar prima și ultima secțiune folosesc volute, în timp ce în secțiunea din mijloc se folosesc dispozitive cu roți de ghidare.
Materialul cojilor de melc este, în general, fontă. Voluta pompei anticorozive este realizată din oțel inoxidabil sau din alte materiale anticorozive, cum ar fi plasticul, fibră de sticlă etc. Datorită presiunii ridicate, pompele cu mai multe etape necesită rezistență ridicată a materialului, iar volutele lor sunt în general realizate din oțel turnat.
Roata de ghidare este un disc fix cu palete de ghidare înainte înfășurate în jurul marginii exterioare a rotorului din față, formând canale de curgere în formă de difuzie. Pe spate există palete de ghidare inversă care ghidează lichidul către următoarea treaptă a rotorului. După ce a fost aruncat din rotor, lichidul intră încet în paletele de ghidare și continuă să curgă în afară de-a lungul paletelor de ghidare înainte. Viteza scade treptat, iar cea mai mare parte a energiei cinetice este transformată în energie statică de presiune.
Jocul radial unilateral dintre rotor și paletele de ghidare este de aproximativ 1 mm. Dacă decalajul este prea mare, eficiența va scădea; Dacă decalajul este prea mic, va provoca vibrații și zgomot. În comparație cu voluta, carcasa pompei centrifugă segmentată în mai multe trepte cu roți de ghidare este mai ușor de fabricat și are o eficiență mai mare în conversia energiei. Dar instalarea și întreținerea sunt mai dificile decât cojile de melc.
Pentru a reduce scurgerile interne și pentru a proteja carcasa pompei, pe carcasa corespunzătoare orificiului de intrare a rotorului sunt instalate inele de etanșare înlocuibile. Jocul radial dintre orificiul interior al inelului de etanșare și cercul exterior al rotorului este în general între 0.1-0.2mm. După uzura inelului de etanșare, jocul radial crește, volumul de refulare al pompei scade, iar eficiența scade. Când spațiul de etanșare depășește valoarea specificată, acesta trebuie înlocuit în timp util.
Există trei forme structurale de inele de etanșare:
În primul rând, tipul de inel plat are o structură simplă și este ușor de fabricat, dar efectul de etanșare este slab. În al doilea rând, inelul de etanșare în unghi drept oferă un canal de 90 de grade pentru scurgerea lichidului, rezultând o performanță de etanșare mai bună decât tipul de inel plat și este utilizat pe scară largă. În al treilea rând, inelul de etanșare labirint are un efect de etanșare bun, dar structura sa este complexă și dificil de fabricat, care este rar utilizat în pompele centrifuge.
3. Procesul de lucru al pompei centrifuge
(1) Înainte de a porni pompa, umpleți pompa cu lichidul de transportat.
(2) După pornirea pompei, arborele pompei antrenează rotorul să se rotească împreună cu viteză mare, generând forță centrifugă. Sub această acțiune, lichidul este aruncat spre circumferința exterioară a rotorului din centru, provocând o creștere a presiunii și curgând în carcasa pompei cu o viteză mare (15-25 m/s).
(3) În carcasa pompei volute, datorită expansiunii continue a canalului de curgere, debitul lichidului încetinește, transformând cea mai mare parte a energiei cinetice în energie de presiune. În cele din urmă, lichidul curge în conducta de refulare la o presiune statică mai mare din orificiul de refulare.
(4) După ce lichidul din interiorul pompei este aruncat afară, se formează un vid în centrul rotorului. Sub diferența de presiune dintre presiunea nivelului lichidului (presiune atmosferică) și presiunea pompei (presiune negativă), lichidul intră în pompă prin conducta de aspirație, umplând poziția în care este evacuat lichidul.
4. Clasificarea pompelor centrifuge
Produsele pompelor centrifuge sunt, în general, clasificate în funcție de caracteristicile lor structurale, cu mai multe metode de clasificare, inclusiv presiunea de lucru, numărul de rotoare de lucru și metoda de intrare a rotoarelor.
(1) În funcție de presiunea de lucru:
Pompă de joasă presiune: presiune sub 100 de metri de coloană de apă;
Pompă de medie presiune: presiune între 100-650 metri de coloană de apă;
Pompă de înaltă presiune: Presiunea este mai mare de 650 de metri de coloană de apă.
(2) În funcție de numărul de rotoare de lucru:
Pompă cu o singură etapă: se referă la existența unui singur rotor pe arborele pompei.
Pompă cu mai multe etape.: Există două sau mai multe rotoare pe arborele pompei, iar înălțimea totală a pompei este suma înălțimii generate de n rotoare.
(3) Conform metodei de intrare a rotorului:
Pompă de admisie cu o singură parte: cunoscută și ca o singură pompă de aspirație, ceea ce înseamnă că există o singură admisie pe rotor.
Pompă de admisie dublă: cunoscută și ca pompă de aspirație dublă, ceea ce înseamnă că există o admisie pe ambele părți ale rotorului. Debitul său este de două ori mai mare decât cel al unei singure pompe de aspirație, care poate fi aproximat ca două rotoare de pompa de aspirație unice plasate spate la spate împreună.
(4) În funcție de poziția arborelui pompei:
Pompă orizontală: arborele pompei este situat în poziție orizontală.
Pompă verticală: arborele pompei este situat în poziție verticală.
(5) Conform formei de îmbinare a carcasei pompei:
Pompă de tip deschis orizontal: se referă la o îmbinare deschisă pe planul orizontal care trece prin axă.
Pompă verticală pentru suprafața articulației: adică suprafața articulației este perpendiculară pe axă.
(6) Metoda de ghidare a apei de la rotor spre camera de presiune este următoarea:
Pompă cu carcasă spirală: După ce apa iese din rotor, aceasta intră direct în carcasa pompei cu formă spirală.
Pompă cu palete de ghidare: După ce apa iese din rotor, aceasta intră în paletele de ghidare așezate în exteriorul acesteia și apoi intră în etapa următoare sau curge în conducta de evacuare.
(7) În funcție de diferitele medii transportate de pompele centrifuge, acesta poate fi împărțit în pompe de apă curată, pompe de ulei, pompe rezistente la coroziune etc.
5. Cavitația și legarea gazelor
Conform principiului de funcționare al unei pompe centrifuge, atunci când lichidul dintre palete este aruncat din rotorul rotativ de mare viteză, se formează o zonă de joasă presiune lângă intrarea rotorului. Când presiunea la intrarea rotorului este egală sau mai mică decât presiunea vaporilor saturați pV a lichidului transportat la temperatura de funcționare, lichidul din acel loc se va vaporiza și va produce bule. Când bulele curg împreună cu lichidul în zona de înaltă presiune, se condensează rapid sub presiune.
În momentul condensării bulei, se generează un vid local, iar lichidul din jur se repezi spre spațiul ocupat de bule cu o viteză mare, provocând șocuri și vibrații, rezultând o forță de impact semnificativă. În special atunci când punctul de condensare al bulelor este situat în apropierea suprafeței lamei, numeroase particule de lichid impactează lama la o frecvență și presiune înalte; În același timp, bulele pot conține și o cantitate mică de oxigen, care poate provoca coroziunea chimică a materialelor metalice. Sub acțiunea combinată a impactului continuu și a coroziunii chimice, suprafața lamelor este deteriorată, rezultând pete și fisuri, ceea ce va duce la deteriorarea prematură a lamelor. Acest fenomen se numește cavitație în pompele centrifuge.
Când o pompă centrifugă este pornită, dacă există aer în interiorul pompei, din cauza densității scăzute a aerului, forța centrifugă generată după rotație este mică, iar presiunea scăzută formată în zona centrală a rotorului nu este suficientă pentru a aspira lichid. Chiar dacă pompa centrifugă este pornită, aceasta nu poate finaliza sarcina de transport. Acest fenomen se numește legare de aer.
Aceasta indică faptul că pompa centrifugă nu are capacitate de autoaspirare, astfel încât pompa trebuie să fie umplută cu lichidul transportat înainte de pornire. Desigur, dacă orificiul de aspirație al pompei centrifuge este plasat sub nivelul lichidului lichidului transportat, lichidul va curge automat în pompă, ceea ce este un caz special. Conducta de aspirație a pompei centrifuge este echipată cu o supapă inferioară pentru a împiedica lichidul injectat înainte de a începe să curgă din pompă. Filtrul poate bloca aspirația solidă în lichid și poate bloca conducta, iar supapa de reglare instalată în conducta de refulare a carcasei pompei este utilizată pentru pornirea, oprirea și reglarea debitului pompei.
Din diferitele cauze ale cavitației și legării gazelor:
Legarea aerului se referă la prezența aerului în corpul pompei, care apare de obicei atunci când pompa este pornită și se manifestă în principal prin faptul că aerul din interiorul corpului pompei nu este complet descărcat; Și cavitația se datorează faptului că lichidul își atinge presiunea de vaporizare la o anumită temperatură, care este strâns legată de mediul de transport și de condițiile de funcționare.
Există următoarele metode pentru a preveni apariția fenomenului de legare a gazelor:
(1) Umpleți carcasa cu lichid înainte de a începe. Asigurați-vă etanșarea corespunzătoare a carcasei și asigurați-vă că supapa și capul de duș pentru umplerea cu apă nu se scurg. Asigurați performanțe bune de etanșare.
(2) Conducta de aspirație a pompei centrifuge este echipată cu o supapă inferioară pentru a împiedica lichidul injectat înainte de a începe să curgă din pompă. Filtrul poate împiedica aspirarea solidului din lichid. Conducta de refulare este echipată cu o supapă de reglare pentru utilizare la pornirea, oprirea și reglarea debitului pompei.
(3) Așezați portul de aspirație al pompei centrifuge sub nivelul lichidului de transportat, iar lichidul va curge automat în pompă.
Principalele cauze ale cavitației sunt:
(1) Conducta de admisie are o rezistență excesivă sau conducta este prea subțire
(2) Temperatura mediului de transport este prea mare;
(3) Debit excesiv, ceea ce înseamnă că supapa de evacuare este deschisă prea larg;
(4) Înălțimea de instalare este prea mare, ceea ce afectează capacitatea de aspirație a pompei;
(5) Probleme de selecție, inclusiv selecția pompei, selecția materialului pompei etc
termeni de decontare:
(1) Curățați obiectele străine din conducta de admisie pentru a face admisia neobstrucționată sau măriți dimensiunea diametrului conductei;
(2) Reduceți temperatura mediului de transport;
(3) Reduceți înălțimea de instalare;
(4) Reselectați pompa sau aduceți îmbunătățiri anumitor componente ale pompei, cum ar fi utilizarea materialelor rezistente la coroziune.