1. Princíp činnosti odstredivého čerpadla
Keď odstredivé čerpadlo pracuje, spolieha sa na vysokorýchlostné rotujúce obežné koleso, aby zvýšilo tlakovú energiu kvapaliny pôsobením zotrvačnej odstredivej sily. Predtým, ako odstredivé čerpadlo začne pracovať, teleso čerpadla a vstupné potrubie musia byť naplnené kvapalným médiom, aby sa zabránilo kavitácii.
Keď sa obežné koleso rýchlo otáča, lopatky podporujú rýchle otáčanie média. Rotujúce médium vyletí z obežného kolesa pôsobením odstredivej sily a voda vo vnútri čerpadla je vyvrhnutá, čím sa vytvorí vákuová oblasť v strede obežného kolesa. Nepretržité vdychovanie kvapaliny a nepretržité poskytovanie určitého množstva energie inhalovanej kvapaline na jej vytlačenie. Odstredivé čerpadlo takto pracuje nepretržite.
2. Konštrukcia odstredivého čerpadla
Existuje mnoho druhov odstredivých čerpadiel a hoci sú štruktúry každého typu čerpadiel odlišné, hlavné komponenty sú v podstate rovnaké.
Medzi hlavné komponenty odstredivého čerpadla patria: obežné koleso, hriadeľ čerpadla, teleso čerpadla, sedlo čerpadla, tesniaca skriňa (zariadenie na utesnenie hriadeľa), krúžok na zníženie úniku, sedlo ložiska atď.
Obežné koleso je pracovnou súčasťou odstredivého čerpadla, ktoré sa spolieha na svoju vysokorýchlostnú rotáciu na prácu s kvapalinou a dosiahnutie prepravy kvapaliny. Je dôležitou súčasťou odstredivého čerpadla.
Obežné koleso sa vo všeobecnosti skladá z troch častí: náboja, lopatiek a krycej dosky. Kryciu dosku obežného kolesa je možné rozdeliť na prednú kryciu dosku a zadnú kryciu dosku. Krycia doska na strane portu obežného kolesa sa nazýva predná krycia doska a krycia doska na druhej strane sa nazýva zadná krycia doska.
Po spustení odstredivého čerpadla hriadeľ čerpadla poháňa obežné koleso, aby sa otáčalo vysokou rýchlosťou, čím núti kvapalinu predplnenú medzi lopatkami otáčať. Pôsobením zotrvačnej odstredivej sily sa kvapalina pohybuje radiálne od stredu obežného kolesa k vonkajšiemu obvodu.
Kvapalina pri svojom pohybe cez obežné koleso získava energiu, čo má za následok zvýšenie energie statického tlaku a zvýšenie rýchlosti prúdenia. Keď kvapalina opúšťa obežné koleso a vstupuje do telesa čerpadla, spomaľuje sa v dôsledku postupného rozširovania prietokového kanála vo vnútri telesa. Časť kinetickej energie sa premení na statickú tlakovú energiu a nakoniec prúdi do výtlačného potrubia v tangenciálnom smere.
Podľa konštrukčného tvaru možno obežné kolesá rozdeliť do nasledujúcich troch typov.
(1)Uzavreté obežné koleso má krycie dosky na oboch stranách obežného kolesa s lopatkami 4-6 medzi krycími doskami. Uzavreté obežné koleso má vysokú účinnosť a je široko používané, vhodné na dopravu čistých kvapalín bez pevných častíc a vlákien.
(2) Otvorené obežné koleso nemá na oboch stranách lopatky žiadne krycie dosky, čo je vhodné na dopravu kvapalín obsahujúcich veľké množstvo nerozpustených látok. Má nízku účinnosť a tlak dopravovanej kvapaliny nie je vysoký.
Polootvorené obežné koleso má iba zadnú kryciu dosku a je vhodné na dopravu kvapalín, ktoré sa ľahko usadzujú alebo obsahujú pevné nerozpustné látky. Jeho účinnosť je medzi otvorenými a uzavretými obežnými kolesami.
Hlavnou funkciou hriadeľa čerpadla odstredivého čerpadla je prenášať výkon a podporovať obežné koleso na udržanie normálnej prevádzky v pracovnej polohe. Je pripojený k hriadeľu motora cez spojku na jednom konci a na druhom konci podopiera obežné koleso pre rotačný pohyb. Hriadeľ je vybavený ložiskami, axiálnymi tesneniami a ďalšími komponentmi.
Bežne používané materiály pre hriadele čerpadiel sú uhlíková oceľ a nehrdzavejúca oceľ.
Obežné koleso a hriadeľ sú spojené perami. Pretože tento spôsob pripojenia môže prenášať iba krútiaci moment a nemôže fixovať axiálnu polohu obežného kolesa, na upevnenie axiálnej polohy obežného kolesa sa vo vodnom čerpadle používa aj puzdro hriadeľa a poistná matica.
Po axiálnom umiestnení obežného kolesa s poistnou maticou a puzdrom hriadeľa, aby sa zabránilo stiahnutiu poistnej matice, je potrebné zabrániť spätnému chodu vodného čerpadla, najmä pri prvotnej inštalácii vodného čerpadla alebo vodného čerpadla po demontáži a údržbe, kontrola riadenia by sa mala vykonávať podľa predpisov, aby sa zabezpečil súlad so špecifikovaným riadením.
Funkciou puzdra hriadeľa je chrániť hriadeľ čerpadla, pričom premieňa trenie medzi upchávkou a hriadeľom čerpadla na trenie medzi upchávkou a puzdrom hriadeľa. Preto je puzdro hriadeľa ľahko opotrebovanou súčasťou odstredivého čerpadla.
Povrch puzdra hriadeľa môže byť vo všeobecnosti ošetrený metódami, ako je nauhličovanie, nitridácia, chrómovanie, striekanie atď. Požiadavka na drsnosť povrchu je všeobecne Ra3,2 μm až Ra0,8 μm. Môže znížiť koeficient trenia a zlepšiť životnosť.
Ložiská zohrávajú úlohu pri podpore hmotnosti a nosnosti rotora. Valivé ložiská sa bežne používajú na odstredivých čerpadlách, pričom vonkajší krúžok a otvory sedla ložiska používajú systém základného hriadeľa a vnútorný krúžok a hriadeľ používajú systém základných otvorov. Ložiská sú vo všeobecnosti mazané tukom a olejom.
Keď hriadeľ čerpadla prechádza cez puzdro čerpadla, medzi hriadeľom a puzdrom je medzera. V odstredivom čerpadle s jedným nasávaním, ak sa na tomto mieste nepoužije hriadeľová upchávka, vysokotlaková voda z telesa čerpadla unikne vo veľkých množstvách. Baliaci box je bežne používané zariadenie na utesnenie hriadeľa. Baliaci box sa skladá z piatich komponentov: tesnenie hriadeľa, upchávka, vodná tesniaca rúrka, vodný tesniaci krúžok a upchávka.
Spirála sa vzťahuje na špirálový prietokový kanál s postupne sa zväčšujúcou plochou prierezu od výstupu obežného kolesa k vstupu obežného kolesa ďalšieho stupňa alebo k výstupnému potrubiu čerpadla. Prietokový kanál sa postupne rozširuje a výstup má tvar difúznej trubice. Potom, čo kvapalina vytečie z obežného kolesa, jej prietok môže pomaly klesať, čím sa premieňa veľká časť kinetickej energie na energiu statického tlaku.
Výhodou špirály je jednoduchá výroba, široká zóna účinnosti a minimálne zmeny účinnosti čerpadla po otočení obežného kolesa.
Nevýhodou je, že tvar špirály je asymetrický a pri použití jednej špirály je tlak pôsobiaci na radiálny smer rotora nerovnomerný, čo môže ľahko spôsobiť prehnutie hriadeľa. Preto vo viacstupňových čerpadlách iba prvá a posledná sekcia používajú špirály, zatiaľ čo v strednej sekcii sa používajú zariadenia s vodiacimi kolesami.
Materiál ulít slimákov je spravidla liatina. Vrtuľa antikorózneho čerpadla je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele alebo iných antikoróznych materiálov, ako je plast, sklolaminát atď. Viacstupňové čerpadlá vyžadujú kvôli vysokému tlaku vysokú pevnosť materiálu a ich špirály sú spravidla vyrobené z liatej ocele.
Vodiace koleso je pevný disk s prednými vodiacimi lopatkami ovinutými okolo vonkajšieho okraja obežného kolesa na prednej strane, ktoré tvoria prietokové kanály v tvare difúzie. Na zadnej strane sú reverzné vodiace lopatky, ktoré vedú kvapalinu smerom k ďalšiemu stupňu obežného kolesa. Po vyhodení z obežného kolesa kvapalina pomaly vstupuje do vodiacich lopatiek a pokračuje v prúdení smerom von pozdĺž predných vodiacich lopatiek. Rýchlosť sa postupne znižuje a väčšina kinetickej energie sa premení na energiu statického tlaku.
Radiálna jednostranná vôľa medzi obežným kolesom a vodiacimi lopatkami je približne 1 mm. Ak je medzera príliš veľká, účinnosť sa zníži; Ak je medzera príliš malá, spôsobí vibrácie a hluk. Segmentové viacstupňové teleso odstredivého čerpadla s vodiacimi kolesami sa v porovnaní so špirálou ľahšie vyrába a má vyššiu účinnosť pri premene energie. Inštalácia a údržba sú však náročnejšie ako ulity slimákov.
Aby sa znížila vnútorná netesnosť a aby sa chránila skriňa čerpadla, na skrini zodpovedajúcu vstupu obežného kolesa sú inštalované vymeniteľné tesniace krúžky. Radiálna vôľa medzi vnútorným otvorom tesniaceho krúžku a vonkajším kruhom obežného kolesa je vo všeobecnosti medzi 0.1-0,2 mm. Po opotrebení tesniaceho krúžku sa radiálna vôľa zväčší, výtlačný objem čerpadla sa zníži a účinnosť sa zníži. Keď tesniaca vôľa prekročí špecifikovanú hodnotu, mala by sa včas vymeniť.
Existujú tri konštrukčné formy tesniacich krúžkov:
Po prvé, typ plochého krúžku má jednoduchú štruktúru a ľahko sa vyrába, ale tesniaci účinok je slabý. Po druhé, pravouhlý tesniaci krúžok poskytuje 90-stupňový kanál pre únik kvapaliny, čo má za následok lepší tesniaci výkon ako typ plochého krúžku a je široko používaný. Po tretie, labyrintový tesniaci krúžok má dobrý tesniaci účinok, ale jeho štruktúra je zložitá a náročná na výrobu, čo sa zriedka používa v odstredivých čerpadlách.
3. Pracovný proces odstredivého čerpadla
(1) Pred spustením čerpadla naplňte čerpadlo čerpanou kvapalinou.
(2) Po spustení čerpadla hriadeľ čerpadla poháňa obežné koleso, aby sa spoločne otáčalo vysokou rýchlosťou a vytváralo odstredivú silu. Pri tejto činnosti je kvapalina vrhaná smerom k vonkajšiemu obvodu obežného kolesa zo stredu, čo spôsobuje zvýšenie tlaku a prúdi do telesa čerpadla vysokou rýchlosťou (15-25 m/s).
(3) V skrini špirálového čerpadla sa v dôsledku neustáleho rozširovania prietokového kanála prietok kvapaliny spomaľuje, pričom sa väčšina kinetickej energie premieňa na tlakovú energiu. Nakoniec kvapalina prúdi do výtlačného potrubia pod vyšším statickým tlakom z výtlačného otvoru.
(4) Po vypustení kvapaliny z čerpadla sa v strede obežného kolesa vytvorí vákuum. Pri rozdiele tlakov medzi hladinou kvapaliny (atmosférický tlak) a tlakom čerpadla (podtlak) kvapalina vstupuje do čerpadla cez sacie potrubie a vypĺňa miesto, kde je kvapalina vypúšťaná.
4. Klasifikácia odstredivých čerpadiel
Produkty odstredivých čerpadiel sú vo všeobecnosti klasifikované podľa ich štrukturálnych charakteristík s viacerými metódami klasifikácie vrátane pracovného tlaku, počtu pracovných obežných kolies a spôsobu vstupu obežných kolies.
(1) Podľa pracovného tlaku:
Nízkotlakové čerpadlo: tlak pod 100 metrov vodného stĺpca;
Stredotlakové čerpadlo: tlak medzi 100-650 metrami vodného stĺpca;
Vysokotlakové čerpadlo: Tlak je vyšší ako 650 metrov vodného stĺpca.
(2) Podľa počtu pracovných obežných kolies:
Jednostupňové čerpadlo: znamená mať iba jedno obežné koleso na hriadeli čerpadla.
Viacstupňové čerpadlo.: Na hriadeli čerpadla sú dve alebo viac obežných kolies a celková dopravná výška čerpadla je súčtom dopravnej výšky generovanej n obežnými kolesami.
(3) Podľa metódy vstupu obežného kolesa:
Jednostranné sacie čerpadlo: tiež známe ako jednoduché sacie čerpadlo, čo znamená, že na obežnom kolese je len jeden vstup.
Obojstranné sacie čerpadlo: tiež známe ako dvojité sacie čerpadlo, čo znamená, že prívod je na oboch stranách obežného kolesa. Jeho prietok je dvojnásobný v porovnaní s jedným sacím čerpadlom, čo možno približovať ako dve samostatné obežné kolesá sacieho čerpadla umiestnené k sebe chrbtom k sebe.
(4) Podľa polohy hriadeľa čerpadla:
Horizontálne čerpadlo: Hriadeľ čerpadla je umiestnený vo vodorovnej polohe.
Vertikálne čerpadlo: Hriadeľ čerpadla je umiestnený vo zvislej polohe.
(5) Podľa spoločného tvaru telesa čerpadla:
Horizontálne čerpadlo otvoreného typu: označuje spojový šev otvorený v horizontálnej rovine prechádzajúcej osou.
Vertikálna povrchová pumpa kĺbu: to znamená, že povrch kĺbu je kolmý na os.
(6) Spôsob vedenia vody z obežného kolesa do tlakovej komory je takýto:
Špirálové čerpadlo: Potom, čo voda vyteká z obežného kolesa, vstupuje priamo do telesa čerpadla v tvare špirály.
Vodiace lopatkové čerpadlo: Potom, čo voda vyjde z obežného kolesa, vstupuje do vodiacich lopatiek umiestnených mimo neho a potom vstupuje do ďalšieho stupňa alebo prúdi do výstupného potrubia.
(7) Podľa rôznych médií dopravovaných odstredivými čerpadlami možno rozdeliť na čerpadlá na čistú vodu, olejové čerpadlá, čerpadlá odolné voči korózii atď.
5. Kavitácia a viazanie plynov
Podľa princípu činnosti odstredivého čerpadla, keď je kvapalina medzi lopatkami vyhodená z vysokorýchlostného rotujúceho obežného kolesa, v blízkosti vstupu obežného kolesa sa vytvorí nízkotlaková zóna. Keď je tlak na vstupe obežného kolesa rovnaký alebo nižší ako tlak nasýtených pár pV prepravovanej kvapaliny pri prevádzkovej teplote, kvapalina v tomto mieste sa vyparí a vytvorí bubliny. Keď bubliny prúdia s kvapalinou do vysokotlakovej zóny, rýchlo kondenzujú pod tlakom.
V momente kondenzácie bublín sa vytvorí lokálne vákuum a okolitá kvapalina sa rúti smerom k priestoru, ktorý bublina zaberá, vysokou rýchlosťou, čo spôsobuje otrasy a vibrácie, čo má za následok značnú nárazovú silu. Najmä keď je bod kondenzácie bublín umiestnený blízko povrchu čepele, na čepeľ naráža množstvo kvapalných častíc pri vysokej frekvencii a tlaku; Zároveň môžu bubliny obsahovať aj malé množstvo kyslíka, čo môže spôsobiť chemickú koróziu kovových materiálov. Pri kombinovanom pôsobení nepretržitého nárazu a chemickej korózie sa povrch čepelí poškodí, čo má za následok škvrny a praskliny, čo vedie k predčasnému poškodeniu čepelí. Tento jav sa v odstredivých čerpadlách nazýva kavitácia.
Pri spustení odstredivého čerpadla, ak je vo vnútri čerpadla vzduch, v dôsledku nízkej hustoty vzduchu je odstredivá sila generovaná po rotácii malá a nízky tlak vytvorený v strednej oblasti obežného kolesa nestačí na nasávanie kvapalina. Aj keď je odstredivé čerpadlo spustené, nemôže dokončiť úlohu dopravy. Tento jav sa nazýva vzdušná väzba.
To znamená, že odstredivé čerpadlo nemá samonasávaciu schopnosť, takže čerpadlo musí byť pred spustením naplnené dopravovanou kvapalinou. Samozrejme, ak je sacie hrdlo odstredivého čerpadla umiestnené pod hladinou kvapaliny dopravovanej kvapaliny, kvapalina bude automaticky prúdiť do čerpadla, čo je špeciálny prípad. Sacie potrubie odstredivého čerpadla je vybavené spodným ventilom, aby sa zabránilo vytekaniu kvapaliny vstreknutej pred spustením z čerpadla. Filter môže blokovať nasávanie pevných látok v kvapaline a blokovať potrubie a regulačný ventil inštalovaný vo výtlačnom potrubí skrine čerpadla sa používa na spustenie, zastavenie a reguláciu prietoku čerpadla.
Z rôznych príčin kavitácie a viazania plynov:
Väzba vzduchu sa vzťahuje na prítomnosť vzduchu v telese čerpadla, ktorá sa zvyčajne vyskytuje pri spustení čerpadla a prejavuje sa hlavne tým, že vzduch vo vnútri telesa čerpadla nie je úplne vypustený; A kavitácia je spôsobená kvapalinou, ktorá dosiahne svoj odparovací tlak pri určitej teplote, ktorá úzko súvisí s dopravným médiom a prevádzkovými podmienkami.
Existujú nasledujúce spôsoby, ako zabrániť výskytu javu viazania plynu:
(1) Pred spustením naplňte škrupinu kvapalinou. Zabezpečte správne utesnenie krytu a zabezpečte, aby ventil a sprchová hlavica na plnenie vody neunikali. Zabezpečte dobrý tesniaci výkon.
(2) Sacie potrubie odstredivého čerpadla je vybavené spodným ventilom, aby sa zabránilo vytekaniu kvapaliny vstreknutej pred spustením z čerpadla. Filter môže zabrániť nasávaniu pevných látok v kvapaline. Výtlačné potrubie je vybavené regulačným ventilom na použitie pri spúšťaní, vypínaní a regulácii prietoku čerpadla.
(3) Umiestnite sací otvor odstredivého čerpadla pod hladinu kvapaliny, ktorá sa má prepravovať, a kvapalina bude automaticky prúdiť do čerpadla.
Hlavné príčiny kavitácie sú:
(1) Vstupné potrubie má nadmerný odpor alebo je potrubie príliš tenké
(2) Teplota dopravného média je príliš vysoká;
(3) Nadmerný prietok, čo znamená, že výstupný ventil je otvorený príliš široko;
(4) Inštalačná výška je príliš vysoká, čo ovplyvňuje saciu kapacitu čerpadla;
(5) Problémy s výberom, vrátane výberu čerpadla, výberu materiálu čerpadla atď
podmienky vysporiadania:
(1) Vyčistite cudzie predmety vo vstupnom potrubí, aby bol vstup voľný, alebo zväčšite priemer potrubia;
(2) Znížte teplotu dopravného média;
(3) Znížte výšku inštalácie;
(4) Znovu vyberte čerpadlo alebo vykonajte vylepšenia určitých komponentov čerpadla, napríklad použitím materiálov odolných voči korózii.