Podsumowanie punktów wiedzy na temat pomp odśrodkowych

Jul 13, 2024

1. Zasada działania pompy odśrodkowej
Kiedy pompa odśrodkowa pracuje, opiera się ona na szybko obracającym się wirniku, aby zwiększyć energię ciśnienia cieczy pod działaniem bezwładnościowej siły odśrodkowej. Przed rozpoczęciem pracy pompy odśrodkowej korpus pompy i rurociąg wlotowy należy napełnić płynnym medium, aby zapobiec kawitacji.
Gdy wirnik obraca się szybko, łopatki sprzyjają szybkiemu obracaniu się medium. Wirujące medium wylatuje z wirnika pod działaniem siły odśrodkowej, a woda znajdująca się wewnątrz pompy zostaje wyrzucona, tworząc obszar próżniowy w środku wirnika. Ciągłe wdychanie cieczy, przy jednoczesnym dostarczaniu określonej ilości energii do wdychanej cieczy w celu jej wydalenia. Pompa odśrodkowa pracuje w ten sposób w sposób ciągły.
2. Budowa pompy odśrodkowej
Istnieje wiele odmian pomp odśrodkowych i chociaż konstrukcje każdego typu pomp są różne, główne elementy są w zasadzie takie same.
Do głównych elementów pompy odśrodkowej należą: wirnik, wał pompy, korpus pompy, gniazdo pompy, dławnica (urządzenie uszczelniające wał), pierścień redukujący wycieki, gniazdo łożyska itp.

Wirnik jest elementem roboczym pompy odśrodkowej, która w celu wykonania pracy z cieczą i zapewnienia jej transportu opiera się na wysokich prędkościach obrotowych. Jest ważnym elementem pompy odśrodkowej.
Wirnik składa się zazwyczaj z trzech części: piasty, łopatek i pokrywy. Pokrywę wirnika można podzielić na przednią i tylną. Pokrywa po stronie otworu wirnika nazywana jest przednią pokrywą, a pokrywa po drugiej stronie nazywana jest tylną pokrywą.
Po uruchomieniu pompy odśrodkowej wał pompy napędza wirnik, aby obracał się z dużą prędkością, wymuszając obrót cieczy wstępnie napełnionej pomiędzy łopatkami. Pod działaniem bezwładnej siły odśrodkowej ciecz przemieszcza się promieniowo od środka wirnika do zewnętrznego obwodu.
Ciecz zyskuje energię podczas ruchu przez wirnik, co powoduje wzrost energii ciśnienia statycznego i wzrost prędkości przepływu. Gdy ciecz opuszcza wirnik i wpływa do obudowy pompy, następuje jej spowolnienie w wyniku stopniowego rozszerzania się kanału przepływowego wewnątrz obudowy. Część energii kinetycznej jest przekształcana w energię ciśnienia statycznego i ostatecznie wpływa do rurociągu tłocznego wzdłuż kierunku stycznego.
Ze względu na formę konstrukcyjną wirniki można podzielić na trzy typy.
(1) Zamknięty wirnik ma płyty osłonowe po obu stronach wirnika, z 4-6 łopatkami pomiędzy płytami osłonowymi. Zamknięty wirnik ma wysoką wydajność i jest szeroko stosowany, nadaje się do transportu czystych cieczy bez cząstek stałych i włókien.
(2) Otwarty wirnik nie ma osłon po obu stronach łopatki, co jest odpowiednie do transportu cieczy zawierających dużą ilość zawieszonych cząstek stałych. Ma niską wydajność, a ciśnienie transportowanej cieczy nie jest wysokie.
Wirnik półotwarty ma tylko tylną pokrywę i nadaje się do tłoczenia cieczy, które łatwo się sedymentują lub zawierają stałe zawieszone ciała stałe. Jego wydajność plasuje się pomiędzy wirnikami otwartymi i zamkniętymi.

Główną funkcją wału pompy odśrodkowej jest przenoszenie mocy i wspieranie wirnika w celu utrzymania normalnej pracy w pozycji roboczej. Jest on połączony z wałem silnika poprzez sprzęgło na jednym końcu, a na drugim końcu podtrzymuje wirnik w celu zapewnienia ruchu obrotowego. Wał jest wyposażony w łożyska, uszczelnienia osiowe i inne elementy.
Powszechnie stosowanymi materiałami na wały pomp są stal węglowa i stal nierdzewna.
Wirnik i wał są połączone za pomocą klinów. Ponieważ ta metoda połączenia może przenosić tylko moment obrotowy i nie może ustalić osiowego położenia wirnika, w pompie wodnej stosuje się również tuleję wału i nakrętkę blokującą, aby ustalić osiowe położenie wirnika.
Po osiowym ustawieniu wirnika za pomocą nakrętki zabezpieczającej i tulei wału, aby zapobiec cofaniu się nakrętki zabezpieczającej, należy zabezpieczyć pompę wodną przed cofaniem się, szczególnie przy pierwszym montażu pompy wodnej lub pompy wodnej po demontażu i konserwacji, kontrolę układu kierowniczego należy przeprowadzić zgodnie z przepisami, aby zapewnić zgodność z określonym sterowaniem.
Zadaniem tulei wału jest ochrona wału pompy poprzez przekształcenie tarcia pomiędzy uszczelnieniem a wałem pompy na tarcie pomiędzy uszczelnieniem a tuleją wału. Dlatego tuleja wału jest łatwo zużywającą się częścią pompy odśrodkowej.
Powierzchnię tulei wału można ogólnie poddać obróbce takimi metodami, jak nawęglanie, azotowanie, chromowanie, natryskiwanie itp. Wymagana chropowatość powierzchni wynosi zazwyczaj Ra3,2 μm do Ra0,8 μm. Może zmniejszyć współczynnik tarcia i poprawić żywotność.
Łożyska odgrywają rolę we wspieraniu ciężaru i nośności wirnika. Łożyska toczne są powszechnie stosowane w pompach odśrodkowych, przy czym pierścień zewnętrzny i otwory w gnieździe łożyska wykorzystują system z wałem podstawowym, a pierścień wewnętrzny i wał w systemie z otworami w podstawie. Łożyska są zazwyczaj smarowane smarem i olejem.
Kiedy wał pompy przechodzi przez korpus pompy, pomiędzy wałem a obudową powstaje szczelina. W przypadku pojedynczej ssącej pompy odśrodkowej, jeśli w tym miejscu nie zostanie zastosowane urządzenie uszczelniające wał, woda pod wysokim ciśnieniem z wnętrza obudowy pompy będzie wyciekać w dużych ilościach. Pudełko dławnicowe jest powszechnie stosowanym urządzeniem uszczelniającym wał. Dławnica składa się z pięciu elementów: uszczelnienia wału, uszczelnienia, rury uszczelnienia wodnego, pierścienia uszczelnienia wodnego i dławnicy.

Termin spiralny odnosi się do spiralnego kanału przepływowego o stopniowo zwiększającym się przekroju poprzecznym od wylotu wirnika do wlotu wirnika następnego stopnia lub do rury wylotowej pompy. Kanał przepływowy stopniowo się rozszerza, a wylot ma kształt rurki dyfuzyjnej. Po wypłynięciu cieczy z wirnika jej natężenie przepływu może powoli spadać, przekształcając dużą część energii kinetycznej w energię ciśnienia statycznego.
Zaletami spirali są łatwa produkcja, szeroka strefa wydajności i minimalne zmiany wydajności pompy po obróceniu wirnika.
Wadą jest to, że kształt spirali jest asymetryczny, a przy zastosowaniu pojedynczej spirali nacisk działający na promieniowy kierunek wirnika jest nierównomierny, co może łatwo spowodować wygięcie wału. Dlatego w pompach wielostopniowych tylko w pierwszej i ostatniej sekcji zastosowano spirale, natomiast w części środkowej zastosowano urządzenia z kołem prowadzącym.
Materiał muszli ślimaków to zazwyczaj żeliwo. Spirala pompy antykorozyjnej jest wykonana ze stali nierdzewnej lub innych materiałów antykorozyjnych, takich jak plastik, włókno szklane itp. Ze względu na wysokie ciśnienie pompy wielostopniowe wymagają wysokiej wytrzymałości materiału, a ich spirale są zazwyczaj wykonane ze staliwa.
Koło prowadzące to nieruchomy dysk z przednimi łopatkami prowadzącymi owiniętymi wokół zewnętrznej krawędzi wirnika z przodu, tworzącymi kanały przepływu w kształcie dyfuzji. ​​Z tyłu znajdują się odwrócone łopatki prowadzące, które kierują ciecz w kierunku następnego etapu wirnika. Po wyrzuceniu z wirnika ciecz powoli dostaje się do łopatek prowadzących i nadal płynie na zewnątrz wzdłuż przednich łopatek prowadzących. Prędkość stopniowo maleje, a większość energii kinetycznej jest przekształcana w energię ciśnienia statycznego.
Promieniowy jednostronny luz między wirnikiem a łopatkami kierowniczymi wynosi około 1 mm. Jeśli szczelina jest zbyt duża, wydajność spadnie; jeśli szczelina jest zbyt mała, spowoduje to wibracje i hałas. W porównaniu ze spiralą, segmentowana obudowa wielostopniowej pompy odśrodkowej z kołami kierowniczymi jest łatwiejsza w produkcji i ma wyższą wydajność konwersji energii. Jednak instalacja i konserwacja są trudniejsze niż w przypadku muszli ślimaków.
W celu ograniczenia przecieków wewnętrznych i ochrony korpusu pompy, na korpusie odpowiadającym wlotowi wirnika zamontowane są wymienne pierścienie uszczelniające. Luz promieniowy pomiędzy wewnętrznym otworem pierścienia uszczelniającego a zewnętrznym okręgiem wirnika wynosi zazwyczaj 0.1-0.2 mm. Po zużyciu pierścienia uszczelniającego zwiększa się luz promieniowy, zmniejsza się objętość tłoczenia pompy i spada wydajność. Jeżeli luz uszczelniający przekracza określoną wartość, należy go w odpowiednim czasie wymienić.
Istnieją trzy formy konstrukcyjne pierścieni uszczelniających:
Po pierwsze, typ pierścienia płaskiego ma prostą konstrukcję i jest łatwy w produkcji, ale efekt uszczelniający jest słaby. Po drugie, pierścień uszczelniający pod kątem prostym zapewnia kanał pod kątem 90 stopni dla wycieku cieczy, co zapewnia lepsze uszczelnienie niż typ pierścienia płaskiego i jest szeroko stosowany. Po trzecie, labiryntowy pierścień uszczelniający ma dobre działanie uszczelniające, ale jego konstrukcja jest złożona i trudna w produkcji, co jest rzadko stosowane w pompach odśrodkowych.
3. Proces pracy pompy odśrodkowej
(1) Przed uruchomieniem pompy należy napełnić ją cieczą, która będzie tłoczona.
(2) Po uruchomieniu pompy wał pompy napędza wirnik, aby obracał się razem z dużą prędkością, wytwarzając siłę odśrodkową. W wyniku tego działania ciecz jest wyrzucana w kierunku zewnętrznego obwodu wirnika od środka, powodując wzrost ciśnienia i przepływając do obudowy pompy z dużą prędkością (15-25 m/s).
(3) W korpusie pompy spiralnej, w wyniku ciągłego rozszerzania się kanału przepływowego, natężenie przepływu cieczy maleje, zamieniając większość energii kinetycznej na energię ciśnienia. Na koniec ciecz wpływa do rurociągu tłocznego pod wyższym ciśnieniem statycznym z króćca tłocznego.
(4) Po wyrzuceniu cieczy znajdującej się wewnątrz pompy, w środku wirnika tworzy się podciśnienie. Pod wpływem różnicy ciśnień pomiędzy ciśnieniem na poziomie cieczy (ciśnieniem atmosferycznym) a ciśnieniem pompy (podciśnieniem) ciecz wpływa do pompy rurociągiem ssącym, wypełniając miejsce, w którym ciecz jest odprowadzana.

4. Klasyfikacja pomp odśrodkowych
Produkty pomp odśrodkowych są ogólnie klasyfikowane według ich właściwości strukturalnych, przy użyciu wielu metod klasyfikacji, w tym ciśnienia roboczego, liczby pracujących wirników i metody wlotu wirników.
(1) Według ciśnienia roboczego:
Pompa niskociśnieniowa: ciśnienie poniżej 100 metrów słupa wody;
Pompa średniociśnieniowa: ciśnienie od 100-650 metrów słupa wody;
Pompa wysokociśnieniowa: Ciśnienie jest wyższe niż 650 metrów słupa wody.
(2) Według liczby pracujących wirników:
Pompa jednostopniowa: odnosi się do posiadania tylko jednego wirnika na wale pompy.
Pompa wielostopniowa: Na wale pompy znajdują się co najmniej dwa wirniki, a całkowita wysokość podnoszenia pompy jest sumą wysokości podnoszenia wytwarzanych przez n wirników.
(3) Zgodnie z metodą wlotu wirnika:
Pompa z pojedynczym wlotem bocznym: znana również jako pompa z pojedynczym ssaniem, co oznacza, że ​​posiada tylko jedno wlot na wirniku.
Dwustronna pompa wlotowa: znana również jako pompa z podwójnym ssaniem, co oznacza, że ​​wlot znajduje się po obu stronach wirnika. Jego natężenie przepływu jest dwukrotnie większe niż w przypadku pojedynczej pompy ssącej, co można w przybliżeniu porównać do dwóch pojedynczych wirników pompy ssącej umieszczonych tyłem do siebie.
(4) W zależności od położenia wału pompy:
Pompa pozioma: Wał pompy znajduje się w pozycji poziomej.
Pompa pionowa: Wał pompy znajduje się w pozycji pionowej.
(5) Zgodnie z formą złącza korpusu pompy:
Pompa pozioma otwarta: odnosi się do spoiny otwartej w płaszczyźnie poziomej przechodzącej przez oś.
Pionowa pompa powierzchniowa złącza: to znaczy powierzchnia złącza jest prostopadła do osi.
(6) Sposób prowadzenia wody z wirnika do komory ciśnieniowej jest następujący:
Pompa z korpusem spiralnym: Po wypłynięciu wody z wirnika wpływa ona bezpośrednio do obudowy pompy w kształcie spirali.
Pompa łopatkowa: Po wypłynięciu wody z wirnika wpływa ona do ustawionych na zewnątrz łopatek kierujących, a następnie przechodzi do kolejnego stopnia lub wpływa do rury wylotowej.
(7) Ze względu na rodzaj medium transportowanego przez pompy odśrodkowe można je podzielić na pompy do czystej wody, pompy do oleju, pompy odporne na korozję itp.
5. Kawitacja i wiązanie gazów
Zgodnie z zasadą działania pompy odśrodkowej, gdy ciecz między łopatkami jest wyrzucana z szybko obracającego się wirnika, w pobliżu wlotu wirnika tworzy się strefa niskiego ciśnienia. Gdy ciśnienie na wlocie wirnika jest równe lub niższe od ciśnienia pary nasyconej pV transportowanej cieczy w temperaturze roboczej, ciecz w tym miejscu odparuje i wytworzy się pęcherzyki. Kiedy pęcherzyki przepływają z cieczą do strefy wysokiego ciśnienia, szybko ulegają kondensacji pod ciśnieniem.
W momencie kondensacji pęcherzyków powstaje lokalne podciśnienie, a otaczająca ciecz z dużą prędkością napływa w stronę przestrzeni zajmowanej przez pęcherzyk, powodując wstrząsy i wibracje, co skutkuje znaczną siłą uderzenia. Zwłaszcza, gdy punkt kondensacji pęcherzyków znajduje się w pobliżu powierzchni ostrza, liczne cząsteczki cieczy uderzają w ostrze z dużą częstotliwością i ciśnieniem; Jednocześnie pęcherzyki mogą również zawierać niewielką ilość tlenu, co może powodować korozję chemiczną materiałów metalowych. Pod wpływem połączonego działania ciągłego uderzenia i korozji chemicznej powierzchnia ostrzy ulega uszkodzeniu, w wyniku czego powstają plamy i pęknięcia, co prowadzi do przedwczesnego uszkodzenia ostrzy. Zjawisko to nazywane jest kawitacją w pompach odśrodkowych.
Po uruchomieniu pompy odśrodkowej, jeśli wewnątrz pompy znajduje się powietrze, ze względu na małą gęstość powietrza, siła odśrodkowa powstająca po obrocie jest niewielka, a niskie ciśnienie powstające w środkowej części wirnika nie jest wystarczające do zassania płyn. Nawet jeśli pompa odśrodkowa zostanie uruchomiona, nie będzie ona w stanie wykonać zadania transportowego. Zjawisko to nazywa się wiązaniem powietrza.
Oznacza to, że pompa odśrodkowa nie ma zdolności samozasysania, więc pompa musi zostać napełniona transportowaną cieczą przed uruchomieniem. Oczywiście, jeśli otwór ssący pompy odśrodkowej jest umieszczony poniżej poziomu cieczy transportowanej, ciecz automatycznie wpłynie do pompy, co jest przypadkiem szczególnym. Rurociąg ssący pompy odśrodkowej jest wyposażony w zawór dolny, aby zapobiec wypływaniu cieczy wtryskiwanej przed uruchomieniem z pompy. Filtr może zablokować zasysanie ciała stałego w cieczy i zablokować rurociąg, a zawór regulacyjny zainstalowany w rurociągu wylotowym obudowy pompy służy do uruchamiania, zatrzymywania i regulowania natężenia przepływu pompy.
Z różnych przyczyn kawitacji i wiązania gazu:
Wiązanie powietrza odnosi się do obecności powietrza w korpusie pompy, co zwykle ma miejsce podczas uruchamiania pompy i objawia się głównie niecałkowitym rozładowaniem powietrza wewnątrz korpusu pompy; Kawitacja wynika z tego, że ciecz osiąga ciśnienie parowania w określonej temperaturze, która jest ściśle związana z transportowanym medium i warunkami pracy.
Istnieją następujące metody zapobiegania występowaniu zjawiska wiązania gazu:
(1) Przed uruchomieniem napełnij obudowę płynem. Należy zwrócić uwagę na szczelność obudowy oraz szczelność zaworu i głowicy prysznicowej do napełniania wodą. Zapewnij dobre działanie uszczelniające.
(2) Rurociąg ssący pompy odśrodkowej jest wyposażony w zawór dolny, który zapobiega wypłynięciu cieczy wtryskiwanej przed rozpoczęciem. Filtr może zapobiegać zasysaniu ciał stałych zawartych w cieczy. Rurociąg tłoczny jest wyposażony w zawór regulacyjny używany podczas uruchamiania, zatrzymywania i regulacji natężenia przepływu pompy.
(3) Umieść króciec ssący pompy odśrodkowej poniżej poziomu transportowanej cieczy, a ciecz automatycznie wpłynie do pompy.
Głównymi przyczynami kawitacji są:
(1) Rurociąg wlotowy stawia nadmierny opór lub jest zbyt cienki
(2) Temperatura medium transportowego jest zbyt wysoka;
(3) Nadmierny przepływ, co oznacza, że ​​zawór wylotowy jest otwarty zbyt szeroko;
(4) Wysokość montażu jest zbyt duża, co wpływa na wydajność ssania pompy;
(5) Kwestie związane z wyborem, w tym wyborem pompy, wyborem materiału pompy itp
warunki rozliczenia:
(1) Oczyścić rurociąg wlotowy z ciał obcych, aby udrożnić wlot, lub zwiększyć średnicę rury;
(2) Obniżyć temperaturę medium transportowego;
(3) Zmniejsz wysokość instalacji;
(4) Ponownie wybierz pompę lub wprowadź ulepszenia w niektórych elementach pompy, np. stosując materiały odporne na korozję.