Tiểu luận bơm quạt máy nén: Tìm hiểu về bơm ly tâm và hiện tượng xâm thực

Tiểu luận bơm quạt máy nén: Tìm hiểu về bơm ly tâm và hiện tượng xâm thực, Tiểu luận bơm quạt máy nén: Tìm hiểu về bơm ly tâm và hiện tượng xâm thực,Tiểu luận bơm quạt máy nén: Tìm hiểu về bơm ly tâm và hiện tượng xâm thực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH TIỂU LUẬN MÔN BƠM, QUẠT, MÁY NÉN Đề tài: Tìm hiểu bơm ly tâm tượng xâm thực Giáo viên hướng dẫn: ThS Bùi Thanh Hùng Mã lớp: 125949 Học kỳ: 20202 Sinh viên thực hiện: Ngô Quang Nguyên MSSV: 20172087 Hà Nội Tháng - 2021 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, 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 Máy bơm có nhiều ưu điểm bật, sử dụng rộng rãi nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác từ công nghiệp đến dân dụng Điển hình máy bơm ly tâm ứng dụng để vận chuyển chất lỏng có độ nhớt thấp nước ngọt, nước biển Sử dụng hệ thống bơm có lưu lượng lớn mà khơng cần đến cột áp cao cần có lưu lượng lớn Bơm sử dụng ngành công nghiệp, nông nghiệp khác như: Hệ thống làm mát phòng làm lạnh, phòng cháy chữa cháy, hay để tưới tiêu cho trồng, Máy bơm ly tâm dần trở thành vật thiếu sống Trong trình học tập lớp nghiên cứu thêm tài tài liệu bơm ly tâm, em nhận thấy tượng xâm thực ảnh hưởng lớn đến bơm ly tâm Đặc biệt ảnh hưởng đến việc hoạt động làm việc bơm, lâu dần phá hủy bơm gây thiệt hại nhiều kinh tế cho người dân xí nghiệp Chính tiểu luận làm đề tài: “Tìm hiểu bơm ly tâm tượng xâm thực.” Qua tiểu luận em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Thanh Hùng thầy Bùi Hồng Sơn nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em trình học tập Em hi vọng thầy đánh giá góp ý để tiểu luận em hồn thiện CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BƠM LY TÂM 1.1 1.2 1.3 1.4 Khái quát bơm ly tâm 1.1.1 Sơ lược bơm ly tâm 1.1.2 Sơ đồ cấu tạo máy bơm 1.1.3 Các phận bơm ly tâm 1.1.4 Nguyên lý làm việc bơm ly tâm 1.1.5 Phân loại máy bơm ly tâm Các thông số bơm ly tâm 1.2.1 Lưu lượng 1.2.2 Cột áp 1.2.3 Công suất Phương trình làm việc bơm ly tâm 1.3.1 Phương trình cột áp lý thuyết 1.3.2 Cột áp thực tế Hiệu suất bơm ly tâm yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bơm ly tâm 1.4.1 Tổn thất thể tích 1.4.2 Tổn thất thủy lực 1.4.3 Tổn thất khí 1.5 Quan hệ tương tự bơm ly tâm 10 1.6 Đường đặc tính làm việc bơm ly tâm 10 1.7 1.8 1.6.1 Đường đặc tính làm việc, đường đặc tính tính tốn 11 1.6.2 Công dụng đường đặc tính 14 1.6.3 Đường đặc tính tổng hợp 14 Ghép bơm ly tâm 15 1.7.1 Ghép song song 15 1.7.2 Mắc nối tiếp 18 Lực hướng trục bơm ly tâm 20 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 23 2.1 Bản chất tượng xâm thực 23 2.1.1 Bản chất 23 2.1.2 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến vật liệu 24 2.1.3 2.2 2.3 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến đường đặc tính bơm 24 Nguyên nhân dấu hiệu nhận biết 25 2.2.1 Nguyên nhân 25 2.2.2 Dấu hiệu nhận biết xâm thực 26 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa tượng xâm thực 26 2.3.1 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa 26 2.3.2 Tính áp suất cửa hút bơm để tránh xâm thực 27 2.3.3 Tính vận tốc chất lỏng đầu vào 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BƠM LY TÂM 1.1 Khái quát bơm ly tâm 1.1.1 Sơ lược bơm ly tâm Bơm ly tâm loại máy thuỷ lực cánh dẫn, việc trao đổi lượng máy với chất lỏng thực lượng thuỷ động dòng chảy qua máy Bộ phận làm việc bơm ly tâm bánh cơng 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 dòng chảy nên có ý nghĩa quan trọng việc trao đổi lượng máy với dòng chảy Khi bánh công tác bơm ly tâm quay, cánh dẫn truyền nhận từ động cho dịng chất lỏng qua tạo thành lượng thuỷ động cho dịng chảy Nói chung lượng thuỷ động dòng chảy bao gồm thành phần chính: động áp Chúng có mối quan hệ mật thiết với Trong trình làm việc bơm, 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 Còn máy thuỷ lực cánh dẫn bơm ly tâm, lượng cột áp tăng tới mức cần thiết, cịn lại tồn lượng thuỷ động dòng 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 1.1.2 Sơ đồ cấu tạo máy bơm Hình 1-1 Sơ đồ cấu tạo bơm ly tâm cấp kiểu Canson 1- Bánh xe công tác; 2- Trục; 3- Đĩa trước; 4- Đĩa sau; 5- Bánh xe công tác; 6-Buồng xoắn; 7- Ống hút; 8- Ống đẩy Bộ phận quan trọng bơm ly tâm bánh xe công tác 1, lắp cố định trục 2, bánh xe công tác gồm đĩa trước 3, đĩa sau 4, hai đĩa cánh 5, có chiều cong ngược với chiều quay bánh xe đặt buồn xoắn Chất lỏng dẫn vào bánh xe công tác qua ống hút dẫn khỏi bơm qua ống đẩy Giữa trục bơm vỏ đặt vòng bít (cịn gọi cụm nắp bít) để ngăn khơng cho chất lỏng chảy ngồi khí từ ngồi xâm nhập vào bên thân bơm Trước làm việc ống hút thân bơm phải chứa đầy nước Công việc gọi mồi bơm Khi bánh xe công tác quay, tác dụng lực ly tâm, chất lỏng chứa đầy kênh cánh chuyển động từ tâm khỏi bánh xe công tác với vận tốc lớn, sau vào buồng xoắn Tại đây, chuyển động chất lỏng điều hòa theo chiều dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển động chất lỏng giảm dần để biến phần áp lực động dòng chảy sau bánh xe thành áp lực tĩnh Sau khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống đẩy bể chứa Đồng thời với trình trên, cửa vào bánh xe công tác áp suất giảm xuống nhỏ áp suất khơng khí nhiều Trên mặt thoáng nước bể hút lại chịu tác dụng áp suất khơng khí Do chênh lệch áp suất, nước từ bể hút liên tục chảy qua ống hút vào máy bơm Trong bơm ly tâm, trình hút đẩy diễn liên tục, đồng thời Vì cấp chất lỏng bơm liên tục đặn 1.1.3 Các phận bơm ly tâm Hình 1-2 Máy bơm ly tâm trục ngang vào 1- đầu nối ống đẩy; 2-đầu nối ống hút; 3-buồng xoắn; 4- vỏ bơm; 5- ổ trục; 6-then lắp khớp nối trục; 7- trục; 8- đế; 9- buồng chứa dầu; 10- bích ép túp; 11-vịng túp; 12vòng chia nước; 13- đĩa chủ động; 14- cánh bánh xe công tác; 15,20- đệm chống thấm; 16- đai ốc; 17- then lắp bánh xe công tác; 18- lỗ giãm tãi; 19- ống bao bảo vệ trục a, Bánh xe cơng tác Hình 1-3 Bánh xe cơng tác kiểu kín dẫn nước vào phía Hình 1-4 Bánh xe cơng tác kiểu hở dẫn nước vào phía 1-Đĩa trước; 2-Đĩa sau; 3-Cánh; 4-Bạc 1- Cánh; 2- Đĩa; 3- Bạc Bánh xe công tác phận quan trọng máy bơm Nó có nhiệm vụ truyền lượng nhận từ động cho chất lỏng Bánh xe cơng tác kiểu kín dẫn nước vào phía (Hình 1-4) gồm đĩa trước đĩa sau, đĩa sau có cánh bạc để lắp trục bơm Bánh xe kiểu hở (Hình 1-3) khác bánh xe kiểu kín khơng có đĩa trước, cánh lắp sát với vỏ bơm Bánh xe kiểu hở thường dùng với bơm chất lỏng có hạt (bơm bùn đất, bơm cát sỏi…) Đôi loại bơm giếng khoan sử dụng bánh xe cơng tác kiểu hở Hình 1-5 Bánh xe cơng tác kiểu kín dẫn nước vào hai phía Bánh xe dẫn nước vào hai phía (Hình 1-5) có hai đĩa đĩa Bạc lắp trục đĩa Bánh xe nước vào hai phía thường dùng với bơm có lưu lượng lớn, đặc tính làm việc bơm tốt Với cách dẫn nước vào bánh xe không gây lực hướng trục bơm làm việc cho phép bố trí hai ổ trục hai phía bánh xe làm tăng độ cứng vững bơm Bánh xe cơng tác bơm ly tâm thường có – cánh Với bơm dùng để bơm chất lỏng bẩn, bơm bùn đất cánh bánh xe hơn, thường có 1-4 cánh Kích thước phần dẫn dịng bánh xe xác định nhờ tính tốn thuỷ động Bánh xe chịu tác dụng nhiều lực: phản lực dòng chảy, lực ly tâm bánh xe lắp căng trục cịn có phản lực tác dụng chỗ lắp Ngoài việc thỏa mãn yêu cầu thuỷ động phần dẫn dòng độ bền khí, việc thiết kế bánh xe phải tạo nên dạng thuận lợi cho việc đúc gia cơng khí Cơng nghệ đúc ngày cho phép chế tạo bánh xe cơng tác có phần dẫn dịng với độ xác cao bề mặt rãnh sạch, không cần phải gia công thêm Vật liệu chế tạo bánh xe công tác bơm phải đáp ứng đươc yêu cầu tổ hợp độ bền học, độ giãn nở, tính chống ăn mịn chống mài mịn 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 phải bền mà cịn phải dẻo để trường hợp có dị vật trơi lọt vào bơm khơng làm hỏng bánh xe Do khe hở bánh xe đệm chống thấm bé nên bánh xe chạm tức thời vào đệm Bởi vật liệu bánh xe phải có tính chống mài mịn tốt Ngồi ra, bánh xe bị han gỉ tính chất hố học sinh vật sống nước Vận tốc dòng chảy lớn bánh xe khe hở đệm chống thấm, tạo nên điều kiện làm việc xấu, dẫn đến vật liệu dễ mặt ăn mòn, han gỉ Vật liệu bánh xe phải có tính đúc tốt dễ dàng gia cơng khí Đa số trường hợp bánh xe công tác chế tạo gang xám Bơm dùng để bơm hoá chất chế tạo gang silic, nhược điểm loại vật liệu dòn Những máy bơm lớn , áp lực cao, bánh xe chế tạo thép không gỉ Những bơm bơm chất lỏng có chứa bột, bánh xe chế tạo thép mangan để nâng cao độ cứng Trong thời gian gần đây, người ta có sử dụng chất dẻo, loại vật liệu có độ bền học tương đối cao chịu tác dụng mơi trường khí thực để chế tạo bánh xe công tác b, Ống vào Hình 1-6 Sơ đồ cấu tạo phận dẫn dịng bánh xe công tác bơm ly tâm a-Kiểu hướng trục; b-Kiểu dẫn nước từ phía bên; c-Kiểu nửa xoắn Ống vào kiểu dẫn nước từ phía bên tổn thất thuỷ lực lớn cả, đảm bảo 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 thuỷ lực lớn so với loại chóp hướng trục Nhưng ống vào loại cho phép giảm nhỏ kích thước biến dạng máy bơm theo chiều trục, thuận lợi sử dụng cho bơm nước vào hai phía bơm nhiều cấp c, Ống tháo dịng Ống tháo dịng có nhiệm vụ dẫn chất lỏng sau khỏi bánh xe công tác vào ống đẩy Ống tháo dòng phải đảm bảo hai yêu cầu: Thứ bảo đảm dòng chảy đối xứng so với trục khỏi bánh xe cơng tác, tạo điều kiện cho dịng chảy tương đối ổn định vùng bánh xe công tác Thứ hai biến động dòng chảy sau bánh xe công tác thành Ống tháo dòng phận quan trọng phần dẫn dịng, ảnh hưởng lớn đến hồn thiện kỹ thuật bơm Ống tháo dịng thường có ba loại : Ống tháo kiểu xoắn, ống tháo kiểu cánh, ống tháo kiểu vòng khuyên Ống tháo kiểu 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, cịn vận tốc trung bình dịng chảy lại giảm dần Sự giảm vận tốc chủ yếu xảy phần ống loe sau rãnh xoắn Ống tháo kiểu xoắn có dạng chảy lượn hoàn thiện, hiệu suất thuỷ lực cao, kết cấu đơn giản Nó sử dụng rộng rãi khơng bơm cấp mà bơm nhiều cấp Ống tháo kiểu cánh nguyên tắc làm việc giống ống tháo xoắn, khác chủ yếu chúng cấu tạo công nghệ gia công Tiết diện ống tháo cánh có dạng chữ nhật, thuận tiện cho việc gia cơng khí Về mặt thuỷ lực, ống tháo cánh có nhiều nhược điểm so với ống tháo xoắn Khi chế độ làm việc thay đỗi ống tháo cánh xuất tổn thất cục dòng chảy chảy vào ống tháo bị lệch hướng so với tính tốn Vì ống tháo cánh dùng số kết cấu bơm nhiều cấp Ống tháo kiểu vành khuyên rãnh tiết diện không thay đổi nằm xung quanh cửa bánh xe công tác Loại ống tháo dùng cho bơm bơm chất lỏng bẩn Do tiết diện vòng rãnh khuyên khơng thay đổi nên vận tốc chuyển động trung bình chất lỏng tiết diện khác khác nhau, tính chất đối xứng dịng chảy bị phá vỡ, dẫn đến tăng tổn thất thuỷ lực d, Trục bơm Trục bơm thường chế tạo thép bơm làm việc với chất lỏng có chứa chất ăn mịn trục chế tạo thép khơng gỉ, kích thước trục xác định từ điều kiện bền, từ độ biến dạng cho phép tác dụng tải trọng động tĩnh từ giá trị tới hạn số vịng quay Bánh xe cơng tác cố định trục nhờ then đai ốc định vị Trong nhiều trường hợp, trục lắp ống bao bảo vệ để chống ăn mòn mài mòn Ở đầu trục có lắp bánh đai nửa khớp nối để nối với trục động điện e, Ổ trục Ổ trục dùng ổ bi ổ trượt để chịu tải trọng hướng tâm hướng trục tác dụng lên roto Chọn kiểu ổ trục phụ thuộc vào vận tốc quay trục, phụ tải cơng dự trữ để bơm làm việc Ổ bi có 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 babít Trong nhiều trường hợp bơm làm việc với nước lạnh, người ta dùng ổ trượt lót cao su tổng hợp f, Vỏ bơm Tuỳ thuộc vào ứng suất học, vỏ bơm chế tạo gang thép Vỏ bơm bao gồm phận để dẫn tháo dòng chảy khỏi bánh xe để nối chi tiết không chuyển động thành khối chung Phần dẫn dịng bơm có ống tháo kiểu xoắn thường chế tạo liền với vỏ đúc Đều làm rãnh có dạng thuận lợi mặt thuỷ động việc gia cơng khí đơn giản đến mức tối đa g, Đệm chống thấm Giữa cửa vào bánh xe vỏ bơm có khe hở nhỏ để tránh cọ sát bánh xe vào vỏ Do chênh áp lực, có phần chất lỏng sau qua banh xe bị quay lại miệng hút cấp trước (ở bơm nhiều cấp) qua khe hở Để giảm lượng chất lỏng này, người ta đặt vòng đệm chống thấm gang, thép đồng thay hư hỏng Đệm có nhiều kiểu: kiểu khe hở đơn giản , kiểu zic zắc kiểu cưa Khe hở giửa vành đệm chống thấm thường nằm khoảng 0,2 – 0,6 mm 1.1.4 Nguyên lý làm việc bơm ly tâm Khi 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, tạo 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 1.1.5 Phân loại máy bơm ly tâm a, Dựa theo cột áp Phân loại máy bơm theo cột áp gồm có: + Bơm cột áp thấp H < 20m; + Bơm cột áp trung bình: H 20m < H < 60m; + Bơm cột áp cao: H > 60m b, Dựa theo số bánh công tác Phân loại máy bơm theo số lượng bánh xe cơng tác gồm có: + Bơm cấp: trục bơm lắp bánh xe cơng ác, thường có cột áp thấp; + Bơm nhiều cấp: Có từ bánh xe trục bơm trở lên Thường có bơm hai cấp, ba cấp bốn cấp tương ứng Tại bơm này, nước qua bánh xe cấp vào bánh xe cấp tiếp tục tới hết Cột áp loại bơm tổng cột áp bánh xe công tác tạo nên c) Dựa theo cách dẫn chất lỏng vào bánh xe công tác + Bơm nước vào phía; + Bơm nước vào phía: Loại bơm có giá trị cột áp với bơm nước vào phía loại bơm cho lưu lượng lớn nhiều d) Dựa theo hệ số tỷ tốc + Bơm tỷ tốc cao: hệ số tỷ tốc bơm nằm khoảng 150-300; số lưu lượng có hiệu suất Dóng điểm có hiệu suất lên đường đặc tính H-Q nối lại đường cong, ta có đường cong hiệu suất Hình 1-11 Đường đặc tính tổng hợp bơm ly tâm 1.7 1.7.1 Ghép bơm ly tâm Ghép song song a, Ghép song song bơm Dùng trường hợp hệ thống có yêu cầu lưu lượng lớn lưu lượng bơm Điều kiện để bơm ghép song song làm việc làm việc, bơm ghép có cột áp: H1 = H2 = H3 = = Hi Để xác định lưu lượng bơm ghép song song làm việc hệ thống, cần xây dựng đường đặc tính chung bơm ghép (H - QC) biết đường đặc tính lưới (Hlưới - Q) Đường đặc tính chung bơm ghép song song (H - QC) hệ thống xây dựng cách cộng lưu lượng với cột áp (cộng hoành độ tung độ) Ví dụ: Khảo sát hai bơm có đường đặc tính khác nhau: (H1–Q) (H2–Q) ghép song song (hình 1-13), thấy với cột áp H > HB hệ thống có bơm làm việc Khi H = HB hai bơm làm việc lưu lượng hệ thống lưu lượng bơm ứng với điểm B (QB = Q2) 15 Hình 1-12 Ghép song song hai bơm ly tâm H1 - Q: Đường đặc tính máy bơm thứ nhất; H2 - Q: Đường đặc tính máy bơm thứ hai; Hlưới - Q: Đường đặc tính lưới; Q1: Lưu lượng máy bơm thứ nhất; Q2: Lưu lượng máy bơm thú hai; Q1C: Lưu lượng máy bơm thứ ghép chung hai máy; Q2C: Lưu lượng máy bơm thứ hai ghép chung hai máy; QC: Lưu lượng hai máy ghép chung Điểm C (giao điểm đường đặc tính chung bơm ghép HC – Q đường đặc tính lưới Hl – Q) điểm làm việc bơm ghép hệ thống Khi bơm làm việc với Q1C, bơm làm việc với Q2C Như vậy, tổng lưu lượng hai bơm ghép song song hệ thống nhỏ tổng lưu lượng hai bơm làm việc riêng rẽ hệ thống QC=Q1C+Q2C p1  Ptr >> Pph Do áp lực dọc trục có xu hướng đẩy bánh cơng tác phía ngược với hướng chuyển động chất lỏng vào bánh công tác PI = p tr − p ph = (p − p1 )(R 21 − r ) 2 Hay PI = ..H t (R − r ) Trong thực tế, quay chất lỏng theo đĩa bánh công tác khe hở B C nên áp suất khe giảm dần từ vào (từ R2 →R1) theo đường parabol Ngoài áp lực hướng trục PI ra, cịn có áp lực hướng trục PII tác dụng lên bánh cơng tác theo hướng dịng chảy, PII xuất chất lỏng thay đổi phương chuyển động cửa vào bánh cơng tác, tính theo định luật động lượng: PII = m.Co = Q1 Co g Trong đó: + m: khối lượng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác [kg] + Co : vận tốc chất lỏng cửa hút bánh công tác; [m/s] + Q1: lưu lượng lý thuyết bánh công tác; [m3/s] +  trọng lượng riêng chất lỏng Vậy áp lực hướng trục tổng cộng tác dụng lên bánh công tác bơm là: P = PI − PII Đối với bơm nhiều cấp có số bánh cơng tác i tổng áp lực hướng trục là: A=i.P Nếu Rơto bơm bố trí thẳng đứng (bơm trục đứng) cơng thức tính tổng áp lực hướng trục A cần bổ sung thêm thành phần trọng lượng Rôto G: A = i.P  G Dấu + - tuỳ thuộc bố trí cửa vào bơm, gây lên áp lực hướng trục hay ngược chiều với trọng lượng G Rơto • Tác hại lực hướng trục : Lực hướng trục bơm làm mòn ổ chắn tạo nên sai lệch khe hở bơm làm cho Rôto cọ vào thân bơm làm việc gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm hỏng bơm • Cách khắc phục: - Đối với bơm có bánh cơng tác: + Dùng bánh cơng tác có hai cửa hút 21 + Cấu tạo vành lót kín thứ hai chia khe hở thân bơm đĩa sau bánh công tác thành hai phần Phần thơng với cửa đẩy có áp suất p  p2, phần thông với cửa hút lỗ khoan đĩa sau bánh công tác Nhược điểm phương pháp làm giảm hiệu suất lưu lượng Q - Đối với bơm có nhiều bánh cơng tác: + Bố trí bánh cơng tác thành cặp đối xứng + Dùng piston cân + Dùng đĩa cân + Chọn bơm theo điều kiện cho trước 22 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 2.1 Bản chất tượng xâm thực 2.1.1 Bản chất Theo tài liệu [2] trang 72 ta có xâm thực phá hủy liên tục dịng chất lỏng nói riêng (hay dịng lưu thể nói chung) vị trí bề mặt vật liệu, mà áp suất giảm xuống áp suất bay tương ứng với nhiệt độ chất lỏng Sự bay mãnh liệt chất lỏng tạo khối lượng bọt khí lớn liên tục tách khỏi bề mặt vật liệu tiếp xúc với dòng chảy đồng thời hạt chất lỏng không ngừng lao vào để chỗ bọt tách tạo nên va đập thủy lực lớn làm rỗ phá hỏng kim loại Trong máy bơm thủy lực nói chung, máy bơm vận chuyển dầu nói riêng Hiện tượng xâm thực vấn đề phức tạp, phụ thuộc vào chất chất lỏng, áp suất nhiệt độ chất lỏng, phụ thuộc vào kết cấu, chế độ làm việc chiều cao lắp đặt bơm - Chất lỏng tồn dạng chung tồn dạng hỗn hợp pha: pha lỏng; pha + khí hịa tan; pha rắn, nhũ tương Sự tồn pha, hình thành làm ảnh hưởng gây phá vỡ tính chất liên tục dòng chảy điều kiện định, tính đồng chất chất lỏng kém, khả phá vỡ tính chất liên tục dịng chảy phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất dịng chảy Xâm thực khơng gây phá hủy học mà cịn tạo tác dụng điện hóa cục chỗ có nhiệt độ đến 300oC, kết va đập thủy lực đạt đến áp suất 1130.105 N/m2 Do tượng mà vật liệu bị ăn mòn xâm thực Ăn mòn xâm thực lớn 15 lần ăn mòn điện Ta biết chất lỏng nhiệt độ định sôi áp suất tương ứng định chất lỏng Áp suất gọi áp suất bão hịa kí hiệu Pbh, điều kiện định muốn chất lỏng khơng hóa hơi, yêu cầu áp suất điểm lòng chất lỏng phải tồn áp suất dự trữ :∆Pdtrư =Pclong –Pbh (hay pcl > pbh) Để không cho chất lỏng hóa hơi, q trình làm việc chất lỏng nhiều yếu tố mà ta có ∆Pdtrư thay đổi, nhiệt độ cục cao, áp suất cục giảm điểm ∆Pdtrư giảm Thành phần tạp chất rắn lớn, khả trì áp suất dự trữ giảm, khả trì áp suất dự trữ cịn phụ thuộc vào lượng chất lỏng, tính chất lý hóa chất lỏng Khi chất lỏng làm việc hệ thống thủy lực máng thủy lực, thông số nhiệt độ, áp suất, thành phần pha biến đổi tồn diện cục bộ, làm tính ổn định thân Sự biến đổi làm cho áp suất dự trữ nhỏ không điểm này, chất lỏng hóa tạo thành bọt khí làm tăng hàm lượng chất lỏng lên Các bọt khí chất lỏng chuyển động khơng ngừng vào vùng có áp suất lớn áp suất bão hịa Các bọt khí ngưng tụ giảm thể tích đột ngột, với nhiều bọt 23 khí gây tượng cộng hưởng, áp suất lên tới hàng ngàn atmotphe phá hỏng chi tiết bơm Hiện tượng gọi tượng xâm thực bơm - Sự va đập thuỷ lực chất lỏng trình chuyển động hỗn độn vào máy bơm nguyên nhân gây nên tượng xâm thực, va đập gây nên chất lỏng với chất lỏng trình chuyển động chất lỏng với thành bánh công tác gây nên dao động cộng hưởng tạo nên dòng chất lỏng áp suất cao gây phá huỷ chi tiết bơm Với máy bơm vận chuyển dầu mỏ, chất lỏng chứa nhiều parafin thành phần hợp chất hữu khác có chứa nhiều khí hịa tan, nên yếu tố gây nên tượng xâm thực máy bơm vận chuyển dầu Dưới bảng thể mối quan hệ nhiệt độ áp suất nước xảy xâm thực: Bảng 2-1 Bảng thể mối quan hệ nhiệt độ áp suất nước xảy xâm thực T [oC] Ht [mH2O] T [oC] Ht [mH2O] 10 0.09 0.125 15 20 25 0.173 0.236 0.32 30 35 40 45 0.429 0.569 0.747 0.971 50 55 60 65 70 75 80 85 90 1.25 106 2.02 2.54 3.17 3.92 4.82 5.8 7.14 2.1.2 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến vật liệu Như ta biết xảy tượng xâm thực, chất lỏng bên xô tới phận máy đặc biệt bánh công tác bánh dẫn hướng với vận tốc lớn làm cho áp suất tăng lên đột ngột gây lên áp lực tác động vào bề mặt kim loại chi tiết lớn Do vật liệu làm chi tiết thường gang, thép đồng có khả chịu va đập khơng cao Ban đầu tạo nên vết nứt nhỏ bề mặt sau phát triển thành lỗ hổng Khi lỗ hổng hình thành, phần chất lỏng nhiều có trộn lẫn với hơi, xâm nhập vùng gây va đập lòng lỗ hổng ngày phát triển : Các bề mặt kim loại nhám không phẳng hấp thụ phần lớn lượng nên bị phá hủy tượng xâm thực nhanh so với bề mặt kim loại nhẵn phẳng Kim loại giòn bị phá hủy nhanh mạnh, ngồi chi tiết cịn bị phá hủy tác dụng hóa học gây gây hợp chất hữu chất khí hịa tan tách từ chất lỏng tượng có tính chất điện phân gây làm cho lớp bề mặt bị han gỉ 2.1.3 Ảnh hưởng tượng xâm thực đến đường đặc tính bơm Khi dịng chảy xuất bọt khí, bọt khí làm giảm lưu lượng bơm cách đột ngột, làm cho đường đặc tính đường đặc tính bơm thay đổi nhanh chóng thành đường cong kéo dài gần thẳng đứng 24 Hình 2-1 Đồ thị ảnh hưởng xâm thực đến đường đặc tính làm việc + H: Cột áp chưa có xâm thực; +  : Hiệu suất bơm chưa có xâm thực; + H ' Cột áp ảnh hưởng xâm thực; +  ’:Hiệu suất bị ảnh hưởng xâm thực Giai đoạn ban đầu bọt khí cịn cịn giới hạn khu diện tích hẹp, lưu lượng bơm chưa bị giảm nên đường đặc tính chưa bị thay đổi Khi bọt khí bắt đầu tăng lên dòng chảy lúc tiết diện dòng chảy giảm nhanh bọt khí tăng lên chiếm chỗ dòng chảy lưu lượng, cột áp, hiệu suất bơm giảm theo sau bơm ngừng hoạt động Qua nghiên cứu người ta thấy độ giảm cột áp vượt 3% lúc tượng xâm thực ảnh hưởng lớn đến đường đặc tính bơm Lúc lưu lượng bơm giảm nhanh sau bơm ngừng hoạt động 2.2 Nguyên nhân dấu hiệu nhận biết 2.2.1 Nguyên nhân Do tốc độ dòng chảy cửa vào lớn làm cho áp suất chất lỏng giảm mạnh, áp suất nhỏ áp suất bão hịa chất lỏng lúc xuất hiện tượng xâm thực • Hiện tượng xâm tực xảy do: + Kết cấu bánh dẫn có cửa hút không hợp lý dẫn đến chất lỏng vào tới cửa hút làm tăng vận tốc dòng chảy + Do đoạn ống bị uốn dòng gấp dẫn đến giảm áp cục + Do có tượng xốy tách dịng phận cánh dẫn bố trí góc hướng dịng cánh bơm có hệ số xâm thực lớn Lựa chọn số cánh số vịng quay khơng hợp lý 25 +Do tăng chiều cao hút, nguyên nhân dẫn đến tượng xâm thực tồn dịng làm cho làm cho áp xuất dịng chảy giảm mạnh mẽ • Một số nguyên nhân sau làm tăng chiều cao hút: - Chọn chiều cao đẩy bơm, tức khoảng cách từ mặt thoáng bể hút đến tâm trục máy bơm khơng - Lựa chọn tính tốn đường kính, chiều dài ống hút khơng hợp lý làm tăng tổn thất dường ống - Đường ống hút bị nhỏ lại dầu có thành phần parafin bám dính khơng cịn kích thước ban đầu làm tăng tổn thất thủy lực - Khí bên ngồi lọt vào máy qua hệ thống làm kín lọt vào tượng tạo phễu bể hút gây nên tượng xâm thực cục - Do lượng khí đồng hành dầu nhiều chưa tách lọc cách triệt để - Do nhiệt độ chất lỏng bơm thay đổi, nhiệt độ chất lỏng tăng dẫn đến tượng giảm áp - Do bề mặt bánh công tác không đảm bảo độ nhẵn 2.2.2 Dấu hiệu nhận biết xâm thực - Khi xảy tượng xâm thực bơm thường có tiếng ồn tiếng kêu lách tách phía trong, gây rung động bơm - Xảy tượng xâm thực dội làm giảm cột áp hiệu suất bơm cách đột ngột - Điện sử dụng bơm tăng nhanh đột ngột, bạn so sánh hóa đơn tiền điện hàng tháng để nhận biết - Dòng chảy máy bị gián đoạn, lưu lượng nước bơm không ổn định giảm đột ngột tượng xâm thực gây 2.3 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa tượng xâm thực 2.3.1 Một số biện pháp khắc phục ngăn ngừa Để máy bơm làm việc ổn định đạt hiệu suất cao cần phải có giải pháp loại bỏ ngăn ngừa nguyên nhân gây nên tượng xâm thực Đảm bảo lượng khí đồng hành dầu tách lọc bơm vào Đấy yếu tố quan trọng cơng tác vận chuyển dầu, định lớn đến hiệu suất làm việc bơm Để giảm lượng khí ta cần: + Có thiết bị tách lọc hợp lý cho lượng khí đồng hành sau tách lọc + Sử dụng bình ngưng lớn tập trung dầu qua thời gian sau điều phối máy bơm + Hạn chế vận tốc chất lỏng dòng chảy bơm + Đảm bảo áp suất, nhiệt độ trình bơm Nhiệt độ áp suất dầu có ảnh hưởng lớn đến tượng xâm thực Khi nhiệt độ dầu tăng dẫn đến áp suất giảm Nếu áp suất giảm đến giá trị nhỏ áp suất bão hịa dầu xuất xâm thực Ngồi áp suất dầu giảm độ nhớt dầu 26 giảm, tỷ trọng dầu tăng Đây nguyên nhân quan trọng làm giảm hiệu suất bơm Do muốn đảm bảo áp suất nhiệt độ dầu ổn định q trình bơm cần phải có thiết bị kiểm tra nhiệt độ áp suất dầu bình, thường xuyên kiểm tra nhiệt độ áp suất dầu bơm + Phải thường xuyên kiểm tra tượng rò rỉ chất lỏng tuyến ống hút mặt bích lắp ghép đệm làm kín trục thân bơm +Lắp đặt cho bơm có chiều cao hút có chiều cao hút hợp lý Tính toán tốc độ chất lỏng đầu vào cho hợp lý để tránh gây va đập thủy lực (1,5