Nesteiden virtausprosessin aikana osa mekaanisesta energiasta menetetään virtausvastuksen vuoksi. Siksi nesteen kuljettamiseksi paikasta toiseen, olipa kyseessä sitten nesteen siirtäminen paikasta, jossa kokonaisominaisenergia on suurempi, tai vain virtausvastuksen voittamiseksi, nesteelle on annettava mekaanista energiaa. Nesteiden kuljettamiseen käytettyä konetta kutsutaan pumpuksi (Pump). Pumput luokitellaan pääasiassa kolmeen luokkaan niiden rakenteellisten ominaisuuksien ja toimintaperiaatteiden perusteella:
I. Siipi{1}}tyyppiset pumput: Nämä pumput toimivat siten, että pyörivät siivet toimivat nesteen kanssa, mikä lisää nesteen mekaanista energiaa. Esimerkkejä ovat erilaiset keskipakopumput, pyörrepumput ja aksiaalivirtauspumput jne.
II Positiiviset syrjäytyspumput: Nämä pumput käyttävät mäntien edestakaista liikettä tai roottoreiden pyörivää liikettä työkammion tilavuuden muuttamiseksi, nesteen puristamiseksi ja nesteen tekemiseksi, mikä lisää nesteen mekaanista energiaa. Esimerkkejä ovat mäntäpumput, hammaspyöräpumput ja ruuvipumput jne.
III-suihkupumppu: Se toimii käyttämällä työnesteen tuottamaa nopeaa -suihkua nesteen ulostyöntämiseen, ja sitten liikemäärän vaihdon ansiosta ulostyönnetyn nesteen energiaa lisätään.
Yksinkertaisen rakenteensa, valmistuksensa helppouden, vakaan virtauksen, vahvan mukautuvuuden ja kätevän toiminnan ansiosta keskipakopumppuja käytetään laajalti kemikaalien tuotannossa. Siksi tässä artikkelissa keskitymme keskipakopumppujen käyttöön.
Keskipakopumpun toimintaperiaate
Kun keskipakopumppu on toiminnassa, se luottaa nopeasti{0}}pyörivään juoksupyörään, jotta neste saa energiaa ja lisää painepotentiaaliaan inertiakeskipakovoiman vaikutuksesta. Ennen kuin keskipakopumppu alkaa toimia, pumpun runko ja tuloputkisto on täytettävä nestemäisellä väliaineella kavitaation estämiseksi.
Kun juoksupyörä pyörii nopeasti, siivet saavat väliaineen pyörimään nopeasti. Pyörivä väliaine sinkoutuu ulos juoksupyörästä keskipakovoiman vaikutuksesta. Kun pumpun sisällä oleva vesi on heitetty ulos, juoksupyörän keskelle muodostuu tyhjiöalue. Samalla se imee jatkuvasti nestettä ja antaa jatkuvasti tiettyä energiaa imetylle-nesteelle, minkä jälkeen se purkaa nesteen. Siten keskipakopumppu toimii jatkuvasti tällä tavalla.
Keskipakopumpun rakenne
Keskipakopumppuja on monenlaisia. Vaikka erityyppisten pumppujen rakenteet ovat erilaisia, pääkomponentit ovat periaatteessa samat.
Keskipakopumpun pääkomponentteja ovat: juoksupyörä, pumpun akseli, pumpun kotelo, pumpun pohja, tiivistelaatikko (tiivistelaite), tiivisterengas, laakeripesä jne.
1. Juoksupyörä
Juoksupyörä on keskipakopumpun työkomponentti. Se saavuttaa nesteiden pumppauksen pyörimällä suurella nopeudella ja tekemällä työtä nesteiden parissa. Se on tärkeä osa keskipakopumppua.
Juoksupyörä koostuu yleensä navasta, siivistä ja kansilevystä. Juoksupyörän peitelevy on jaettu etupeitelevyyn ja takapeitelevyyn. Juoksupyörän tulopuolen peitelevyä kutsutaan etupeitelevyksi ja toisen puolen peitelevyä kutsutaan takapeitelevyksi.
Kun keskipakopumppu käynnistetään, pumpun akseli käyttää juoksupyörää pyörimään yhdessä suurella nopeudella. Tämä pakottaa terien väliin{1}}esitäytetyn nesteen pyörimään. Inertiaalisen keskipakovoiman vaikutuksesta neste liikkuu säteittäisesti keskeltä juoksupyörän kehälle.
Juoksupyörän läpi kulkevan virtausprosessin aikana neste saa energiaa, jolloin sen staattinen paine kasvaa ja virtausnopeus kasvaa. Kun neste poistuu juoksupyörästä ja tulee pumpun pesään, se hidastuu pesän sisällä vähitellen laajenevien virtauskanavien vuoksi. Osa kineettisestä energiasta muunnetaan staattiseksi paineenergiaksi ja virtaa lopuksi tangentiaalisesti poistoputkistoon.
Juoksupyörät voidaan luokitella rakenteellisten muotojensa mukaan kolmeen tyyppiin.
(1) Suljetussa juoksupyörässä on kansilevyt molemmilla puolilla. Peitelevyjen välissä on 4-6 terää. Suljetulla juoksupyörällä on korkea hyötysuhde ja se on yleisimmin käytetty tyyppi. Se soveltuu puhtaiden nesteiden kuljettamiseen ilman kiinteitä hiukkasia tai kuituja.
(2) Avoin-tyyppisessä juoksupyörässä ei ole peitelevyjä siipien molemmilla puolilla. Se soveltuu suuria määriä suspendoituneita aineita sisältävien nesteiden kuljettamiseen. Sen hyötysuhde on kuitenkin suhteellisen alhainen ja kuljetettavan nesteen paine ei ole korkea.
(3) Puoli{1}}avoimessa juoksupyörässä on vain takapeitelevy. Se soveltuu sedimentoitumisalttiiden tai kiinteitä suspendoituneita aineita sisältävien nesteiden kuljettamiseen. Sen hyötysuhde on avoimen ja suljetun tyyppisten juoksupyörien välillä.
2. Pumpun akseli
Keskipakopumpun pumpun akselin päätehtävä on siirtää tehoa ja tukea juoksupyörää pitämään se työasennossa ja toimimaan normaalisti. Akselin toinen pää on kytketty moottorin akseliin kytkimen kautta ja toinen pää tukee juoksupyörää pyörivää liikettä varten. Akseli on varustettu komponenteilla, kuten laakereilla ja aksiaalitiivisteillä.
Pumpun akselien yleisimmät materiaalit ovat hiiliteräs ja ruostumaton teräs.
Juoksupyörä ja akseli on yhdistetty kiilalla. Koska tällä liitäntämenetelmällä voidaan siirtää vain vääntömomenttia, mutta se ei voi kiinnittää juoksupyörän aksiaalista asentoa, pumpussa käytetään aksiaaliholkkia ja lukkomutteria siipipyörän aksiaalisen asennon kiinnittämiseen.
Kun juoksupyörä on asetettu aksiaalisesti lukitusmutterin ja akseliholkin kanssa, on välttämätöntä estää pumppua kääntymästä, jotta lukkomutteri ei löysty. Erityisesti äskettäin asennetuille tai puretuille ja korjatuille pumpuille on suoritettava kääntösuunnan tarkistus määräysten mukaisesti, jotta varmistetaan yhdenmukaisuus määritellyn suunnan kanssa.
3. Hiha
Akselin holkin tehtävänä on suojata pumpun akselia muuntaen tiivisteen ja pumpun akselin välisen kitkan tiivisteen ja akseliholkin väliseksi kitkaksi. Siksi akseliholkki on keskipakopumpun -kulutukselle altis osa.
Akselin holkin pinta voidaan myös käsitellä, kuten hiiletys, nitraus, kromipinnoitus ja ruiskutus. Pinnan karheusvaatimus vaaditaan yleensä saavuttaakseen Ra3.2μm - Ra0.8μm. Tämä voi pienentää kitkakerrointa ja pidentää käyttöikää.
4. Laakerit
Laakerit tukevat roottorin painoa ja kuormitusta. Keskipakopumpuissa käytetään enimmäkseen vierintälaakereita. Laakerin ulkorengas on pohja-akselijärjestelmässä laakeripesän reiällä, kun taas sisärengas on pohjareikäjärjestelmässä pyörivän akselin kanssa. Vastaava kategorian kansallisilla standardeilla on suositusarvot, ja ne voidaan valita erityisolosuhteiden mukaan. Laakerit on yleensä voideltu rasvalla ja voiteluöljyllä.
5. Täytelaatikko
Kun pumpun akseli työntyy ulos pumpun pesästä, akselin ja kotelon väliin jää rako. Yksi-imukeskipakopumpuissa, jos tässä osassa ei käytetä akselin tiivistyslaitetta, pumpun kotelon sisällä olevaa korkeapaineista{2}}vettä vuotaa suuria määriä. Tiivistelaatikko on yksi yleisesti käytetyistä akselitiivisteistä. Tiivistelaatikko koostuu viidestä osasta: akselin tiivisteholkki, tiiviste, vesitiivisteputki, vesitiivisterengas ja tiivisteen kansi.
⒍蜗壳
Kierukka on spiraalin muotoinen -virtauskanava, jonka poikkipinta-ala kasvaa vähitellen juoksupyörän ulostuloaukosta seuraavan vaiheen juoksupyörän sisääntuloon tai pumpun poistoputkeen. Virtauskanava laajenee vähitellen ja ulostulo on diffuusoriputken muodossa. Kun neste virtaa ulos siipipyörästä, sen virtausnopeutta voidaan vähentää tasaisesti muuttamalla suuri osa sen liike-energiasta staattiseksi paineenergiaksi.
Kierukan etuna on, että se on helppo valmistaa, sillä on laaja hyötysuhde ja pumpun hyötysuhde muuttuu vähän juoksupyörän koneistuksen jälkeen.
Haittapuolena on kierteen muoto epäsymmetrinen. Yhtä kierukkaa käytettäessä roottoriin radiaalisesti vaikuttava paine ei ole tasainen, mikä saattaa aiheuttaa akselin taipumisen. Siksi monivaiheisissa pumpuissa vain ensimmäisessä ja viimeisessä osassa käytetään kierteitä, kun taas keskiosassa käytetään ohjauspyörälaitetta.
Kierteen materiaali on yleensä valurautaa. Korroosionestopumpun -kierukka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä tai muista korroosionestomateriaaleista, kuten muovista, lasikuidusta jne. Monivaihepumpuille korkean paineen vuoksi materiaalin lujuusvaatimukset ovat korkeammat, ja niiden kierteet on yleensä valmistettu valuteräksestä.
⒎ Vetopyörä
Ohjauspyörä on paikallaan oleva kiekko, jonka etupuolella on ulkoreunan ympärille kiedottu eteenpäin ohjaavat siivet. Nämä ohjaussiivet muodostavat joukon diffuusorin{1}}muotoisia virtauskanavia. Takapuolella on käänteiset ohjaussiivet, jotka ohjaavat nesteen seuraavan vaiheen juoksupyörän tuloaukkoon. Sen jälkeen kun neste on poistunut juoksupyörästä, se virtaa tasaisesti ohjauspyörään ja jatkaa virtaamista ulospäin eteenpäin kulkevia ohjaussiipiä pitkin nopeuden vähitellen hidastuessa ja suurimman osan kineettisestä energiasta muuttuessa staattiseksi paineenergiaksi.
Säteittäinen yksipuolinen välys juoksupyörän ja ohjaussiipien välillä on noin 1 mm. Jos välys on liian suuri, tehokkuus laskee; jos se on liian pieni, se aiheuttaa tärinää ja melua. Ohjauspyörillä varustetun segmentoidun monivaiheisen keskipakopumpun pumppukotelo on helpompi valmistaa ja sen energian muuntotehokkuus on parempi kuin kierukka. Sen asennus ja huolto ovat kuitenkin vaikeampia kuin kierukan.
16. Tiivisterengas
Sisäisen vuodon vähentämiseksi ja pumpun pesän suojaamiseksi vaippaan asennetaan vaihdettava tiivisterengas, joka vastaa juoksupyörän tuloa. Tiivisterenkaan sisäreiän ja juoksupyörän ulkokehän välinen säteittäinen välys on yleensä 0,1-0,2 mm. Tiivisterenkaan kulumisen jälkeen säteittäinen välys kasvaa, mikä johtaa pumpun nesteen poistomäärän pienenemiseen ja hyötysuhteen heikkenemiseen. Kun tiivistysrako ylittää määritellyn arvon, se on vaihdettava ajoissa.
Tiivisterenkaan rakenteellisia muotoja on kolmea tyyppiä:
Litteä{0}}rengastyyppi, yksinkertainen rakenne ja helppo valmistus, mutta huono tiivistysvaikutus;
Oikea-kulmatyyppinen tiivisterengas sallii nestevuodon kulkea 90 asteen kanavan läpi, mikä johtaa parempaan tiivistystehoon verrattuna litteään-rengastyyppiin. Sitä käytetään laajalti.
Labyrinttitiivisterenkaalla on hyvä tiivistysvaikutus, mutta sen rakenne on monimutkainen ja sen valmistus vaikeaa. Siksi sitä käytetään harvoin keskipakopumpuissa.
Keskipakopumpun työprosessi
Ennen kuin käynnistät pumpun, täytä pumppu ensin kuljetettavalla nesteellä.
2. Kun pumppu on käynnistetty, pumpun akseli käyttää juoksupyörää pyörimään suurella nopeudella, jolloin syntyy keskipakovoimaa. Tämän voiman vaikutuksesta neste heitetään juoksupyörän keskeltä juoksupyörän kehälle, sen paine kasvaa ja se virtaa pumpun pesään erittäin suurella nopeudella (15-25 m/s).
3. Pumpun kotelossa, kun virtauskanava laajenee jatkuvasti, nesteen virtausnopeus hidastuu, jolloin suurin osa kineettisestä energiasta muuttuu paineenergiaksi. Lopuksi neste virtaa ulos poistoaukosta suhteellisen suurella staattisella paineella ja menee poistoputkeen.
4. Kun pumpun sisällä oleva neste on poistettu, juoksupyörän keskelle muodostuu tyhjiö. Nesteen pintapaineen (ilmakehän paine) ja pumpun sisällä olevan paineen (alipaine) välisen paine-eron alaisena neste tulee pumppuun imuputken kautta ja täyttää paikan, josta neste poistettiin.
Keskipakopumppujen luokitus
Keskipakopumpputuotteet luokitellaan yleensä rakenteellisten ominaisuuksiensa mukaan. Luokittelumenetelmiä on useita, mukaan lukien kuusi tyyppiä: luokitellaan työpaineen, työpyörien lukumäärän, juoksupyörän vedenottotavan mukaan jne.
⒈ Työpaineen mukaan:
Matalapaine{0}}pumppu: Paine on alle 100 metriä vesipatsasta.
Keskipaineinen-painepumppu: Paine vaihtelee 100–650 metrin vesipatsaasta.
Korkeapaine{0}}pumppu: Paine on yli 650 metriä vesipatsasta.
2. Toimivien juoksupyörien lukumäärän mukaan:
Yksivaiheinen{0}}pumppu: Tämä viittaa pumppuun, jonka akselissa on vain yksi juoksupyörä.
Monivaiheinen pumppu: Tämän tyyppisen pumpun akselissa on kaksi tai useampi juoksupyörä. Tässä tapauksessa pumpun kokonaiskorkeus on kunkin n:n juoksupyörän tuottamien korkeuksien summa.
3. Juoksupyörän vedenottomenetelmän mukaan:
Yksi-puolen veden-imupumppu: Tunnetaan myös yhtenä-imupumpuna, se tarkoittaa, että juoksupyörässä on vain yksi vedenottoaukko.
Kaksisuuntainen imupumppu: Tunnetaan myös kaksois-imupumppuna, ja siinä on imuaukko siipipyörän molemmilla puolilla. Sen virtausnopeus on kaksi kertaa suurempi kuin yhden-imupumpun. Sitä voidaan karkeasti katsoa kahdeksi yksittäiseksi-imupumpun juoksupyöräksi, jotka on sijoitettu takaisin-vastaan-.
4. Pumpun akselin asennon mukaan:
Vaakapumppu: Pumpun akseli on vaakasuorassa asennossa.
Pystysuora pumppu: Pumpun akseli on pystyasennossa.
5. Pumpun kotelon liitoksen muodon mukaan:
Vaakasuora jaettu pumppu: Se on sellainen, jossa liitossauma avataan akselin läpi kulkevalla vaakatasolla.
Pystysuora liitospintapumppu: Tämä viittaa pumppuun, jossa liitospinta on kohtisuorassa akselilinjaan nähden.
6. Menetelmä juoksupyörästä poistuvan veden ohjaamiseksi kohti poistokammiota:
Kotelopumppu: Kun vesi on poistunut juoksupyörästä, se menee suoraan pumpun koteloon, joka on spiraalin muotoinen.
Ohjaussiipipumppu: Kun vesi on poistunut siipipyörästä, se menee juoksupyörän ulkopuolelle asetettuihin ohjaussiipiin ja siirtyy sitten seuraavaan vaiheeseen tai virtaa poistoputkeen.
⒎ Kuljetettavien väliaineiden mukaan keskipakopumput voidaan luokitella seuraavasti: vesipumput, öljypumput, korroosionkestävät{0}pumput jne.
Kavitaatio ja höyrylukko
Eroosioilmiö
Keskipakopumpun toimintaperiaatteesta voidaan tietää, että sen jälkeen, kun siipien välinen neste on poistunut nopeasti pyörivästä-juoksupyörästä, juoksupyörän sisääntulon lähelle muodostuu matalapaineinen-painealue. Kun paine juoksupyörän sisääntulossa on yhtä suuri tai pienempi kuin kuljetetun nesteen kylläisen höyryn paine pV käyttölämpötilassa, tällä alueella oleva neste höyrystyy ja muodostaa kuplia. Kun kuplat kulkevat nesteen mukana korkeapaineiselle-painealueelle, ne tiivistyvät nopeasti paineen vaikutuksesta.
Kuplatiivistymishetkellä muodostuu paikallinen tyhjiö. Ympäröivä neste syöksyy suurella nopeudella kohti kuplan aiemmin miehittämää tilaa aiheuttaen iskua ja tärinää, mikä johtaa merkittävään iskuvoimaan. Erityisesti kun kuplan kondensaatiopiste on lähellä terän pintaa, useat nestehiukkaset iskevät terään suurella taajuudella ja paineella; samalla kupla voi sisältää myös pienen määrän happea ja muita aineita, joilla on kemiallisesti syövyttävä vaikutus metallimateriaaleihin. Jatkuvan iskun ja kemiallisen korroosion yhteisvaikutuksessa terän pinta vaurioituu, jolloin muodostuu pisteitä ja halkeamia, jotka johtavat terän ennenaikaiseen vaurioitumiseen. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi keskipakopumpuissa.
Kaasun sitomisen ilmiö
Kun keskipakopumppu käynnistetään, jos pumpussa on ilmaa, on ilman alhaisesta tiheydestä johtuen pyörimisen jälkeen syntyvä keskipakovoima pieni. Tämän seurauksena juoksupyörän keskialueelle muodostuva matala paine ei riitä nesteen imemiseen. Vaikka keskipakopumppu käynnistetään, se ei voi suorittaa kuljetustehtävää. Tätä ilmiötä kutsutaan "ilmasulkuksi".
Tämä osoittaa, että keskipakopumpulla ei ole{0}}itsetäyttökykyä. Siksi ennen keskipakopumpun käynnistämistä se on täytettävä kuljetettavalla nesteellä. Tietenkin, jos keskipakopumpun imuaukko on sijoitettu kuljetettavan nesteen nestetason alapuolelle, neste virtaa automaattisesti pumppuun. Tämä on erityinen tapaus. Keskipakopumpun imuputkisto on varustettu pohjaventtiilillä, joka estää ennen käynnistystä täytettyä nestettä valumasta ulos pumpusta. Suodatinverkko voi estää nesteessä olevien kiinteiden aineiden imeytymisen sisään ja tukkimasta putkistoja ja pumppupesän poistoputkia. Poistoputkeen asennettua säätöventtiiliä käytetään pumpun käynnistämiseen, pysäyttämiseen ja virtauksen säätämiseen.
Kavitaation ja höyrylukon eri syiden näkökulmasta:
Ilman sitominen viittaa ilman läsnäoloon pumpun rungon sisällä. Se tapahtuu yleensä, kun pumppu käynnistetään. Pääasiallinen ilmentymä on, että ilmaa pumpun rungosta ei ole poistettu kokonaan. Kavitaatio johtuu siitä, että neste saavuttaa höyrystymispaineensa tietyssä lämpötilassa. Voidaan nähdä, että se liittyy läheisesti kuljetettavaan väliaineeseen ja työoloihin.
Seuraavilla menetelmillä voidaan estää ilmalukkoilmiön esiintyminen:
1. Täytä kuori nesteellä ennen aloittamista. Varmista, että kuori on tiivis. Veden täyttöventtiili ja suihkupää eivät saa vuotaa. Tiivistyskyvyn tulee olla hyvä.
2. Keskipakopumpun imuputkisto on varustettu pohjaventtiilillä, joka estää ennen käynnistystä pumpatun nesteen valumisen takaisin pumppuun. Suodatinverkko voi estää nesteessä olevien kiinteiden hiukkasten imemisen. Poistoputkisto on varustettu säätöventtiilillä, jota käytetään pumpun käynnistämiseen ja pysäyttämiseen sekä virtausnopeuden säätelyyn.
3. Aseta keskipakopumpun imuaukko sen nestepinnan alapuolelle, jonne neste on kuljetettava. Neste virtaa automaattisesti pumppuun.
Kavitaation syitä ja ratkaisuja
Tärkeimmät kavitaation syyt ovat:
1. Tuloputken vastus on liian korkea tai putkilinja on liian ohut.
2. Kuljetettavan väliaineen lämpötila on liian korkea;
3. Liiallinen virtaus, eli poistoventtiili avautuu liian leveästi;
4. Asennuskorkeus on liian korkea, mikä vaikuttaa pumpun nesteenottokapasiteettiin.
5. Valintakysymykset, mukaan lukien pumppujen valinta ja pumppumateriaalien valinta jne.
Ratkaisu:
1. Poista vieraat esineet tuloputkesta tasaisen virtauksen varmistamiseksi tai lisää putkilinjan halkaisijaa.
2. Alenna kuljetettavan väliaineen lämpötilaa;
3. Pienennä asennuskorkeutta;
4. Vaihda pumppu tai tee parannuksia tiettyihin pumpun osiin, esimerkiksi käyttämällä kavitaatiota kestäviä materiaaleja.
