1. A centrifugálszivattyú működési elve
Amikor egy centrifugális szivattyú működik, a nagy sebességű forgó járókerékre támaszkodik, hogy növelje a folyadék nyomási energiáját tehetetlenségi centrifugális erő hatására. A centrifugálszivattyú működése előtt a szivattyútestet és a bemeneti csővezetéket fel kell tölteni folyékony közeggel a kavitáció elkerülése érdekében.
Amikor a járókerék gyorsan forog, a lapátok elősegítik a közeg gyors forgását. A forgó közeg a centrifugális erő hatására kirepül a járókerékből, és a szivattyú belsejében lévő víz kidobódik, vákuumterületet képezve a járókerék közepén. Folyamatos folyadék belélegzése, miközben folyamatosan bizonyos mennyiségű energiát biztosít a belélegzett folyadéknak a kilökődéshez. A centrifugálszivattyú folyamatosan így működik.
2. A centrifugálszivattyú felépítése
A centrifugálszivattyúknak sokféle változata létezik, és bár az egyes szivattyútípusok felépítése eltérő, a fő alkatrészek alapvetően megegyeznek.
A centrifugálszivattyú fő összetevői: járókerék, szivattyú tengely, szivattyúház, szivattyúülés, tömítődoboz (tengelytömítő berendezés), szivárgáscsökkentő gyűrű, csapágyülés stb.
A járókerék egy centrifugálszivattyú munkaeleme, amely a nagy sebességű forgásra támaszkodik a folyadékon végzett munka és a folyadékszállítás érdekében. A centrifugálszivattyú fontos eleme.
A járókerék általában három részből áll: agyból, lapátokból és fedőlemezből. A járókerék fedőlemeze felosztható első és hátsó fedőlemezre. A járókerék port oldalán lévő fedőlemezt elülső fedőlemeznek, a másik oldalon lévő fedőlapot pedig hátsó fedőlemeznek nevezzük.
A centrifugális szivattyú beindítása után a szivattyú tengelye nagy fordulatszámon forog a járókereket, és a lapátok közé előre feltöltött folyadékot forgásra kényszeríti. A tehetetlenségi centrifugális erő hatására a folyadék sugárirányban mozog a járókerék közepétől a külső kerület felé.
A folyadék a járókeréken való mozgása során energiát nyer, ami a statikus nyomásenergia növekedését és az áramlási sebesség növekedését eredményezi. Amikor a folyadék elhagyja a járókereket és belép a szivattyúházba, az lelassul a házon belüli áramlási csatorna fokozatos tágulása miatt. A kinetikus energia egy része statikus nyomásenergiává alakul, és végül tangenciális irányban a nyomócsőbe áramlik.
Szerkezeti forma szerint a járókerekek a következő három típusra oszthatók.
(1)A zárt járókerék fedőlemezekkel rendelkezik a járókerék mindkét oldalán, a fedőlemezek között 4-6 lapátokkal. A zárt járókerék nagy hatásfokú és széles körben használatos, alkalmas tiszta folyadékok szállítására szilárd részecskék és szálak nélkül.
(2) A nyitott járókeréknek nincs fedőlemeze a lapát mindkét oldalán, amely alkalmas nagy mennyiségű lebegőanyagot tartalmazó folyadékok szállítására. Alacsony hatásfokkal rendelkezik, és a szállított folyadék nyomása nem magas.
A félig nyitott járókerék csak egy hátsó fedőlemezzel rendelkezik, és könnyen ülepedő vagy szilárd lebegőanyagot tartalmazó folyadékok szállítására alkalmas. Hatékonysága nyitott és zárt járókerekek között van.
A centrifugálszivattyú szivattyútengelyének fő funkciója az erőátvitel és a járókerék támogatása a normál működés fenntartása érdekében. Az egyik végén egy tengelykapcsolón keresztül kapcsolódik a motor tengelyéhez, a másik végén pedig megtámasztja a járókereket a forgó mozgáshoz. A tengely csapágyakkal, axiális tömítésekkel és egyéb alkatrészekkel van felszerelve.
A szivattyútengelyek leggyakrabban használt anyagai a szénacél és a rozsdamentes acél.
A járókerék és a tengely kulcsokkal van összekötve. Mivel ez a csatlakozási mód csak nyomatékot tud továbbítani, és nem tudja rögzíteni a járókerék axiális helyzetét, ezért a vízszivattyúban tengelyhüvelyt és rögzítőanyát is használnak a járókerék axiális helyzetének rögzítésére.
Miután a járókerék axiálisan el lett helyezve egy záróanyával és a tengelyhüvellyel, a záróanya visszahúzódásának megakadályozása érdekében meg kell akadályozni a vízszivattyú visszafordulását, különösen a vízszivattyú első beszerelésekor vagy a vízszivattyú szétszerelés után és karbantartása, a kormányellenőrzést az előírásoknak megfelelően kell elvégezni, hogy biztosítsák az összhangot a megadott kormányzással.
A tengelyhüvely feladata a szivattyú tengelyének védelme, a tömítés és a szivattyútengely közötti súrlódást a tömítés és a tengelyhüvely közötti súrlódássá alakítva. Ezért a tengelyhüvely a centrifugálszivattyú könnyen kopó része.
A tengelyhüvely felülete általában olyan módszerekkel kezelhető, mint a karburálás, nitridálás, krómozás, permetezés stb. A felületi érdesség követelménye általában Ra3,2 μm és Ra{2}},8 μm között van. Csökkentheti a súrlódási együtthatót és javíthatja az élettartamot.
A csapágyak szerepet játszanak a forgórész súlyának és teherbíró képességének támogatásában. A gördülőcsapágyakat általában centrifugálszivattyúkon használják, a külső gyűrű és a csapágyülés furatai alaptengely-rendszerrel, a belső gyűrű és a tengely pedig egy alaplyukrendszerrel. A csapágyakat általában zsírral és olajjal kenik.
Amikor a szivattyú tengelye áthalad a szivattyúházon, rés van a tengely és a ház között. Egyetlen szívású centrifugálszivattyúnál, ha ezen a helyen nem használják a tengelytömítést, a szivattyúházon belüli nagynyomású víz nagy mennyiségben szivárog ki. A csomagolódoboz egy általánosan használt tengelytömítő eszköz. A tömítődoboz öt részből áll: tengelytömítés, tömítés, víztömítő cső, víztömítő gyűrű és tömítőgyűrű.
A tekercs egy spirális áramlási csatorna, amelynek keresztmetszete fokozatosan növekszik a járókerék kimenetétől a következő fokozatú járókerék bemenetéig vagy a szivattyú kimeneti csövéig. Az áramlási csatorna fokozatosan kitágul, és a kimenet diffúziós cső alakú. Miután a folyadék kiáramlik a járókerékből, áramlási sebessége lassan csökkenhet, ami a mozgási energia nagy részét statikus nyomásenergiává alakítja.
A tekercs előnyei a könnyű gyártás, a széles hatásfok zóna és a szivattyú minimális hatásfokváltozása a járókerék elfordítása után.
Hátránya, hogy a tekercs alakja aszimmetrikus, és egyetlen tekercs alkalmazásakor a forgórész sugárirányára ható nyomás egyenetlen, ami könnyen a tengely elhajlását idézheti elő. Ezért a többfokozatú szivattyúkban csak az első és az utolsó szakasz használ tekercseket, míg a középső szakaszban vezetőkerék-berendezéseket.
A csigaház anyaga általában öntöttvas. A korróziógátló szivattyú tekercse rozsdamentes acélból vagy más korróziógátló anyagból, pl. műanyag, üvegszál stb. öntött acél.
A vezetőkerék egy rögzített tárcsa előremenő vezetőlapátokkal, amelyek az elülső járókerék külső éle köré vannak tekeredve, diffúziós alakú áramlási csatornákat képezve. A hátoldalon fordított vezetőlapátok találhatók, amelyek a folyadékot a járókerék következő fokozata felé vezetik. A járókerékből való kidobás után a folyadék lassan belép a vezetőlapátokba, és tovább folyik kifelé az elülső vezetőlapátokon. A sebesség fokozatosan csökken, és a mozgási energia nagy része statikus nyomásenergiává alakul.
A járókerék és a vezetőlapátok közötti sugárirányú egyoldalú hézag körülbelül 1 mm. Ha a rés túl nagy, a hatékonyság csökken; Ha a rés túl kicsi, az rezgést és zajt okoz. A tekercshez képest a szegmentált, többfokozatú, vezetőkerekes centrifugálszivattyúház könnyebben gyártható, és hatékonyabb az energiaátalakításban. De a telepítés és a karbantartás nehezebb, mint a csigaház.
A belső szivárgás csökkentése és a szivattyúház védelme érdekében cserélhető tömítőgyűrűket szerelnek fel a házra a járókerék bemenetének megfelelően. A tömítőgyűrű belső furata és a járókerék külső köre közötti sugárirányú hézag általában 0.1-0,2 mm között van. A tömítőgyűrű kopása után nő a radiális hézag, csökken a szivattyú nyomótérfogata és csökken a hatásfok. Ha a tömítési hézag meghaladja a megadott értéket, azt időben ki kell cserélni.
A tömítőgyűrűknek három szerkezeti formája van:
Először is, a lapos gyűrűs típus egyszerű szerkezetű és könnyen gyártható, de a tömítő hatás gyenge. Másodszor, a derékszögű tömítőgyűrű 90 fokos csatornát biztosít a folyadék szivárgásához, ami jobb tömítési teljesítményt eredményez, mint a lapos gyűrű típus, és széles körben használják. Harmadszor, a labirintus tömítőgyűrű jó tömítő hatással rendelkezik, de szerkezete összetett és nehezen gyártható, amelyet ritkán használnak centrifugálszivattyúkban.
3. A centrifugálszivattyú működési folyamata
(1) A szivattyú indítása előtt töltse fel a szivattyút a szállítandó folyadékkal.
(2) A szivattyú elindítása után a szivattyú tengelye a járókereket nagy sebességgel együtt forog, centrifugális erőt generálva. Ennek hatására a folyadék a járókerék külső kerülete felé lövellődik középről, nyomásnövekedést okozva, és nagy sebességgel (15-25 m/s) áramlik a szivattyúházba.
(3) A tekercses szivattyúházban az áramlási csatorna folyamatos tágulása miatt a folyadék áramlási sebessége lelassul, a mozgási energia nagy részét nyomásenergiává alakítva. Végül a folyadék a nyomónyílásból nagyobb statikus nyomással a nyomócsőbe áramlik.
(4) Miután a szivattyúban lévő folyadékot kidobták, a járókerék közepén vákuum keletkezik. A folyadékszint nyomása (atmoszférikus nyomás) és a szivattyúnyomás (negatív nyomás) közötti nyomáskülönbség alatt a folyadék a szívóvezetéken keresztül belép a szivattyúba, kitöltve azt a helyet, ahol a folyadék kiürül.
4. A centrifugálszivattyúk osztályozása
A centrifugálszivattyús termékeket általában szerkezeti jellemzőik szerint osztályozzák, többféle osztályozási módszerrel, beleértve az üzemi nyomást, a működő járókerekek számát és a járókerekek bemeneti módját.
(1) A munkanyomástól függően:
Alacsony nyomású szivattyú: nyomás 100 méter vízoszlop alatt;
Közepes nyomású szivattyú: nyomás 100-650 méter vízoszlop között;
Nagynyomású szivattyú: A nyomás nagyobb, mint 650 méter vízoszlop.
(2) A működő járókerekek száma szerint:
Egyfokozatú szivattyú: azt jelenti, hogy csak egy járókerék van a szivattyú tengelyén.
Többfokozatú szivattyú.: A szivattyú tengelyén két vagy több járókerék található, és a szivattyú teljes emelőmagassága az n járókerék által generált emelőmagasság összege.
(3) A járókerék bemeneti módszere szerint:
Egyoldali bemeneti szivattyú: szimpla szívószivattyúként is ismert, ami azt jelenti, hogy csak egy bemenet van a járókeréken.
Kétoldalas bemeneti szivattyú: más néven dupla szívószivattyú, ami azt jelenti, hogy a járókerék mindkét oldalán van bemenet. Átfolyási sebessége kétszerese egy szívószivattyúénak, amely megközelítőleg két, egymás mellett elhelyezett szívószivattyú járókerekének tekinthető.
(4) A szivattyú tengelyének helyzetétől függően:
Vízszintes szivattyú: A szivattyú tengelye vízszintes helyzetben van.
Függőleges szivattyú: A szivattyú tengelye függőleges helyzetben van.
(5) A szivattyúház illesztési formája szerint:
Vízszintes nyitott típusú szivattyú: a tengelyen átmenő vízszintes síkon nyitott kötési varratra vonatkozik.
Függőleges hézagfelületi szivattyú: vagyis a kötésfelület merőleges a tengelyre.
(6) A víznek a járókerékből a nyomáskamra felé történő vezetésének módja a következő:
Spirálházas szivattyú: Miután a víz kijön a járókerékből, spirális formában közvetlenül belép a szivattyúházba.
Vezetőlapátos szivattyú: Miután a víz kijön a járókerékből, belép a rajta kívül elhelyezett vezetőlapátokba, majd a következő fokozatba lép, vagy a kifolyócsőbe folyik.
(7) A centrifugálszivattyúk által szállított különböző közegek szerint tisztavíz-szivattyúkra, olajszivattyúkra, korrózióálló szivattyúkra stb.
5. Kavitáció és gázkötés
A centrifugálszivattyú működési elve szerint, amikor a lapátok közötti folyadékot kidobják a nagy sebességű forgó járókerékből, a járókerék bemenete közelében alacsony nyomású zóna jön létre. Ha a nyomás a járókerék bemeneténél egyenlő vagy alacsonyabb, mint a szállított folyadék telített gőznyomása pV üzemi hőmérsékleten, a folyadék azon a helyen elpárolog, és buborékokat képez. Amikor a buborékok a folyadékkal együtt a nagynyomású zónába áramlanak, nyomás alatt gyorsan lecsapódnak.
A buboréklecsapódás pillanatában lokális vákuum keletkezik, és a környező folyadék nagy sebességgel rohan a buborék által elfoglalt tér felé, ütést és vibrációt okozva, jelentős ütközőerőt eredményezve. Különösen akkor, ha a buborékok kondenzációs pontja a penge felületének közelében található, számos folyadékrészecske nagy frekvenciával és nyomással hat a lapátra; Ugyanakkor a buborékok kis mennyiségű oxigént is tartalmazhatnak, ami kémiai korróziót okozhat a fémeken. A folyamatos ütés és a kémiai korrózió együttes hatására a pengék felülete megsérül, foltok és repedések keletkeznek, ami a pengék idő előtti károsodásához vezet. Ezt a jelenséget centrifugálszivattyúkban kavitációnak nevezik.
Centrifugálszivattyú indításakor, ha a szivattyú belsejében levegő van, az alacsony levegősűrűség miatt a forgás után fellépő centrifugális erő kicsi, és a járókerék középső területén kialakuló alacsony nyomás nem elegendő a szivattyú beszívásához. folyékony. Még ha a centrifugálszivattyú be is indul, nem tudja elvégezni a szállítási feladatot. Ezt a jelenséget levegőkötésnek nevezik.
Ez azt jelzi, hogy a centrifugálszivattyúnak nincs önszívó kapacitása, ezért a szivattyút indítás előtt fel kell tölteni a szállított folyadékkal. Természetesen, ha a centrifugálszivattyú szívónyílása a szállított folyadék folyadékszintje alá kerül, a folyadék automatikusan a szivattyúba áramlik, ami speciális eset. A centrifugálszivattyú szívóvezetéke alsó szeleppel van ellátva, amely megakadályozza, hogy az indítás előtt befecskendezett folyadék kifolyjon a szivattyúból. A szűrő blokkolja a szilárd folyadék szívását és blokkolja a csővezetéket, a szivattyúház nyomóvezetékébe szerelt szabályozószelep pedig a szivattyú indítására, leállítására és áramlási sebességének szabályozására szolgál.
A kavitáció és a gázkötés különböző okai közül:
A levegő megkötése a levegő jelenlétét jelenti a szivattyú testében, ami általában a szivattyú indításakor következik be, és főként abban nyilvánul meg, hogy a szivattyútestben lévő levegő nem ürül ki teljesen; A kavitáció pedig abból adódik, hogy a folyadék egy bizonyos hőmérsékleten eléri párolgási nyomását, ami szorosan összefügg a szállítóközeggel és az üzemi feltételekkel.
A gázkötés jelenségének megelőzésére a következő módszerek állnak rendelkezésre:
(1) Indítás előtt töltse fel a héjat folyadékkal. Biztosítsa a burkolat megfelelő tömítését, és ügyeljen arra, hogy a szelep és a zuhanyfej ne szivárogjon. Biztosítsa a jó tömítési teljesítményt.
(2) A centrifugálszivattyú szívóvezetéke fenékszeleppel van felszerelve, amely megakadályozza, hogy az indítás előtt befecskendezett folyadék kifolyjon a szivattyúból. A szűrő megakadályozhatja a folyadékban lévő szilárd anyag beszívását. A nyomócső szabályozószeleppel van felszerelve a szivattyú indításakor, leállításakor és áramlási sebességének szabályozására.
(3) Helyezze a centrifugálszivattyú szívónyílását a szállítandó folyadékszint alá, és a folyadék automatikusan a szivattyúba áramlik.
A kavitáció fő okai a következők:
(1) A bemeneti csővezeték túlzott ellenállású, vagy a csővezeték túl vékony
(2) A szállítóközeg hőmérséklete túl magas;
(3) Túl nagy az áramlás, ami azt jelenti, hogy a kimeneti szelep túl szélesre van nyitva;
(4) A beépítési magasság túl magas, ami befolyásolja a szivattyú szívóképességét;
(5) Kiválasztási kérdések, beleértve a szivattyú kiválasztását, a szivattyú anyagának kiválasztását stb
elszámolási feltételek:
(1) Tisztítsa meg az idegen tárgyakat a bemeneti csővezetékben, hogy a bemenet akadálytalan legyen, vagy növelje a cső átmérőjét;
(2) Csökkentse a szállítóközeg hőmérsékletét;
(3) Csökkentse a beépítési magasságot;
(4) Válassza ki újra a szivattyút, vagy végezzen fejlesztéseket a szivattyú egyes alkatrészein, például használjon korrózióálló anyagokat.