1. Arbeidsprinsipp for sentrifugalpumpe
Når en sentrifugalpumpe fungerer, er den avhengig av høyhastighets roterende impeller for å øke trykkenergien til væsken under påvirkning av treghetssentrifugalkraft. Før sentrifugalpumpen begynner å fungere, må pumpehuset og innløpsrørledningen fylles med flytende medium for å forhindre kavitasjon.
Når pumpehjulet roterer raskt, fremmer bladene at mediet roterer raskt. Det roterende mediet flyr ut av pumpehjulet under påvirkning av sentrifugalkraft, og vannet inne i pumpen blir kastet ut og danner et vakuumområde i midten av pumpehjulet. Kontinuerlig inhalering av væske mens den kontinuerlig tilfører en viss mengde energi til den inhalerte væsken for å drive den ut. Sentrifugalpumpen fungerer kontinuerlig slik.
2. Struktur av sentrifugalpumpe
Det finnes mange varianter av sentrifugalpumper, og selv om strukturene til hver type pumpe er forskjellige, er hovedkomponentene i utgangspunktet de samme.
Hovedkomponentene i en sentrifugalpumpe inkluderer: impeller, pumpeaksel, pumpehus, pumpesete, pakningsboks (akseltetningsanordning), lekkasjereduserende ring, lagersete, etc.
Impelleren er arbeidskomponenten i en sentrifugalpumpe, som er avhengig av høyhastighetsrotasjonen for å utføre arbeid på væsken og oppnå væsketransport. Det er en viktig komponent i en sentrifugalpumpe.
Løftehjulet er vanligvis sammensatt av tre deler: navet, bladene og dekkplaten. Dekkplaten til løpehjulet kan deles inn i front dekkplate og bakre dekkplate. Dekkplaten på pumpehjulets babord side kalles frontdekselplaten, og dekkplaten på den andre siden kalles bakdekselplaten.
Etter at sentrifugalpumpen er startet, driver pumpeakselen pumpehjulet til å rotere med høy hastighet, og tvinger væsken som er forhåndsfylt mellom bladene til å rotere. Under påvirkning av treghetssentrifugalkraft beveger væsken seg radialt fra midten av pumpehjulet til den ytre omkretsen.
Væsken får energi under sin bevegelse gjennom pumpehjulet, noe som resulterer i en økning i statisk trykkenergi og en økning i strømningshastighet. Når væsken forlater pumpehjulet og kommer inn i pumpehuset, bremses den ned på grunn av den gradvise utvidelsen av strømningskanalen inne i huset. En del av den kinetiske energien omdannes til statisk trykkenergi, og strømmer til slutt inn i utslippsrørledningen langs tangentiell retning.
I henhold til den strukturelle formen kan løpehjul deles inn i følgende tre typer.
(1)Det lukkede pumpehjulet har dekkplater på begge sider av pumpehjulet, med 4-6 blader mellom dekkplatene. Den lukkede impelleren har høy effektivitet og er mye brukt, egnet for transport av rene væsker uten faste partikler og fibre.
(2) Det åpne pumpehjulet har ingen dekkplater på begge sider av bladet, som er egnet for transport av væsker som inneholder en stor mengde suspendert faststoff. Den har lav effektivitet og trykket på den transporterte væsken er ikke høyt.
Det halvåpne løpehjulet har kun en bakre dekkplate og er egnet for transport av væsker som er lette å sedimentere eller inneholder faste suspenderte stoffer. Effektiviteten er mellom åpne og lukkede impellere.
Hovedfunksjonen til pumpeakselen til en sentrifugalpumpe er å overføre kraft og støtte pumpehjulet for å opprettholde normal drift i arbeidsstilling. Den er koblet til motorakselen gjennom en kobling i den ene enden og støtter pumpehjulet for rotasjonsbevegelse i den andre enden. Akselen er utstyrt med lagre, aksialtetninger og andre komponenter.
De vanligste materialene for pumpeaksler er karbonstål og rustfritt stål.
Løftehjulet og akselen er forbundet med nøkler. Siden denne koblingsmetoden bare kan overføre dreiemoment og ikke kan fikse løpehjulets aksiale posisjon, brukes også en akselhylse og låsemutter i vannpumpen for å fikse løpehjulets aksiale posisjon.
Etter at pumpehjulet er aksialt plassert med en låsemutter og akselhylse, for å forhindre at låsemutteren trekker seg tilbake, er det nødvendig å forhindre at vannpumpen reverserer, spesielt for den første installasjonen av vannpumpen eller vannpumpen etter demontering og vedlikehold, bør styringskontrollen utføres i henhold til forskrifter for å sikre samsvar med spesifisert styring.
Funksjonen til akselhylsen er å beskytte pumpeakselen, og transformerer friksjonen mellom pakningen og pumpeakselen til friksjonen mellom pakningen og akselhylsen. Derfor er akselhylsen en lett slitt del av sentrifugalpumpen.
Overflaten på akselhylsen kan generelt behandles med metoder som forkulling, nitrering, forkromning, sprøyting osv. Kravet til overflateruhet er generelt Ra3,2 μm til Ra0,8 μm. Det kan redusere friksjonskoeffisienten og forbedre levetiden.
Lagre spiller en rolle i å støtte vekten og bæreevnen til rotoren. Rullelagre brukes ofte på sentrifugalpumper, med den ytre ringen og lagersetehullene som bruker et baseakselsystem, og den indre ringen og akselen bruker et basehullsystem. Lagre er vanligvis smurt med fett og olje.
Når pumpeakselen passerer gjennom pumpehuset, er det et gap mellom akselen og huset. I en enkelt sugsentrifugalpumpe, hvis akseltetningsanordningen ikke brukes på dette stedet, vil høytrykksvann inne i pumpehuset lekke ut i store mengder. Pakkeboksen er en vanlig akseltetningsanordning. Pakningsboksen består av fem komponenter: akseltetning, pakning, vanntetningsrør, vanntetningsring og pakkboks.
En volutt refererer til en spiralstrømningskanal med et gradvis økende tverrsnittsareal fra impellerutløpet til innløpet til neste trinns impeller eller til pumpens utløpsrør. Strømningskanalen utvides gradvis og utløpet er i form av et diffusjonsrør. Etter at væsken strømmer ut av impelleren, kan strømningshastigheten sakte reduseres, og konvertere en stor del av kinetisk energi til statisk trykkenergi.
Fordelene med en volutt er enkel produksjon, bred effektivitetssone og minimale effektivitetsendringer i pumpen etter å ha snudd impelleren.
Ulempen er at formen på spiralen er asymmetrisk, og ved bruk av en enkelt spiral er trykket som virker på rotorens radielle retning ujevnt, noe som lett kan føre til at akselen bøyer seg. Derfor, i flertrinnspumper, er det kun den første og siste seksjonen som bruker volutter, mens i midtseksjonen brukes styrehjulinnretninger.
Materialet til sneglehus er vanligvis støpejern. Anti-korrosjonspumpens spiral er laget av rustfritt stål eller andre anti-korrosjonsmaterialer, som plast, glassfiber osv. På grunn av det høye trykket krever flertrinnspumper høy materialstyrke, og deres spiraler er vanligvis laget av støpt stål.
Styrehjulet er en fast skive med fremre ledeskovler viklet rundt ytterkanten av pumpehjulet på forsiden, og danner diffusjonsformede strømningskanaler. På baksiden er det omvendte ledeskovler som leder væsken mot neste trinn av løpehjulet. Etter å ha blitt kastet ut av pumpehjulet, kommer væsken sakte inn i ledeskovlene og fortsetter å strømme utover langs de fremre ledeskovlene. Hastigheten avtar gradvis, og mesteparten av den kinetiske energien omdannes til statisk trykkenergi.
Den radielle ensidige klaringen mellom pumpehjulet og ledeskovlene er ca. 1 mm. Hvis gapet er for stort, vil effektiviteten reduseres; Hvis gapet er for lite, vil det føre til vibrasjoner og støy. Sammenlignet med volutten, er det segmenterte flertrinns sentrifugalpumpehuset med styrehjul enklere å produsere og har høyere effektivitet i energikonvertering. Men installasjon og vedlikehold er vanskeligere enn sneglehus.
For å redusere intern lekkasje og beskytte pumpehuset, er det montert utskiftbare tetningsringer på huset tilsvarende impellerinntaket. Den radielle klaringen mellom det indre hullet i tetningsringen og den ytre sirkelen til løpehjulet er vanligvis mellom 0.1-0,2 mm. Etter slitasje på tetningsringen øker den radielle klaringen, pumpens utløpsvolum reduseres og effektiviteten reduseres. Når forseglingsklaringen overstiger den angitte verdien, bør den skiftes ut i tide.
Det er tre strukturelle former for tetningsringer:
For det første har den flate ringtypen en enkel struktur og er lett å produsere, men tetningseffekten er dårlig. For det andre gir den rettvinklede tetningsringen en 90 graders kanal for væskelekkasje, noe som resulterer i bedre tetningsytelse enn flatringtypen og er mye brukt. For det tredje har labyrinttetningsringen en god tetningseffekt, men strukturen er kompleks og vanskelig å produsere, som sjelden brukes i sentrifugalpumper.
3. Arbeidsprosess for sentrifugalpumpe
(1) Før du starter pumpen, fyll pumpen med væsken som skal transporteres.
(2) Etter å ha startet pumpen, driver pumpeakselen pumpehjulet til å rotere med høy hastighet sammen, og genererer sentrifugalkraft. Under denne handlingen blir væsken kastet mot den ytre omkretsen av pumpehjulet fra midten, noe som forårsaker en økning i trykket og strømmer inn i pumpehuset med høy hastighet (15-25 m/s).
(3) I spiralpumpehuset, på grunn av den kontinuerlige ekspansjonen av strømningskanalen, reduseres strømningshastigheten til væsken, og konverterer mesteparten av den kinetiske energien til trykkenergi. Til slutt strømmer væsken inn i utløpsrørledningen ved et høyere statisk trykk fra utløpsporten.
(4) Etter at væsken inne i pumpen er kastet ut, dannes et vakuum i midten av pumpehjulet. Under trykkforskjellen mellom væskenivåtrykket (atmosfærisk trykk) og pumpetrykket (negativt trykk), kommer væsken inn i pumpen gjennom sugerørledningen, og fyller posisjonen der væsken slippes ut.
4. Klassifisering av sentrifugalpumper
Sentrifugalpumpeprodukter klassifiseres generelt i henhold til deres strukturelle egenskaper, med flere klassifiseringsmetoder inkludert arbeidstrykk, antall arbeidshjul og innløpsmetode for løpehjul.
(1) I henhold til arbeidspress:
Lavtrykkspumpe: trykk under 100 meter vannsøyle;
Middels trykkpumpe: trykk mellom 100-650 meter vannsøyle;
Høytrykkspumpe: Trykket er høyere enn 650 meter vannsøyle.
(2) I henhold til antall arbeidshjul:
Enkeltrinnspumpe: refererer til å ha bare ett pumpehjul på pumpeakselen.
Flertrinns pumpe.: Det er to eller flere pumpehjul på pumpeakselen, og pumpens totale trykkhøyde er summen av pumpehodene generert av n pumpehjul.
(3) I henhold til impellerinnløpsmetoden:
Enkel sideinnløpspumpe: også kjent som en enkelt sugepumpe, noe som betyr at det bare er ett innløp på pumpehjulet.
Dobbeltsidig innløpspumpe: også kjent som dobbel sugepumpe, som betyr at det er et inntak på begge sider av pumpehjulet. Strømningshastigheten er dobbelt så stor som for en enkelt sugepumpe, som kan tilnærmes som to enkle sugepumpehjul plassert rygg-mot-rygg sammen.
(4) I henhold til posisjonen til pumpeakselen:
Horisontal pumpe: Pumpeakselen er plassert i horisontal posisjon.
Vertikal pumpe: Pumpeakselen er plassert i vertikal stilling.
(5) I henhold til pumpehusets skjøteform:
Horisontal pumpe av åpen type: refererer til en skjøtsøm åpnet på horisontalplanet som går gjennom aksen.
Vertikal fugeflatepumpe: det vil si at fugeflaten er vinkelrett på aksen.
(6) Metoden for å lede vannet fra pumpehjulet mot trykkkammeret er som følger:
Spiralhuspumpe: Etter at vann kommer ut av impelleren, kommer det direkte inn i pumpehuset med en spiralform.
Ledeskovlepumpe: Etter at vann kommer ut av pumpehjulet, kommer det inn i ledeskovlene som er satt utenfor den, og går deretter inn i neste trinn eller strømmer inn i utløpsrøret.
(7) I henhold til de forskjellige mediene som formidles av sentrifugalpumper, kan den deles inn i rentvannspumper, oljepumper, korrosjonsbestandige pumper, etc.
5. Kavitasjon og gassbinding
I henhold til arbeidsprinsippet til en sentrifugalpumpe, når væsken mellom bladene kastes ut av det høyhastighets roterende pumpehjulet, dannes en lavtrykkssone nær innløpet til pumpehjulet. Når trykket ved innløpet til pumpehjulet er lik eller lavere enn det mettede damptrykket pV til den transporterte væsken ved driftstemperaturen, vil væsken på dette stedet fordampe og produsere bobler. Når bobler strømmer med væsken til høytrykkssonen, kondenserer de raskt under trykk.
I øyeblikket med boblekondensering genereres et lokalt vakuum, og den omgivende væsken skynder seg mot rommet som opptas av boblen med høy hastighet, og forårsaker sjokk og vibrasjoner, noe som resulterer i en betydelig slagkraft. Spesielt når kondenseringspunktet for bobler er lokalisert nær overflaten av bladet, slår mange væskepartikler inn bladet med høy frekvens og trykk; Samtidig kan bobler også inneholde en liten mengde oksygen, som kan forårsake kjemisk korrosjon av metallmaterialer. Under den kombinerte virkningen av kontinuerlig støt og kjemisk korrosjon blir overflaten på bladene skadet, noe som resulterer i flekker og sprekker, noe som vil føre til for tidlig skade på bladene. Dette fenomenet kalles kavitasjon i sentrifugalpumper.
Når en sentrifugalpumpe startes, hvis det er luft inne i pumpen, på grunn av den lave lufttettheten, er sentrifugalkraften som genereres etter rotasjon liten, og lavtrykket dannet i senterområdet av pumpehjulet er ikke nok til å suge inn væske. Selv om sentrifugalpumpen startes, kan den ikke fullføre transportoppgaven. Dette fenomenet kalles luftbinding.
Dette indikerer at sentrifugalpumpen ikke har selvsugkapasitet, så pumpen må fylles med transportert væske før start. Selvfølgelig, hvis sugeporten til sentrifugalpumpen er plassert under væskenivået til den transporterte væsken, vil væsken automatisk strømme inn i pumpen, noe som er et spesielt tilfelle. Sentrifugalpumpens sugerør er utstyrt med en bunnventil for å hindre at væsken som injiseres før start renner ut av pumpen. Filteret kan blokkere det faste suget i væsken og blokkere rørledningen og reguleringsventilen installert i pumpehusets utløpsrørledning brukes til å starte, stoppe og regulere pumpens strømningshastighet.
Fra de forskjellige årsakene til kavitasjon og gassbinding:
Luftbinding refererer til tilstedeværelsen av luft i pumpekroppen, som vanligvis oppstår når pumpen startes og er hovedsakelig manifestert som luften inne i pumpekroppen ikke blir fullstendig tømt; Og kavitasjon skyldes at væsken når fordampningstrykket ved en viss temperatur, som er nært knyttet til transportmediet og driftsforholdene.
Det er følgende metoder for å forhindre forekomsten av gassbindingsfenomen:
(1) Fyll skallet med væske før start. Sørg for riktig tetting av foringsrøret, og sørg for at ventilen og dusjhodet for påfylling av vann ikke lekker. Sørg for god tetningsytelse.
(2) Sentrifugalpumpens sugerør er utstyrt med en bunnventil for å hindre at væsken som injiseres før start renner ut av pumpen. Filteret kan forhindre at faststoffet i væsken suges inn. Utløpsrørledningen er utstyrt med en reguleringsventil for bruk ved start, stopp og regulering av pumpens strømningshastighet.
(3) Plasser sugeporten til sentrifugalpumpen under væskenivået som skal transporteres, og væsken vil automatisk strømme inn i pumpen.
De viktigste årsakene til kavitasjon er:
(1) Innløpsrørledningen har for stor motstand eller rørledningen er for tynn
(2) Temperaturen på transportmediet er for høy;
(3) Overdreven strømning, som betyr at utløpsventilen er åpnet for bredt;
(4) Installasjonshøyden er for høy, noe som påvirker pumpens sugekapasitet;
(5) Utvalgsspørsmål, inkludert pumpevalg, pumpematerialevalg osv
vilkår for oppgjør:
(1) Rengjør fremmedlegemene i innløpsrørledningen for å gjøre innløpet uhindret, eller øke størrelsen på rørdiameteren;
(2) Reduser temperaturen på transportmediet;
(3) Reduser installasjonshøyden;
(4) Velg pumpen på nytt eller foreta forbedringer av visse komponenter i pumpen, for eksempel bruk av korrosjonsbestandige materialer.