1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN BƠM, QUẠT, MÁY NÉN Đề tài Lực dọc trục trong bơm ly tâm và cách khắc phục lực dọc trục trong bơm ly tâm[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN BƠM, QUẠT, MÁY NÉN Đề tài: Lực dọc trục bơm ly tâm cách khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 Sinh viên thực Trịnh Long Đạt MSSV 20183280 Lớp KTN-03 K63 Giáo viên hướng dẫn Ths Bùi Thanh Hùng Hà Nội – 2022 LỜI MỞ ĐẦU Ngày bơm, quạt, máy nén máy cơng tác thủy khí sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp đời sống Bên cạnh máy động lực ( tua bin nhiệt(hơi, khí)), động đốt trong, bơm, quạt, máy nén có vai trị quan trọng góp phần tăng tính ổn định, hiệu an toàn hệ thống sản xuất, cung cấp tiêu thụ lượng Là loại máy bơm có nhiều ưu điểm bật, máy bơm ly tâm sử dụng rộng rãi nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác từ cơng nghiệp đến dân dụng Điển hình máy bơm ly tâm ứng dụng để chuyền dẫn chất lỏng có độ nhớt thấp nước ngọt, nước biển, sử dụng hệ thống bơm có lưu lượng lớn mà không cần đến cột áp cao.Bơm sử dụng ngành cơng nghiệp: bơm hóa chất, xử lý nước thải, xử lý nước (vì chế tạo gang thép khơng gỉ chống lại độ ăn mịn cao).Ứng dụng cơng trình thủy lợi nơng nghiệp, ni trồng thủy hải sản Cấp nước sinh hoạt phục vụ cho toàn nhà cao tầng Bơm hút giếng khoan, aotù, bơm bùn có lẫn chất thải rắn Được ứng dụng đa ngành đa lĩnh vực, máy bơm ly tâm ngày khẳng định vai trị khơng thể thiếu hoạt động sản xuất sống hàng ngày người Trong trình học tập nghiên cứu tài liệu giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Bùi Thanh Hùng em có tìm hiểu bơm ly tâm, nhận thấy vấn đề lục dọc trục bơm ly tâm có ảnh hưởng khơng nhỏ đến hoạt động làm việc bơm Em tham khảo tìm hiểu vần đề làm tiểu luận về: “Lực dọc trục bơm ly tâm cách khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500.” Qua tiểu luận em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Bùi Thanh Hùng hi vọng thầy đánh giá giúp đỡ em để tiểu luận hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Mục lục Lời mở đầu: Chương 1: ………………………………………………………………… Tổng quan bơm ly tâm ………………………………………………… 1.1:Khái quát bơm ly tâm…………………………………………… 1.1.1: Sơ đồ cấu tạo máy bơm ………………………………………6 1.1.2: Nguyên lý làm việc máy bơm ……………………………6 1.1.3: Phân loại máy bơm ………………………………………… 1.2: Các thông số bơm ……………………………………… 1.2.1: Lưu lượng …………………………………………………… 1.2.2: Cột áp …………………………………………………… 1.2.3: Công suất …………………………………………………… 1.2.4: Hiệu suất …………………………………………………… 1.3 : Phương trình làm việc vủa bơm …………………………………… 1.3.1: Phương trình cột áp lý thuyết ……………………………… 1.3.2: Phương trình cột áp thực tế ………………………………… 10 1.4 : Hiệu suất bơm ly tâm yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bơm 1.4.1: Tổn thất thể tích …………………………………………… 11 1.4.2: Tổn thất thủy lực…………………………………………… 11 1.4.3: Tổn thất khí …………………………………………… 12 1.5: Quan hệ tương tự bơm ly tâm ……………………………… 13 1.6: Đường đặc tính làm việc bơm ly tâm ………………………… 14 1.6.1: Đường đặc tính làm việc, đường đặc tính tính tốn …………… 15 1.6.2: Đường đặc tính thực nghiệm …………………………………… 16 1.6.3: Công dụng đường đặc tính …………………………… 17 1.6.4: Đường đặc tính tổng hợp ……………………………………… 18 Chương 2: ………………………………………………………………… Lực dọc trục bơm ly tâm 19 2.1: Sự hình thành lực dọc trục bơm ly tâm …………………… 20 2.2: Tác hại lực hướng trục ……………………………………… 22 2.3: Cách khắc phục lực hướng trục máy bơm ly tâm ………… 23 2.3.1: Đối với bơm có bánh cơng tác ……………………………… 24 2.3.2: Đối với bơm có nhiều bánh cơng tác …………………………… 24 Chương 3: ………………………………………………………………… Cấu tạo nguyên lý làm việc máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 3.1: Giới thiệu chung máy bơm ly tâm NPS 65/35-500 …………… 29 3.2: Sơ đồ tổng thể đặc tính đặc tính bơm ………………… 29 3.2.1: Sơ đồ tổng thể bơm …………………………………… 29 3.2.2: Đặc tính lý thuyết bơm ………………………………… 29 3.3: Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ly tâm NPS 65/35-500 … 30 3.3.1: Cấu tạo ……………………………………………………….31 3.3.2: Nguyên lý hoạt động………………………………………….44 3.3.3: Nhận xét …………………………………………………… 44 3.3.4: Đường đặc tính bơm NPS 65/35-500 ………………… 45 Chương 4: Tính toán lực dọc trục bơm ly tâm phương pháp khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 4.1:Cơ chế hình thành lực dọc trục bơm ly tâm ………………… 48 4.2: Tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm ………………………… 48 4.3: Tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 ………… 50 4.3.1: Lực chênh áp phía trước phía sau bánh cơng tác … 50 4.3.2: Lực tác dụng bên bánh công tác ……………………… 54 4.3.3: Lục phụ hướng trục ………………………………………… 56 4.4: Các phương pháp khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 4.4.1: Sử dụng bánh cơng tác có hai miệng hút bánh cơng tác có cặp đối xứng ……………………………………………………… 56 4.4.2: Phương pháp khoan lỗ cân bánh cánh …………….57 4.4.3: Phương pháp dùng piston giả ……………………………… 58 Kết luận: ………………………………………………………………… 60 Tài liệu tham khảo: ……………………………………………………… 61 Chương 1:Tổng quan bơm ly tâm 1.1 Khái quát bơm ly tâm: Bơm ly tâm loại máy thuỷ lực cánh dẫn, việc trao đổi lượng máy với chất lỏng (gọi chất lỏng công tác) thực lượng thuỷ động dịng chảy qua máy Bộ phận làm việc bơm ly tâm bánh công tác có nhiều cánh dẫn để dẫn dịng chảy Biên dạng góc độ bố trí cánh dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần vận tốc dịng chảy nên có ý nghĩa quan trọng việc trao đổi lượng máy với dòng chảy Khi bánh công tác bơm ly tâm quay ( thường với số vịng quay lớn hàng nghìn vịng/phút) cánh dẫn truyền nhận từ động (thường động điện) cho dịng chất lỏng qua tạo thành lượng thuỷ động cho dịng chảy Nói chung lượng thuỷ động dịng chảy bao gồm thành phần : động (V2/2g) áp (P/ ), chúng có mối quan hệ mật thiết với Trong trình làm việc máy, biến đổi động kéo theo biến đổi áp Tuy nhiên máy thuỷ lực cánh dẫn bơm ly tâm, loại kết cấu máy cụ thể biến đổi áp đạt đến giới hạn định Nó khác với máy thuỷ lực thể tích Ở máy thuỷ lực thể tích, lượng trao đổi máy với chất lỏng có thành phần chủ yếu áp năng, cịn thành phần động khơng đáng kể Cịn máy thuỷ lực cánh dẫn bơm ly tâm, lượng cột áp tăng tới mức cần thiết, lại tồn lượng thuỷ động dịng chảy nhận từ máy biến thành động Chính việc dùng máy bơm ly tâm để vận chuyển chất lỏng từ điểm đến điểm khác chiếm ưu hẳn so với loại máy thuỷ lực khác 1.1.1 Sơ đồ cấu tạo máy bơm Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm Bánh công tác Bộ phận dẫn hướng (buồng xoắn ốc) Trục bơm Ống hút Bộ phận dẫn hướng vào Ống đẩy 1.1.2 Nguyên lý làm việc máy bơm Khi máy bơm ly tâm làm việc, nhờ phần khớp nối động dẫn động bơm làm bánh công tác quay Các phần chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị dồn từ chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao hơn, q trình đẩy bơm Đồng thời, lối vào bánh công tác tạo nên vùng chân không tác dụng áp suất bể chứa lớn áp suất lối vào, chất lỏng bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút Đó q trình hút bơm Quá trình hút trình đẩy hai q trình liên tục, tao lên dịng chảy liên tục qua bơm Bộ phận dẫn dòng chảy thường có dạng xoắn ốc nên cịn gọi buồng xoắn ốc Buồng xoắn ốc bơm dẫn chất lỏng từ bánh cơng tác ống đẩy Nó có tác dụng điều hòa ổn định dòng chảy biến đổi phần động dòng chảy thành áp cần thiết làm tăng hiệu suất máy bơm 1.1.3 Phân loại máy bơm ly tâm a Phân loại theo cột áp bơm: - Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước - Bơm cột áp trung bình: H = 20 60 m cột nước - Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước b Phân loại theo số bánh công tác: - Bơm cấp - Bơm nhiều cấp c Phân loại theo số cửa hút: - Bơm cửa hút - Bơm hai cửa hút d Phân loại theo bố trí trục bơm: - Bơm trục đứng - Bơm trục ngang e Phân loại theo lưu lượng: - Bơm có lưu lượng thấp - Bơm có lưu lượng trung bình - Bơm có lưu lượng lớn f Phân loại theo mục đích sử dụng (theo chất lỏng cần bơm): - Bơm nước - Bơm nước thải - Bơm hóa chất - Bơm dầu thơ Ngồi ta phân loại máy bơm theo cách dẫn dịng chất lỏng khỏi máy bơm, theo phương pháp dẫn động máy bơm 1.2 Các thông số bơm ly tâm 1.2.1 Lưu lượng Là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển đơn vị thời gian, tính theo lưu lượng thể tích Q (l/s, m /s, m /h ) hay lưu lượng trọng lượng G (N/s, N/h, kG/s ) 1.2.2 Cột áp Là lượng mà đơn vị trọng lượng chất lỏng nhận từ máy bơm Ký hiệu cột áp H, đơn vị tính thường mét cột chất lỏng (mét cột nước hay mét cột dầu ) Đối với bơm ly tâm, ứng với vòng quay định có giá trị cột áp mà bơm làm việc với hiệu suất cao nhất, ta gọi cột áp định mức Giá trị cột áp dẫn tài liệu kỹ thuật bơm 1.2.3 Cơng suất Có hai loại công suất công suất thủy lực công suất làm việc + Công suất thủy lực: mà chất lỏng trao đổi với máy đơn vị thời gian, ký hiệu Ntl, công thức tính Ntl = Trong đó: Q.H 1000 = g.Q.H 1000 (2.1) : trọng lượng riêng chất lỏng (N/m ); : khối lượng riêng chất lỏng (kg/m ); Q : lưu lượng bơm (m /s); H : cột áp tồn phần máy bơm (m) + Cơng suất làm việc: công suất trục máy làm việc, ký hiệu N, cơng thức tính: N= N tl (2.3) 1.3 Phương trình làm việc bơm ly tâm 1.3.1 Phương trình cột áp lý thuyết Dựa giả thuyết: - Chất lỏng lý tưởng - Bánh cơng tác có số cánh nhiều vơ hạn, mỏng vô Ứng dụng định lý học biến thiên mơmen động lượng dịng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác, nhà bác học Ơle thành lập phương trình cột áp lý thuyết bơm ly tâm, ta có: H = u c 2u − u1c1u (2.4) g Trong đó: H - Cột áp lý thuyết bơm có số cánh dẫn vơ hạn u1, u2 - Vận tốc vịng bánh cơng tác ứng với bán kính vào ra, có phương thẳng góc với phương hướng kính c1u, c2u - Thành phần vận tốc tuyệt đối phần tử chất lỏng lối vào bánh cơng tác chiếu lên phương vận tốc vịng (u) C2 2 2 U2 W1 W2 C1 D1 D2 1 1 U1 Hình 2.2 Các thành phần vận tốc tam giác vận tốc Trong bơm ly tâm nay, đa số bánh cơng tác có kết cấu cửa vào phận dẫn hướng vào cho dòng chất lỏng cửa vào máng dẫn chuyển động theo hướng kính, nghĩa c vng góc với u , = 90o, để cột áp bơm có lợi (C1u = C1cos = 0) Tam giác vận tốc cửa vào tam giác vuông: c1 w1 1 = 90 o 1 u1 Hình 2.3 Tam giác vận tốc cửa vào bánh cơng tác Khi phương trình bơm ly tâm có dạng: H= u c 2u g (2.5) 1.3.2 Cột áp thực tế Trong thực tế cánh dẫn bánh cơng tác có chiều dày định (2 20)mm số cánh dẫn hữu hạn (6 12) cánh, gây lên phân bố vận tốc khơng mặt cắt dịng chảy, tạo dịng xốy dịng quẩn máng dẫn Điều thể hình: wmax wmin Hình 2.4 Phân bố vận tốc máng dẫn Mặt khác, chất lỏng có độ nhớt gây tổn thất dịng chảy Vì cột áp thực tế nhỏ cột áp lý thuyết H Cột áp thực tế bơm ly tâm H tính theo: H = Z H H l (2.6) Z : - Hệ số kể đến ảnh hưởng số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, gọi hệ số cột áp; lý thuyết dịng xốy thực nghiệm, năm 1931 viện sĩ Prôskua xác định Z bơm ly tâm, tính theo cơng thức sau: Z = 1- Z sin (2.7) Z - Số cánh dẫn bánh công tác Với Z thơng thường, trị số trung bình hệ số cột áp Z 0,8 H - Hệ số kể đến tổn thất lượng dịng chất lỏng chuyển động qua bánh cơng tác, phụ thuộc vào nhiều yếu tố kích thước, kết cấu bánh cơng tác phận hướng dịng…, gọi hiệu suất cột áp bánh công tác Với bơm ly tâm ( H = 0,7 0,9) Nếu xét ảnh hưởng số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, cột áp lý thuyết ứng với số cánh dẫn hữu hạn là: 10 + υ = 2,089.10-6(m2/s) [ số liệu giàn 8] Vậy Re = Qdm 0, 018 = = 8, 45.104 −6 Dtd d 0,102.2, 089.10 Với Re = 8,45.104 tra đồ thị (theo M.D Aizentain Máy bơm ly tâm công nghiệp dầu): Từ đồ thị tra ta được: Kη = 0,92; KH = 0,98; KQ = 0,98 Do ta tính cột áp, lưu lượng hiệu suất máy bơm NPS 65/35500 bơm dầu: Qd = KQ.Qn = 0,98 60 = 58,8(m3/h) Hd = KH.Hn = 0,98 500 = 490 (m) ηd = Kη ηn = 0,92.57% = 54,48% 47 Chương Tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm phương pháp khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 4.1: Cơ chế hình thành lực dọc trục bơm ly tâm Khi máy bơm làm việc, bánh công tác chịu tác dụng nhiều lực khác Có thể chia làm loại: - Lực khối lượng: gồm trọng lực lực quán tính; - Lực bề mặt : gồm lực tương hỗ bề mặt bánh công tác với chất lỏng phản lực chỗ lắp bánh công tác Trong trình chế tạo, người ta thường tiến hành cân động học Rơto nên lực qn tính trùng với trục quay rơto dẫn tới momen qn tính khơng Như lại lực bề mặt xuất tác dụng dịng chảy lên bánh cơng tác (lực tác dụng lên trục bơm) lực gọi lực dọc trục Lực dọc trục có ảnh hưởng lớn đến trình làm việc bơm ly tâm nói chúng máy bơm NPS 65/35-500 nói riêng Áp lực hướng trục sinh trình làm việc lớn, áp lực làm mòn hỏng ổ bi chắn tạo nên sai lệch khe hở bơm Trong trình làm việc tác dụng lực dọc trục làm cho bánh công tác di chuyển dọc theo trục cọ xát với thân dẫn hướng gây mòn, làm sai lệch so với thiết kế ban đầu dẫn đến làm giảm hiệu suất bơm Lực hướng trục làm cho Rôto cọ xát vào thân bơm làm việc gây mịn, kẹt cháy rơto Ngồi lực hướng trục cịn làm mịn vịng đệm làm kín, làm giảm hiệu suất làm kín máy bơm 4.2: Tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm: Để tìm lực dọc trục, khảo sát mơ hình lực tác dụng lên cánh bơm (Hình 4.1) Khi bơm làm việc chất lỏng bọng hút (A) chuyển động theo phương song song với trục vào bánh cánh công tác áp suất bé (P1) Sau vào bánh cơng tác dịng chất lỏng chảy ngoặt (900) trở thành vng góc với trục tác dụng lực ly tâm Áp suất chất lỏng tăng dần đến trị số (P2) lối (P1 < P2) Do chênh áp khoang đẩy khoang hút nên phần chất lỏng rò rỉ qua khe hở bánh công tác thân bơm (B) (C) 48 cửa hút Để giảm tổn thất rị lọt vỏ bơm vị trí miệng hút bánh cơng tác có đặt làm kín kiểu khe hẹp Khi bánh cơng tác quay, tồn khối chất lỏng hai khoang (B) (C) quay theo, lực ly tâm khối chất lỏng quay tạo nên áp suất phân bố hai khe hẹp (B) (C) có giá trị tỷ lệ với bình phương bán kính quay (r) Áp suất tác động lên phần đĩa bánh cơng tác phía trước sau cánh với giá trị tương đương Tuy nhiên từ vị trí có bán kính quay (r1) phía trước cánh (tại vị trí lắp làm kín) tiến vào tâm trục áp suất tác động lên đĩa bánh cánh áp suất cửa hút (P1) nhỏ áp suất phần đĩa phía sau bánh công tác nhiều Kết chênh áp gây nên lực tác động từ phía sau phía trước cánh theo chiều dọc trục Giá trị lớn khơng có lợi cho hoạt động bơm p p p 2 B C r2 p A r1 FFs I Ftr Fdtr r Hình 4.1: Sự phân bố áp suất phần che cánh phía trước sau bánh cánh cửa hút Trong q trình tính tốn người ta coi áp suất hai khoang (B) (C) áp suất (P2), giá trị lực dọc trục tính sau: Lực hướng trục tác dụng lên đĩa trước bánh công tác là: Ftr = P2 (r22 − r12 ) + P1 (r12 − r ) (4-1) Lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau bánh công tác là: 49 Fs = P2 (r22 − r12 ) + P2 (r12 − r ) (4-2) Lực dọc trục bơm li tâm là: Fdtr = Fs - Ftr (4-3) Fdtr = [ P2 (r22 − r12 ) + P2 (r12 − r ) ] - [ P2 (r22 − r12 ) + P1 (r12 − r ) ] ( Fdtr = P2 (r12 − r ) − P1 r12 − r ) Fdtr = (r12 − r ).(P2 − P1 ) (4-4) Trong (r) bán kính trục bơm 4.3:Tính tốn lực dọc trực bơm ly tâm NPS 65/35-500 Đối với bơm ly tâm NPS 65/35-500 người ta sử dụng phương pháp lắp đặt bánh công tác theo kiểu đối xứng Theo bơm ly tâm NPS 65/35-500 có tất tầng bánh công tác chia làm cụm bố trí đối xứng Do cần (khử) lực dọc trục Lực dọc trục bơm ly tâm gồm ba thành phần: - Lực chênh áp phía trước phía sau bánh công tác - Lực tác dụng bên bánh công tác - Lực dọc trục phụ Sau ta xác định tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35500 4.3.1: Lực chênh áp phía trước phía sau bánh cơng tác Do kết cấu bơm nguyên tắc tạo áp mà áp suất cửa hút p1 nhỏ áp suất cửa p2, buồng A B, áp suất cao áp suất cửa hút, chất lỏng quay với tốc độ lấy ½ tốc độ quay bánh cơng tác: ω1 = ω/2 Áp suất buồng phân bố theo đường cong giảm giần từ vào 50 P2 P2 A P2 B r2 PB PA p1 Fztr P1 PB-P1 r0 Fzng F*zng Hình 4.5: Phân bố áp suất mặt BCT tính tốn lực dọc trục Khi vành lót bánh cơng tác chưa bị mịn phạm vi từ RY đến R2, áp suất phía trước sau bánh công tác (hai buồng A B) gần khơng tạo lực hướng trục phần Chỉ từ R0 đến RY, áp suất buồng B cịn lớn phía trước cửa bánh cơng tác cịn áp suất p1 nhỏ Do tạo độ chênh áp phía trước phía sau bánh công tác tạo lực hướng trục tác động lên đĩa sau bánh cơng tác hướng từ phía sau phía trước Lực tính sau: ry Fzng = ( pB − p1 ) 2 rdr r0 Khi vành lót kín phía trước bánh cơng tác chưa bị mịn nhiều luật phân bố áp suất buồng A B theo phương trình sau: u22 r 1 − p = p2 − g r2 h = h2 − 12 r22 − r 2g 51 Do độ chênh áp suất phía trước phía sau bánh cơng tác mà tạo lên lực tác dụng bên ngồi từ phía sau bánh công tác với độ lớn là: u r Fzng = 2 rdr p2 − 1 − − p1 g r2 ro ry 2 u22 ry + r0 2 = y ( ry − r0 ) H p − 1 − g 2r22 Hình 4.6: Thơng số bánh cơng tác Trong đó: r2 = 235 = 0,12( m) 2.1000 Ry = 139,5 = 0, 07(m) 2.1000 52 (4.5) r0 = 95 = 0, 05(m) 2.1000 : tỷ trọng chất lỏng = g = 831,9.9,81 = 8161(kG / m3 ) u2: Vận tốc vịng bánh cơng tác ứng với bán kính có phương thẳng góc với phương hướng kính: u = .r2 (m / s ) : vận tốc góc : = n. 2950.3,14 = = 308, 77(rad / s) 30 30 Vậy: u2 = 308,77.0,12 = 37,05 (m/s) Hp: Cột áp tĩnh bánh công tác (mH2O) C2 2 2 U2 W1 W2 C1 D1 D2 1 1 U1 Hình 4.7: Tam giác tốc độ C2u: Thành phần tốc độ cửa bánh công tác chiếu phương u C2 r = Trong : Qlt 0, 018 = = 2(m / s) D2b2 3,14.0, 012.0, 235 + Qlt = 65m3/h = 0,018(m3/s) 53 + b2 = 0,012m (là chiều rộng cửa bánh công tác) + D2 = 0,235m (đường kính ngồi bánh cơng tác) Mặt khác bơm ly tâm NPS 65/35-500 người ta chọn dạng cánh có β2< 900 làm dạng cánh để chế tạo với mục đích làm giảm tổn thất thủy lực, tạo phần lớn cột nước tĩnh cánh quạt Và phần lớn người ta chọn góc β2 = (15÷40)0 để chế tạo bơm Ở với bơm NPS 65/35-500 chọn β2 = 230 C2u = U − C2 r cotg = 37, 05 − 2.cot g 230 = 32.29m / s Vậy C 500 32, 29 H p = H i 1 − 2u = 1− = 35, 26(mH 2O) 2.37, 05 2u2 Thay số vào (4-5) ta có: Fzng 37, 052 0, 07 + 0, 052 = −3,14.8161.(0, 07 − 0, 05 ) 35, 26 − 1 − = −1126( KG) 8.9,81 2.0,12 2 Dấu âm Fzng biểu thị có chiều ngược với chiều trục z 4.3.2: Lực tác dụng bên bánh công tác Mặt khác đổi hướng dòng chảy cửa vào từ hướng trục sang hướng kính mà suốt lực hướng trục bên từ phía trước phía sau bánh cơng tác: Fztr = A Q g C Trong : A=1(do bánh cơng tác hướng kính), Q = Q tt = 0,0175 m / s 54 Vậy ta có : Fztr = 8161.0, 0175 4,37 = 63, 62kG 9,81 Hình 4.8: Sơ đồ tính tốn lực hướng trục 4.3.3: Lục phụ hướng trục Khi vành lót kín bánh cơng tác bị mịn hỏng phía trước bánh công tác vùng A từ ry đến r2, áp suất phân bố theo đường chấm đứt phương trình là: 2 u22 r2 r p = p2 − 1 − , g r r2 Còn buồng B phía sau bánh cơng tác theo phương trình (**) có thêm phụ lực hướng trục tác dụng từ phía sau bánh cơng tác phía trước Phụ lực tính cơng thức sau: r2 * Fzng = ( ptr − p pl ) 2 rdr , ry u22 r u22 r2 r2 = 2 p2 − − − p − − dr g r g r r ry r2 * zng F 55 * zng u 2 r r = 2 1 − 22 − 1rdr g ry r2 r * zng 2 u22 r22 r22 r2 + Ry = ( r − R ) ln + − g r2 − Ry2 Ry2 2r22 r F F 2 y (4-6) Thay số vào ta có : * Fzng = −3,14 ( 0,122 − 0, 07 ) 8161 37, 052 0,122 0,122 0,122 + 0, 07 ln + − 2 2 2 8.9,81 0,12 − 0, 07 0, 07 2.0,12 = -1213,84 (KG) * Dấu âm Fzng biểu thị có chiều ngược với chiều trục z Tổng lực tác dụng lên bánh công tác bơm là: * Fi = Fzng − Fztr + Fzng =(-1126) – 63,62 + (-1213,84) = -2403,46(KG) Tổng lực tác dụng lên bánh công tác đặt phía (từ cấp I đến cấp IV) là: Fa = Fi = -9613,84 (KG) i =1 Nhưng bơm NPS 65/35-500 có tầng bánh cơng tác chia làm cụm bố trí đối xứng nên tổng lực hướng trục tác dụng lên trục cân 4.4: Các phương pháp khử lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35500 4.4.1 Sử dụng bánh cơng tác có hai miệng hút bánh công tác lắp đối xứng Phương pháp dùng bánh cơng tác có hai miệng hút bánh công tác lắp đối xứng Một phần nhỏ lực dọc trục chưa khử hết (do tính khơng 56 đối xứng chế tạo mịn khơng đều) khử cách dùng ổ bi đỡ chặn Phân bố áp suất bánh công tác bơm hai miệng hút (Hình 4.2) P2 P2 P2 B P1 P1 P1 P1 Hình 4.2: Bánh cơng tác có hai miệng hút 4.4.2 Phương pháp khoan lỗ cân bánh cánh Ứng dụng phương pháp này, bánh công tác khu vực bán kính (r1) người ta khoan khoảng từ -7 lỗ nhằm mục đích cân áp suất phía trước phía sau cánh Để khoan lỗ cân có hiệu giảm tổn thất rị lọt phía sau cánh người ta đặt vành làm kín phía cửa hút vị trí tương đương, sơ đồ phân bố áp suất bánh cánh bơm thể (Hình 4.3) Phương pháp đơn giản, dễ chế tạo, chế tạo loại bơm trục ngắn cần gối đỡ phía Tuy nhiên phương pháp làm tăng tổn thất rò lọt dẫn đến hiệu suất thấp, khơng kinh tế nên sử dụng P2 P2 P1 P1 P1 57 P1 r1 r2 P2 Hình 4.3: Sự phân bố áp suất phần cánh phía trước sau bánh cửa hút có khoan lỗ cân 4.4.3 Phương pháp dùng piston giả (hay gọi đĩa chống lực dọc trục) Dùng ổ đỡ thuỷ lực, phương pháp tốt cho phép tự cân lực chiều trục, phụ thuộc vào áp suất lưu lượng Đĩa đặt phía sau guồng tạo với thân bơm thành khoang nhỏ a Dưới tác dụng lực dọc trục, trục bơm chuyển động sang trái, khe hở b nhỏ lại dẫn đến áp suất khoang a tăng Do áp lực tác dụng lên đĩa thuỷ lực tăng làm chuyển dịch trục sang phải Khi trục dịch chuyển nhiều sang phải dẫn đến khe hở b tăng áp suất khoang a giảm Kết áp lực khoang a tác dụng lên đĩa thuỷ lực làm dịch chuyển đĩa sang trái Như ổ đĩa thuỷ lực cho phép đảm bảo trình tự cân lực dọc trục Tuy nhiên tuổi thọ đĩa thuỷ lực phụ thuộc vào chất lượng chất lỏng bơm Nếu chất lỏng chứa nhiều tạp chất khí dẫn đến mài mòn học bề mặt làm việc đĩa thuỷ lực Ngoài hoạt động ổ đỡ thuỷ lực phụ thuộc vào yếu tố thay đổi q trình bơm là: lưu lượng, áp suất đầu vào máy bơm, khe hở bánh công tác phần tĩnh máy bơm Do ổ đỡ thuỷ lực khơng triệt tiêu tồn lực dọc trục Người ta phải lắp thêm ổ đỡ chặn để triệt tiêu hoàn toàn lực dọc trục 58 a b Hình 4.4: Đĩa thủy lực Đĩa thủy lực (đĩa giảm tải) Bánh công tác Đệm trung gian 59 Kết luận Trong trình học tập mơn học Bơm, quạt, máy nén, với việc tìm hiểu thu tập thơng tin dẫn nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn Bùi Thanh Hùng em hoàn thành tiểu luận với đề tài: ‘Lực dọc trục bơm ly tâm cách khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35500’ Để nâng cao độ bền cho máy bơm NPS 65/35 – 500 nhằm tăng hiệu sử dụng máy Chúng ta cần phải biết nguyên nhân gây lên dạng hư hỏng chi tiết máy để từ tìm biện pháp khắc phục loại bỏ kịp thời Trong trình làm tiểu luận, dựa kiến thức học trường dẫn thầy em nghiên cứu cách tính tốn lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500 phương pháp khử lực dọc trục bơm ly tâm để từ sử dụng nâng cao khả làm việc bơm ly tâm NPS 65/35-500 cách tốt Do trình độ cịn hạn chế, q trình thực tế sản xuất chưa nhiều nên cố gắng song với thân thể tiểu luận chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo góp ý thầy bạn Một lần em xin gửi lời biết ơn chân thành tới thầy giáo Bùi Thanh Hùng hướng dẫn bảo em suốt thời gian em làm tiểu luận Hà Nội, ngày … tháng năm 2022 60 Tài liệu tham khảo • • • • [1] Bơm quạt máy nén cơng nghiệp: Hồng Bá Chư (chủ biên) [2] Máy bơm ly tâm dùng công nghiệp dầu [3] Tài liệu bơm NPS 65/35 – 500: “Xí nghiệp khai thác dầu khí Vietsopetro” [4] Giáo trình bơm quạt máy nén (Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh) 61 ... việc bơm Em tham khảo tìm hiểu vần đề làm tiểu luận về: “Lực dọc trục bơm ly tâm cách khắc phục lực dọc trục bơm ly tâm NPS 65/35-500.” Qua tiểu luận em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Bùi Thanh... luận em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Bùi Thanh Hùng hi vọng thầy đánh giá giúp đỡ em để tiểu luận hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Mục lục Lời mở đầu: Chương 1: …………………………………………………………………... Phương pháp khoan lỗ cân bánh cánh …………….57 4.4.3: Phương pháp dùng piston giả ……………………………… 58 Kết luận: ………………………………………………………………… 60 Tài liệu tham khảo: ……………………………………………………… 61 Chương 1:Tổng quan