Phân tích phụ tùng máy bơm ly tâm

Máy bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất công nghiệp và kỹ thuật để vận chuyển nhiều loại chất lỏng khác nhau. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, một hiện tượng thường xảy ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của bơm, đó là hiện tượng xâm thực. Hiện tượng xâm thực không chỉ làm giảm hiệu suất của bơm ly tâm mà còn gây hư hỏng nghiêm trọng cho các bộ phận chính như cánh bơm, thậm chí có thể dẫn đến việc phải tháo dỡ toàn bộ thiết bị. Do đó, việc nghiên cứu và hiểu rõ nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm có ý nghĩa to lớn đối với việc thiết kế hợp lý, lắp đặt chính xác và vận hành bơm an toàn. Dưới, An Huy Shengshi Datang sẽ cung cấp cho bạn phần giới thiệu chi tiết.1. Khái niệm cơ bản về hiện tượng sủi bọtHiện tượng xâm thực (Cavitation) là hiện tượng khi chất lỏng chảy qua cánh bơm, áp suất tại chỗ giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ vận hành, gây ra sự bay hơi một phần chất lỏng và hình thành vô số bọt hơi nhỏ. Khi những bọt khí này được dòng chất lỏng đưa vào vùng có áp suất cao hơn, áp suất xung quanh tăng nhanh chóng, khiến các bọt khí này vỡ ra ngay lập tức và ngưng tụ trở lại thành chất lỏng. Sự vỡ của các bọt khí này tạo ra sóng xung kích mạnh và nhiệt độ cao cục bộ, tác động lên bề mặt cánh bơm, dẫn đến hiện tượng rỗ hoặc bong tróc kim loại do mỏi. Đây chính là hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm.Bản chất của hiện tượng sủi bọt là kết quả của sự kết hợp giữa động lực học chất lưu và nhiệt động lực học. Nguyên nhân cơ bản là sự phân bố áp suất không đều trong chất lỏng. Khi vận tốc dòng chảy cục bộ quá cao hoặc thiết kế hình học không hợp lý, áp suất cục bộ giảm xuống, kích hoạt quá trình tuần hoàn hóa hơi và vỡ bong bóng.2. Nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng sủi bọtNguyên nhân gốc rễ của hiện tượng sủi bọt trong bơm ly tâm là áp suất cục bộ của chất lỏng bên trong bơm giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ đó. Trong bơm ly tâm, chất lỏng chảy từ ống hút vào cửa hút của cánh bơm. Khi đường dẫn dòng chảy co lại dần dần, vận tốc chất lỏng tăng lên và do đó áp suất tĩnh giảm xuống. Khi áp suất cục bộ giảm xuống áp suất hơi bão hòa của chất lỏng, chất lỏng bắt đầu bốc hơi, tạo ra các bong bóng hơi. Các bong bóng này được đưa vào vùng áp suất cao về phía giữa và cửa ra của cánh bơm, tại đây chúng nhanh chóng bị xẹp xuống dưới áp suất cao. Sóng xung kích năng lượng cao được giải phóng trong quá trình bong bóng vỡ gây ra sự ăn mòn kim loại trên bề mặt cánh bơm, tăng độ rung của bơm, tăng tiếng ồn và các vấn đề như giảm lưu lượng và cột áp.3. Các yếu tố chính dẫn đến hiện tượng sủi bọta. Lực hút quá mức: Nếu bơm được lắp đặt quá cao hoặc mức chất lỏng hút quá thấp, áp suất ở phía hút sẽ giảm. Khi chất lỏng chảy về phía cửa vào cánh bơm, áp suất tiếp tục giảm. Khi áp suất giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa, hiện tượng bay hơi sẽ xảy ra. Nếu độ nâng hút vượt quá NPSH (Cột áp hút dương thuần) cho phép, hiện tượng xâm thực là không thể tránh khỏi.b. Sức cản đường hút quá mức: Đường ống hút quá dài, quá hẹp, quá nhiều khuỷu tay, hoặc van đóng một phần sẽ gây ra tổn thất áp suất cục bộ và ma sát đáng kể. Áp suất giảm ở đầu hút dẫn đến giảm áp suất tiếp theo ở cửa vào cánh bơm, làm tăng khả năng xảy ra hiện tượng xâm thực. Ngoài ra, rò rỉ khí hoặc bịt kín kém trong đường ống hút có thể đưa khí vào chất lỏng, làm trầm trọng thêm hiện tượng xâm thực.c. Nhiệt độ chất lỏng quá cao: Nhiệt độ chất lỏng tăng làm tăng đáng kể áp suất hơi bão hòa, khiến chất lỏng dễ bị bay hơi hơn. Ví dụ, áp suất hơi bão hòa của nước tương đối thấp ở nhiệt độ phòng nhưng tăng đáng kể ở nhiệt độ cao. Ngay cả khi áp suất hút không đổi, điều kiện bay hơi vẫn có thể xảy ra khi nhiệt độ tăng, do đó kích hoạt hiện tượng xâm thực.d. Áp suất đầu vào thấp hoặc áp suất môi trường giảm: Khi áp suất tại nguồn hút của máy bơm giảm - chẳng hạn như do mực chất lỏng giảm, chân không trong bình chứa hoặc áp suất khí quyển xung quanh thấp (ví dụ ở độ cao lớn) - áp suất tại cổng hút sẽ không đủ, khiến chất lỏng rất dễ bốc hơi ở cửa vào cánh quạt.e. Thiết kế hoặc lắp đặt máy bơm không đúng cách: Thiết kế cấu trúc của bơm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tạo bọt khí. Ví dụ, đường kính đầu vào của cánh bơm quá nhỏ, góc trước cánh bơm không hợp lý, hoặc bề mặt cánh bơm gồ ghề có thể gây ra dòng chảy chất lỏng không ổn định, dẫn đến sụt áp cục bộ đột ngột. Hơn nữa, việc không tuân thủ các yêu cầu NPSH (NPSHr) bắt buộc do nhà sản xuất quy định trong quá trình lắp đặt, hoặc lắp đặt bơm ở độ cao quá mức, cũng có thể dẫn đến hiện tượng tạo bọt khí.f. Điều kiện vận hành không phù hợp: Khi máy bơm hoạt động ở lưu lượng lệch so với điểm thiết kế, chạy trong thời gian dài ở lưu lượng thấp hoặc trong quá trình điều chỉnh van đột ngột, sự phân bổ áp suất của chất lỏng sẽ thay đổi, điều này cũng có thể gây ra hiện tượng bay hơi và tạo bọt cục bộ.4. Tác động và nguy cơ của hiện tượng sủi bọtNhững nguy hiểm của hiện tượng sủi bọt máy bơm ly tâm chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau:a. Thiệt hại bề mặt kim loại: Các cú sốc áp suất cao do bong bóng vỡ gây ra hiện tượng xói mòn rỗ trên bề mặt cánh quạt. Sự phát triển lâu dài có thể dẫn đến mỏi vật liệu, bong tróc và thậm chí thủng cánh quạt.b. Suy giảm hiệu suất: Hiện tượng sủi bọt làm giảm đáng kể lưu lượng, cột áp và hiệu suất, làm thay đổi đường cong đặc tính của máy bơm.c. Rung động và tiếng ồn: Lực tác động do hiện tượng sủi bọt tạo ra gây ra rung động cơ học và tiếng ồn tần số cao, ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của thiết bị.d. Giảm tuổi thọ sử dụng: Hoạt động lâu dài trong điều kiện có hiện tượng sủi bọt sẽ làm tăng tốc độ mài mòn cơ học, rút ​​ngắn tuổi thọ của ổ trục, phớt và cánh quạt.5. Các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng sủi bọtĐể ngăn ngừa hoặc giảm thiểu hiện tượng sủi bọt, cần thực hiện các biện pháp từ góc độ thiết kế, lắp đặt và vận hành:a. Chọn chiều cao lắp đặt hợp lý để đảm bảo áp suất đủ ở phía hút, làm cho NPSH khả dụng (NPSHa) lớn hơn NPSH yêu cầu (NPSHr) của máy bơm.b. Tối ưu hóa đường ống hút bằng cách rút ngắn chiều dài, giảm số lượng cút nối, tăng đường kính ống, giữ van hút mở hoàn toàn và tránh không khí lọt vào.c. Kiểm soát nhiệt độ chất lỏng thông qua việc làm mát hoặc hạ thấp nhiệt độ của bể chứa để giảm áp suất hơi bão hòa của chất lỏng.d. Tăng áp suất đầu vào, ví dụ, bằng cách lắp đặt máy bơm tăng áp, tăng áp bề mặt chất lỏng hoặc đặt thùng chứa chất lỏng ở độ cao cao hơn.e. Cải thiện cấu trúc cánh quạt bằng cách sử dụng vật liệu và hình dạng có đặc tính chống tạo bọt tốt, chẳng hạn như thêm bộ phận tạo bọt hoặc tối ưu hóa góc vào của cánh quạt.f. Giữ cho máy bơm hoạt động gần điểm thiết kế của nó, tránh vận hành kéo dài ở lưu lượng thấp hoặc các điều kiện vận hành bất thường khác.Tóm lại, hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm chủ yếu là do áp suất chất lỏng tại cửa vào cánh bơm quá thấp, xuống dưới áp suất hơi bão hòa, gây ra hiện tượng bay hơi và sau đó là vỡ bong bóng. Các yếu tố cụ thể dẫn đến hiện tượng này bao gồm lực hút quá mức, lực cản hút quá mức, nhiệt độ chất lỏng cao, áp suất đầu vào thấp và thiết kế hoặc vận hành không đúng cách. Hiện tượng xâm thực không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất bơm mà còn gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị. Do đó, trong cả thiết kế và vận hành, cần chú trọng đến việc phòng ngừa và kiểm soát hiện tượng xâm thực. Bằng cách cấu hình hệ thống hợp lý, tối ưu hóa các thông số cấu trúc và cải thiện điều kiện vận hành, chúng ta có thể đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả. máy bơm ly tâm có thể được đảm bảo.