1. Arbejdsprincip for centrifugalpumpe
Når en centrifugalpumpe arbejder, er den afhængig af det højhastighedsroterende pumpehjul for at øge væskens trykenergi under påvirkning af inerticentrifugalkraft. Før centrifugalpumpen begynder at arbejde, skal pumpehuset og indløbsrørledningen fyldes med flydende medium for at forhindre kavitation.
Når pumpehjulet roterer hurtigt, fremmer bladene mediet til at rotere hurtigt. Det roterende medium flyver ud af pumpehjulet under påvirkning af centrifugalkraft, og vandet inde i pumpen kastes ud og danner et vakuumområde i midten af pumpehjulet. Kontinuerlig indånding af væske, mens den konstant giver en vis mængde energi til den inhalerede væske for at udstøde den. Centrifugalpumpen arbejder kontinuerligt på denne måde.
2. Centrifugalpumpens opbygning
Der er mange varianter af centrifugalpumper, og selvom strukturerne af hver type pumpe er forskellige, er hovedkomponenterne grundlæggende de samme.
Hovedkomponenterne i en centrifugalpumpe inkluderer: pumpehjul, pumpeaksel, pumpehus, pumpesæde, pakningsboks (akseltætningsanordning), lækage-reducerende ring, lejesæde osv.
Løbehjulet er arbejdskomponenten i en centrifugalpumpe, som er afhængig af dens højhastighedsrotation for at udføre arbejde på væsken og opnå væsketransport. Det er en vigtig komponent i en centrifugalpumpe.
Løbehjulet er generelt sammensat af tre dele: navet, knivene og dækpladen. Løbehjulets dækplade kan opdeles i forreste dækplade og bageste dækplade. Dækpladen på pumpehjulets bagbords side kaldes den forreste dækplade, og dækpladen på den anden side kaldes den bagerste dækplade.
Efter at centrifugalpumpen er startet, driver pumpeakslen pumpehjulet til at rotere ved høj hastighed, hvilket tvinger væsken, der er fyldt mellem bladene, til at rotere. Under påvirkning af inerti centrifugalkraft bevæger væsken sig radialt fra midten af pumpehjulet til den ydre omkreds.
Væsken får energi under sin bevægelse gennem pumpehjulet, hvilket resulterer i en stigning i statisk trykenergi og en stigning i strømningshastigheden. Når væsken forlader pumpehjulet og kommer ind i pumpehuset, bremses den på grund af den gradvise udvidelse af strømningskanalen inde i huset. En del af den kinetiske energi omdannes til statisk trykenergi og strømmer til sidst ind i udledningsrørledningen langs den tangentielle retning.
I henhold til den strukturelle form kan pumpehjul opdeles i følgende tre typer.
(1)Det lukkede pumpehjul har dækplader på begge sider af pumpehjulet med 4-6 blade mellem dækpladerne. Det lukkede pumpehjul har høj effektivitet og er meget udbredt, velegnet til at transportere rene væsker uden faste partikler og fibre.
(2) Det åbne pumpehjul har ingen dækplader på begge sider af bladet, hvilket er velegnet til at transportere væsker, der indeholder en stor mængde suspenderede stoffer. Den har lav effektivitet, og trykket af den transporterede væske er ikke højt.
Det halvåbne pumpehjul har kun en bageste dækplade og er velegnet til at transportere væsker, der er lette at bundfælde eller indeholder faste suspenderede stoffer. Dens effektivitet er mellem åbne og lukkede pumpehjul.
Hovedfunktionen af pumpeakslen på en centrifugalpumpe er at overføre kraft og støtte pumpehjulet for at opretholde normal drift i arbejdspositionen. Den er forbundet til motorakslen gennem en kobling i den ene ende og understøtter pumpehjulet til roterende bevægelse i den anden ende. Akslen er udstyret med lejer, aksialtætninger og andre komponenter.
De almindeligt anvendte materialer til pumpeaksler er kulstofstål og rustfrit stål.
Løbehjulet og akslen er forbundet med nøgler. Da denne forbindelsesmetode kun kan overføre drejningsmoment og ikke kan fiksere løbehjulets aksiale position, bruges der også en akselbøsning og låsemøtrik i vandpumpen til at fiksere løbehjulets aksiale position.
Efter at pumpehjulet er aksialt placeret med en låsemøtrik og akselbøsning, for at forhindre låsemøtrikken i at trække sig tilbage, er det nødvendigt at forhindre vandpumpen i at vende, især for den indledende installation af vandpumpen eller vandpumpen efter demontering og vedligeholdelse, bør styringsinspektionen udføres i henhold til forskrifter for at sikre overensstemmelse med den specificerede styring.
Akselbøsningens funktion er at beskytte pumpeakslen og omdanne friktionen mellem pakningen og pumpeakslen til friktionen mellem pakningen og akselbøsningen. Derfor er akselbøsningen en let slidt del af centrifugalpumpen.
Overfladen på akselbøsningen kan generelt behandles med metoder som forkulning, nitrering, forkromning, sprøjtning osv. Kravet til overfladeruhed er generelt Ra3,2 μm til Ra0,8 μm. Det kan reducere friktionskoefficienten og forbedre levetiden.
Lejer spiller en rolle i at understøtte rotorens vægt og bæreevne. Rulningslejer bruges almindeligvis på centrifugalpumper, hvor den ydre ring og lejesædehuller bruger et basisakselsystem, og den indre ring og aksel bruger et basishulssystem. Lejer er generelt smurt med fedt og olie.
Når pumpeakslen passerer gennem pumpehuset, er der et mellemrum mellem akslen og huset. I en enkelt sugecentrifugalpumpe, hvis akseltætningsanordningen ikke bruges på dette sted, vil højtryksvand inde i pumpehuset lække ud i store mængder. Pakkassen er en almindeligt anvendt akseltætningsanordning. Pakkassen er sammensat af fem komponenter: akseltætning, pakning, vandtætningsrør, vandtætningsring og pakning.
En spiral refererer til en spiralstrømningskanal med et gradvist stigende tværsnitsareal fra pumpehjulets udløb til indløbet på næste trins pumpehjul eller til pumpens udløbsrør. Strømningskanalen udvider sig gradvist, og udløbet er i form af et diffusionsrør. Efter at væsken flyder ud af løbehjulet, kan dens strømningshastighed langsomt falde, hvilket konverterer en stor del af kinetisk energi til statisk trykenergi.
Fordelene ved en volut er nem fremstilling, bred effektivitetszone og minimale effektivitetsændringer i pumpen efter drejning af pumpehjulet.
Ulempen er, at formen på spiralen er asymmetrisk, og ved brug af en enkelt spiral er trykket, der virker på rotorens radiale retning, ujævnt, hvilket nemt kan få akslen til at bøje. I flertrinspumper er det derfor kun den første og sidste sektion, der bruger volutter, mens der i mellemsektionen anvendes styrehjulsanordninger.
Materialet i sneglehuse er generelt støbejern. Anti-korrosionspumpens spiral er lavet af rustfrit stål eller andre anti-korrosionsmaterialer, såsom plastik, glasfiber osv. På grund af det høje tryk kræver flertrinspumper høj materialestyrke, og deres spiraler er generelt lavet af støbt stål.
Styrehjulet er en fast skive med forreste ledeskovle viklet rundt om yderkanten af pumpehjulet på forsiden, og danner diffusionsformede strømningskanaler. På bagsiden er der omvendte ledeskovle, der leder væsken mod næste trin af pumpehjulet. Efter at være blevet smidt ud af pumpehjulet, kommer væsken langsomt ind i styreskovlene og fortsætter med at strømme udad langs de forreste styreskovle. Hastigheden falder gradvist, og det meste af den kinetiske energi omdannes til statisk trykenergi.
Den radiale ensidige afstand mellem pumpehjulet og styreskovlene er ca. 1 mm. Hvis mellemrummet er for stort, vil effektiviteten falde; Hvis mellemrummet er for lille, vil det forårsage vibrationer og støj. Sammenlignet med spiralen er det segmenterede flertrins centrifugalpumpehus med styrehjul nemmere at fremstille og har højere effektivitet i energiomdannelse. Men installation og vedligeholdelse er sværere end sneglehuse.
For at reducere intern lækage og beskytte pumpehuset er udskiftelige tætningsringe monteret på huset svarende til pumpehjulets indløb. Den radiale afstand mellem det indvendige hul i tætningsringen og den ydre cirkel af pumpehjulet er generelt mellem 0.1-0,2 mm. Efter slitage af tætningsringen øges den radiale frigang, pumpens afgangsvolumen falder, og effektiviteten falder. Når tætningsafstanden overstiger den specificerede værdi, skal den udskiftes rettidigt.
Der er tre strukturelle former for tætningsringe:
For det første har den flade ringtype en enkel struktur og er nem at fremstille, men tætningseffekten er dårlig. For det andet giver den retvinklede tætningsring en 90 graders kanal til væskelækage, hvilket resulterer i bedre tætningsydelse end den flade ringtype og er meget udbredt. For det tredje har labyrinttætningsringen en god tætningseffekt, men dens struktur er kompleks og vanskelig at fremstille, hvilket sjældent bruges i centrifugalpumper.
3. Arbejdsproces af centrifugalpumpe
(1) Fyld pumpen med væsken, der skal transporteres, før pumpen startes.
(2) Efter start af pumpen, driver pumpeakslen pumpehjulet til at rotere med høj hastighed sammen, hvilket genererer centrifugalkraft. Under denne handling kastes væsken mod den ydre omkreds af pumpehjulet fra midten, hvilket forårsager en stigning i trykket og strømmer ind i pumpehuset med høj hastighed (15-25 m/s).
(3) I spiralpumpehuset, på grund af den kontinuerlige udvidelse af strømningskanalen, sænkes væskens strømningshastighed, hvilket omdanner det meste af den kinetiske energi til trykenergi. Til sidst strømmer væsken ind i udledningsrørledningen ved et højere statisk tryk fra udløbsporten.
(4) Efter at væsken inde i pumpen er smidt ud, dannes et vakuum i midten af pumpehjulet. Under trykforskellen mellem væskeniveautrykket (atmosfærisk tryk) og pumpetrykket (negativt tryk), kommer væsken ind i pumpen gennem sugerørledningen og udfylder den position, hvor væsken udledes.
4. Klassificering af centrifugalpumper
Centrifugalpumpeprodukter klassificeres generelt efter deres strukturelle karakteristika med flere klassificeringsmetoder, herunder arbejdstryk, antal arbejdshjul og indløbsmetode for pumpehjul.
(1) Ifølge arbejdspres:
Lavtrykspumpe: tryk under 100 meter vandsøjle;
Mellemtrykspumpe: tryk mellem 100-650 meter vandsøjle;
Højtrykspumpe: Trykket er højere end 650 meter vandsøjle.
(2) Ifølge antallet af arbejdshjul:
Enkelttrinspumpe: refererer til kun at have ét pumpehjul på pumpeakslen.
Flertrinspumpe.: Der er to eller flere pumpehjul på pumpeakslen, og pumpens samlede løftehøjde er summen af de løftehøjder, der genereres af n pumpehjul.
(3) Ifølge impellerindløbsmetoden:
Enkeltsideindløbspumpe: også kendt som en enkelt sugepumpe, hvilket betyder, at der kun er et indløb på pumpehjulet.
Dobbeltsidet indløbspumpe: også kendt som dobbelt sugepumpe, hvilket betyder, at der er et indløb på begge sider af pumpehjulet. Dens strømningshastighed er dobbelt så stor som en enkelt sugepumpe, hvilket kan tilnærmes som to enkelt sugepumpehjul placeret ryg mod ryg sammen.
(4) I henhold til pumpeakslens position:
Vandret pumpe: Pumpeakslen er placeret i vandret position.
Lodret pumpe: Pumpeakslen er placeret i lodret position.
(5) Ifølge pumpehusets samlingsform:
Vandret pumpe af åben type: refererer til en fugesøm åbnet på det vandrette plan, der passerer gennem aksen.
Lodret fugefladepumpe: det vil sige, at fugefladen er vinkelret på aksen.
(6) Metoden til at lede vandet fra pumpehjulet mod trykkammeret er som følger:
Spiralhuspumpe: Efter vand kommer ud af pumpehjulet, kommer det direkte ind i pumpehuset med en spiralform.
Ledevingepumpe: Efter vand kommer ud af pumpehjulet, kommer det ind i styreskovlene, der er sat uden for det, og går derefter ind i næste trin eller strømmer ind i udløbsrøret.
(7) Ifølge de forskellige medier, der transporteres af centrifugalpumper, kan det opdeles i rentvandspumper, oliepumper, korrosionsbestandige pumper osv.
5. Kavitation og gasbinding
Ifølge arbejdsprincippet for en centrifugalpumpe, når væsken mellem bladene kastes ud af højhastighedsroterende pumpehjul, dannes en lavtrykszone nær pumpehjulets indløb. Når trykket ved pumpehjulets indløb er lig med eller lavere end det mættede damptryk pV af den transporterede væske ved driftstemperaturen, vil væsken på dette sted fordampe og producere bobler. Når bobler flyder med væsken til højtrykszonen, kondenserer de hurtigt under tryk.
I øjeblikket med boblekondensering genereres et lokalt vakuum, og den omgivende væske strømmer mod det rum, som boblen optager med høj hastighed, hvilket forårsager stød og vibrationer, hvilket resulterer i en betydelig slagkraft. Især når kondensationspunktet for bobler er placeret nær bladets overflade, støder talrige væskepartikler på bladet med høj frekvens og tryk; Samtidig kan bobler også indeholde en lille mængde ilt, som kan forårsage kemisk korrosion af metalmaterialer. Under den kombinerede virkning af kontinuerlig stød og kemisk korrosion beskadiges bladenes overflade, hvilket resulterer i pletter og revner, hvilket vil føre til for tidlig beskadigelse af knivene. Dette fænomen kaldes kavitation i centrifugalpumper.
Når en centrifugalpumpe startes, hvis der er luft inde i pumpen, på grund af den lave lufttæthed, er centrifugalkraften, der genereres efter rotation, lille, og det lave tryk, der dannes i centerområdet af pumpehjulet, er ikke nok til at suge ind væske. Selvom centrifugalpumpen startes, kan den ikke udføre transportopgaven. Dette fænomen kaldes luftbinding.
Dette indikerer, at centrifugalpumpen ikke har nogen selvsugende kapacitet, så pumpen skal fyldes med den transporterede væske før start. Hvis centrifugalpumpens sugeport er placeret under væskeniveauet for den transporterede væske, vil væsken naturligvis automatisk strømme ind i pumpen, hvilket er et særligt tilfælde. Centrifugalpumpens sugerør er udstyret med en bundventil for at forhindre, at væsken, der injiceres, før den begynder at strømme ud af pumpen. Filteret kan blokere det faste sug i væsken og blokere rørledningen, og reguleringsventilen installeret i pumpehusets afgangsrørledning bruges til at starte, stoppe og regulere pumpens flowhastighed.
Fra de forskellige årsager til kavitation og gasbinding:
Luftbinding refererer til tilstedeværelsen af luft i pumpelegemet, hvilket normalt opstår, når pumpen startes, og som hovedsageligt kommer til udtryk ved, at luften inde i pumpelegemet ikke udtømmes fuldstændigt; Og kavitation skyldes, at væsken når sit fordampningstryk ved en bestemt temperatur, som er tæt forbundet med transportmediet og driftsbetingelserne.
Der er følgende metoder til at forhindre forekomsten af gasbindingsfænomener:
(1) Fyld skallen med væske før start. Sørg for korrekt tætning af huset, og sørg for, at ventilen og brusehovedet til påfyldning af vand ikke lækker. Sørg for god tætningsevne.
(2) Centrifugalpumpens sugerør er udstyret med en bundventil for at forhindre, at væsken, der er injiceret, før den begynder at strømme ud af pumpen. Filteret kan forhindre faststoffet i væsken i at blive suget ind. Afgangsrørledningen er udstyret med en reguleringsventil til brug ved start, stop og regulering af pumpens flow.
(3) Placer centrifugalpumpens sugeport under væskeniveauet, der skal transporteres, og væsken vil automatisk strømme ind i pumpen.
De vigtigste årsager til kavitation er:
(1) Indløbsrørledningen har for stor modstand, eller rørledningen er for tynd
(2) Temperaturen på transportmediet er for høj;
(3) For stort flow, hvilket betyder, at udløbsventilen er åbnet for bredt;
(4) Installationshøjden er for høj, hvilket påvirker pumpens sugekapacitet;
(5) Udvælgelsesspørgsmål, herunder pumpevalg, pumpematerialevalg osv
afregningsbetingelser:
(1) Rengør fremmedlegemerne i indløbsrørledningen for at gøre indløbet uhindret, eller øge størrelsen af rørets diameter;
(2) Reducer temperaturen på transportmediet;
(3) Reducer installationshøjden;
(4) Vælg pumpen igen, eller foretag forbedringer af visse komponenter i pumpen, såsom brug af korrosionsbestandige materialer.
