Đề tài tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo của bơm ly tâm, các hiện tượng gặp phải Đối với bơm ly tâm và cách khắc phục

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng giữa máy với chất lỏng gọi là chất lỏng công tác được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy qua má

Trang 2

Đề tài : Tìm hiểu nguyên lý, cấu

tạo của bơm ly tâm, các hiện

tượng gặp phải đối với bơm ly

tâm và cách khắc phục.

Trang 3

Nhóm 3

Mai Hải Đăng 20204282Nguyễn Việt Cương 20204276Phạm Thành Đạt 20193733Bùi Mạnh Đức 20204294Nguyễn Bá Dự 20204292

.

Thành viên nhóm:

Trang 4

Nội dung:

I Tìm hiểu về bơm ly tâm.

II Đường đặc tính của bơm ly tâm.

III Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ly tâm NPS

65/35-500

IV Hiện tượng xâm thực.

V Lực dọc trục trong bơm ly tâm.

Trang 5

I Tìm hiểu về bơm ly tâm.

1.1 Khái quát chung về bơm ly tâm.

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, trong đó việc trao đổi năng lượng giữa máy với chất lỏng (gọi là chất lỏng công tác) được thực hiện bằng năng lượng thủy động của dòng chảy qua máy Cụ thể đó là tích số của 4 thông số: lưu lượng (Q), cột áp (H), công suất (N) và hiệu suất ( ).

Hình 1: Bơm ly tâm rời trục 2 cửa hút CRI SCW

Trang 6

1.2 Cấu tạo bơm ly tâm.

Máy bơm ly tâm được cấu tạo gồm 6 phần chính và khá đơn giản:

1 Trục

2 Bánh xe công tác

3 Bộ phận hướng ra

4 Bộ phận hướng vào

Trang 7

1.3 Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm.

Trước khi cho bơm làm việc ống hút và thân bơm phải được chứa đầy nước Khi bánh xe công tác quay, dưới tác dụng của bơm li tâm, chất lỏng chứa đầy trong kênh giữa các cánh chuyển

động từ tâm ra chu vi và ra khỏi bánh xe với vận tốc khá lớn, vào buồng xoắn Tại đây, sự

chuyển ñộng của chất lỏng điều hòa hệ và theo chiều dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển động của chất lỏng giảm dần ñể biến một phần áp lực động của dòng chảy sau bánh xe thành áp lực dưới dạng thế năng sau khi ra khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống ñẩy và ra

bể chứa Khi chất lỏng bị đẩy ra khỏi cửa ra thì ở cửa vào của bánh xe tạo nên độ chân không Dưới tác dụng của áp suất khí quyển lên mặt chất lỏng trong bể hút, chất lỏng dâng lên qua ống hút vào bánh xe công tác, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm Trong bên ly tâm quá trình hút và ñẩy diễn ra liên tục, vì vậy sự cấp chất lỏng của bơm cũng liên tục và đều đặn.

Hình 3: Nguyên lý làm việc của Bơm ly tâm

Trang 8

II Đường đặc tính của bơm ly tâm

- Đối với bơm ly tâm, < 90 o , do đó đường đặc tính của bơm ly tâm là đường nghịch biến bậc nhất AD Đây là đường đặc tính cơ bản lý thuyết của bơm ly tâm (đường nghịch biến bậc nhất) khi chưa xét số cánh dẫn hữu hạn và tổn thất.

- Khi kể tới các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch về phía trái và thấp hơn một chút, đó là đường Đây chính là đường đặc tính cơ bản tính toán của bơm ly tâm.

Trang 9

2.2 Đường đặc tính thực nghiệm

II Đường đặc tính của bơm ly tâm.

Công dụng của đường đặc tính làm việc của bơm:

- Các đường đặc tính H – Q, N – Q, - Q, cho phép xác định khu vực làm việc có lợi nhất ứng với hiệu suất cao nhất [ max hoặc = ( max – 7%)].

- Qua hình dạng của đường đặc tính có thể biết tính năng làm việc của bơm để sử dụng bơm một cách hợp lý.

- Đường đặc tính [HCK] = f(Q) để tính toán ống hút

và xác định vị trí đặt bơm một cách hợp lý.

Nhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệm cũng có dạng

giống đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp tính toán nhưng chúng không trùng

nhau Điều đó chứng tỏ bằng tính toán không xác định được đầy đủ và hoàn toàn chính xác các loại tổn thất xảy ra trong bơm Vì thế, việc nghiên cứu các loại máy thuỷ lực nói chung

và máy bơm nói riêng bằng phương pháp thuỷ lực là vô cùng quan trọng.

Hình 5 Đường đặc tính thực nghiệm

của bơm ly tâm

Trang 10

2.3 Đường đặc tính tổng hợp.

Hình 6 Đường đặc tính tổng hợp của bơm ly tâm

II Đường đặc tính của bơm ly tâm.

Đường đặc tính tổng hợp của bơm là đường biểu diễn các quan hệ Q – H,

N – H với các số vòng quay làm việc khác nhau, trên đó các điểm làm việc cùng hiệu suất được nối với nhau thành những đường cong gọi là đường cùng hiệu suất (đường đẳng hiệu suất).

Trang 11

3.1 Sơ đồ tổng thể của bơm

Trang 12

3.2 Đặc tính kĩ thuật của bơm.

ΔQ0.03 (l/h)

P10kG/

ΔQ0.03 (l/h)

III Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ly tâm NPS 65/35-500

Trang 13

3.3 Cấu tạo của thân bơm NPS 65/35-500.

- Cấu tạo thân bơm

+ Vỏ bơm bao gồm 2 nửa tách rời theo mặt phẳng ngang Bề mặt phân cách của cả hai nửa này được mài rà cẩn thận và được ghép chặt với nhau nhờ các guồng và các đai ốc

mũ

Hình 7: Cấu tạo thân dưới bơm

Hình 8: Cấu tạo thân trên bơm

Trang 14

Hình 9: Sơ đồ cấu tạo bánh công tác

Trang 15

- Trục bơm

Hình 10: Sơ đồ cấu tạo trục

+0,25 +0,25 +0,5 +0,2 +0,2

0,63 Rz40

+0,5 0,025 EH

0,025 EH

EH 0,025

0,025 FG

0,025 EH

H

EH 0,025

8 +0,036 +0,2

D 0,025

0,025 0,12 F

C C

R1,6 R0,5

5 45°

C

TL 2:1

422 320 240 160 80

82

320 240

160 8095

35

155 235310

35 35

35 35 35 35

155 235 310

35

R5 R9

58 20

1940

23 177

5

8 32

_

Trang 16

- Vòng làm kín

Hình 11: Sơ đồ cấu tạo vòng làm kín

Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với cánh bơm, ngăn không cho chất

lỏng đi từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc từ cấp sau về cấp trước

0,12 A A

0,01 4,2

2,5

30o

0,016 A 18

Trang 17

- Buồng làm kín

Là khoang chứa bộ làm kín dây quấn hoặc bộ làm kín mặt đầu Vỏ ổ đỡ có lỗ để dẫn tới và đi chất lỏng làm mát và làm kín

Hình 12:Sơ đồ cấu tạo buồng làm kín

Trang 18

- Bôi trơn

+ Khi máy bơm làm việc vòng vẩy dầu kim loại sẽ vung toé nhớt vào các ổ bi

- Ổ đỡ

+ Được lắp trên thân bơm để làm kín khe hở với cánh bơm, ngăn không cho chất lỏng

đi từ khu vực đẩy về khu vực hút, hoặc cấp sau về cấp trước

- Làm kín bơm

+ Để làm kín giữa trục bơm và thân bơm ở hai đầu máy bơm, với máy bơm NPS 65/35 -500 người ta hay dùng hai kiểu làm kín: kiểu làm kín mặt đầu và kiểu làm kín dây quấn Công dụng của bộ làm kín là ngăn không cho không khí lọt vào trong bơm cũng như không cho chất lỏng bơm chảy từ trong ra ngoài Làm mát bộ làm kín bằng nhớt nguội tuần hoàn, nhớt nguội tuần hoàn để làm mát trục bơm, ống lót dây quấn và đệm làm kín Ngoài ra nó còn làm màn chắn thuỷ lực ngăn không cho sản phẩm dầu mỏ có nhiệt độ cao 80 chảy ra ngoài ℃

Trang 19

Hình 13 : Sơ đồ cấu tạo bộ làm kín dây quấn

Trang 20

- Hệ thống làm mát

+ Hệ thống làm mát dùng để làm mát các ổ bi và các bộ làm kín cơ khí bằng nước kỹ thuật theo hệ thống tuần hoàn nhờ các máy bơm đặt ở các block

Hình 14: Sơ đồ hệ thống làm mát

14 13

12

Trang 21

3.4 Nguyên lý hoạt động.

- Khi bơm hoạt động, bánh công tác quay làm cho các phần tử chất lỏng chuyển động theo cánh dẫn trên bánh công tác đi từ trong ra ngoài dưới lực tác dụng của lực ly tâm Chất lỏng ra khỏi biên bánh công tác thứ nhất đi qua các rãnh của thân dẫn hướng rồi

đi vào cửa hút của bánh công tác thứ hai với áp lực do bánh công tác thứ nhất tạo ra

Cứ như thế áp lực của chất lỏng tâng dẫn cho đến khi qua bánh công tác thứ tám rồi vào cửa đẩy của bơm Còn tại cửa hút hình thành vũng chân không nên dưới áp suất của khí quyển tác dụng lên mặt thoáng của chất lỏng, chất lỏng sẽ chuyển động từ bể hút vào cửa hút trong quá trình bơm một cách liên tục

- Máy bơm NPS 65/35-500 có hai phân đoạn trái và phải lắp đối xứng nhau Do vậy khi chất lỏng bơm ra khỏi cửa đẩy của phân đoạn trái sẽ theo đường ống dẫn dưới thân máy bơm đi vào cửa hút của phân đoạn trái rồi qua phân đoạn phải ra cửa đẩy của bơm

- Máy bơm NPS 65/35-500 có hai phân đoạn trái và phải đối xứng nhau và nối liền giữa hai phân đoạn này là một ống dẫn đặt dưới thân bơm Việc bố trí có tác dụng làm giảm lực dọc trục

Trang 22

4.1 Khái niệm hiện tượng xâm thực.

Xâm thực là hiện tượng hình thành bong bóng hơi trong chất lỏng đang chảy, nơi áp

suất giảm xuống dưới áp suất hơi và bong bóng này đột ngột xẹp xuống ở vùng áp suất cao Xâm thực thường là kết quả của sự thay đổi nhanh chóng của áp suất chất lỏng Sự xâm thực gây xói mòn bề mặt cũng như gây tiếng ồn và rung động.

Hình 15: Hiện tượng xâm thực

IV Hiện tượng xâm thực.

Trang 23

4.2 Hiện tượng khí thực.

- Hiện tượng xâm thực của bơm hay còn có tên gọi khác là hiện tượng khí thực. Là hiện tượng ăn mòn do sự hóa hơi của chất lỏng tạo ra bọt khí trong quá trình hút của bơm Hiện tượng này xảy ra thường xuyên khi chất lỏng được bơm có sự thay đổi lớn về vận tốc dẫn đến tạo ra bọt khí.

- Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chỉ cần 1% khí lọt vào máy cũng có thể làm mất cột áp

và làm giảm hiệu quả vận hành của bơm Đặc biệt gây thiệt hại nghiêm trọng cho phần cánh bơm, cánh quạt của máy Kết hợp với việc để máy bơm chạy khô thường xuyên

có thể dẫn đến hư hại các bộ phận khác trong máy

Hình 16: Hiện tượng xâm thực của bơm

Trang 24

4.3 Tác hại của hiện tượng xâm thực.

- Ảnh hưởng trục liên kết máy bơm.

Việc trục liên kết máy bơm bị lệch hoặc cong có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân gây ra Nhưng nguyên nhân cần phải đặc biệt chú ý chính là: máy bị rung lắc, hoặc trục bơm bị giãn nở do lượng nhiệt bên trong tỏa ra bất thường đều có nguy cơ bắt nguồn từ hiện tượng xâm thực

- Gây hư hỏng phớt cơ khí.

Phớt cơ khí là một bộ phận rất quan trọng của máy bơm công nghiệp Phớt có chức năng ngăn không cho bất kì vật thể nào xâm nhập vào máy Và không để chất lỏng rò rỉ

ra môi trường bên ngoài Do đó, nếu phớt cơ khí bị hỏng sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng vận hành và năng lượng tiêu thụ của máy

Hình 17: Phớt cơ khí bị ảnh hưởng bởi quá trình xâm thực

Trang 25

- Ảnh hưởng cánh quạt máy bơm

+ Khi áp suất trong cánh quạt giảm xuống dưới mức áp suất của chất lỏng Thì quá trình xâm thực sẽ xảy ra và bắt đầu tạo bọt khí Bóng khí có thể bị vỡ khi chúng di chuyển từ vùng có áp suất thấp đến vùng có áp suất cao trong máy bơm

+ Một khi bóng khí vỡ, chất lỏng sẽ tràn vào các bộ phận kim loại của thiết bị Làm phát ra tiếng động nghe như máy đang bơm sỏi hoặc bơm những viên bi bên trong

Hình 18: Xâm thực gây thiệt hại cho phần cánh quạt máy bơm

Trang 26

- Gây hại cho vòng bi máy bơm

+ Tuổi thọ, độ bền của vòng bi và bạc đạn máy bơm sẽ giảm đi đáng kể Nếu bị ảnh hưởng xâm thực bởi sự rung lắc quá mức truyền từ bộ phận vỏ bơm đến bộ phận gối đỡ vòng bi, bạc đạn

+ Ảnh hưởng rung lắc sẽ làm cho bi và các con lăn rớt vào rãnh Khiến cho vòng bi, bạc đạn có thể bị cong khi máy vận hành

Hình 19: Xâm thực gây thiệt hại cho vòng bi và bạc đạn

Trang 27

4.4 Cách khắc phục hiện tượng xâm thực.

- Tác động đến hệ thống làm việc: để giảm chiều cao hình học đầu hút, giảm nhiệt độ chất lỏng, giảm tổn thất năng lượng đầu hút, tăng áp suất trước đầu vào bánh công tác, người ta xả 1 phần chất lỏng ở đầu đẩy cho quay về đầy hút( tái tuần hoàn- biện pháp cho bơm ngưng ) hoặc đặt Ejector đầu hút

- Làm giảm hiện tưởng xâm thực: Bằng cách thay đổi hình dạng một vài chi tiết trong cấu tạo của bơm: sử dụng bánh công tác đầu tiên có suất vòng quanh cao hơn các

bánh công tác còn lại, sử dụng mép biên vào của bánh động dày hơn, nhọn và đặt

nghiêng với trục của bánh động Ngoài ra có thể đặt thêm các thiết bị phụ trên trục bơm trước tầng đầu tiên như:

+ Bánh dọc trục, guồng xoắn để đặt được hệ số Rudnec cao: C= 2500-5000 hoặc cao hơn

+ Sử dụng các máy bơm phụ

+ Sử dụng các profile chống xâm thực trong các bánh động cho phép tăng số vòng quanh mà không làm xấu đi đường đặc tính năng lượng

+ Đặt trong ống hút bộ san bù ( tấm hướng kính ) mỏng từ vách tới trục ống hút

+ Đặt các cánh ở đầu vào bánh động làm giảm độ xoắn dòng

Trang 28

Hình 20: Các giải pháp kết cấu giảm xâm thực

a- Đặt cánh tĩnh hướng vào đầu bơm; b- Đặt thêm bánh dọc trục

c-Đặt thêm guồng xoánh ; d- nới rộng đầu vào bánh động

Trang 29

- Làm giảm và loại bỏ hiện tượng xâm thực bằng cách thay đổi các thông số làm việc của bơm: Giảm lưu lượng Q ở số vòng quanh không đổi, biện pháp này có thể thực thi trong trường hợp máy bơm có năng suất định mức ( 120-140 ) % so với yêu cầu tiêu thụ, giảm số vòng quanh so với tính toán

- Sử dụng các loại thép hợp kim cao cấp để chế tạo các chi tiết của bơm đặc biệt là bánh động Thông thường người ta sử dụng các hợp kim có thành phần như sau: (13 –

15 ) % Cr; ( 0.5-0.8 ) % Ni, ( 0,2-0.25 ) % C

Trong đó đặc biệt lưu ý thép 13% Cr có cơ tính chống biến dạng mồi.Thông thường các chi tiết được chế tạo bằng phương pháp đúc chất lượng cao ( dưới áp lực, ly tâm ) sau đó gia công cơ khí

Trang 30

Hình 21: Sơ đồ phân tích lực dọc trục

V Lực dọc trục trong bơm ly tâm.

Trang 31

5.2 Tác hại của lực dọc trục.

- Lực hướng trục trong bơm làm mòn các ổ chắn tạo nên sự sai lệch các khe

hở trong bơm và làm cho rôt cọ vào thân bơm khi làm việc gây ảnh hưởng

xấu đến hiệu suất và làm hỏng bơm

- Lực hướng trục lớn sẽ làm cho ổ chặn nhanh bị hư hỏng, làm xê dịch roto,

gây va chạm bánh công tác với vỏ, do đó có thể gây hư hỏng các chi tiết cũng

như các bộ phận của máy Vì vậy, khi lực hướng trục có giá trị lớn, cân bằng

nó bằng ổ chặn sẽ không có lợi Trong trường hợp này người ta sẽ sử dụng

các biện pháp thủy lực để cân bằng lực hướng trục

Trang 32

5.3 Cách khắc phục lực dọc trục.

- Dùng bánh công tác có hai miệng hút

Hình 22: Sơ đồ bánh công tác có hai miệng hút

Trang 33

- Phương pháp khoan lỗ cân bằng trên bánh cánh

Ứng dụng phương pháp này, trên bánh cánh tại khu vực bán kính (r1) người ta khoan khoảng từ 5 -7 lỗ nhằm mục đích cân bằng áp suất ở phía trước và phía sau cánh Để khoan lỗ cân bằng có hiệu quả và giảm tổn thất rò lọt thì phía sau cánh người ta cũng đặt vành làm kín như phía cửa hút và cùng ở vị trí tương đương, sơ đồ phân bố áp suất trên bánh cánh bơm được thể hiện trên (Hình 2.26) Phương pháp này đơn giản, dễ chế tạo, có thể chế tạo loại bơm trục ngắn và chỉ cần gối đỡ một phía Tuy nhiên phương pháp này làm tăng tổn thất do rò lọt dẫn đến hiệu suất thấp

Hình 23: Sự phân bố áp suất trên phần che cánh phía trước

và sau của bánh cánh có 1 cửa hút đĩa cân bằng

Trang 34

- Bố trí hai cửa hút ngược nhau đối với loại bơm hai cấp.

Ở phương pháp này thì mỗi cấp đều có lực dọc trục nhưng chiều của chúng ngược nhau

sẽ tự khử cho nhau Trường hợp này giống như bơm một cấp hai cửa hút thể hiện kết cấu một bơm li tâm hai cấp có hai cửa hút ngược nhau

Hình 24:Bơm li tâm 2 cấp có cửa hút ngược nhau

Tiêu đề	Tìm Hiểu Nguyên Lý, Cấu Tạo Của Bơm Ly Tâm, Các Hiện Tượng Gặp Phải Đối Với Bơm Ly Tâm Và Cách Khắc Phục
Tác giả	Mai Hải Đăng, Nguyễn Việt Cương, Phạm Thành Đạt, Bùi Mạnh Đức, Nguyễn Bá Dự
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đề Tài

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	4,88 MB