1. Principi de funcionament de la bomba centrífuga
Quan una bomba centrífuga funciona, es basa en l'impulsor giratori d'alta velocitat per augmentar l'energia de pressió del líquid sota l'acció de la força centrífuga inercial. Abans que la bomba centrífuga comenci a funcionar, el cos de la bomba i la canonada d'entrada s'han d'omplir de mitjà líquid per evitar la cavitació.
Quan l'impulsor gira ràpidament, les pales fan que el medi giri ràpidament. El medi giratori vola fora de l'impulsor sota l'acció de la força centrífuga i l'aigua de l'interior de la bomba es llança, formant una zona de buit al centre de l'impulsor. Inhala contínuament líquid mentre proporciona contínuament una certa quantitat d'energia al líquid inhalat per expulsar-lo. La bomba centrífuga funciona contínuament així.
2. Estructura de la bomba centrífuga
Hi ha moltes varietats de bombes centrífugues, i encara que les estructures de cada tipus de bomba són diferents, els components principals són bàsicament els mateixos.
Els components principals d'una bomba centrífuga inclouen: impulsor, eix de la bomba, carcassa de la bomba, seient de la bomba, caixa d'embalatge (dispositiu de segellat d'eix), anell reductor de fuites, seient del coixinet, etc.
L'impulsor és el component de treball d'una bomba centrífuga, que es basa en la seva rotació d'alta velocitat per treballar el líquid i aconseguir el transport del líquid. És un component important d'una bomba centrífuga.
L'impulsor es compon generalment de tres parts: el cub, les pales i la placa de coberta. La placa de coberta de l'impulsor es pot dividir en placa de coberta frontal i placa de coberta posterior. La placa de coberta del costat del port de l'impulsor s'anomena placa de coberta frontal i la placa de coberta de l'altre costat s'anomena placa de coberta posterior.
Després que s'iniciï la bomba centrífuga, l'eix de la bomba fa girar l'impulsor a gran velocitat, obligant a girar el líquid preomplert entre les pales. Sota l'acció de la força centrífuga inercial, el líquid es mou radialment des del centre de l'impulsor fins a la circumferència exterior.
El líquid guanya energia durant el seu moviment a través de l'impulsor, donant lloc a un augment de l'energia estàtica de pressió i un augment de la velocitat del flux. Quan el líquid surt de l'impulsor i entra a la carcassa de la bomba, s'alenteix a causa de l'expansió gradual del canal de flux dins de la carcassa. Part de l'energia cinètica es converteix en energia de pressió estàtica i finalment flueix a la canonada de descàrrega al llarg de la direcció tangencial.
Segons la forma estructural, els impulsors es poden dividir en els tres tipus següents.
(1) L'impulsor tancat té plaques de coberta als dos costats de l'impulsor, amb 4-6 fulles entre les plaques de coberta. L'impulsor tancat té una alta eficiència i s'utilitza àmpliament, adequat per transportar líquids nets sense partícules i fibres sòlides.
(2) L'impulsor obert no té plaques de coberta als dos costats de la pala, que és adequat per transportar líquids que contenen una gran quantitat de sòlids en suspensió. Té una eficiència baixa i la pressió del líquid transportat no és alta.
L'impulsor semiobert només té una placa de coberta posterior i és adequat per transportar líquids que són fàcils de sedimentar o que contenen sòlids sòlids en suspensió. La seva eficiència es troba entre impulsors oberts i tancats.
La funció principal de l'eix de la bomba d'una bomba centrífuga és transmetre la potència i donar suport a l'impulsor per mantenir el funcionament normal en la posició de treball. Està connectat a l'eix del motor mitjançant un acoblament en un extrem i suporta l'impulsor per al moviment de rotació a l'altre extrem. L'eix està equipat amb coixinets, segells axials i altres components.
Els materials utilitzats habitualment per als eixos de la bomba són l'acer al carboni i l'acer inoxidable.
L'impulsor i l'eix estan connectats per claus. Com que aquest mètode de connexió només pot transmetre el parell i no pot fixar la posició axial de l'impulsor, també s'utilitzen una funda d'eix i una femella de bloqueig a la bomba d'aigua per fixar la posició axial de l'impulsor.
Després que l'impulsor es col·loqui axialment amb una femella de bloqueig i una màniga d'eix, per evitar que la femella de bloqueig es retragui, cal evitar que la bomba d'aigua s'inverteixi, especialment per a la instal·lació inicial de la bomba d'aigua o la bomba d'aigua després del desmuntatge. i manteniment, la inspecció de la direcció s'ha de dur a terme d'acord amb la normativa per garantir la coherència amb la direcció especificada.
La funció de la màniga de l'eix és protegir l'eix de la bomba, transformant la fricció entre l'embalatge i l'eix de la bomba en la fricció entre l'embalatge i la màniga de l'eix. Per tant, la màniga de l'eix és una part fàcil de desgastar de la bomba centrífuga.
La superfície de la màniga de l'eix es pot tractar generalment amb mètodes com la carburació, la nitruració, el cromat, la polvorització, etc. El requisit de rugositat de la superfície és generalment de Ra3,2 μm a Ra0,8 μm. Pot reduir el coeficient de fricció i millorar la vida útil.
Els coixinets tenen un paper important en el suport del pes i la capacitat de càrrega del rotor. Els coixinets de rodament s'utilitzen habitualment a les bombes centrífugues, amb l'anell exterior i els forats del seient del coixinet amb un sistema d'eix base, i l'anell interior i l'eix amb un sistema de forats de base. Els coixinets generalment es lubrifiquen amb greix i oli.
Quan l'eix de la bomba passa per la carcassa de la bomba, hi ha un buit entre l'eix i la carcassa. En una sola bomba centrífuga d'aspiració, si el dispositiu de segellat de l'eix no s'utilitza en aquest lloc, l'aigua a alta pressió dins de la carcassa de la bomba es filtrarà en grans quantitats. La caixa d'embalatge és un dispositiu de segellat d'eix d'ús habitual. La caixa d'embalatge es compon de cinc components: segell d'eix, embalatge, tub de segellat d'aigua, anell de segellat d'aigua i glàndula d'embalatge.
Una voluta es refereix a un canal de flux en espiral amb una àrea de secció transversal que augmenta gradualment des de la sortida de l'impulsor fins a l'entrada de l'impulsor de la següent etapa o fins a la canonada de sortida de la bomba. El canal de flux s'expandeix gradualment i la sortida té la forma d'un tub de difusió. Després que el líquid surti de l'impulsor, el seu cabal pot disminuir lentament, convertint una gran part de l'energia cinètica en energia de pressió estàtica.
Els avantatges d'una voluta són la fabricació fàcil, la zona d'eficiència àmplia i els canvis mínims d'eficiència a la bomba després de girar l'impulsor.
El desavantatge és que la forma de la voluta és asimètrica i, quan s'utilitza una sola voluta, la pressió que actua sobre la direcció radial del rotor és desigual, cosa que pot provocar que l'eix es doblegui fàcilment. Per tant, a les bombes multietapa, només la primera i l'última secció utilitzen volutes, mentre que a la secció mitjana s'utilitzen dispositius de rodes de guia.
El material de les closques de caragol és generalment de ferro colat. La voluta de la bomba anticorrosió està feta d'acer inoxidable o d'altres materials anticorrosius, com ara plàstic, fibra de vidre, etc. A causa de l'alta pressió, les bombes multietapa requereixen una gran resistència del material i les seves volutes generalment estan fetes de Acer fos.
La roda de guia és un disc fix amb paletes de guia avançades embolcallades al voltant de la vora exterior de l'impulsor a la part davantera, formant canals de flux en forma de difusió. A la part posterior, hi ha pales de guia inversa que guien el líquid cap a la següent etapa de l'impulsor. Després de ser llançat fora de l'impulsor, el líquid entra lentament a les paletes de guia i continua fluint cap a l'exterior al llarg de les pales de guia avançades. La velocitat disminueix gradualment i la major part de l'energia cinètica es converteix en energia de pressió estàtica.
El joc radial unilateral entre l'impulsor i les pales guia és d'aproximadament 1 mm. Si la bretxa és massa gran, l'eficiència disminuirà; Si la bretxa és massa petita, provocarà vibracions i sorolls. En comparació amb la voluta, la carcassa de la bomba centrífuga multietapa segmentada amb rodes guia és més fàcil de fabricar i té una major eficiència en la conversió d'energia. Però la instal·lació i el manteniment són més difícils que les closques de cargols.
Per tal de reduir les fuites internes i protegir la carcassa de la bomba, s'instal·len anells de segellat reemplaçables a la carcassa corresponent a l'entrada de l'impulsor. El joc radial entre el forat interior de l'anell de segellat i el cercle exterior de l'impulsor és generalment entre 0.1-0,2 mm. Després del desgast de l'anell de segellat, el joc radial augmenta, el volum de descàrrega de la bomba disminueix i l'eficiència disminueix. Quan l'espai lliure de segellat supera el valor especificat, s'ha de substituir de manera oportuna.
Hi ha tres formes estructurals d'anells de segellat:
En primer lloc, el tipus d'anell pla té una estructura senzilla i és fàcil de fabricar, però l'efecte de segellat és pobre. En segon lloc, l'anell de segellat d'angle recte proporciona un canal de 90 graus per a les fuites de líquid, el que resulta en un millor rendiment de segellat que el tipus d'anell pla i s'utilitza àmpliament. En tercer lloc, l'anell de segellat de laberint té un bon efecte de segellat, però la seva estructura és complexa i difícil de fabricar, que rarament s'utilitza a les bombes centrífugues.
3. Procés de funcionament de la bomba centrífuga
(1) Abans d'engegar la bomba, ompliu-la amb el líquid a transportar.
(2) Després d'engegar la bomba, l'eix de la bomba fa que l'impulsor giri junts a gran velocitat, generant força centrífuga. Sota aquesta acció, el líquid es llança cap a la circumferència exterior de l'impulsor des del centre, provocant un augment de pressió i fluint a la carcassa de la bomba a gran velocitat (15-25 m/s).
(3) A la carcassa de la bomba de volutes, a causa de l'expansió contínua del canal de flux, el cabal del líquid s'alenteix, convertint la major part de l'energia cinètica en energia de pressió. Finalment, el líquid flueix a la canonada de descàrrega a una pressió estàtica més alta des del port de descàrrega.
(4) Després de llançar el líquid dins de la bomba, es forma un buit al centre de l'impulsor. Sota la diferència de pressió entre la pressió del nivell del líquid (pressió atmosfèrica) i la pressió de la bomba (pressió negativa), el líquid entra a la bomba a través de la canonada d'aspiració, omplint la posició on es descarrega el líquid.
4. Classificació de les bombes centrífugues
Els productes de la bomba centrífuga es classifiquen generalment segons les seves característiques estructurals, amb múltiples mètodes de classificació, com ara la pressió de treball, el nombre d'impulsors de treball i el mètode d'entrada dels impulsors.
(1) Segons la pressió laboral:
Bomba de baixa pressió: pressió per sota dels 100 metres de columna d'aigua;
Bomba de mitjana pressió: pressió entre 100-650 metres de columna d'aigua;
Bomba d'alta pressió: la pressió és superior a 650 metres de columna d'aigua.
(2) Segons el nombre d'impulsors de treball:
Bomba d'una sola etapa: es refereix a tenir només un impulsor a l'eix de la bomba.
Bomba multietapa.: Hi ha dos o més impulsors a l'eix de la bomba i la capçalera total de la bomba és la suma dels capçals generats per n impulsors.
(3) Segons el mètode d'entrada de l'impulsor:
Bomba d'entrada d'un sol costat: també coneguda com a bomba d'aspiració única, el que significa que només hi ha una entrada a l'impulsor.
Bomba d'entrada de doble cara: també coneguda com a bomba d'aspiració doble, el que significa que hi ha una entrada a ambdós costats de l'impulsor. El seu cabal és el doble que el d'una sola bomba d'aspiració, que es pot aproximar com a dos impulsors de bomba d'aspiració individuals col·locats adossats junts.
(4) Segons la posició de l'eix de la bomba:
Bomba horitzontal: l'eix de la bomba es troba en posició horitzontal.
Bomba vertical: l'eix de la bomba es troba en posició vertical.
(5) Segons la forma conjunta de la carcassa de la bomba:
Bomba de tipus obert horitzontal: es refereix a una costura d'unió oberta en el pla horitzontal que passa per l'eix.
Bomba de superfície d'articulació vertical: és a dir, la superfície d'articulació és perpendicular a l'eix.
(6) El mètode per guiar l'aigua des de l'impulsor cap a la cambra de pressió és el següent:
Bomba de caixa espiral: després que l'aigua surti de l'impulsor, entra directament a la carcassa de la bomba amb forma d'espiral.
Bomba de paletes guiades: després que l'aigua surti de l'impulsor, entra a les pales guiades que hi ha a l'exterior i després entra a la següent etapa o flueix a la canonada de sortida.
(7) Segons els diferents mitjans transportats per les bombes centrífugues, es pot dividir en bombes d'aigua neta, bombes d'oli, bombes resistents a la corrosió, etc.
5. Cavitació i unió de gasos
Segons el principi de funcionament d'una bomba centrífuga, quan el líquid entre les pales es llença fora de l'impulsor giratori d'alta velocitat, es forma una zona de baixa pressió a prop de l'entrada de l'impulsor. Quan la pressió a l'entrada de l'impulsor és igual o inferior a la pressió de vapor saturat pV del líquid transportat a la temperatura de funcionament, el líquid en aquest lloc es vaporitzarà i produirà bombolles. Quan les bombolles flueixen amb el líquid a la zona d'alta pressió, es condensen ràpidament sota pressió.
En el moment de la condensació de la bombolla, es genera un buit local i el líquid circumdant es precipita cap a l'espai ocupat per la bombolla a gran velocitat, provocant xoc i vibració, donant lloc a una força d'impacte important. Especialment quan el punt de condensació de les bombolles es troba a prop de la superfície de la fulla, nombroses partícules líquides impacten la fulla a alta freqüència i pressió; Al mateix temps, les bombolles també poden contenir una petita quantitat d'oxigen, que pot causar corrosió química als materials metàl·lics. Sota l'acció combinada de l'impacte continu i la corrosió química, la superfície de les fulles està danyada, donant lloc a taques i esquerdes, que provocaran danys prematurs de les fulles. Aquest fenomen s'anomena cavitació a les bombes centrífugues.
Quan s'engega una bomba centrífuga, si hi ha aire a l'interior de la bomba, a causa de la baixa densitat d'aire, la força centrífuga generada després de la rotació és petita i la baixa pressió formada a la zona central de l'impulsor no és suficient per aspirar el líquid. Fins i tot si la bomba centrífuga s'engega, no pot completar la tasca de transport. Aquest fenomen s'anomena unió a l'aire.
Això indica que la bomba centrífuga no té capacitat d'autosucció, de manera que la bomba s'ha d'omplir amb el líquid transportat abans de començar. Per descomptat, si el port d'aspiració de la bomba centrífuga es col·loca per sota del nivell de líquid del líquid transportat, el líquid fluirà automàticament a la bomba, que és un cas especial. La canonada d'aspiració de la bomba centrífuga està equipada amb una vàlvula inferior per evitar que el líquid injectat abans de començar a sortir de la bomba. El filtre pot bloquejar la succió sòlida del líquid i bloquejar la canonada i la vàlvula reguladora instal·lada a la canonada de descàrrega de la carcassa de la bomba s'utilitza per iniciar, aturar i regular el cabal de la bomba.
De les diferents causes de la cavitació i la unió de gas:
La unió d'aire es refereix a la presència d'aire al cos de la bomba, que normalment es produeix quan s'engega la bomba i es manifesta principalment com que l'aire dins del cos de la bomba no es descarrega completament; I la cavitació es deu al fet que el líquid assoleix la seva pressió de vaporització a una temperatura determinada, que està estretament relacionada amb el medi de transport i les condicions de funcionament.
Hi ha els mètodes següents per prevenir l'aparició del fenomen d'unió de gas:
(1) Ompliu la closca amb líquid abans de començar. Assegureu-vos d'un segellat adequat de la carcassa i assegureu-vos que la vàlvula i el capçal de dutxa per omplir l'aigua no s'esgoten. Assegureu-vos un bon rendiment de segellat.
(2) La canonada d'aspiració de la bomba centrífuga està equipada amb una vàlvula inferior per evitar que el líquid injectat abans de començar a sortir de la bomba. El filtre pot evitar que el sòlid del líquid sigui aspirat. La canonada de descàrrega està equipada amb una vàlvula reguladora per utilitzar-la en iniciar, aturar i regular el cabal de la bomba.
(3) Col·loqueu el port d'aspiració de la bomba centrífuga per sota del nivell de líquid a transportar i el líquid fluirà automàticament a la bomba.
Les principals causes de la cavitació són:
(1) La canonada d'entrada té una resistència excessiva o la canonada és massa prima
(2) La temperatura del medi de transport és massa alta;
(3) Flux excessiu, el que significa que la vàlvula de sortida s'obre massa àmpliament;
(4) L'alçada d'instal·lació és massa alta, cosa que afecta la capacitat d'aspiració de la bomba;
(5) Problemes de selecció, inclosa la selecció de la bomba, la selecció del material de la bomba, etc
condicions de liquidació:
(1) Netegeu els objectes estranys a la canonada d'entrada per deixar l'entrada sense obstruccions o augmentar la mida del diàmetre de la canonada;
(2) Reduir la temperatura del medi de transport;
(3) Redueix l'alçada d'instal·lació;
(4) Torneu a seleccionar la bomba o feu millores a determinats components de la bomba, com ara l'ús de materials resistents a la corrosió.