Током процеса струјања флуида, због отпора протока губи се нешто механичке енергије. Према томе, да би се течност транспортовала са једног места на друго, било да се ради о преносу течности са локације са нижом укупном специфичном енергијом на локацију са вишом укупном специфичном енергијом, или само за превазилажење отпора протока, механичка енергија мора бити обезбеђена флуиду. Машина која се користи за транспорт течности назива се пумпа (Пумпа). Пумпе су углавном класификоване у три категорије на основу њихових структурних карактеристика и принципа рада:
И. Пумпе{1}} типа: Ове пумпе раде тако што ротирајућа лопатица раде на течности, чиме се повећава механичка енергија течности. Примери укључују различите центрифугалне пумпе, вортекс пумпе и пумпе са аксијалним протоком итд.
ИИ Пумпе са позитивним померањем: Ове пумпе користе повратно кретање клипова или ротационо кретање ротора да промене запремину радне коморе, компресују течност и раде на течности, чиме се повећава механичка енергија течности. Примери укључују клипне пумпе, зупчасте пумпе и вијчане пумпе итд.
ИИИ Млазна пумпа: Ради тако што користи млаз велике брзине{0}}који генерише радни флуид за избацивање течности, а затим се кроз размену замаха повећава енергија избачене течности.
Због своје једноставне структуре, лакоће производње, стабилног протока, снажне прилагодљивости и практичног рада, центрифугалне пумпе се широко користе у хемијској производњи. Стога ћемо се у овом чланку фокусирати на увођење центрифугалних пумпи.
Принцип рада центрифугалне пумпе
Када је центрифугална пумпа у раду, она се ослања на-ротирајуће радно коло велике брзине како би омогућило течности да добије енергију и повећа свој потенцијал притиска под дејством инерционе центрифугалне силе. Пре него што центрифугална пумпа почне да ради, тело пумпе и улазни цевовод морају бити напуњени течним медијумом како би се спречила појава кавитације.
Када се радно коло брзо ротира, лопатице доводе до брзог ротирања медијума. Ротирајући медијум се избацује из радног кола под дејством центрифугалне силе. Након што се вода из пумпе избаци, у центру радног кола формира се вакуумско подручје. Истовремено, он непрекидно усисава течност и непрекидно даје одређену енергију усисаној-течности, а затим испушта течност. Дакле, центрифугална пумпа ради континуирано на овај начин.
Структура центрифугалне пумпе
Постоји много врста центрифугалних пумпи. Иако су структуре различитих типова пумпи различите, главне компоненте су у основи исте.
Главне компоненте центрифугалне пумпе укључују: радно коло, осовину пумпе, кућиште пумпе, базу пумпе, кутију за паковање (уређај за заптивање), заптивни прстен, кућиште лежаја итд.
1. Импеллер
Радно коло је радна компонента центрифугалне пумпе. Постиже пумпање течности тако што се окреће великом брзином и ради на течностима. То је важан део центрифугалне пумпе.
Радно коло се углавном састоји од главчине, лопатица и покривне плоче. Поклопац радног кола је подељен на предњу и задњу покривну плочу. Поклопна плоча на улазној страни радног кола назива се предња покривна плоча, а покривна плоча друге стране назива се задња покривна плоча.
Када се центрифугална пумпа покрене, вратило пумпе покреће радно коло да се заједно окреће великом брзином. Ово приморава течност која је претходно-напуњена између лопатица да се ротира. Под дејством инерционе центрифугалне силе течност се радијално креће од центра ка периферији радног кола.
Током процеса струјања кроз радно коло, течност добија енергију, при чему се њен статички притисак повећава и брзина протока повећава. Када течност напусти радно коло и уђе у кућиште пумпе, успорава се због постепеног ширења канала протока унутар кућишта. Део кинетичке енергије се претвара у енергију статичког притиска и коначно тече тангенцијално у испусни цевовод.
Према свом структурном облику, импелери се могу класификовати у следећа три типа.
(1) Затворено радно коло има поклопце са обе стране. Између покривних плоча налази се 4 до 6 оштрица. Затворено радно коло има високу ефикасност и најчешће се користи. Погодан је за транспорт чистих течности без чврстих честица или влакана.
(2) Радно коло отвореног-типа нема покровне плоче са обе стране лопатица. Погодан је за транспорт течности које садрже велику количину суспендованих чврстих материја. Међутим, његова ефикасност је релативно ниска и притисак течности који се транспортује није висок.
(3) Радно коло полу{1}}отвореног типа има само задњу покривну плочу. Погодан је за транспорт течности које су склоне таложењу или садрже чврсте суспендоване материје. Његова ефикасност је између отворених и затворених радних кола.
2. Вратило пумпе
Главна функција осовине пумпе центрифугалне пумпе је да преноси снагу и подржава радно коло како би га задржао у радном положају и нормално функционисао. Један крај вратила је спојен на осовину мотора преко спојнице, а други крај подржава радно коло за ротационо кретање. Вратило је опремљено компонентама као што су лежајеви и аксијалне заптивке.
Уобичајени материјали за осовине пумпе су угљенични челик и нерђајући челик.
Радно коло и вратило су повезани кључем. Пошто овај начин повезивања може само да преноси обртни момент, али не може да фиксира аксијални положај радног кола, у пумпи се користе аксијална чаура и навртка за закључавање да би се фиксирао аксијални положај радног кола.
Након што је радно коло аксијално позиционирано са сигурносном навртком и чахуром вратила, да би се спречило отпуштање матице за закључавање, неопходно је спречити пумпу да се окреће уназад. Посебно за новоинсталиране пумпе или пумпе које су биле подвргнуте растављању и поправци, провера смера окретања треба да се спроведе у складу са прописима како би се обезбедила конзистентност са наведеним смером.
3. Слееве
Функција чахуре вратила је да заштити вратило пумпе, претварајући трење између заптивача и вратила пумпе у трење између паковања и чауре вратила. Стога је чаура вратила компонента центрифугалне пумпе-склона хабању.
Површина чахуре вратила такође може бити подвргнута третманима као што су карбуризација, нитрирање, хромирање и прскање. Захтеви за храпавост површине су генерално потребни да би се достигло Ра3,2μм - Ра0,8μм. Ово може смањити коефицијент трења и повећати век трајања.
4. Лежајеви
Лежајеви играју улогу подржавања тежине и оптерећења ротора. У центрифугалним пумпама се углавном користе котрљајни лежајеви. Спољни прстен лежаја је у систему основног вратила са отвором за кућиште лежаја, док је унутрашњи прстен у систему базних рупа са ротирајућим вратилом. Национални стандарди категорије подударања имају препоручене вредности и могу се бирати према специфичним околностима. Лежајеви се углавном подмазују машћу и уљем за подмазивање.
5. Кутија за пуњење
Када осовина пумпе вири из кућишта пумпе, постоји размак између вратила и кућишта. Код једно-усисних центрифугалних пумпи, ако се на овом делу не користи уређај за заптивање вратила, вода под високим-притиском унутар кућишта пумпе ће исцурити у великим количинама. Кутија за паковање је један од најчешће коришћених уређаја за заптивање вратила. Кутија за паковање се састоји од пет компоненти: заптивне чахуре осовине, паковања, цеви за заптивање воде, прстена за заптивање воде и поклопца за паковање.
⒍蜗壳
Завој је проточни канал у облику спирале-који се постепено повећава у површини{1}}попречног пресека од излаза радног кола до улаза радног кола следећег степена или до излазне цеви пумпе. Проточни канал се постепено шири, а излаз је у облику дифузорске цеви. Након што течност исцури из радног кола, њена брзина протока се може глатко смањити, претварајући велики део њене кинетичке енергије у енергију статичког притиска.
Предности волуте су у томе што се лако производи, има широку зону ефикасности, а ефикасност пумпе се мало мења након машинске обраде радног кола.
Недостатак је што је облик волута асиметричан. Када користите једну спиралу, притисак који радијално делује на ротор није равномеран, што ће вероватно изазвати савијање осовине. Због тога, код вишестепених пумпи-само прва и последња секција користе волуте, док средња секција има уређај за вођење.
Материјал волуте је обично ливено гвожђе. Волута анти-пумпе против корозије је направљена од нерђајућег челика или других материјала против корозије, као што су пластика, фиберглас итд. За вишестепене пумпе, због високог притиска, захтеви за чврстоћом материјала су већи, а њихове спирале су углавном направљене од ливеног челика.
⒎ Погонски точак
Водећи точак је стационарни диск са предњим водећим лопатицама омотаним око његове спољне ивице на предњој страни. Ове водеће лопатице формирају низ проточних канала у облику дифузора-. На задњој страни се налазе реверзне водеће лопатице које усмеравају течност ка улазу радног кола следећег степена. Након што се течност избаци из радног кола, она глатко тече у водећи точак и наставља да тече напоље дуж предњих лопатица за вођење, при чему се њена брзина постепено смањује и већина њене кинетичке енергије се претвара у енергију статичког притиска.
Радијални једнострани зазор између радног кола и водећих лопатица је приближно 1 мм. Ако је клиренс превелик, ефикасност ће се смањити; ако је премала, то ће изазвати вибрације и буку. У поређењу са спиралном, кућиште пумпе сегментиране вишестепене центрифугалне пумпе са водећим точковима је лакше за производњу и има већу ефикасност конверзије енергије. Међутим, његова инсталација и одржавање су тежи него код волуте.
16. Заптивни прстен
Да би се смањило унутрашње цурење и заштитило кућиште пумпе, заменљиви заптивни прстен је инсталиран на омотачу који одговара улазу радног кола. Радијални зазор између унутрашњег отвора заптивног прстена и спољашњег круга радног кола је углавном између 0,1 и 0,2 мм. Након што се заптивни прстен истроши, радијални зазор се повећава, што резултира смањењем запремине течности пумпе и смањењем ефикасности. Када заптивни зазор пређе наведену вредност, потребно га је на време заменити.
Структурни облици заптивног прстена су три типа:
Тип равног{0}}прстена, једноставне структуре и лаке израде, али слабог ефекта заптивања;
Заптивни прстен са правим-углом омогућава цурењу течности да прође кроз канал од 90 степени, што резултира бољим ефектом заптивања у поређењу са равним-прстеном. Широко се користи.
Лавиринтски заптивни прстен има добар ефекат заптивања, али је његова структура сложена и тешка је израда. Због тога се ретко користи у центрифугалним пумпама.
Процес рада центрифугалне пумпе
Пре покретања пумпе, напуните пумпу течношћу која се прво транспортује.
2. Након што се пумпа покрене, вратило пумпе покреће радно коло да се ротира великом брзином, стварајући центрифугалну силу. Под овом силом течност се избацује из центра радног кола ка периферији радног кола, њен притисак се повећава и веома великом брзином (15-25 м/с) тече у кућиште пумпе.
3. У кућишту пумпе 蜗形, како се канал протока континуирано шири, брзина протока течности се успорава, узрокујући да се већина кинетичке енергије претвара у енергију притиска. Коначно, течност излази из испусног отвора са релативно високим статичким притиском и улази у испусни цевовод.
4. Након што се течност унутар пумпе избаци, ствара се вакуум у центру радног кола. Под разликом притиска између површинског притиска течности (атмосферски притисак) и притиска унутар пумпе (негативни притисак), течност улази у пумпу кроз усисни цевовод и испуњава позицију где је течност избачена.
Класификација центрифугалних пумпи
Производи центрифугалних пумпи се генерално класификују према њиховим структурним карактеристикама. Постоје различите методе класификације, укључујући шест типова: класификоване по радном притиску, по броју радних кола, по начину на који импелер упија воду итд.
⒈ Према радном притиску:
Пумпа ниског{0}}притиска: Притисак је мањи од 100 метара воденог стуба.
Пумпа средњег{0}}притиска: Притисак се креће од 100 до 650 метара воденог стуба.
Пумпа високог{0}}притиска: Притисак је већи од 650 метара воденог стуба.
2. Према броју радних кола:
Једностепена{0}}пумпа: Ово се односи на пумпу где постоји само једно радно коло на вратилу пумпе.
Више{0}}степена пумпа: Овај тип пумпе има два или више радних кола на свом вратилу. У овом случају, укупна глава пумпе је збир глава које генерише сваки од н радних кола.
3. Према начину уноса воде радног кола:
Једно-бочна{1}}усисна пумпа за воду: Позната и као једнострука-усисна пумпа, то значи да постоји само један улаз за воду на радном колу.
Двосмерна усисна пумпа: Позната и као дупла{0}}усисна пумпа, има улазни отвор са обе стране радног кола. Њен проток је двоструко већи од протока једне-усисне пумпе. Може се грубо посматрати као два појединачна-пропелера усисне пумпе постављена назад-на-позади.
4. Према положају осовине пумпе:
Хоризонтална пумпа: Вратило пумпе је у хоризонталном положају.
Вертикална пумпа: Вратило пумпе је у вертикалном положају.
5. Према облику споја кућишта пумпе:
Хоризонтална подељена пумпа: То је она где се спојни шав отвара на хоризонталној равни која пролази кроз осу.
Пумпа за вертикалну површину зглоба: Ово се односи на пумпу где је површина споја окомита на линију осовине.
6. Метода усмеравања воде која излази из радног кола према испусној комори:
Пумпа кућишта: Након што вода изађе из радног кола, она директно улази у кућиште пумпе које има спирални облик.
Пумпа са воденим лопатицама: Након што вода изађе из радног кола, она улази у водеће лопатице постављене изван радног кола, а затим прелази на следећу фазу или тече у излазну цев.
⒎ Према различитим медијумима који се транспортују, центрифугалне пумпе се могу класификовати као: пумпе за воду, пумпе за уље, пумпе отпорне на корозију{0}} итд.
Кавитација и парна брава
Феномен ерозије
Из принципа рада центрифугалне пумпе може се знати да након што се течност између лопатица избаци из радног кола велике брзине{0}}обрзине, у близини улаза радног кола се формира област ниског притиска-. Када је притисак на улазу радног кола једнак или нижи од притиска засићене паре пВ транспортоване течности на радној температури, течност у овој области ће испарити и формирати мехуриће. Када мехурићи путују са течношћу до подручја високог{4}}притиска, брзо ће се кондензовати услед притиска.
У тренутку кондензације мехурића формира се локални вакуум. Околна течност великом брзином јури ка простору који је претходно заузимао мехур, изазивајући удар и вибрацију, што резултира значајном силом удара. Нарочито када је тачка кондензације мехурића близу површине сечива, бројне честице течности утичу на сечиво високом фреквенцијом и притиском; у исто време, мехур може да садржи и малу количину кисеоника и других супстанци које имају хемијски корозивни ефекат на металне материјале. Под комбинованим дејством непрекидног удара и хемијске корозије, површина сечива се оштећује, формирајући мрље и пукотине, што ће довести до прераног оштећења сечива. Ова појава се назива кавитација у центрифугалним пумпама.
Феномен везивања гаса
Када се центрифугална пумпа покрене, ако у пумпи има ваздуха, због мале густине ваздуха, центрифугална сила настала након ротације је мала. Као резултат тога, низак притисак формиран у средишњем делу радног кола није довољан да усисава течност. Чак и ако се центрифугална пумпа покрене, она не може да заврши задатак транспорта. Ова појава се назива "ваздушна брава".
Ово указује да центрифугална пумпа нема самоусисну{0}}способност. Због тога, пре покретања центрифугалне пумпе, она мора бити напуњена течношћу која се транспортује. Наравно, ако је усисни отвор центрифугалне пумпе постављен испод нивоа течности транспортоване течности, течност ће аутоматски тећи у пумпу. Ово је посебан случај. Усисни цевовод центрифугалне пумпе је опремљен доњим вентилом како би се спречило да течност која је напуњена пре почетка исцури из пумпе. Филтерски екран може спречити усисавање чврстих материја у течности и блокирање цевовода и испусне цеви кућишта пумпе. Регулациони вентил уграђен у испусну цев служи за покретање пумпе, заустављање пумпе и регулисање протока.
Из перспективе различитих узрока кавитације и парних блокада:
Везивање ваздуха се односи на присуство ваздуха унутар тела пумпе. Обично се јавља када се пумпа покрене. Главна манифестација је да ваздух унутар тела пумпе није у потпуности уклоњен. Док је кавитација узрокована тако што течност достиже свој притисак испаравања на одређеној температури. Види се да је уско повезано са транспортним медијумом и условима рада.
Следеће методе се могу користити да би се спречило појављивање феномена ваздушне браве:
1. Пре почетка, напуните шкољку течношћу. Обезбедите чврсто заптивање шкољке. Вентил за пуњење воде и глава туша не смеју да пропуштају. Перформансе заптивања треба да буду добре.
2. Усисни цевовод центрифугалне пумпе је опремљен доњим вентилом како би се спречило да течност која је упумпана пре покретања тече назад у пумпу. Филтерска мрежа може да спречи усисавање чврстих честица у течности. Испусни цевовод је опремљен регулационим вентилом који се користи за покретање и заустављање пумпе и регулацију протока.
3. Поставите усисни отвор центрифугалне пумпе испод нивоа течности где течност треба да се транспортује. Течност ће аутоматски тећи у пумпу.
Узроци и решења настанка кавитације
Главни узроци кавитације су:
1. Отпор улазног цевовода је превисок или је цевовод претанак.
2. Температура медијума који се преноси је превисока;
3. Прекомерни проток, односно излазни вентил је прешироко отворен;
4. Висина инсталације је превисока, што утиче на капацитет уноса течности пумпе.
5. Питања избора, укључујући избор пумпи и избор материјала за пумпе, итд.
решење:
1. Уклоните стране предмете из улазног цевовода да бисте обезбедили несметан проток или повећајте пречник цевовода.
2. Смањити температуру транспортованог медија;
3. Смањите висину инсталације;
4. Замените пумпу или побољшајте одређене компоненте пумпе, као што је коришћење материјала отпорних на кавитацију.
