4 Chuong 2 Bom ly tam

4 Chuong 2 Bom ly tam tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...

CHƯƠNG BƠM LY TÂM 2.1 PHÂN LOẠI BƠM LY TÂM Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, bơm ly tâm có nhiều loại khác Sự khác loại bơm kết cấu cách quản lý Vì vậy, phân loại bơm ly tâm có nhiều cách khác Bơm ly tâm phân loại theo cột áp, số bánh xe cơng tác, theo vị trí trục số cách khác 2.1.1 Phân loại theo cột áp bơm - Bơm cột áp thấp H < 20 mét cột nước - Bơm cột áp trung bình H = (20-60) mét cột nước - Bơm cột áp cao H > 60 mét cột nước 2.1.2 Phân loại theo số bánh xe công tác - Bơm cấp: trục bơm lắp bánh xe công tác - Bơm nhiều cấp: trục bơm lắp từ hai bánh xe công tác trở lên Tùy thuộc vào giá trị cột áp yêu cầu trục bơm có hai, ba bốn bánh xe , tương ứng ta có bơm hai cấp, ba cấp bốn cấp Ở bơm này, chất lỏng sau qua bánh xe cấp thứ lại vào bánh xe cấp thứ hai tiếp tục cho ñến hết Cột áp bơm tạo nên tổng cột áp bánh xe 2.1.3 Phân loại theo cách dẫn chất lỏng vào bánh xe - Bơm nước vào phía (Hình 2.1) - Bơm nước vào hai phía (Hình 2.58) Nếu có giá trị cột áp với bơm nước vào phía loại bơm cho lưu lượng lớn 2.1.4 Phân loại theo vị trí trục bơm - Bơm trục đứng - Bơm trục ngang 2.1.5 Phân loại theo hệ số tỉ tốc - Bơm tỉ tốc thấp: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 50-80 (50 < ns ≤ 80) - Bơm tỉ tốc trung bình: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 80-150 (80 < ns ≤ 150) - Bơm tỉ tốc cao: hệ số tỉ tốc bơm nằm khoảng 150-300 (150 < ns ≤ 300) - Bơm chéo: loại bơm dòng chảy chuyển động qua bơm nghiêng với trục góc α Hệ số tỉ tốc bơm chéo nằm khoảng 300 - 500 (300 < ns ≤ 500) 2.1.6 Phân loại theo mục đích sử dụng - Bơm nước sạch: loại bơm ly tâm dùng để bơm nước chất hòa tan; thường ñặt hệ thống cột nước, hệ thống tiêu, tưới nông nghiệp - Bơm nước thải: thường ñặt hệ thống thoát nước ñể bơm nước thải sinh hoạt sản xuất, bơm nước bẩn sông rãnh, hố máng - Bơm nước nóng: dùng để bơm nước có nhiệt độ từ 800C trở lên - Bơm hóa chất - Bơm bùn đất 2-1 Ngồi ra, phân loại theo cách dẫn nước khỏi máy bơm, theo phương pháp dẫn ñộng ñộng với bơm Loại bơm có kết cấu hồn thiện, hiệu suất cao ñược sử dụng rộng rãi bơm ly tâm nối trực tiếp với ñộng có phận dẫn nước kiểu buồng xoắn 2.2 SƠ ðỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA BƠM LY TÂM Trên Hình 2.1 trình bày sơ ñồ cấu tạo bơm li tâm trục ngang, kiểu cơng xơn, loại cấp Hình 2.1 Vẽ lại Sơ ñồ cấu tạo bơm ly tâm cấp Bộ phận quan trọng bơm ly tâm bánh xe cơng tác (1), lắp cố định trục (2) bánh xe cơng tác gồm đĩa trước (3), ñĩa sau (4) Giữa hai ñĩa cánh (5), có chiều cong ngược với chiều quay bánh xe Bánh xe ñược ñặt buồng xoắn (6) Chất lỏng dẫn vào bánh xe cơng tác qua ống hút (7) dẫn khỏi bơm, qua ống ñẩy (8) Giữa trục bơm vỏ đặt vòng bít (còn gọi cụm nắp bít) để ngăn khơng cho chất lỏng đẩy ngồi Trước cho bơm làm việc ống hút thân bơm phải ñược chứa ñầy nước Khi bánh xe công tác quay, tác dụng bơm li tâm, chất lỏng chứa ñầy kênh cánh chuyển ñộng từ tâm chu vi khỏi bánh xe với vận tốc lớn, vào buồng xoắn Tại ñây, chuyển ñộng chất lỏng ñiều hòa hệ theo chiều dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển ñộng chất lỏng giảm dần ñể biến phần áp lực ñộng dòng chảy sau bánh xe thành áp lực dạng sau khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống ñẩy bể chứa Khi chất lỏng bị đẩy khỏi cửa cửa vào bánh xe tạo nên độ chân khơng Dưới tác dụng áp suất khí lên mặt chất lỏng bể hút, chất lỏng dâng lên qua ống hút vào bánh xe cơng tác, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm Trong bên ly tâm trình hút đẩy diễn liên tục, cấp chất lỏng bơm liên tục ñều ñặn 2.3 TRANG BỊ CỦA MỘT TỔ MÁY BƠM LY TÂM Một số máy bao gồm ñộng cơ, bơm trang bị bơm: ống hút, ống ñẩy, van, khóa, loại đồng hồ (áp kế, chân khơng kế, ) mơ tả Hình • Giỏ chắn rác: lưới uốn theo hình trụ, có đáy, bề mặt đục lổ khe dọc đổ ngăn khơng cho rác rưỡi lẫn nước bị men vào thân bơm Trường hợp bơm cỡ nhỏ, mồi cách ñổ nước vào thân bơm nước lấy từ ống đẩy giỏ chắn rác đặt van chiều kiểu đĩa Nếu bơm nước khơng cần ñặt giỏ chắn rác Khi miệng vào ống hút đặt phễu thu • Ống hút: ống hút nên bố trí ngắn, chắn, thay đổi hướng • Khóa ống hút: đặt trường hợp bố trí nhiều bơm mà ống hút chung nối với bơm ñặt thấp mực nước bể hút • Van chiều ống đẩy: khơng cho nước từ ống ñẩy quay trở lại bơm trường hợp bơm ñột ngột bị dừng lại ñiện phận chuyển ñộng bị kẹt 2-2 • Khóa ống đẩy: bố trí gần máy bơm để ngắt bơm • Chân khơng kế: đặt ống hút, kề miệng hút bơm ñể xác ñịnh chiều cao hút chân khơng Mặt chân khơng kế chia độ theo mm thủy ngân kG/cm2 • Áp kế: đặt ống ñẩy, kề miệng ñẩy bơm ñể xác ñịnh ñộ gia áp chất lỏng sau khỏi máy bơm Một áp kế chia ñộ theo át- mốt - phe kG/cm2 Lưu lượng kế: ñặt ống ñẩy ñể ño lưu lượng bơm Ngoài ra, số trường hợp đỉnh thân bơm đặt van xả khí mồi bơm, ống đẩy đặt van an tồn để bảo vệ tổ máy đường ống xảy sức va thủy lực Hình 2.2 Sơ đồ bố trí trang bị tổ máy 1: Giỏ chắn rác; 2: ống hút; 3: khóa ống hút; 4: van chiều 5: Khóa ống ñẩy; 6: chân không kế; 7: áp kế; 8: lưu lượng kế 2.4 NHỮNG BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA BƠM LY TÂM Những phận chủ yếu bơm ly tâm bánh xe cơng tác, phận hướng dòng, trục, vỏ bơm, ổ trục ñệm mút chống thấm Bánh xe công tác phận quan trọng máy bơm Nó có nhiệm vụ truyền lượng nhận ñược từ ñộng chất lỏng Bánh xe cơng tác chế tạo với loại dẫn nước vào phía loại dẫn nước vào hai phía kiểu kín kiểu hở Hình 2.3 Bánh xe cơng tác kiểu kín, dẫn nước vào phía 1: ðĩa trước; 2: ðĩa sau; 3: Cánh; 4: Bọc Vẽ lại Hình 2.4 Bánh xe công tác kiểu hở, dẫn nước vào phía 1: Cánh ; 2: ðĩa; 3: Bọc Vẽ lại Hình 2.5 Bánh xe cơng tác, dẫn nước vào hai phía Bánh xe cơng tác kiểu kín, dẫn nước vào phía (Hình 2.3) gồm đĩa truớc (hay ñĩa ngoài) ñĩa sau (hay ñĩa trong) 2-3 Giữa hai đĩa cánh bánh xe cơng tác có chiều cong ngược với chiều quay bánh xe Tùy theo hệ số tỉ tốc thấp hay cao mà bề mặt cánh có hai độ cong Giữa đĩa có bọc để lắp trục bơm Bánh xe kiểu hở (Hình 2.4), khác bánh xe kiểu kín khơng có đĩa trước, cánh lắp sát với vỏ bơm (có khe hở nhỏ) Bánh xe kiểu hở thường dùng với bơm bơm chất lỏng có hạt (bơm bùn đất, bơm cát sỏi nhỏ, ) ðôi bơm giếng khoan sử dụng loại bánh xe cánh hở Bánh xe dẫn nước vào hai phía (Hình 2.5), có hai đĩa ngồi, đĩa Bọc lắp trục ñĩa Bánh xe nước vào hai phía thường dùng với bơm lưu lượng lớn làm cho đặc tính làm việc bơm tốt Với cánh dẫn nước vào bánh xe không gây lực hướng trục bơm làm việc cho phép bố trí hai gối đỡ trục hai phía bánh xe làm tăng độ cứng vững bơm Bánh xe công tác bơm ly tâm thường có 6-8 cánh Với bơm dùng để bơm chất lỏng bẩn, bơm bùn ñất, số cánh bánh xe hơn, thường có 2-4 cánh Kích thước phần dẫn dòng bánh xe xác định nhờ tính tốn thủy động Bánh xe chịu tác dụng nhiều lực, phản lực dòng chảy, lực ly tâm bánh xe lắp căng trục có lực tác dụng chỗ lắp Ngoài việc thỏa mãn u cầu thủy động phần dẫn dòng độ bền khí, việc thiết kế bánh xe phải tạo nên dạng thuận lợi cho việc ñúc gia cơng khí Cơng nghệ đúc ngày cho phép chế tạo bánh xe cơng tác có phần dẫn dòng với độ xác cao bề mặt rãnh không cần phải gia công thêm Trường hợp đặc biệt, đơi người ta dùng kết cấu bánh xe ñúc kết hợp với hàn Vật liệu chế tạo bánh xe cơng tác bơm phải đáp ứng ñược yêu cầu tổ hợp ñộ bền học, độ dãn nở, tính chống ăn mòn chống mài mòn cao Tính chất học vật liệu phải đảm bảo độ bền bánh xe khơng điều kiện làm việc bình thường mà chế độ đặc biệt xuất làm việc Vật liệu khơng bền mà phải dẻo để trường hợp có vật trơi lọt vào bơm khơng làm hỏng bánh xe Do khe hở bánh xe ñệm chống thấm bé, nên bánh xe bị chạm tức thời vào đệm Bởi vậy, vật liệu bánh xe phải có tính chống mài mòn tốt Ngồi ra, vật liệu bánh xe bị hon rỉ tính chất hóa học vi sinh vật nước Vận tốc dòng chảy lớn bánh xe khe hở ñệm chống thấm tạo nên ñiều kiện rắc rối cho làm việc vật liệu mặt ăn mòn hon rỉ Vật liệu bánh xe phải có tính đúc tốt dễ dàng gia cơng khí ða số trường hợp bánh xe công tác chế tạo gang xám C415-32 Bơm dùng để bơm hóa chất bánh xe chế tạo gang silíc nhược điểm loại vật liệu dòn Những máy bơm lớn, áp lực cao bánh xe công tác chế tạo thép khơng rỉ Những bơm bơm chất lỏng có chứa chất bột (bơm nạo than bùn, bơm bùn ñất ) bánh xe chế tạo thép mangan có nâng cao ñộ cứng 2-4 Trong thời gian gần ñây, người ta ñã bắt ñầu sử dụng chất dẻo kính hữu vật liệu có tính học tương ñối cao chịu ñược tác dụng môi trường khí thực để chế tạo bánh xe cơng tác Ống vào: có nhiệm vụ dẫn chất lỏng vào bánh xe công tác với tổn thất thủy lực nhỏ phân bố vận tốc dòng chảy theo tiết diện ướt miệng hút Các bơm thường ñược chế tạo với ba loại ống vào: kiểu chóp hướng trục (Hình 2.6a), kiểu ống cong dẫn nước vào từ phía ống (Hình 2.6b), kiểu nửa xoắn (Hình 2.6c) Ống vào kiểu chóp hướng trục loại đơn giản có tổn thất thủy lực Loại áp dụng bánh xe bơm bố trí theo kiểu cong xôn Kết cấu ống vào theo kiểu làm tăng kích thước máy bơm theo chiều hướng trục Vẽ lại Hình 2.6 Sơ đồ phận dẫn dòng vào bánh xe công tác bơm ly tâm a Kiểu hướng trục b Kiểu dẫn nước vào từ phía bên c Kiểu nửa xoắn Ống vào kiểu dẫn nước từ phía bên tổn thất thủy lực lớn bảo ñảm cho máy bơm làm việc chắn, việc bố trí ống hút, ống đẩy thuận tiện Ống vào kiểu nửa xoắn kết cấu phức tạp tổn thất thủy lực lớn so với loại hình chóp hướng trục Nhưng ống vào loại cho phép giảm nhỏ kích thước biến dạng máy bơm theo chiều trục tiện lợi sử dụng cho bơm nước vào hai phía, bơm nhiều cấp Ống tháo dòng: nhiệm vụ dẫn chất lỏng sau khỏi bánh xe cơng tác vào ống đẩy Ống tháo dòng phải bảo ñảm ñược hai yêu cầu: Thứ bảo đảm dòng chảy đối xứng so với trục khỏi bánh xe cơng tác, tạo điều kiện cho dòng chảy tương đối ổn định vùng bánh xe cơng tác Thứ hai biến động dòng chảy sau bánh xe cơng tác thành áp Bình thường phần lọc ống tháo có từ 1/4 đến 1/3 cột nước động bánh xe biến thành áp Ống tháo dòng phận quan trọng phần dẫn dòng, ảnh hưởng lớn đến hồn thiện kỹ thuật bơm Ống tháo dòng thường có loại chính: ống tháo kiểu xoắn (H-1), ống tháo kiểu cánh (H-9), ống tháo kiểu vòng khuyên Ống tháo kiểu xoắn (buồng xoắn) gồm rãnh xoắn có tiết diện tiết diện tròn ống loe theo chiều dòng chảy rãnh xoắn, diện tích tiết diện tăng dần theo tăng lưu lượng, vận tốc trung bình dòng chảy lại giảm dần Sự giảm vận tốc chủ yếu xảy phần ống lọc sau rãnh xoắn Ống tháo kiểu xoắn có dạng chảy lượn hồn thiện, hiệu suất thủy lực cao, kết cấu đơn giản Nó sử dụng rộng rãi khơng bơm bánh xe mà bơm nhiều bánh xe 2-5 Ống tháo kiểu cánh nguyên tắc làm việc giống ống tháo xoắn, khác chủ yếu chúng cấu tạo công nghệ gia cơng Tiết diện ống tháo cánh có dạng chữ nhật thuận tiện cho việc gia cơng khí Trong ống tháo cánh có số rãnh nằm theo vòng tròn Mỗi rãnh gồm phần xoắn abc phần loe hede Về mặt thủy lực, ống tháo cánh có nhiều nhược ñiểm so với ống tháo xoắn Khi chế ñộ làm việc thay ñổi ống tháo cánh xuất tổn thất cục dòng chảy vào ống tháo bị lệch hướng so với tính tốn Vì thế, ống tháo cánh dùng số kết cấu bơm nhiều cấp Ống tháo kiểu vòng khuyên rãnh tiết diện khơng thay đổi nằm xung quanh cửa bánh xe công tác Loại ống tháo dùng cho bơm bơm chất lỏng bẩn Do tiết diện rãnh vòng khun khơng thay đổi nên vận tốc chuyển động trung bình chất lỏng tiết diện khác khác nhau, tính chất đối xứng dòng chảy bị phá vỡ, dẫn ñến tăng tổn thất thủy lực xuất lực ngang làm cong trục bơm Vẽ lại Hình 2.7 Sơ đồ ống tháo kiểu cánh Trục bơm: thường chế tạo từ thép CT35, CT45 Nếu bơm làm việc với chất lỏng có chứa chất ăn mòn, trục chế tạo thép khơng rỉ Kích thước trục xác ñịnh từ ñiều kiện bền, từ ñộ biến dạng cho phép tác dụng tải trọng ñộng tĩnh, từ giá trị tới hạn số vòng quay Bánh xe cơng tác cố định trục nhờ then ñai ốc ñịnh vị Trong nhiều trường hợp, trục lắp bọc bảo vệ ñể chống ăn mồn mài mòn Ở đầu trục có lắp bánh đai nửa khớp nối để nối với trục động có điện Ổ trục: ổ lăn ổ trượt ñể chịu tải trọng, ổ trục phụ thuộc vào vận tốc quay ngõng trục phụ tải cơng dự trữ để bơm làm việc Ổ lăn kích thước nhỏ gọn, lắp ráp đơn giản, thay dễ dàng tuổi thọ ổ trượt Những bơm cỡ lớn, quan trọng quay nhanh, thường dùng ổ trượt có tráng lớp batít Trong nhiều trường hợp bơm làm việc với nước lạnh, người ta dùng ổ trượt cao su hay gỗ Vỏ bơm: tùy thuộc vào ứng suất học, vỏ bơm chế tạo gang thép cacbon Vỏ bơm bao gồm phận ñể dẫn tháo dòng chảy khỏi bánh xe để nối tất chi tiết khơng chuyển động thành khối chung Phần dẫn dòng bơm có ống tháo kiểu xoắn thường ñược chế tạo liền với vỏ ñúc ðiều ñó làm rãnh có dạng thuận lợi mặt thủy động việc gia cơng khí đơn giản ñược ñến mức tối ña Bơm loại vỏ xoắn có mặt ghép vỏ thẳng góc với trục (H-10) nằm ngang (H-11) Bơm nhiều cấp với ống tháo kiểu cánh có lặp lại chi tiết kiểu vỏ bơm nên tạo ñiều kiện thuận tiện cho việc tổ chức sản xuất hàng loạt Trong trường hợp kết cấu vỏ thường chế tạo phần riêng biệt (H-12) ghép lại theo mặt phẳng vng góc với trục bơm ðiều đo đảm bảo khít kín phần ghép vỏ gây khó khăn cho việc lắp ráp tồn việc lắp vỏ rơto phải tiến hành ñồng thời Vẽ lại Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 2-6 Photo Photo Trên ñầu nối ống hút ống đẩy có gia cơng lỗ để lắp chân khơng kế áp kế Ngoài ra, phần vỏ bơm có lỗ để sử dụng vận chuyển ñể mồi cho bơm làm việc; phần thấp có lỗ để tháo nước thân bơm sữa chữa dừng bơm lâu dài ðệm chống thấm: cửa vào bánh xe vỏ bơm có khe hở nhỏ ñể tránh cọ xát bánh xe vào vỏ Do chênh áp lực, có phần chất lỏng sau qua bánh xe lại quay lại miêng hút cấp trước (ở bơm nhiều cấp) qua khe hở ðể giảm nhỏ lượng chất lỏng này, ñây người ta đặt vòng đệm chống thấm gang đồng thay hư hỏng ðệm có nhiều kiểu: kiểu khe hở đơn giản, kiểu dích dắc kiểu cưa Trên H-13 trình bày sơ đồ bố trí đệm chống thấm kiểu khe hở ñơn giản Khe hở vành ñệm chống thấm thường nằm khoảng 0,2 - 0,25 mm (xem hình 13) Hình 2.11 Sơ đồ đặt đệm chống thấm 2.5 CHUYỂN ðỘNG CỦA CHẤT LỎNG TRONG BÁNH XE CÔNG TÁC CỦA BƠM LY TÂM ðể khảo sát chuyển ñộng chất lỏng bánh xe công tác bơm ly tâm từ vào ñến khỏi bánh xe ta đưa giả thiết: Bánh xe có số cánh nhiều vô hạn chất lỏng chất lỏng lý tưởng Như vậy, có nghĩa quỹ đạo chuyển động phân tử chất lỏng tia song song có dạng cong trùng với dạng cong cánh ðể nhận ñược chuyển ñộng chất lỏng bánh xe cơng tác với thực tế, cần có hiệu chỉnh hợp lý Giả sử biết kích thước hình học bánh xe, lưu lượng lý thuyết Qlt, tốc ñộ quay n Chất lỏng vào bánh xe cơng tác với vận tốc tuyệt đối C1 Giá trị vận tốc khơng ngừng tăng lên chất lỏng chuyển ñộng qua rãnh bánh xe cơng tác đạt đến giá trị C2 cửa Khi chuyển động qua bánh xe cơng tác phân tử chất lỏng ñồng thời tham gia chuyển ñộng: chuyển động quay theo bánh xe cơng tác vận tốc vòng U, chuyển động tịnh tiến dọc theo bề mặt cánh với vận tốc tương ñối Sự vào bánh xe dòng chảy Trước vào bánh xe, dòng chảy chuyển ñộng theo chiều hướng trục Khi bắt ñầu vào bánh xe, dòng chảy có đổi chiều từ hướng trục sang hướng tâm 2-7 Hình 2.12 Sơ đồ tam giác vận tốc Tại cửa vào bánh xe, vận tốc vòng phần chất lỏng U1 = πD1n 60 = ωR1 (2 - 1) Vận tốc tương ñối w1 có phương tiếp tuyến với cánh mép vào, tạo với tiếp tuyến vòng tròn bán kính R1 góc β1 có hướng ngược với vận tốc vòng U1 (H-14) Vận tốc tuyệt đối C1 tổng hình học vận tốc tương ñối vectơ w vận tốc vòng vectơ U C1= U1 + W1 (2 – 2) ðồ thị vận tốc chất lỏng bắt ñầu vào khỏi bánh xe cơng tác biểu diễn H-14 với ký hiệu α CR CU góc C U thành phần vận tốc hướng kính (còn gọi vận tốc kinh tuyến) thành phần quay vận tốc tuyệt ñối Giá trị vận tốc hướng kính xác định theo cơng thức Trong C1r = Qlt πD1b1ϕ1 (2 - 3) ϕ1 hệ số co hẹp tính đến chiều dày cánh cửa vào, lấy từ 0,75 bơm nhỏ ñến 0,83 ñối với bơm lớn Tại mép vào cánh, trị số vận tốc dòng chảy bị liên tục - chuyển tiếp ñột ngột từ giá trị sang giá trị khác, gây tượng va đập chảy vào cánh Khi làm giảm giá trị cột áp bánh xe tạo nên ðể ngăn ngừa tượng va ñập chất lỏng chảy vào bánh xe thiết kế chế tạo phải ñảm bảo cho C1R = 0, hướng vận tốc w1 phải tiếp tuyến với phương vận tốc tương đối w1 góc δ = 3-80 chế độ tính tốn, trường hợp đặc biệt lấy lớn (đến 150) 2-8 Sự khỏi bánh xe dòng chảy Khi khỏi bánh xe, thành phần vận tốc dòng chảy tương tự vào Thành phần quay vận tốc tuyệt ñối C2r chuyển từ vùng vùng ngồi bánh xe khơng có trị số gián đoạn đường dòng chảy khơng bị tác dụng ngoại lực chuyển động tự theo quán tính Thành phần hướng kính vận tốc tuyệt đối Trong C2R = Qlt (2 - 4) π D2b2ϕ2 ϕ2 hệ số co hẹp cánh cửa Giá trị ϕ2 lấy từ 0,9 với bơm nhỏ ñến 0,95 ñối với bơm lớn Vận tốc tương ñối w2, theo sơ ñồ số cánh nhiều vơ hạn có hướng tiếp tuyến với mép cánh, tạo với phương vận tốc vòng U2 góc β2 theo chiều ngược với chiều vận tốc U2 Từ ñồ thị vận tốc (H-14) w2 = C2r πsinβ D2n2 60 = ω R2 (2 - 5) (2 - 6) Và vận tốc vòng Tổng vận tốc tương đối vectơ w2 vận tốc vòng vectơ U2 ta có vận tốc tuyệt đối vectơ C2 Vận tốc tuyệt ñối vectơ C2 lên phương vận tốc quay U2 ta có thành phần quay vận tốc tuyệt đối C2u Trong tính tốn ta coi bánh xe có số cánh nhiều vơ hạn giả thiết hướng vận tốc tương ñối khỏi bánh xe trùng với phương tiếp tuyến mép cánh giá trị C2r số ñiểm cửa Nhưng tong ñiều kiện số cánh hữu hạn, vận tốc tương ñối cửa khác giá trị trung bình chênh khỏi hướng tiếp tuyến với cánh giá trị góc β2 nhỏ ðiều làm giảm thành phần quay vận tốc tuyệt ñối C24 so với C2400 (H-15) Hình 2.13 ðồ thị vận tốc dòng chảy khỏi bánh xe với số cánh hữu hạn 2-9 2.6 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA BƠM LY TÂM Phương trình bơm ly tâm phương trình cột áp lý thuyết ðể lập phương trình ta ñưa giả thiết: Chất lỏng chất lỏng lý tưởng bánh xe cơng tác có số cánh nhiều vơ hạn ðiều có nghĩa dòng chảy bánh xe cơng tác gồm dòng ngun tố song song với song song với bề mặt cánh bánh xe, vận tốc chúng điểm cách tâm khoảng Ứng dụng ñịnh lý học biến thiên mơ men động lượng dòng chất lỏng chuyển động qua bánh xe cơng tác, phát biểu sau: Biến thiên mơ men động lượng khối chất lỏng chuyển động qua bánh xe cơng tác ñơn vị thời gian ñối với trục quay bánh xe tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối chất lỏng trục quay, tức mô men xoắn trục bánh xe công tác Xét dòng ngun tố chuyển động dọc theo cánh bánh xe công tác bơm ly tâm (H16) Xác định độ biến thiên mơ men động lượng khối chất lỏng hai tiết diện vào (1-1) (2-2) trục quay O Nếu dòng ngun tố có lưu lượng dQ động lượng tiết diện 1-1 là: dK1 = dmC1 = γ/g dQC1 m khốilượng chất lỏng Và tiết diện 2-2: dK2 = dmC2 = γ/g dQC2 Mơ men động lượng dòng ngun tố trục quay bánh xe công tác tiết diện 1-1 2-2: dM1 = dK1l1 = γ/g dQ C1R1cosα1 dM2 = dK2l2 = γ/g dQ C2R2cosα2 Biến thiên mơ men động lượng đơn vị thời gian dòng ngun tố chất lỏng hiệu mơ men động lượng cửa ra; cửa vào bánh xe công tác: ∆M = dM2 - dM1 ∆M = γ/g dQ (C2R2cosα2 - C1R1cosα1) (2 – 8) Vì đưa giả thiết trên, biến thiên mơ men động lượng tồn khối chất lỏng chuyển động qua bánh xe cơng tác đơn vị thời gian tổng biến thiên mơ men động lượng tất dòng ngun tố: ∑∆M = ∑ γ /g dQ (C2R2cosα2 - C1R1cosα1) = γ /g Qlt (C2R2cosα2 - C1R1cosα1) 2-10 (2 – 9) Về mặt cấu tạo, cánh bánh xe công tác phải có mép vào mỏng vẽ tròn lại Phần hút nước vỏ bơm bánh xe công tác phải nhẳn, có dạng chảy bao tốt Chiều dài ống hút phải ngắn ñến mức ñộ cho phép tối thiểu, tránh làm nhiều chỗ uốn cong uốn cong ñột ngột ðường kính ống hút chọn theo giá trị vận tốc cho phép Khi đường kính ống D < 250 mm V = 1-1,2 m/s D > 250 mm V = 1,2-1,6 m/s Trường hợp đặc biệt chiều dài ống ngắn chiều cao hút nhỏ cho phép lấy vận tốc V= 1,6-2 m/s Nếu địa hình cho phép cố gắng đặt ống hút thẳng có độ dốc hướng lên phía máy bơm i ≥ 0,005; không làm chỗ nối thay đổi hướng có khả tạo thành bao khí để tránh tượng tách dòng Ở chỗ đường ống hút buộc phải bố trí có dạng vồng lên cao phải đặt thiết bị hút khí Ngồi ra, để tránh tượng xâm thực thiết kế nên chọn giá trị thành phần vận tốc dòng chảy bánh xe cơng tác hợp lý Nếu điều kiện cho phép đặt phận hướng dòng bánh xe hướng trục trước bánh xe ly tâm để quay chiều dòng chảy trước vào bánh xe cơng tác tăng hệ số khí thực C Khi xâm thực bắt ñầu xuất hiện, ñể giảm rung va ồn cho khơng khí vào ống hút máy bơm Nhưng điều làm giảm lưu lượng bơm (cứ cho vào 1% khí lưu lượng giảm 10%) nên phải tính tốn vào lượng khí vừa đủ 2.22 LỰC HƯỚNG TRỤC VÀ PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG Khi bơm làm việc, bánh xe công tác chịu tác dụng nhiều lực khác Những lực đo chia làm hai loại: lực khối lượng gồm trọng lực lực quán tính, lực bề mặt gồm lực tác dụng tương hỗ bề mặt bánh xe với chất lỏng phản lực chỗ lắp bánh xe với trục Trọng lực bánh xe đặt trọng tâm Theo ñịnh luật Aùc - si -mét, lực ñược cân bới trọng lượng thể tích chất lỏng chứa bánh xe Khi chế tạo bơm người ta thường tiến hành cân động học Rơto Do vậy, trục qn tính trùng với trục quay rơto mơ men qn tính Như lại lực bề mặt xuất tác dụng dòng chảy lên bánh xe Khi bơm làm việc, chất lỏng chuyển ñộng vào bánh xe theo chiều song song với trục, có áp suất P1 tương đối nhỏ Sau vào bánh xe, dòng chảy đổi chiều từ hướng trục sang hướng tâm Aùp suất chất lỏng tăng dần lên ñạt giá trị P2 cửa ra, P2 > P1 Dưới tác dụng áp suất P2, phần chất lỏng trở lại khe hở bánh xe công tác thân bơm, tác dụng lên mặt bánh xe áp suất P ðồng thời chất lỏng chảy vào bánh xe tác dụng lên mặt bánh xe áp lực ðể tiện nghiên cứu, chia lực tác dụng lên bánh xe thành lực tác dụng lên mặt bánh xe Png lực tác dụng lên mặt Ptr Vì vậy, lực tác dụng lên bánh xe: P = Png + Ptr 2-46 Hình 48 Mặt ngồi bánh xe có dạng mặt quay Nếu bỏ qua lực ma sát, áp lực thủy động có hướng vng góc với mặt Ở chế độ tính tốn, phân bố áp lực mặt ngồi ñối xứng với trục quay thành phần hướng tâm áp lực thủy ñộng cân lẫn Vì tổng hợp lực áp lực thủy động chế độ tính tốn có chiều hướng trục P2ng xác định từ tích phân: Pzng = ∫Fng PdF2 (2.72) Trong P dF2 áp suất thủy động hình chiếu diện tích dF lên mặt phẳng vng góc với trục quay Z Với hướng trục Z chọn, pháp tuyến mặt bên trái tạo với trục Z góc bé 900 nên hình chiếu diện tích ngun tố dF có dấu dương, ngược lại phần phải dF mamg dấu âm Vì biểu thức (2.69) viết được: Pzng = ∫rbr2 Ph2πrdr - ∫rbr2 Py2πrdr (2.73) Trong đó: Ph Py lực tác dụng lên mặt ngồi bánh xe phía trái phía phải ðại lượng / Ph Py phụ thuộc vào chuyển ñộng chất lỏng khe mặt ngồi bánh xe vỏ bơm Khi đệm chống thấm (2.11) trạng thái bình thường chất lỏng hai phía bánh xe chuyển động với vận tốc góc, áp lực ổ phía trái phía phải bánh xe khoảng R ñến R2 nhau, ngược chiều nên chúng triệt tiêu lẫn Trong khoảng từ rb ñến áp lực phía trái áp lực cửa vào bánh xe P1 áp lực P phía phải xác định theo công thức : P = [P2 - γ U22/ 8g (1-r2/r22)] Thay giá trị vào (2.73) có: Pzng = ∫rbRi P12πrdr - ∫rbRi [P2 - γ U22/ 8g (1-r2/r22)]πrdr Pzng = - γ π(Ri2 - Rb2)[Ht - U22/ 8g (1- (Ri2 + Rb2) /2r22] (2.74) Thành phần lực hướng trục áp lực thủy ñộng tác dụng lên mặt ngồi bánh xe tính theo cơng thức gần ñúng: Pzng = πγ Ht (Ri - rb2) (2.75) 2-47 Thành phần lực hướng trục tác dụng lên mặt bánh xe cơng tác xác ñịnh theo phương trình ñộng lượng chứng minh phương trình Tương tự phương trình (2.8) có: Pzr = - γ Q / g (Cz2 - Cz1) (2.76) Cz2 , Cz1 thành phần hướng trục vận tốc tuyệt đối dòng chảy vào bánh xe Trong phương trình động lượng, lực tác dụng lên dòng chảy Phương trình (2.76) lực dòng chảy tác dụng lên bánh xe nên có hướng ngược lại Với bánh xe bơm ly tâm Cz2 = nên Pz tr = γ QV01 / g V01: vận tốc dòng chảy vào bánh xe Vậy lực hướng trục tổng cộng tác dụng lên bánh xe công tác bơm ly tâm: Pz = Png - Ptr = π γ Ht (Ri - rb2) - γQV01/g (2.77) có hướng từ phải sang trái Nếu bơm nhiều cấp có n bánh xe thì: Pz/ = nPz (2.78) Nếu bơm trục đứng thành phần lực hướng trục phải kể ñến trọng lượng G rôto: Pz// = Pz ± G Tùy thuộc vào bố trí máy bơm, lực hướng trục thủy lực Pz ngược chiều với trọng lượng G Biểu thức lấy dấu cộng (hoặc trừ) lực Pz (hoặc ngược) chiều trọng lực G ða số trường hợp lực hướng trục bơm ly tâm có giá trị tương ñối lớn Lực làm mòn ổ chắn, tạo nên sai lệch khe hở bơm làm rôto cọ xát vào vỏ bơm làm việc, gây giảm hiệu suất dẫn đến hư hỏng máy bơm ðể cân lực hướng trục bơm dùng ổ bi loại chặn loại ñỡ chặn không hợp lý, người ta thường dùng phương pháp thủy lực Nội dung phương pháp dựa nguyên tắc ñối xứng phân bố áp lực bánh xe hệ thống thủy lực ñặc biệt Dựa vào nguyên tắc ñối xứng phân bố áp lực bề mặt bánh xe, thực tế khơng thể đạt đối xứng hồn tồn Vì cân lực hướng trục theo phương pháp kết cấu bơm phải ñặt ổ chặn ñỡ chặn ñể chịu phần lực hướng trục lại chưa cân Cân theo nguyên tắc tốt dùng bánh xe công tác nước vào hai phía (H-49a) Những trường hợp xuất lực hướng trục ñệm chống thấm phía bánh xe bị hỏng Cách thứ hai theo nguyên tắc ñặt thêm ñệm chống thấm bánh xe công tác dẫn nước vào phía (H-49b) Lực hướng trục cân nhờ lỗ giảm tải ñục phần ñĩa sau 2-48 bánh xe (số lỗ thường có 3-6) Theo phương pháp này, lực hướng trục tác dụng lên mặt bánh xe Peng ñược cân Lực hướng trục tác dụng lên mặt Pzh cân nhờ ổ bi kiểu chặn Phương pháp cân hay ñơn giản gây tổn thất lưu lượng lớn nên dùng Cách thứ ba theo ngun tắc ñặt bánh xe ñối xứng ñôi bơm nhiều cấp (H-49c) Các bánh xe có kích thước nhau, tạo nên cột áp nhau, điều kiện làm việc bình thường gây nên lực hướng trục có giá trị ngược chiều Các lực triệt tiêu lẫn làm cho tồn rơto cân Phương pháp có nhược điểm chế tạo thân bơm phức tạp, cồng kềnh Cơ cấu thủy lực ñặc biệt thường ñược sử dụng ñể cân lực hướng trục bơm nhiều cấp ñĩa giảm tải (H-50) Khi dùng cấu kết cấu bơm khơng cần đặt ổ chặn chế ñộ làm việc bơm rôto ñều ñược cân Cấu tạo ñĩa giảm tải gồm số buồng ñặc biệt Aùp lực ñó thay ñổi phụ thuộc vào vị trí rơto theo chiều trục Vì rơto lệch khỏi vị trí cân tác dụng lực hướng trục lại tự quay vị trí cân Hình 49 Sơ đồ cân lực hướng trục theo nguyên tắc ñối xứng Cấu tạo ñĩa giảm tải giới thiệu (H-50) gồm ñĩa lắp chặt trục bơm sau cấp cuối buồng gian 3, buồng cân Chất lỏng từ bánh xe cấp cuối cùng, chảy qua khe hở b0 vào buồng trung gian qua khe hở b1 vào buồng cân áp lực 4; Nhờ ống nối 5, từ buồng chất lỏng áp suất cao quay miệng hút bánh xe cấp ñầu tiên Aùp lực buồng trung gian lớn nhiều so với buồng cân áp lực nên đĩa phận giữ cho rơto ln ln vị trí cân Nếu tác dụng lực hướng trục, rơto bị đẩy phía trái chiều rộng khe hở hướng kính bị giảm đi, áp suất buồng tăng lên áp suất buồng giảm rơto ñẩy trở vị trí cân Nếu lựcd lướng trục đẩy rơto phía phải tượng xảy ngược lại vị trí cân rơto khơi phục Cân lực hướng trục theo phương pháp làm phức tạp thêm kết cấu bơm dùng bơm có từ năm cấp trở lên Hình 50 Cân lực hướng trục đĩa giảm tả 2.23 CÁC PHƯƠNG PHÁP ðIỀU CHỈNH BƠM LY TÂM Như trình bày 2.16, bơm làm việc hệ thống định có ñiểm làm việc cho giá trị cột áp H lưu lượng Q xác định Trong q trình làm việc, yêu cầu dùng nước, nhiều phải thay ñổi ñiểm làm việc bơm hệ thống Sự thay ñổi ñiểm làm việc bơm theo yêu cầu gọi điều chỉnh ðể nhận ñiểm làm việc bơm có hai cách ñiều chỉnh: thay đổi đặc tính đường ống thay đổi ñặc tính máy bơm Thay ñổi ñường ñặc tính ñường ống thường thực nhờ khóa đặt ống ñẩy Phương pháp gọi ñiều chỉnh tiết lưu Thay đổi đường đặc tính máy bơm thực cách thay đổi số vòng quay bơm ñộng dẫn ñộng 2-49 A ðiều chỉnh khóa Nội dung phương pháp điều chỉnh khóa thay đổi độ đóng, mở khóa đặt ñường ống ñể có ñược lưu lượng yêu cầu Khóa thường đặt ống đẩy sát gần bơm Khóa thiết bị ñã lắp sẳn ống ñẩy ñể ngắt bơm ngừng làm việc cần sửa chữa Vì thế, điều chỉnh phương pháp khơng đòi hỏi phải có thêm thiết bị Nên ý ñược phép ñiều chỉnh khóa ống đẩy, khơng dùng khóa ống hút làm tăng tổn thất cột áp ống hút điều dẫn đến tượng xâm thực Ở điều kiện làm việc bình thường (khóa mở hồn tồn), điểm làm việc hệ thống A (QA, Hk) Bằng cách thay ñổi ñộ mở khóa, thay đổi lưu lượng máy bơm từ QA ñến Q = Ưùng với vị trí mở khóa có đường đặc tính ñường ống Phương pháp cân lượng có dạng: Hơ = H + hk Trong đó: H: cột áp cần thiết bơm ñể khắc phục tổn thất cột áp ñường ống chiều cao bơm nước địa hình; hk: tổn thất cột áp khóa gây nên Trên H -51 thấy, ñể nhận ñược lưu lượng QB phải đóng bơm khóa lại Khi đặc tính đường ống đường ED, điểm làm việc hệ thống B Trong trường hợp công suất bị hao tổn ñiều chỉnh: ∆N = γ QBhk / 102 ηB Hình 51 ðiều chỉnh lưu lượng bơm khóa Cơng suất u cầu để đưa nước lên chiều cao địa hình Hđh khắc phục tổn thất h ñường ống: N = γ QBHR / 102 ηB Cơng suất thực tế bơm tiêu thụ điều chỉnh khóa: NB = γ QBHR / 102 ηBηđc Hiệu suất tổ máy điều chỉnh khóa: ηTH = N/NB = HP / HT ηB ηñc Như vậy, điều chỉnh khóa hiệu suất tổ máy bị giảm Mức độ đóng khóa nhiều giảm hiệu suất lớn Phương pháp điều chỉnh đơn giản, thuận tiện khơng kinh tế, thường sử dụng trạm bơm cấp có ñộ dao ñộng mực nước nguồn lớn trạm bơm cỡ nhỏ 2-50 B.ðiều chỉnh thay đổi số vòng quay Áp dụng luật tương tự bơm ly tâm điều chỉnh bơm cách thay đổi số vòng quay để có lưu lượng, cột áp theo yêu cầu (xem 2.18) Khi số vòng quay thay đổi khơng nhiều hiệu suất bơm xem khơng thay đổi Vì thế, phương pháp ñiều chỉnh kinh tế Trong trạm bơm thường dùng động điện khơng đồng xoay chiều ba pha, đơi dùng tuốc bin với ñộng dẫn ñộng cách điều chỉnh số vòng quay hồn tồn khác ðộng ñiện chiều: dùng ñộng ñiện chiều dễ dàng thay đổi số vòng quay ñộng biến trở ðiện dùng cho sản xuất sinh hoạt dễ dàng ñiện xoay chiều ba pha ðể nhận ñược dòng ñiện chiều phải có thiết bị chỉnh lưu dòng điện ðiều gây nên vốn đầu tư lớn Vì thế, kinh tế kỹ thuật khơng cho phép sử dụng ñộng ñiện chiều Tuốc bin ñộng ñốt Hai loại ñộng dễ dàng thay đổi số vòng quay nhờ thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho Và số vòng quay thay đổi khơng nhiều hiệu suất động thay đổi khơng đáng kể Tuy vậy, ñộng ñốt tuốc bin có kích thước lớn, cồng kềnh quản lý, vận hành phức tạp nên sử dụng ðộng ñiện xoay chiều ðộng ñiện xoay chiều ba pha loại ñược sử dụng rộng rãi tất loại trạm bơm ðộng ñiện xoay chiều có nhiều loại, loại sử dụng thích hợp trạm bơm động khơng đồng ba pha với hai kiểu: lồng sóc rơto dây quấn ðộng kiểu lồng sóc giá thành rẽ, đặc tính mở máy tốt khơng thay đổi tốc độ quay Việc điều chỉnh số vòng quay tiến hành ñược ñối với trục bơm nhờ khớp nối thủy lực khớp nối ñiện từ Nếu dùng khớp nối ñiện từ ñể ñạt ñược số vòng quay yêu cầu trục bơm cần thay đổi dòng điện từ phận từ khớp nối Việc chế tạo khớp nối điện từ có nhiều hạn chế nên thiết bị chưa ñược sử dụng rộng rãi Khớp nối thủy lực thiết bị thay đổi số vòng quay ñược sử dụng rộng rãi giới (xem 2.24) ðộng điện kiểu rơto dây quấn, điều chỉnh số vòng quay cách mắc thêm biến trở vào mạch rôto mắc thêm cuộn dây vào đơi cực động Tuy thay ñổi ñược tốc ñộ quay ñộng phương pháp điều chỉnh có nhược ñiểm ñáng kể Khi mắc thêm biến trở vào mạch rơto, kết cấu động phức tạp lên, đặc tính động xấu ñi tổn thất ñiện lớn Khi mắc thêm cuộn dây vào đơi cực khác ñộng ñiện yêu cầu phải có cuộn dây đặc biệt rơto ðộng loại có hai, ba, bốn tốc độ quay Trong nhiều trường hợp loại ñộng làm việc cho hiệu kinh tế, kỹ thuật cao có nhược điểm hay bị chập mạch Ngồi ra, thay ñổi số vòng quay ñộng cách thay ñổi tần số mạch ñiện dùng ñộng vành góp Tuy nhiên, phương pháp phức tạp, đắt tiền nên sử dụng 2-51 2.24 KHỚP NỐI THỦY LỰC Khớp nối thủy lực thiết bị thường ñược sử dụng ñể thay ñổi số vòng quay trục bơm số vòng quay động ñiện không ñổi Cũng loại khớp nối khác, dùng để truyền mơ men quay từ trục dẫn sang trục bị dẫn mà khơng làm biến đổi trị số mơ men Những loại khớp nối dùng chất lỏng (nước dầu) làm khâu trung gian ñể truyền thực việc nối mềm trục Hình 52 trình bày sơ đồ cấu tạo khớp nối thủy lực, gồm bánh xe bơm lắp trục dẫn nối với ñộng bánh xe tuốc bin lắp trục bị dẫn nối liền với trục bơm Vỏ khớp nối lắp với bánh xe bơm tạo thành buồng làm việc chứa chất lỏng công tác Trục dẫn trục bị dẫn tách rời Cơng suất truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ trao ñổi lượng bánh xe với chất lỏng cơng tác Hình 52 Khi ñộng ñiện làm việc, bánh xe bơm quay truyền cho chất lỏng Dưới tác dụng lực ly tâm, chất lỏng chuyển ñộng dọc theo cánh từ tâm ngoài, bánh xe bơm với vận tốc tăng dần sau khỏi bánh xe bơm, chất lỏng vào bánh xe tuốc bin, truyền cho làm cho quay chiều với bánh xe bơm Do mơmen quay truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn Sau khỏi bánh xe tuốc bin, chất lỏng lại quay bánh xe bơm Q trình chuyển động lặp ñi lặp lại Các thông số làm việc khớp nối thủy lực công suất, hiệu suất Công suất trục dẫn: NB = γ QBHB / 102 ηB (2.80) Công suất trục bị dẫn: NT = γ QBHB ηT / 102 (2.81) Trong đó: γ: trọng lượng riêng chất lỏng công tác (kG/m3) Q: lưu lượng chất lỏng khớp nối (m3/s) HB: cột áp bánh xe bơm tạo nên (m) ηB, ηT: hiệu suất bánh xe bơm bánh xe tuốc bin Thay giá trị HB từ (2.80) vào (2.81) có: NT = NB ηBηT Nếu gọi η = ηBηT hiệu suất tồn phần khớp nối thì: η = NT / NB (2.82) Tỷ số truyền i khớp nối tỉ số số vòng quay trục bị dẫn số vòng quay nB trục dẫn i = nT / nB (2.83) 2-52 Do tổn thất có lượng truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nên có I < tức nT < nB Tỉ số S = (nB - nT) / nB = - i (2.84) Gọi hệ số trượt khớp nối thủy lực Từ (2.82) có: η = NT / NB = MT/MB * nT/ nB Vì khớp nối thủy lực truyền khơng biến đổi mơ men quay nên: /MB/ = /MT/ Do đó: η = nT / nB (2.85) Ở điều kiện bình thường, hiệu suất khớp nối thủy lực η = 0,97 - 0,98 Giá trị hiệu suất phụ thuộc vào thể tích chất lỏng khớp nối Ngừng cấp chất lỏng vào khớp nối tăng trượt lên đến 100%, tức bơm ngừng làm việc Mối quan hệ mômen quay M, công suất NB, NT hiệu suất η với số vòng quay trục bị dẫn số vòng quay trục dẫn khơng đổi thể hình 53, gọi đường đặc tính ngồi khớp nối Hình 53 ðường đặc tính thực nghiệm khớp nối Từ đường đặc tính thấy nT = NT = nB NT = Như vậy, nT = nB lý thuyết η =1, lúc mơ men quay giảm đến mức ñủ ñể thắng ma sát ổ trục ma sát với chất lỏng cơng tác nên khơng có truyền cho trục bị dẫn hiệu suất η nhanh chóng giảm đến Khớp nối thủy lực có hai loại: loại khơng điều chỉnh loại có điều chỉnh Loại khơng điều chỉnh loại số vòng quay trục dẫn khơng đổi (nB = const) số vòng quay trục bị dẫn (nT) phụ thuộc vào mô men trục bị dẫn (H-54) Loại khớp nối có điều chỉnh số vòng quay trục dẫn phụ thuộc vào mô men cản đặt trục bị dẫn mà phụ thuộc vào lượng chất lỏng khớp nối Hình 54 giới thiệu sơ ñồ nguyên lý cấu tạo khớp nối có điều chỉnh Thay đổi vị trí ống điều chỉnh thay đổi lượng chất lỏng khớp nối Hình 54 Sơ đồ khớp nối có điều chỉnh 2-53 Khớp nối thủy lực thiết bị truyền động có hiệu suất cao, khởi động tăng tốc êm, làm việc khơng ồn Nó làm việc chắn, bánh xe khơng tiếpcó hiệu suất cao, khởi động tăng tốc êm, làm việc khơng ồn Nó làm việc chắn, bánh xe khơng tiếp xúc với nên khơng có mài mòn bị cọ xát Mặt khác, việc ñiều chỉnh khớp nối thủy lực tiến hành tự động, từ xa cách đơn giản Do ưu điểm đó, ñược ứng dụng rộng rãi lĩnh vực dùng cho máy bơm, quạt gió, tơ, máy kéo, xe tăng, máy bay, máy cắt kim loại, v.v Người ta ñã chế tạo nhiều cỡ khớp nối thủy lực, có loại truyền cơng suất tới 30.000 kw 2.25 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỒI BƠM LY TÂM Trước cho máy bơm làm việc, bơm ñặt cao mực nước bể hút, phải tiến hành mồi, tức làm cho ống hút thân bơm chứa ñầy nước Người ta thường tiến hành mồi bơm theo số phương pháp sau: lấy nước từ ống ñẩy, dùng bơm phun tia, dùng bơm chân không Mồi cách lấy nước từ ống ñẩy Mồi phương pháp miệng vào ống hút phải bố trí van thu (H-55a) Quá trình mồi bơm tiến hành cho ñến nước ñược chứa ñầy ống hút thân bơm Khi mồi bơm, khóa ống đẩy đóng, khóa đường ống nhánh mở, sau thời gian làm việc, bơm dừng lại lâu nước chứa ống hút bị rò rỉ qua van thu Vì lần làm việc sau bơm lại phải mồi Mồi bơm phun tia Phương pháp thường dùng cho bơm lớn trạm ñiều khiển tự ñộng Nước công tác cấp cho bơm phun tia lấy từ ống ñẩy bơm ly tâm (H-55b) Hình 55 Lưới chắn rác có van thu, Ống nhánh, Phễu hút Bơm phun tia, Bơm chân khơng, Thùng tuần hồn Ống hút bơm phun tia nối với phần cao thân bơm ly tâm Khi mồi khóa ống đẩy bơm ly tâm đóng, khóa đường ống bơm phun tia mở Bơm ly tâm ñược ñưa vào làm việc bơm phun tia bắt ñầu bơm nước khỏi thân bơm ly tâm Trong trường hợp nước ống đẩy khơng đủ áp lực dùng bơm xốy bơm ly tâm xốy để cấp nước công tác cho bơm phun tia Mồi bơm chân không Phương pháp thường sử dụng trạm bơm lớn trạm bơm ñiều khiển tự động hóa Trong trạm bơm thường đặt hai bơm chân khơng (một bơm dự trữ) để mồi cho tất bơm 2-54 Ống hút bơm chân khơng nối với điểm cao thân bơm ly tâm, ống đẩy nối với thùng tuần hồn (H-55c) Thùng tuần hồn có nhiệm vụ cấp nước mồi bơm chân không bù lượng nước bơm chân không bị hao hụt q trình làm việc, đồng thời nơi tiếp nhận khí nước bơm chân khơng đẩy Bơm chân khơng chọn theo độ chân khơng cần thiết lưu lượng khí ðộ chân không nên chọn HCK = 7-9 m.c.n Lưu lượng bơm chân khơng xác định theo cơng thức: QCK = k (VB + VH)H1 / T (H1 - Hđhh) Trong k VB VH H1 Hđhh T chữa hệ số dự trữ lấy khoảng (0,5-1,1) thể tích khí thân bơm, tính m3 thể tích khí ống hút, tính m3 cột áp khí điều kiện bình thường H1 = PH / γ = 10 m chiều cao hút địa hình bơm ly tâm thời gian mồi bơm ly tâm, tính phút Với bơm sinh hoạt T = 5/ Bơm cháy T ≤ 2/ Trình tự làm việc thiết bị tiến hành sau: • • • • • Cho nước từ thùng tuần hoàn vào bơm chân khơng mở khóa đường ống dẫn khí ðóng ñộng ñiện bơm chân không ðiều chỉnh lượng nước cấp cho bơm chân khơng khóa k Theo dõi thước đo mực nước thùng tuần hồn đến thấy nước thùng dâng lên ñến mức qui ñịnh, tức bơm chân không ñã hút nước bơm ly tâm ra, bơm ly tâm ñã ñược mồi ðóng động điện bơm ly tâm Khi bơm ly tâm làm việc bình thường đóng khóa đường ống dẫn khí, ngắt động điện bơm chân khơng, tháo thùng tuần hồn Nếu trạm bơm bố trí nhiều tổ máy mồi tổ máy Bơm chân không cho làm việc với nước Nếu dùng bơm chân khơng để mồi cho bơm ly tâm bơm nước thải bơm chân khơng bơm ly tâm phải ñặt thùng phân ly ñể phân tách khí nước bẩn Từ khí lại bơm chân khơng hút đưa vào thùng tuần hồn 2.26 KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ BƠM LY TÂM Bơm ly tâm ngày ñược sử dụng rộng rãi lĩnh vực ngành kinh tế quốc dân Trên giới bơm ly tâm ñã ñược sản xuất với nhiều loại khác Người ta ñã sản xuất loại bơm ly tâm cấp, nhiều cấp, bơm trục ñứng, bơm trục ngang, bơm dẫn nước vào phía, hai phía, bơm nước sạch, bơm nước bẩn bơm bùn cát v.v Trong phạm vi giáo trình giới thiệu số loại bơm thường dùng ngành cấp, thoát nước ñã ñược chế tạo sử dụng nước ta Bơm cấp, trục ngang Bơm ly tâm cấp, trục ngang ñược chế tạo với ba loại: loại cơng xơn, loại độc khối loại dẫn nước vào hai phía 2-55 Máy bơm loại cơng xơn Hình 56 Nắp; ðệm chống thấm; Buồng xoắn; Bánh xe cơng tác; Thân bơm; Vòng túp chống thấm; Dích ép túp; Ổ bi; Buồng chứa dầu; 10 Trục bơm; 11 Khớp nối; 12 Trục động Trên hình 56 giới thiệu cấu tạo bơm ly tâm trục ngang, kiểu công xơn Loại chế tạo có đường kính đầu nối ống vào tù 37-200 mm, lưu lượng từ 5-360 m3/h dùng để bơm chất lỏng có nhiệt độ ñến 800C Bánh xe công tác chế tạo gang đồng, lắp cơng xơn trục, cố định với trục nhờ then ñai ốc Trục thép, quay hai ổ bi Ổ bi đặt gò đỡ ngâm dầu ðầu nối ống hút nằm ngang, dạng cân đồng trục với bánh xe cơng tác ðầu nối ống đẩy đặt vị trí thẳng ñứng nằm ngang Vỏ bơm, ñệm chống thấm gang Trên mặt ghép buồng xoắn với nắp ñầu nối ống hút Trục bơm ñược dẫn ñộng trục ñộng qua khớp nối ñến dùng truyền đai Hình 57 Vỏ bơm; ðộng điện; Bánh xe cơng tác Ở nước ta bơm ly tâm loại cơng xơn sản xuất với 12 loại có cột áp từ 11-49 m, lưu lượng từ 17-350 m3/h ký hiệu LT Ví dụ bơm OLT25, O đường kính đầu nối ống hút tính mm giảm 25 lần LT ly tâm, 25 hệ số tỉ tốc ñã giảm 10 lần Ngồi ra, dùng loại bơm Liên Xô Về ký hiệu tương tự chữ LT ñược thay K (Koucoλµoµ) Bơm độc khối Hình 57 giới thiệu cấu tạo máy bơm ñộc khối Những phận làm việc chủ yếu thông số làm việc loại bơm giống bơm cơng xơn giới thiệu Bơm độc khối khơng có gối đỡ trục, lực dọc trục ổ ñỡ ñộng chịu bánh xe công tác lắp phần kéo dài trục ñộng ñiện vỏ bơm ñược ghép với bích động Loại bơm ưu điểm bơm kiểu cơng xơn chỗ kích thước biến dạng theo chiều trục nhỏ Ở nước ta, bơm độc khối chưa sản xuất, Liên Xơ chế tạo bơm với ký hiệu KM, nghĩa bơm cơng xơn kiểu độc khối Bơm nước vào hai phía Hình 58 mơ tả cấu tạo bơm ly tâm nước vào hai phía, dùng để bơm nước chất lỏng có nhiệt độ đến 800C Bơm sản xuất có lưu lượng từ 120-12000 m3/h, cột áp từ 10-140 mét chiều cao hút cho phép từ 5m trở xuống Bánh xe cơng tác hai phía dẫn nước vào lắp cố ñịnh trục nhờ then bọc gang bảo vệ trục Bánh xe thường chế tạo gang, dùng để bơm nước có chứa chất ăn mòn chế tạo đồng thép khơng rỉ Trục thép, quay hai ổ bi hai đầu trục Ổ bi bơi trơn mỡ Thân bơm chế tạo gang, có mặt ghép nằm ngang theo hướng tâm trục ðầu nối ống hút ống đẩy bố trí nửa thân bơm Cấu tạo tiện 2-56 lợi cho việc kiểm tra, sửa chữa Bơm thường ñược dẫn ñộng ñộng ñiện Trục bơm nối trực tiếp với trục ñộng khớp nối ñàn hồi Hình 58 Bơm ly tâm nước vào hai phía 1- Thân bơm; 2- Nắp thân bơ; 3- Bánh xe công tác; 4- Trục; 5- Vòng đệm chống thấm 6- Ống cấp nước cho vòng túp; 7- Ổ bi; 8- Khớp nối; 9- Vòng túp chống thấm Bơm ly tâm nước vào hai phía nước ta chưa sản xuất Với phát triển ngành cấp nước, loại bơm lưu lượng cột áp lớn cơng nghiệp chế tạo bơm ta sản xuất hàng loạt Hiện thường sử dụng bơm nước vào hai phía kiểu A HA Liên Xô kiểu E Bungari Các chữ số chữ ký hiệu bơm tương tự phần Ví dụ bơm 10A 6, 10 đường kính đầu nối ống hút tính mm ñã giảm ñi 25 lần, hệ số tỉ tốc ñã giảm ñi 10 lần Bơm cấp trục đứng Hình 59 Bơm ly tâm trục đứng 1- Khớp nối; 2- Trục bơm; 3- Bánh xe công tác 4- Vỏ bơm; 5- ðầu nối ống hút Bơm ly tâm cấp trục ñứng thường ñược dùng ñể bơm nước nơi trạm bơm bố trí sâu mực nước nguồn dao động nhiều Hình 59 giới thiệu cấu tạo bơm ly tâm trục ñứng Bánh xe cơng tác chế tạo gang, lắp đầu trục Trục thép, quay ổ trượt chiều sâu ñặt bơm lớn, trục ñược nối ñoạn dài 1,5-2,5m ðầu nối ống hút nằm ñồng tâm với trụ ðầu nối ống đẩy có hướng vng góc với trục Vỏ bơm gang, gồm hai nửa mặt ghép nằm theo chiều thẳng ñứng ðộng ñiện dẫn ñộng bơm ñặt mặt ñất Máy bơm loại ta thường dùng Liên Xô, với bơm B có lưu lượng đến 65000 m3/h, cột áp từ 18-105m Bơm nhiều cấp trục ngang Bơm ly tâm nhiều cấp ñã ñược sản xuất với hai loại: trục ñứng trục ngang Bơm trục ñứng thường dùng ñể bơm nước giếng khoan (2.36, 39) Ở ñây xét bơm nhiều cấp trục ngang Trên giới, loại bơm ñã ñược sản xuất với lưu lượng từ 10-1300 m3/h, cột áp từ 201600 m Trong bơm nhiều cấp, bánh xe cơng tác đặt đối xứng đơi một, đặt nối hướng Hình 60 giới thiệu cấu tạo bơm cấp, bánh xe lắp trục theo hướng Trục bơm quay hai ổ bi nối với trục ñộng khớp nối Vỏ bơm gang, gồm nhiều ñoạn nối với theo ghép vng góc với trục nhờ bu tơng kéo sau cấp cuối đặt đĩa giảm tải Ở nước ta ñã chế tạo hai loại bơm nhiều cấp: loại hai cấp 6LT2*2 có lưu lượng Q = 110160 m3/h, cột áp H= 150m, chiều cao hút 6,5 m, loại cấp 4LT9*4 có lưu lượng Q = 50m3/h, cột áp H = 140 m chiều cao hút cho phép 3m Ngồi ra, ta dùng loại bơm nhiều cấp khác Liên Xô kiểu M cho lưu lượng cột áp lớn 2-57 Hình 60 Bơm nhiều cấp trục ngang 1- Nắp trước; 2- Cấp bơm; 3- Bu tông kéo 5- ðầu nối ống ñẩy; 6- ðĩa giảm tải Bơm nước bẩn Bơm nước bẩn loại bơm ñược dùng ñể bơm nước thải sinh hoạt sản xuất, nước có lẫn bùn cát Cũng tương tự bơm nước sạch, bơm nước bẩn thường chế tạo với kiểu: cơng xơn, nước vào hai phía phía, trục đứng trục ngang Khác với bơm nước sạch, bơm nước bẩn chế tạo cấp, bánh xe cơng tác có từ hai ñến bốn cánh kênh dẫn cánh rộng, cho phép rác rưởi hỗn hợp có hạt khơng lớn qua Các nhà máy chế tạo bơm ta sản xuất bơm nước thải theo ñơn ñặt hàng, phần lớn bơm loại ñang sử dụng nước ta bơm Liên Xơ Dưới số loại bơm Liên Xơ sản xuất thơng số làm việc nó: Bơm Hφ có lưu lượng Bơm φ có lưu lượng Bơm HφB có lưu lượng Bơm φB có lưu lượng Bơm φM có lưu lượng Q = 45-864 m3/h, cột áp H = 9,7 -30 m Q = 215 - 2200 m3/h, cột áp H = 50-105 m Q = 36 - 150 m3/h, cột áp H = 13-70 m Q = 1800-9000 m3/h, cột áp H = 18-35 m Q = 200-400 m3/h, cột áp H = 17-40 m Hình 61 giới thiệu bơm nước bẩn cấp công xôn trục ngang ký hiệu Hφ (H- máy bơm, φ - bẩn) Bơm có bánh xe cơng tác kiểu kín, phía dẫn nước vào Ở ñầu nối ống vào vỏ ép hốc ñặc biệt ñể rửa bơm ðầu nối ống hút có dạng côn nằm dọc theo trục bơm ðầu nối ống đẩy vng góc với trục bơm nằm theo hướng nằm ngang thẳng đứng Hình 61 Bơm nước bẩn loại Hφ 1- Thân bơm; 2- Cửa ñể rửa; 3- ðầu nối ống hút; 4- ðầu nối ống đẩy Hình 62 giới thiệu bơm nước bẩn trục ñứng; ký hiệu φB ðây loại bơm lưu lượng lớn, kết cấu có nhiều điểm khác với loại lưu lượng nhỏ Hφ Vỏ bơm gang gồm nắp trên, nắp buồng xoắn Bánh xe công tác gang lắp ñầu trục Trục quay hai ổ ñỡ Ở nằm vỏ bơm, ñặt gối ñỡ bệ, dùng ổ bi chăn chịu lực hướng trục phát sinh trình bơm làm việc Với bơm lưu lượng lớn 16φB-18, 24φB-13, 26φB-22 ổ ổ trượt, lực hướng trục ổ ñộng chịu Ở bơm trục ñứng trục bơm nối với trục ñộng ñiện khớp nối cứng, bơm ñặt ñộ sâu lớn trục bơm trục động có đoạn trục truyền trung gian Máy bơm đặt độ sâu càn ñộng ñiện ñặt mặt ñất Hình 62 Bơm nước bẩn loại φB 1- Phần bơm; 2- Ổ ñĩa; 3- ðộng điện Ngồi loại bơm giới thiệu có bơm ly tâm tự mồi bơm nước sạch, bơm hóa chất, bơm bùn đất, loại bơm ly tâm dùng tương ñối nhiều sản xuất xây dựng 2-58 Nhìn chung, bơm ly tâm loại ñược sử dụng rộng rãi lĩnh vực kinh tế quốc dân ñặc biệt lĩnh vực cấp thoát nước Loại bơm có kết đơn giản chắn, trọng lượng nhỏ, kích thước khơng lớn Bơm nối ñược trực tiếp với ñộng cơ, việc quản lý ñơn giản, ñộ tin cậy làm việc cao So với loại bơm khác, bơm ly tâm có hiệu suất cao, cho phép ñiều chỉnh lưu lượng cột áp phạm vi lớn, cách ñiều chỉnh ñơn giản Khi chọn bơm phải dựa vào mục đích sử dụng lưu lượng cột áp yêu cầu Ở trạm bơm lưu lượng nhỏ nên dùng bơm ly tâm kiểu công xôn, trạm bơm lưu lượng lớn nên dùng bơm nước vào hai phía 2.27 VẬN HÀNH BƠM LY TÂM Vận hành bơm ly tâm gồm việc: mở máy, theo dõi bảo quản trình làm việc, tắt máy Cơng việc kiểm tra, xiết chặt ñai ốc mối ghép mặt bích bệ máy, đóng khóa chân khơng kế, ống ñẩy ống dẫn nước phụ; mở khóa áp kế Sau tiến hành mồi bơm Khi q trình mồi bơm kết thúc đóng ñộng ñiện, chạy bơm Sau ñạt số vòng quay yêu cầu áp kế giá trị thích hợp mở khóa chân khơng kế khóa đường ống dẫn nước đến cụm nắp bít Nếu ổ trục bơm làm nguội nước dẫn nước đến làm nguội ổ Sau cùng, mở khóa ống ñẩy ñể bơm ñưa nước vào hệ thống Trong số trường hợp cho phép mở máy khóa ống đẩy mở trường hợp khơng dẫn ñến tải ñộng ống ñẩy ñặt van chiều Trong thời gian bơm làm việc phải ý kiểm tra thường xuyên làm việc tổ máy nhờ dụng cụ kiểm tra, ño lường, kinh nghiệm quản lý Các phận làm việc bánh xe công tác, ổ bi, vòng chèn phận dễ bị ăn mòn, hư hỏng Vì phải đặc biệt ý đến chúng Thơng thường bơm làm việc cần kiểm tra: • Nhiệt độ ổ trục, với ổ trượt, nhiệt ñộ làm việc ổ không trượt nhiệt ñộ mơi trường xung quanh 450C, khơng lớn 800C; với ổ bi , nhiệt ñộ ổ khơng lớn nhiệt độ mơi trường xung quanh 606C, khơng lớn 950C • Áp lực dẫn hệ thống bôi trơn hay mức dầu buồng chứa dầu ổ trục Kiểm tra chất lượng dầu hệ thống bơi trơn độ nhớt, ñộ axit, xem xem dầu có bị bẩn có lẫn nước khơng Nếu chất lượng dầu khơng bảo ñảm phải thay dầu Thông thường sau 800-1000h làm việc, cần thay dầu • Sự làm việc cụm nắp bít; ổ cụm nắp bít cần có nước dẫn đến để làm nguội vòng túp, lượng nước chảy qua khơng nhiều q (khoảng 5-10 giọt phút) Nếu nước chảy nhiều cần xiết chặt bích ép túp chảy khơng có nước chảy ra, phải nới lỏng bích ép túp Lượng nước chảy qua ngồi tác dụng tránh cho ngãng trục bọc bảo vệ trục khơng bị mài mòn, để kiểm tra làm việc đệm chống thấm 2-59 Ngồi ra, cơng nhân vận hành phải thường xuyên xem xét tình trạng làm việc tồn tổ máy bulơng mối ghép, bulơng móng, tổ máy phải làm việc êm, trục khơng bị rung đảo, tình trạng khớp nối bích nối, tình trạng cụm nắp bít vòng túp Tùy thuộc vào kết cấu máy bơm ñiều kiện làm việc nó, sau 2500h làm việc cần kiểm tra ñiều chỉnh lại khe hở ổ trục, sau thời gian không 800010000h làm việc phải tiến hành kiểm tra toàn máy bơm sửa chữa lớn Khi bơm làm việc, nước khơng lên khơng đủ lưu lượng, cột áp nên dừng máy kiểm tra lại tất van, khóa, ống hút, lưới chắn rác bánh xe cơng tác Khi tắt máy tiến hành ngược lại trình tự mở máy, nghĩa là: • • • • Từ từ đóng khóa ống đẩy (khoảng 2-3 phút) ñể chuyển dẫn bơm sang làm việc chế ñộ khơng tải ðóng khóa chân khơng kế Ngắt động điện ðóng khóa áp kế đường ống dẫn nước đến cụm nắp bít, đến buồng làm 2-60 ... (2. 15) có Hlt m = U2C2U / g w2 C2 Cr 2 2 U2 C2U Hình 29 Tam giác vận tốc Từ tam giác vận tốc (H -29 ) có C2r = U2 - C2rcotg 2 Từ (2. 26) có C2r = Qlt / πD2b2 Do Hlt ∞ = U2/g2 (U2 - C2r cotg 2) ... lưu lượng, có quan hệ 2- 25 QM/QN = (π D2b2C2r ηTT)M / (π D2b2C2r ηTT)N* D2M/D2N* b2M/b2N* C2rM / C2rN Theo luật tương tự ta có D2M / D2N = b2M / b2N Và C2rM / C2rN = (D2M/D2N)* (nM / nN) Vì QM... C1 = C1R = C2R (2. 21) Theo (2. 10) có cột áp động: 2- 13 Hñ∞ = (C 22 - C2R2) / 2g Từ tam giác vận tốc (H-16) có: C 22 - C2r2 = C2U2 Nên Hđ∞ = C2U2 Theo phương trình có: H = Ht + Hñ = U2C2U / g Ta khảo