Teoreettinen perusta keskipakopumppujen toiminta
Laitteen kaavio ja keskipakopumpun toimintaperiaate.
Keskipakopumpun perusyhtälö.
Pumpun pääparametrien riippuvuudet.
Kavitaatio ja sen käsittelymenetelmät.
Keskipakopumpun toimintaominaisuudet ja toimintatapa.
Keskipakopumppujen toiminta yhdessä putkilinjassa.
Aksiaalinen paine keskipakopumpussa.
Paineen muodostuminen keskipakopumpussa johtuu kineettisestä energiasta, jonka neste hankkii juoksupyörän kanavissa roottorin pyöriessä tietyllä taajuudella, ja tuloksena olevan kineettisen energian muuntamisesta paineenergiaksi kotelosiivessä.
Kuva 1.18
Kaavio yksivaiheisesta
keskipakopumppu
Paine määräytyy teoriassa pyörimisnopeuden ja juoksupyörän halkaisijan mukaan (kuva 1.19).
Kuva 1.19 Keskipakopumpun juoksupyörän parametrit
Juoksupyörän kanavan sisällä liikkuessaan nestehiukkasella on suhteellinen nopeus juoksupyörään nähden ω, joka on suunnattu tangentti terää kohtaan sen käyttökohdassa. Mutta johtuen pyörän pyörimisestä kierrosten lukumäärällä P nestehiukkanen saa myös kehänopeuden, joka on suunnattu tangentiaalisesti sädeympyrään r, joka määritellään kulmanopeuden ja säteen tulona r on tarkasteltavan hiukkasen etäisyys pyörimiskeskipisteestä, eli:
u = ω r = (1,17)
Tämän seurauksena juoksupyörästä poistuvan nestemäisen hiukkasen kehänopeus on tangentiaalinen juoksupyörän ulkohalkaisijan kanssa ulostulokohdassa ja suhteellinen nopeus, joka on suunnattu tangentiaalisesti siiven takareunaan. Näiden nopeuksien (u ja w) geometrisen summauksen seurauksena nestehiukkasella on absoluuttinen nopeus c niiden resultanttia pitkin (nopeuksien u ja w suuntiin rakennetun suunnikkaan diagonaalia pitkin) suunnassa mitkä perusnestevirrat poistuvat juoksupyörästä (kuva 1.20 ).
Kuva 1.20 Nesteen liike juoksupyörän kanavissa
Pyörän sisään- ja poistumisnopeuksille nimet ovat samat, vain syöttönopeudet ovat indeksi 1 ja lähtönopeudet - indeksi 2. Sitten meillä on:
1) lapaluiden sisäänkäynnissä
W 1 - suhteellinen nopeus,
C 1 - absoluuttinen nopeus,
U 1 - kehänopeus;
2) poistuttaessa lapaluista
W 2 - suhteellinen nopeus,
C 2 - absoluuttinen nopeus,
U 2 - kehänopeus.
Eulerin perusyhtälö turbokoneen pyörän teoreettisen paineen määrittämiseksi, kirjoitettu yleisimmässä muodossa ja pätee kaikkiin teräkoneisiin, ts. vesihöyry- ja kaasuturbiinit, keskipakopumput ja puhaltimet sekä turboahtimet:
H t = 
(1.18)
Juoksupyörän läpi kulkevan nesteen virtauksen hydraulisen vastuksen seurauksena, jonka voittamiseksi tarvitaan jonkin verran energiaa, pumpun kehittämä todellinen paine on pienempi kuin teoreettinen paine. Hydraulinen hyötysuhde siirretään yhtälöön (1.18). , ottaen huomioon teoreettisen pään laskun, saamme todellisen pään arvon:
H q = · 
(1.19)
Keskipakopumpuissa, joissa on aksiaalinen sisääntulo siipipyörään, α 1 = 90 ° ja toinen termi yhtälön oikealla puolella (1.19) muuttuu nollaksi ja Eulerin yhtälö saa seuraavan muodon:
H d = 
(1.20)
Samanaikaisesti paineeseen vaikuttaa siipipyörän rakenne, erityisesti siipien välisten kanavien leveys, mikä johtaa todellisen paineen laskuun teoreettiseen verrattuna (15-20 %). nopeuksien epätasaiseen jakautumiseen juoksupyörän kanavissa. Joten pyörän pyöriessä sen kanavat täyttävä neste pyörii pyörän pyörimissuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Tämä ilmiö voidaan esittää ottamalla huomioon nesteen liike suljetussa tilavuudessa siipien välillä, eli kanavan sisä- ja ulkopoiston rengasmaisten osien ollessa suljettuina. Kuvassa 1.21 (kanava I) näyttää suihkun, joka vastaa ääretöntä suuri numero alkeelliset ohuet terät. Jos nesteellä ei ole viskositeettia, silloin kun suljettu astia pyörii jonkin siihen jäykästi kiinnitetyn akselin ympäri, se pyörii suhteessa tämän astian seinämiin. kääntöpuoli samalla kulmanopeudella kuin alus pyörii akselinsa ympäri.
Tätä ilmiötä kutsutaan suhteelliseksi pyörteeksi, ja se ilmenee mitä heikompi, viskoosi neste ja mitä kapeammat kanavat ovat. Tämä pyörre, joka summautuu nestevirtaukseen pyörän akselilta kehälle, aiheuttaa epätasaisen jakautumisen pyörän kanavissa (katso kuva 1.21, kanava II).
Lisäksi pyörivän pyörän terät siirtäessään mekaanista energiaa sen kanavat täyttävään nesteeseen kohdistavat siihen painetta, joka välittyy pyörän pyörimissuuntaan päin olevasta terän pinnasta (kupera puoli) jonka seurauksena paine kuperalla puolella on suurempi kuin saman lapaluiden vastakkaisella (koveralla) puolella.
Siksi lauseke (1.20) voidaan käytännön käyttöä varten muuntaa ja esittää seuraavassa muodossa:K D = K (1,21)
jossa D2 on juoksupyörän ulkohalkaisija metreinä;
n on pumpun akselin nopeus rpm.
K on kulmista a 2, β 2 ja kertoimesta k riippuva kerroin, kun otetaan huomioon terien äärellinen määrä.
Keskipakopumpun teoreettinen virtaus voidaan esittää kaavalla:
jossa λ on kerroin, jossa otetaan huomioon siipien päiden viemät alueet (on välillä 0,92 ... 0,95);
ψ - kerroin riippuen kulmien α 2 ja β 2 muutoksesta (ψ= 0,09...0,13);
2 - pyörän leveys ulkohalkaisijalla.
Todellinen syöttö Q d on hieman pienempi kuin Q t:
Q d \u003d η 0 Q T (1,23)
jossa η 0 on vuotokerroin tai tilavuushyötysuhde, kun otetaan huomioon pyörän ja kotelon välisen raon läpi kulkevat rakoiset nestehäviöt.
Siipipumpun käyttämä teho sisältää pumpun tehohäviöt ja riippuu erityisesti pumpun hyötysuhteesta η:
N pr = (1,24)
Siipipumpun tehohäviöt koostuvat mekaanisista häviöistä, kiekkojen kitkahäviöistä, tilavuushäviöistä ja hydraulisista häviöistä.
Siipipumpun hyötysuhde on siis yhtä suuri kuin neljän hyötysuhteen tulo, jotka vastaavat ilmoitettuja häviöitä:
(1.25)
Levyjen kitkasta johtuvat tehohäviöt johtuvat nestevirtauksen vuorovaikutuksesta juoksupyörän levyjen ulkopintojen kanssa sekä purkukanta. Siipipumppujen kiekkotehokkuus vaihtelee välillä = 0,85...0,95. Suurin hyötysuhde on 0,89 tehokkaimmilla öljyn päälinjan keskipakopumpuilla.
Usein on tarpeen testata pumppu normaalista poikkeavalla nopeudella. Siksi on tarpeen tietää, kuinka virtaus, paine ja teho muuttuvat kierrosten määrän muuttuessa. Kaavojen (1.21, 1.22 ja 1.24) tarkastelusta voidaan nähdä, että jos muutat pumpun akselin kierrosten lukumäärää n, joka vastasi painetta, virtausta Q ja tehoa N, niin uusi paine N "D, virtaus Q" ja teho N "suhteessa n 1:een .
(1.26)
nuo. pumpun tuottama paine on verrannollinen kierrosten lukumäärän neliöön,
(1.27)
nuo. pumpun virtaus on verrannollinen nopeuteen,
(1.28)
nuo. ehdolla = const, hydrauliteho on verrannollinen kierrosten lukumäärän kuutioon,
Saatuja riippuvuuksia kutsutaan suhteellisuuden tai samankaltaisuuden laiksi ja niitä käytetään laajasti määrittämään pumpun parametreja nopeuden muuttuessa.
Keskipakopumppujen toimintahäiriöt johtuvat siitä, ettei olosuhteita noudateta nesteen pääsylle pumppuun. Jos joillakin pumpun alueilla paine putoaa kylläisen höyrynpaineeseen, niin näillä alueilla neste alkaa kiehua, jolloin kanavaan muodostuu ilmataskuja, jotka häiritsevät virtauksen tasaisuutta. Nämä taskut täytetään pareittain. Liikkuva virta kuljettaa höyrykuplat pois ja putoaa enemmän korkeapaine, ovat tiivistyneet. Kondensaatioprosessi on erittäin intensiivinen. Nestemäiset hiukkaset, jotka yrittävät täyttää kondensoituvan kuplan alueen, liikkuvat kohti sen keskustaa erittäin suurilla nopeuksilla. Kondensaatioprosessin lopussa nestehiukkaset pysähtyvät yhtäkkiä, minkä seurauksena näiden hiukkasten kineettinen energia muuttuu paineenergiaksi ja paikallinen paineen nousu saavuttaa merkittävän arvon (kymmeniä megapascaleita).
Kuvattu prosessi liittyy paikallisiin hydraulisiin iskuihin, joita toistetaan kymmeniä tuhansia kertoja sekunnissa. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi, jota voi esiintyä sekä pumpun kiinteissä että liikkuvissa osissa.
Kavitaatioon liittyy voimakasta melua, rätintää, pumpun tärinää, se aiheuttaa metallin tuhoutumisen, alentaa pumpun painetta, suorituskykyä ja tehokkuutta. Metallin mekaanisen tuhoutumisen lisäksi kavitaatio aiheuttaa sen korroosiota. Valurauta hajoaa erityisen nopeasti. Myös kestävämmät metallit tuhoutuvat - pronssi, ruostumaton teräs. Siksi kavitaatiota ei saa sallia pumpun toiminnassa ja imukorkeuden on oltava sellainen, ettei kavitaatiota voi tapahtua.
Keskipakopumppuja käytettäessä voi esiintyä kavitaatiota, kun nestepinta imusäiliössä laskee lasketun tason alapuolelle, pumpattavan nesteen lämpötila nousee ja pumppu on asennettu ja asennettu väärin. Vähentääksesi häviöitä imuputkessa, lyhennä mahdollisuuksien mukaan sen pituutta, tee siitä suorempi, asenna mahdollisimman vähän liittimiä ja vältä ilmataskuja.
Keskipakopumpuilla on mäntäpumppuihin verrattuna pehmeä ominaisuus, ts. virtaus riippuu linjan paineesta. Tämä riippuvuus näkyy pumpun toimintaominaisuuksissa.
| Kuva 1.22 Pumpun suorituskyky |
Pumpun toimintatilan määrittämiseksi sen käytön aikana tietyllä putkilinjalla on tarpeen rakentaa verkon toimintaominaisuudet. Verkon suorituskyky - tämä on kaavio, joka näyttää verkon paineen riippuvuuden verkon virtauksesta. Tämä kaavio on rakennettu lomakkeen matemaattisen kaavan mukaan:
H \u003d H st + kQ 2, (1,29)
missä H st - staattinen pää;
kQ 2 - ominaisenergia, joka mahdollistaa nesteen liikkumisen verkon läpi voittamalla hydraulisen vastuksen.
Staattinen pää ilmaisee ominaisenergian, jonka ansiosta neste pysyy verkossa, mutta ei liiku sen läpi. Toinen termi ilmaisee ominaisenergian, joka sallisi nesteen liikkua verkon läpi voittamalla hydraulisen vastuksen. Verkon suorituskykykäyrän avulla voit valita tietyn pumpun mallin tai ennustaa pumpun toimintaparametrit. Verkon ja pumpun ominaisuuksien kuvaajien leikkauspistettä kutsutaan toimintapisteeksi, sen koordinaatit vastaavat pumpun työvirtausta ja työkorkeutta (kuva 1.24).
Kuva 1.24 Pumpun toimintaparametrien määrittäminen
Laajasti käytetty ryhmätyö keskipakopumput yhdessä linjassa. Tätä varten pumput voidaan kytkeä rinnan - lisäämään virtausta tai sarjaan - lisäämään painetta. Jälkimmäistä menetelmää käytetään laajalti korkean paineen kehittävien monivaiheisten keskipakopumppujen luomisessa.
Pumppujen peräkkäistä toimintaa käytetään, kun on tarpeen nostaa poistoputkistoon syötettävän nesteen painetta. Tässä tapauksessa ensimmäinen pumppu (kuva 1.25, a) syöttää nestettä toisen pumpun imuaukkoon. Toinen pumppu pumppaa sen putkistoon. Siten molempien pumppujen läpi kulkee sama määrä nestettä, joka syötetään poistoputkistoon korkeudella, joka on yhtä suuri kuin näiden pumppujen korkeuksien summa (kuva 1.25, b). Kun pumppuja käytetään sarjassa, ensimmäisen pumpun virtauksen tulee olla yhtä suuri kuin toisen tai jonkin verran suurempi (toisen pumpun työalueella) ja paineen poistoputken alussa olla hyväksyttävä toiselle pumpulle sen lujuuden säilyttämisen kannalta.
Kuva 1.25 Pumppujen sarjaliitäntä
Useimmiten pumput toimivat rinnakkain ( pumppuasemat veden nosto, öljyn pumppaus, veden ruiskutus säiliöön). Tällaiset pumput asennetaan yleensä yhteen pumppuhuoneeseen. Niillä voi olla erilaisia ominaisuuksia. Tarkastellaan yksinkertaistettua, käytännön ongelmia lähellä olevaa kahden pumpun toiminnan tapausta, jossa järjestelmän imuosan ja paineputkien vastus solmukohtaan saakka voidaan jättää huomiotta. Pumppujen rinnakkaiskäytössä niiden syöttö lisätään ja paineet ovat samat. Niiden kokonaisominaisuuksien saamiseksi on tarpeen lisätä molempien pumppujen ominaisuuksien abskissat, joilla on samat ordinaatit (korkeudet) (kuva 1.26).
Kuva 1.26 Pumppujen rinnakkaisliitäntä
Kahden pumpun rinnakkaiskäytöllä on mahdollista niiden toimintatila, jossa toisen paine ylittää toisen paineen sen nollavirtaustilassa. Sitten yksi pumppu pakottaa nesteen toisen läpi sen vastaanottosuuntaan. Tällainen toiminta on mahdollista esimerkiksi paineen noustessa poistoputkessa ja jos toinen pumppu käynnistetään avoimella venttiilillä sen ulostulossa ja toisen pumpun ollessa käynnissä. Siksi rinnakkaiskäyttöä varten pumput on valittava siten, että käyttöpaine ei ylitä yhden pumpun painetta nollavirtauksessa. On suositeltavaa valita pumput rinnakkaiseen käyttöön mahdollisimman lähellä nollavirtausta. Jotta yksi pumppu ei pumppaa nestettä muiden kautta, pumpun ulostuloihin on asennettava takaiskuventtiilit.
Pumpun käytön aikana juoksupyörään vaikuttaa aksiaalinen voima - seurauksena nestevirtauksesta, joka vaikuttaa tämän pyörän sisä- ja ulkopintoihin. Aksiaalinen voima voi olla merkittävä ja aiheuttaa hätätilanteessa siipipyörän liikkumisen, laakerien kuumenemisen ja roottorin siirtyessä pyörä kosketuksiin kotelon kiinteiden osien kanssa, mikä johtaa juoksupyörän seinien kulumiseen ja pumpun vika.
Yksivaiheisten pumppujen aksiaalivoiman tasapainottamiseksi käytetään seuraavia:
Juoksupyörät kaksinkertaisella sisääntulolla;
Juoksupyörien vastakkainen järjestely;
Reiät juoksupyörässä ja sen tiiviste poistopuolelta;
Tyhjennyskammio, joka on yhteydessä imualueeseen putken tai takalevyssä olevien reikien avulla; kammion puute - pumpun tehon lasku 4 - 6%;
Radiaaliset rivat, jotka vähentävät aksiaalivoiman vaikutusta vähentämällä nesteen painetta takalevyssä;
Painelaakerit.
Monivaiheisten pumppujen aksiaalivoiman tasapainottamiseksi käytä:
Juoksupyörät, joissa on asianmukainen nesteensyöttöjärjestelmä juoksupyörästä juoksupyörään;
Juoksupyörät, joissa on halkaisijaltaan erilaisia levyjä (lisää etulevyn halkaisijaa tai pienennä takalevyn halkaisijaa);
Pumpun viimeisen vaiheen taakse asennettu automaattinen hydraulinen kanta (kuva 1.27).
Kuva 1.27 Hydrokantakokoonpanon kaavio:
1- kammio poistopaineella; 2 - purkukammio; 3 – hydraulinen tyynylevy
Itsehillintäkysymyksiä:
1. Kuinka paine syntyy pumpussa?
2. Miten siipien lukumäärä siipipyörässä vaikuttaa päähän?
3. Mistä elementeistä juoksupyörä koostuu?
4. Mikä on nopeuskolmio?
5. "Suhteelliseksi pyörteeksi" kutsutun ilmiön olemus.
6. Mikä määrää keskipakopumppujen virtauksen?
7. Mihin koordinaatteihin se on rakennettu toimintaominaisuus pumppu?
8. Miten pumpun työalue määritetään?
9. Miten kavitaatioilmiö eliminoidaan?
10. Miksi pumppu käynnistetään paineventtiilin ollessa kiinni?
11. Miksi käyttää pumppujen rinnakkais- ja sarjaliitäntää?
12. Aksiaalipaineen syyt ja keinot sen tasapainottamiseen.
Teho - työ aikayksikköä kohden - voidaan määrittää pumppujen suhteen useilla suhteilla riippuen hyväksytyistä virtauksen, paineen tai nousun mittayksiköistä. Nettoteho on syötetyn nesteen pumpun antama teho. Jos syöttö Q ilmaistaan m 3 / s ja pumpun paine on Pa, nettoteho Np, kW, on
Kun massavirtaus Q M ilmaistaan kg/s,
Jos pumpun nostokorkeus ilmaistaan metreinä pumpatusta nestepatsaasta, niin
Vedelle, jonka lämpötila on 20 ° C ja q \u003d 9,81 m / s 2
Jos veden syöttö ilmaistaan m 3 / h ja paine on metreinä vettä. Art. siis
Jos teho on ilmaistava l. s, se lasketaan seuraavan kaavan mukaan:
Pumpun teho, eli pumpun käyttämä teho,
missä η on pumpun hyötysuhde.
Kaavasta (2.46) voidaan nähdä, että pumpun hyötysuhde on hyötytehon suhde pumpun tehoon
Pumpun hyötysuhteessa otetaan huomioon pumpattavan nesteen energiansiirron aikana syntyvät hydrauliset, tilavuus- ja mekaaniset häviöt. Hydraulisia häviöitä kutsutaan energiahäviöiksi hydraulisen vastuksen voittamiseksi, kun neste liikkuu tuloaukosta pumppuun poistoaukkoon eli imulaitteessa, juoksupyörässä ja poistoputkessa. Hydrauliset häviöt arvioidaan pumpun hydraulisella hyötysuhteella:
missä Nn on pumpun hyötyteho; Ng on teho, joka kuluu pumpun hydraulisen vastuksen voittamiseksi.
Äänenvoimakkuuden menetys aiheutuvat nesteen osan ylivuotosta korkeapainealueelta alueelle alennettu paine(pumpun imuosaan) ja nestevuodosta tiivisteholkin kautta. Volumetriset häviöt arvioidaan pumpun tilavuushyötysuhteen perusteella
missä N on nesteen ylivuodon ja vuotojen seurauksena menetetty teho.
missä N m on mekaanisten häviöiden voittamiseksi käytetty teho.
Mekaaniset häviöt muodostuvat kitkahäviöistä laakereissa, tiivisteissä ja juoksupyörän purkauslevyissä sekä häviöistä, jotka johtuvat juoksupyörän ulkopinnan kitkasta nestettä vastaan. Mekaaniset häviöt arvioidaan pumpun mekaanisen hyötysuhteen perusteella.
Pumpun hyötysuhde on yhtä suuri kuin hydraulisten, tilavuus- ja mekaaniset kertoimet hyödyllistä toimintaa
ja luonnehtii suunnittelun täydellisyyttä sekä pumpun valmistuksen laatua. Suurten pumppujen hyötysuhde on 0,92 ja pienten pumppujen hyötysuhde 0,6 - 0,7 tai vähemmän. Pumppua käyttävän moottorin teho on aina lisää voimaa pumppu. Jos pumpun akseli on kytketty moottorin akseliin kytkimellä, niin moottorin asennettu teho määräytyy kaavan mukaan
jossa kdv on moottorin tehon turvallisuuskerroin.
Moottorin tehosta N, kW ja sen käyttöolosuhteista riippuen on otettava seuraavat tehoreservitekijät:
| N<2 | 1,5 |
2| 1,5—1,25
|
|
5| 1,25—1,15
|
|
50| 1,15—1,05
|
|
| N>100 | 1,05 |
Jos pumpun akseli on kytketty moottorin akseliin vaihteistolla tai hihnakäytöllä, niin moottorin teho määräytyy lausekkeella
missä η dv on vetolaitteen (tai vaihteiston) hyötysuhde.
Pumppausyksikön eli moottoriin kytketyn pumpun hyötysuhde on yhtä suuri kuin
missä N a on pumppausyksikön teho; η dv - moottorin hyötysuhde.
Sivu 1
Keskipakopumpun suorituskyky voidaan laskea yhtälöstä (1.3) vapaan alueen ja absoluuttisen nopeuden tulona. Tässä tapauksessa on muistettava, että jännitteinen leikkaus tulkitaan leikkauksen projektioksi nopeuden suuntaan nähden normaalitasolle. Keskipakopumppujen suorituskyvyn laskemiseksi tällainen esitys on hankala, joten käytetään virtauksen poikkileikkauksen ja nopeusprojektion tuloa poikkileikkauksen normaaliin suuntaan, joka on identtinen sen kanssa.
Keskipakopumpun 9 suorituskyvyn absoluuttisena arvona tulee olla noin 0 08 FK (jossa FK on lauhduttimen jäähdytyspinta) ja sen paineen tulee olla noin 15 - 20 m vettä. Taide. Pumpun imuaukko on liitettävä puhtaaseen säiliöosastoon.
Keskipakopumpun suorituskyky riippuu juoksupyörän kanavien läpi virtaavan nesteen suhteellisesta nopeudesta ja juoksupyörän leveydestä.
Keskipakopumppujen suorituskyky on paljon parempi kuin muiden tyyppisten pumppujen.
Keskipakopumppujen suorituskykyä vakionopeudella säädetään muuttamalla paineventtiilin aukkoa. Ennen kuin käynnistät pumpun, sulje paineventtiili, avaa pumppupesän ilmahanat ja täytä se avaamalla imuputken venttiili. Pumpun täyttämisen jälkeen sulje ilmahanat ja käynnistä sähkömoottori 3 minuutiksi. Heti kun sähkömoottorin kierrosluku normalisoituu ja painemittarin paine vastaa pumpun joutokäyntiä, paineventtiili avataan asteittain ja sen suorituskyky asetetaan asetettuun arvoon.
Keskipakopumpun suorituskyky määräytyy ominaisuuden mukaan, jonka valmistaja yleensä ilmoittaa.
Keskipakopumpun suorituskykyä säädetään muuttamalla sen toimintapainetta sulkemalla poistoputken venttiili. Pumpun pysäyttämiseksi sulje poistoputken venttiili ja sammuta sähkömoottori. Kiristä sitten hieman pumpun tiivisteitä, jos vettä tai suolaliuosta vuotaa. Tyhjennä talvella vesiputket ja vesipumppu, jos niissä on veden jäätymisvaara.
Keskipakopumpun suorituskyky on verrannollinen pumpun akselin kierrosten lukumäärään, joka on yleensä 1500 - 3000 minuutissa.
| Höyryvaipallinen säiliö. |
Keskipakopumppujen suorituskyky määritetään hydraulisella laskelmalla, joka perustuu pumpun ja putkistojärjestelmän yhteisen toiminnan olosuhteisiin.
Tehoa ja tehokkuutta
Jatketaan "Yleistä" -osiota ja tarkastellaan sellaisia käsitteitä kuin suorituskykykerroin (COP) ja keskipakopumppujen teho. Sähköinen keskipakopumppu koostuu käyttö- ja pumppuosasta. Moottori on sähkökone, joka muuntaa sähkökentän energian pyörimisenergiaksi akselilla. Pumpun akselille syötettyä tehoa kutsutaan syöttötehoksi. Se määritellään pumpun akselin vääntömomentin ja sen kulmanopeuden tulonaKeskipakopumppu on hydraulikone, jossa moottorista syötetty pyörimisenergia muunnetaan nestevirtauksen energiaksi. Pumppujen valinta tiettyihin tarkoituksiin ja tehtäviin tapahtuu luetteloiden mukaan. Valinnan seurauksena kulutettiin sellaiset indikaattorit kuin nousu ja virtauspumpun teho ja hyötysuhde, samoin kuin hänen . Valitun pumpun tulee toimia korkealla hyötysuhteella, ilman kavitaatiota, vaaditulla nostokorkeudella ja virtausalueella. Useista valituista vaihtoehdoista etusija annetaan pumpuille, jotka kuluttavat vähemmän tehoa, joilla on suurempi hyötysuhde, alhaisempi sallittu NPSH-arvo ja joiden paino ja kokonaismitat ovat pienemmät.
Tehoa
Sähkömoottorin sähköverkosta kuluttaman tehon, moottorin akselin tehon ja pumpun hydraulisen tehon välillä on suora yhteys. Pumppujen valmistuksen aikana valmistajan tehtaalla käytetään seuraavia nimityksiä näille tehotyypeille.
P1(kW) Pumppujen sähköinen syöttöteho on teho, jonka pumpun sähkömoottori saa sähkönsyöttöverkosta.
P2(kW) Sähkömoottorin akseliteho on teho, jonka moottori toimittaa pumpun akselille. Pumpun P1 sähkön syöttötehon suhde on yhtä suuri kuin sähkömoottorin P2 akseliteho jaettuna sähkömoottorin hyötysuhteella.
P3(kW) Pumpun syöttöteho on yhtä suuri kuin teho P2 edellyttäen, että pumpun akselin ja sähkömoottorin akselin yhdistävä kytkin ei haihduta energiaa.
P4(kW) Hydraulinen tai nettopumpun teho. Tämä on teho, joka saadaan pumpun toiminnan tuloksena nesteen virtauksen ja paineen muodossa.
Kuvassa 1 yllä oleva on esitetty graafisesti.
Tehokkuus
Keskipakopumpun moottorin hyötysuhde on hyötytehon suhde kulutettuun tehoon. Se on merkitty kirjaimella η (Tämä). Kaavamaisesti kaikki tämä on esitetty (Kuva 2)
η=(Р2/Р1)*100
Moottorin hyötysuhde ei koskaan ole suurempi kuin yksi (100%) missään olosuhteissa, koska "ikuisliikettä" ei ole vielä keksitty, ja kaikissa olemassa olevissa käytöissä on tappioita. Moottorin tehonkulutus P1 on suurempi sähkömoottorissa esiintyvien mekaanisten ja lämpöhäviöiden P vmot takia. (Kuva 2).
Pumpun hyötysuhde, kuten edellä mainittiin, on hydraulisen tehon suhde pumpun akselin syöttötehoon, ja niiden ero kertoo pumpun tehohäviöstä.
η=(Р4/Р3)*100
Keskipakopumpun tehohäviöt koostuvat myös useista komponenteista, nimittäin: hydraulisista, mekaanisista ja tilavuushäviöistä P vset. (Kuva 2). Pumppujen kokonaishyötysuhde on tilavuus-, hydrauli- ja mekaanisten hyötysuhdekertoimien tulos. Pumpun hyötysuhde kuvaa sen rakentavan täydellisyyden astetta sekä mekaanisesti että hydraulisesti.
Hydraulivoiman menetys pumpussa koostuvat häviöistä vastuksen (kitka) voittamiseksi siipipyörässä ja kotelossa nesteen liikkuessa imuputkesta paineputkeen ja pyörrehäviöistä. Häviöt kitkavastuksen voittamiseksi ovat hyvin riippuvaisia pumppujen suunnitteluominaisuuksista, niiden virtausreitin mitoista, pumpun seinien ja pintojen käsittelyn laadusta (karheudesta). Nämä häviöt ovat verrannollisia nesteen virtausnopeuden neliöön. Pumpussa esiintyvät pyörrehäviöt riippuvat monista tekijöistä. Erittäin suuria pyörrehäviöitä ilmenee poikkileikkauksen äkillisen laajenemisen tai nestevirtauksen jyrkän käänteen seurauksena. Pyörrehäviöitä syntyy, kun virtaus erottuu juoksupyörän pinnasta tai kun pumppu toimii toiminta-ominaisuutensa ulkopuolella. Pumppujen hydraulinen hyötysuhde on välillä η g = 0,85…0,96.
η g \u003d H / (H + h)
Missä:
H- pumpun tuottama paine;
h– painehäviö pumpun sisällä
Mekaaniset häviöt radiaali- ja aksiaalilaakerien kannattimissa, mekaanisessa mekaanisessa tiivisteessä esiintyvästä kitkasta sekä juoksupyörän ja pumpun akselin pyörimisen aikana tapahtuvista kitkahäviöistä työnesteessä. Mekaaniset häviöt ovat myös hyvin riippuvaisia pumpun suunnittelusta, valmistuksesta ja koosta. Pumppujen mekaaninen hyötysuhde on η m = 0,95…0,98 sisällä.
η m \u003d (P-P tr) / P
Missä:
R- teho, pumpun akselilla;
R tr– tehohäviöt kitkavastuksen voittamiseksi.
Äänenvoimakkuuden menetys johtuu pääasiassa nesteen virtauksesta korkeapainealueelta matalapainealueelle juoksupyörän ja diffuusorin välisten rakojen tai pumpun pesän kiinteiden osien kautta. Esimerkiksi keskipakopumpussa osa kierukan nesteestä virtaa juoksupyörän ohittaen takaisin imuputkeen, vaikka se ei pääse paineputkeen, vaikka siihen on jo kulutettu energiaa. tehokkuutta η o nykyaikaisille keskipakopumpuille on 0,96 - 0,98.
η o \u003d Q / Q to
Missä:
K- pumpun syöttö;
Q to- pumpun juoksupyörän läpi kulkevan nesteen virtausnopeus.
Tehdä työtä η g * η m * η o \u003d η ja määrittää pumpun kokonaishyötysuhteen. Minkä tahansa tekijän arvon muuttaminen johtaa muutokseen pumpun arvossa ja kokonaistehokkuudessa. Tämä riippuvuus saadaan pumpun ominaiskäyrän virtauksen funktiona, ja se on esitetty käyränä kaavioissa η=f(Q). Hyödyllinen pumpun teho R(kW) voidaan myös määritellä painosyötön tuloksi ( K) paineelle ( H) kaavan mukaan:
P=(pg*Q*H)/1000
Missä:
s- nesteen ominaispaino (N / m 3);
K- pumpun tilavuusvirtaus (m / s);
H- pumpun korkeus (m).
Päällä (kuva 3) ovat pumppusarjan suorituskykyominaisuudet sekä MPSH-käyrän ja hyötysuhteen riippuvuus virtauksesta.
Ladataan...