1. Принцип рада центрифугалне пумпе
Када центрифугална пумпа ради, она се ослања на ротирајуће коло велике брзине за повећање енергије притиска течности под дејством инерционе центрифугалне силе. Пре него што центрифугална пумпа почне да ради, тело пумпе и улазни цевовод морају бити напуњени течним медијумом да би се спречила кавитација.
Када се радно коло брзо ротира, лопатице подстичу медијум да се брзо окреће. Ротирајући медијум излети из радног кола под дејством центрифугалне силе, а вода унутар пумпе се избацује, формирајући вакуумско подручје у центру радног кола. Континуирано удисање течности док континуирано пружа одређену количину енергије удахнутој течности да је избаци. Центрифугална пумпа ради непрекидно овако.
2. Структура центрифугалне пумпе
Постоји много варијанти центрифугалних пумпи, и иако су структуре сваке врсте пумпе различите, главне компоненте су у основи исте.
Главне компоненте центрифугалне пумпе укључују: радно коло, вратило пумпе, кућиште пумпе, седиште пумпе, кутију за паковање (уређај за заптивање вратила), прстен за смањење цурења, седиште лежаја итд.
Радно коло је радна компонента центрифугалне пумпе, која се ослања на своју брзу ротацију да би обавила рад на течности и постигла транспорт течности. То је важна компонента центрифугалне пумпе.
Радно коло се углавном састоји од три дела: главчине, лопатица и поклопца. Поклопна плоча радног кола може се поделити на предњу и задњу покривну плочу. Поклопна плоча на страни порта радног кола назива се предња покривна плоча, а покривна плоча са друге стране назива се задња покривна плоча.
Након што се центрифугална пумпа покрене, вратило пумпе покреће радно коло да се окреће великом брзином, терајући течност претходно напуњену између лопатица да се окреће. Под дејством инерционе центрифугалне силе, течност се радијално креће од центра радног кола ка спољашњем обиму.
Течност добија енергију током свог кретања кроз радно коло, што резултира повећањем енергије статичког притиска и повећањем брзине протока. Када течност напусти радно коло и уђе у кућиште пумпе, успорава се услед постепеног ширења канала протока унутар кућишта. Део кинетичке енергије се претвара у енергију статичког притиска и коначно тече у испусни цевовод дуж тангенцијалног правца.
Према структурном облику, импелери се могу поделити на следећа три типа.
(1) Затворено радно коло има поклопце са обе стране радног кола, са 4-6 оштрицама између поклопаца. Затворено радно коло има високу ефикасност и широко се користи, погодно за транспорт чистих течности без чврстих честица и влакана.
(2) Отворено радно коло нема покровне плоче са обе стране лопатице, што је погодно за транспорт течности које садрже велику количину суспендованих чврстих материја. Има ниску ефикасност и притисак течности који се преноси није висок.
Полуотворено радно коло има само задњу покривну плочу и погодно је за транспорт течности које се лако таложе или садрже чврсте суспендоване чврсте материје. Његова ефикасност је између отвореног и затвореног радног кола.
Главна функција осовине пумпе центрифугалне пумпе је да преноси снагу и подржава радно коло за одржавање нормалног рада у радном положају. Повезан је са вратилом мотора преко спојнице на једном крају и подржава радно коло за ротационо кретање на другом крају. Вратило је опремљено лежајевима, аксијалним заптивкама и другим компонентама.
Обично коришћени материјали за осовине пумпе су угљенични челик и нерђајући челик.
Радно коло и вратило су повезани кључевима. Како овај начин повезивања може само да преноси обртни момент и не може да фиксира аксијални положај радног кола, чаура вратила и матица за закључавање се такође користе у пумпи за воду да би се фиксирао аксијални положај радног кола.
Након што је радно коло аксијално позиционирано са сигурносном навртком и навлаком вратила, како би се спречило увлачење матице за закључавање, неопходно је спречити окретање пумпе за воду, посебно за почетну уградњу пумпе за воду или пумпе за воду након демонтаже и одржавање, проверу управљања треба извршити у складу са прописима како би се обезбедила конзистентност са наведеним управљањем.
Функција чауре вратила је да заштити вратило пумпе, претварајући трење између паковања и вратила пумпе у трење између паковања и чауре вратила. Стога је чаура вратила део центрифугалне пумпе који се лако хаба.
Површина рукавца вратила се генерално може третирати методама као што су карбуризација, нитрирање, хромирање, прскање, итд. Захтев за храпавост површине је генерално Ра3,2 μм до Ра0,8 μм. Може смањити коефицијент трења и побољшати радни век.
Лежајеви играју улогу у подржавању тежине и носивости ротора. Котрљајни лежајеви се обично користе на центрифугалним пумпама, при чему спољашњи прстен и рупе лежишта лежаја користе систем основног вратила, а унутрашњи прстен и вратило користе систем базних рупа. Лежајеви се углавном подмазују машћу и уљем.
Када осовина пумпе пролази кроз кућиште пумпе, између вратила и кућишта постоји размак. У центрифугалној пумпи са једним усисом, ако се уређај за заптивање вратила не користи на овој локацији, вода под високим притиском унутар кућишта пумпе ће исцурити у великим количинама. Кутија за паковање је уобичајени уређај за заптивање вратила. Кутија за паковање се састоји од пет компоненти: заптивка вратила, паковање, цев за заптивање воде, прстен за заптивање воде и увод за паковање.
Волута се односи на спирални канал протока са постепеним повећањем површине попречног пресека од излаза радног кола до улаза радног кола следећег степена или до излазне цеви пумпе. Проточни канал се постепено шири и излаз је у облику дифузионе цеви. Након што течност исцури из радног кола, њен проток може полако да се смањи, претварајући велики део кинетичке енергије у енергију статичког притиска.
Предности волуте су лака производња, широка зона ефикасности и минималне промене ефикасности пумпе након окретања радног кола.
Недостатак је што је облик волута асиметричан, а када се користи једна спирала, притисак који делује на радијални правац ротора је неуједначен, што може лако изазвати савијање осовине. Због тога, у вишестепеним пумпама, само прва и последња секција користе волуте, док се у средњем делу користе уређаји са водећим точковима.
Материјал шкољки пужева је углавном ливено гвожђе. Волута антикорозивне пумпе је направљена од нерђајућег челика или других антикорозивних материјала, као што су пластика, фиберглас, итд. Због високог притиска, вишестепене пумпе захтевају високу чврстоћу материјала, а њихове волуте су углавном направљене од ливеног челика.
Водећи точак је фиксни диск са предњим водећим лопатицама омотаним око спољне ивице радног кола на предњој страни, формирајући канале протока у облику дифузије. На полеђини се налазе реверзне водеће лопатице које воде течност ка следећем степену радног кола. Након што је избачена из радног кола, течност полако улази у водеће лопатице и наставља да тече напоље дуж предњих водећих лопатица. Брзина се постепено смањује, а већина кинетичке енергије се претвара у енергију статичког притиска.
Радијални једнострани зазор између радног кола и водилице је приближно 1 мм. Ако је јаз превелик, ефикасност ће се смањити; Ако је зазор премали, то ће изазвати вибрације и буку. У поређењу са спиралном, сегментирано вишестепено кућиште центрифугалне пумпе са водећим точковима је лакше за производњу и има већу ефикасност у конверзији енергије. Али инсталација и одржавање су тежи од шкољки пужева.
Да би се смањило унутрашње цурење и заштитило кућиште пумпе, заменљиви заптивни прстенови су инсталирани на кућишту који одговара улазу радног кола. Радијални зазор између унутрашњег отвора заптивног прстена и спољашњег круга радног кола је углавном између 0.1-0.2 мм. Након хабања заптивног прстена, радијални зазор се повећава, запремина пражњења пумпе се смањује, а ефикасност се смањује. Када размак заптивке премаши наведену вредност, треба га благовремено заменити.
Постоје три структурна облика заптивних прстенова:
Прво, тип равног прстена има једноставну структуру и лак је за производњу, али је ефекат заптивања лош. Друго, заптивни прстен под правим углом обезбеђује канал од 90 степени за цурење течности, што резултира бољим перформансама заптивања од типа равног прстена и широко се користи. Треће, лавиринтски заптивни прстен има добар ефекат заптивања, али је његова структура сложена и тешка за производњу, што се ретко користи у центрифугалним пумпама.
3. Процес рада центрифугалне пумпе
(1) Пре покретања пумпе, напуните пумпу течношћу коју треба транспортовати.
(2) Након покретања пумпе, вратило пумпе покреће радно коло да се заједно окреће великом брзином, стварајући центрифугалну силу. Под овом радњом, течност се избацује ка спољашњем ободу радног кола од центра, изазивајући повећање притиска и уливајући у кућиште пумпе великом брзином (15-25 м/с).
(3) У кућишту спиралне пумпе, услед непрекидног ширења проточног канала, брзина протока течности се успорава, претварајући већину кинетичке енергије у енергију притиска. Коначно, течност тече у испусни цевовод под већим статичким притиском из испусног отвора.
(4) Након што се течност унутар пумпе избаци, ствара се вакуум у центру радног кола. Под разликом притиска између притиска нивоа течности (атмосферског притиска) и притиска пумпе (негативног притиска), течност улази у пумпу кроз усисни цевовод, испуњавајући позицију где се течност испушта.
4. Класификација центрифугалних пумпи
Производи центрифугалних пумпи су генерално класификовани према њиховим структурним карактеристикама, са вишеструким методама класификације укључујући радни притисак, број радних кола и улазни метод импелера.
(1) Према радном притиску:
Пумпа ниског притиска: притисак испод 100 метара воденог стуба;
Пумпа средњег притиска: притисак између 100-650 метара воденог стуба;
Пумпа високог притиска: Притисак је већи од 650 метара воденог стуба.
(2) Према броју радних кола:
Једностепена пумпа: односи се на постојање само једног радног кола на вратилу пумпе.
Вишестепена пумпа.: Постоје два или више импелера на вратилу пумпе, а укупна глава пумпе је збир глава које генерише н радних кола.
(3) Према методи улаза радног кола:
Једнострана улазна пумпа: позната и као једнострука усисна пумпа, што значи да постоји само један улаз на радном колу.
Двострана улазна пумпа: позната и као дупла усисна пумпа, што значи да постоји улаз са обе стране радног кола. Њен проток је двоструко већи од једне усисне пумпе, која се може апроксимирати као два једнострука ротора усисне пумпе постављена један уз други.
(4) Према положају осовине пумпе:
Хоризонтална пумпа: Вратило пумпе се налази у хоризонталном положају.
Вертикална пумпа: Вратило пумпе се налази у вертикалном положају.
(5) Према заједничком облику кућишта пумпе:
Хоризонтална пумпа отвореног типа: односи се на спојни шав отворен на хоризонталној равни која пролази кроз осу.
Вертикална пумпа за површину зглоба: то јест, површина зглоба је окомита на осу.
(6) Начин вођења воде из радног кола према комори под притиском је следећи:
Пумпа са спиралним кућиштем: Након што вода изађе из радног кола, она директно улази у кућиште пумпе у облику спирале.
Пумпа са лопатицама: Након што вода изађе из радног кола, она улази у водеће лопатице постављене изван њега, а затим улази у следећу фазу или тече у излазну цев.
(7) Према различитим медијима које преносе центрифугалне пумпе, могу се поделити на пумпе за чисту воду, пумпе за уље, пумпе отпорне на корозију итд.
5. Кавитација и везивање гаса
Према принципу рада центрифугалне пумпе, када се течност између лопатица избацује из ротирајућег радног кола велике брзине, формира се зона ниског притиска близу улаза радног кола. Када је притисак на улазу радног кола једнак или нижи од притиска засићене паре пВ транспортоване течности на радној температури, течност на тој локацији ће испарити и произвести мехуриће. Када мехурићи теку са течношћу у зону високог притиска, они се брзо кондензују под притиском.
У тренутку кондензације мехурића ствара се локални вакуум, а околна течност великом брзином јури ка простору који мехур заузима, изазивајући ударе и вибрације, што резултира значајном силом удара. Нарочито када се тачка кондензације мехурића налази близу површине сечива, бројне течне честице ударају на сечиво високом фреквенцијом и притиском; У исто време, мехурићи могу садржати и малу количину кисеоника, што може изазвати хемијску корозију металних материјала. Под комбинованим дејством непрекидног удара и хемијске корозије, површина лопатица се оштећује, што резултира мрљама и напрслинама, што ће довести до превременог оштећења лопатица. Ова појава се назива кавитација у центрифугалним пумпама.
Када се центрифугална пумпа покрене, ако унутар пумпе има ваздуха, због мале густине ваздуха, центрифугална сила настала након ротације је мала, а низак притисак формиран у средишњем делу радног кола није довољан за усисавање течност. Чак и ако се центрифугална пумпа покрене, она не може да заврши задатак транспорта. Ова појава се назива везивањем ваздуха.
Ово указује да центрифугална пумпа нема самоусисни капацитет, тако да се пумпа мора напунити транспортованом течношћу пре покретања. Наравно, ако је усисни отвор центрифугалне пумпе постављен испод нивоа течности транспортоване течности, течност ће аутоматски тећи у пумпу, што је посебан случај. Усисни цевовод центрифугалне пумпе је опремљен доњим вентилом како би се спречило да течност која се убризгава пре него што почне да тече из пумпе. Филтер може блокирати чврсто усисавање у течности и блокирати цевовод, а регулациони вентил инсталиран у испусном цевоводу кућишта пумпе се користи за покретање, заустављање и регулисање протока пумпе.
Од различитих узрока кавитације и везивања гаса:
Везивање ваздуха се односи на присуство ваздуха у телу пумпе, које се обично дешава када се пумпа покрене и углавном се манифестује као ваздух унутар тела пумпе није потпуно испуштен; А кавитација је последица тога што течност достиже свој притисак испаравања на одређеној температури, што је уско повезано са транспортним медијумом и условима рада.
Постоје следеће методе за спречавање појаве феномена везивања гаса:
(1) Напуните шкољку течношћу пре почетка. Обезбедите правилно заптивање кућишта и обезбедите да вентил и глава туша за пуњење воде не пропуштају. Обезбедите добре перформансе заптивања.
(2) Усисни цевовод центрифугалне пумпе је опремљен доњим вентилом како би се спречило да течност која се убризгава пре него што почне да тече из пумпе. Филтер може да спречи усисавање чврсте материје у течности. Испусни цевовод је опремљен регулационим вентилом за употребу при покретању, заустављању и регулацији протока пумпе.
(3) Поставите усисни отвор центрифугалне пумпе испод нивоа течности који се транспортује и течност ће аутоматски тећи у пумпу.
Главни узроци кавитације су:
(1) Улазни цевовод има превелики отпор или је цевовод претанак
(2) Температура медијума за транспорт је превисока;
(3) Прекомерни проток, што значи да је излазни вентил прешироко отворен;
(4) Висина инсталације је превисока, што утиче на усисни капацитет пумпе;
(5) Питања избора, укључујући избор пумпе, избор материјала пумпе, итд
услови поравнања:
(1) Очистите стране предмете у улазном цевоводу да би улаз био несметан или повећајте величину пречника цеви;
(2) Смањите температуру медијума за транспорт;
(3) Смањите висину инсталације;
(4) Поново изаберите пумпу или побољшајте одређене компоненте пумпе, као што је коришћење материјала отпорних на корозију.