Факторы, влияющие на эффективность центробежных насосов из фторопласта, и способы их устранения

Thread Content

Факторы, влияющие на эффективность центробежных насосов из фторопласта, и способы их устранения. Проводится анализ факторов, влияющих на эффективность таких насосов, с целью их устранения и повышения эффективности их работы, а также снижения энергопотребления оборудования. Потери энергии насоса в основном включают несколько аспектов: 1. Механические потери — это прежде всего трение между жидкостью и внешними поверхностями крышек рабочего колеса, а также внутри камеры насоса. Доля потерь на дисках весьма велика и может достигать 30% от полезной мощности. Эксперименты показали, что потери на диске пропорциональны кубу частоты вращения и кубу внешнего диаметра ротора. Следовательно, чем больше внешний диаметр ротора, тем выше потери на диске. Хотя потери на диске пропорциональны кубу частоты вращения, при заданном напоре по мере увеличения частоты вращения внешний диаметр ротора соответственно уменьшается, в результате чего потери на диске снижаются в пятой степени. Поэтому при увеличении частоты вращения потери на диске не увеличиваются, а, наоборот, снижаются. Это одна из причин разработки высокоскоростных насосов. 2. Потери объема. Часть жидкости, находящаяся в районе лопастей, утекает обратно в входное отверстие лопастей через зазоры в уплотнительных кольцах, в результате чего она не может быть использована эффективно, что приводит к потерям. Следовательно, зазор в уплотнительном кольце должен быть как можно меньше. Однако из-за проблем, связанных с обработкой и сборкой, слишком маленький зазор может привести к неравномерному износу или заеданию. **Стандарты предусматривают определенные значения зазора для различных типов насосов.** 3. Гидравлические потери. При перекачке жидкости через насос неизбежно возникают потери, обусловленные изменением скорости и направления движения жидкости; именно эти потери и называются гидравлическими потерями. Чтобы снизить эти потери, помимо повышения гладкости элементов, через которые проходит ток, следует стараться использовать качественные гидравлические модели. Несколько факторов, влияющих на эффективность центробежных насосных установок: 1. Эффективность самого насоса является основным фактором, влияющим на его работу. У насосов в одинаковых условиях работы эффективность может отличаться более чем на 15%. 2. Рабочие условия центробежных насосов из фторопласта ниже номинальных, что приводит к низкой эффективности насоса и высокому энергопотреблению. 3. Эффективность двигателя при эксплуатации в основном остается неизменной. Поэтому крайне важно выбрать двигатель с высокой эффективностью. 4. Влияние механической эффективности в основном связано с качеством проектирования и производства. После выбора насоса влияние последующего управления невелико. 5. Гидравлические потери включают гидравлическое трение и локальные сопротивления. После работы насоса в течение определенного времени неизбежно происходит износ поверхностей лопастей и направляющих элементов, что приводит к увеличению гидравлических потерь и снижению гидравлической эффективности. 6. Потери объема насоса, также называемые потерями из-за утечек, включают три вида утечек: через уплотнительные кольца лопастей, между ступенями насоса и в результате действия осевых сил. Уровень коэффициента полезного объема зависит не только от проектирования и производства, но также и от последующего управления. После непрерывной работы насоса в течение определенного времени из-за трения между его компонентами увеличивается зазор, что приводит к снижению объемной эффективности. 7. Вакуумирование и бесполезная работа центробежного насоса вызваны засорением фильтрующего бака, попаданием воздуха в трубопроводы и другими причинами. 8. Перед запуском насоса сотрудники не уделяют должного внимания подготовительным мероприятиям перед запуском центробежных насосов из фторопластика; правила базовой эксплуатации, такие как прогрев насоса, его разогрев и заполнение жидкостью, не соблюдаются должным образом. Это часто приводит к явлению аэрозоля в насосе, что вызывает высокий уровень шума, сильные вибрации и низкую эффективность работы насоса. Меры, необходимые для снижения энергопотребления и повышения эффективности насосных установок: 1. Повышение эффективности самого насоса ； (1). Лопасти выступают в направлении входного отверстия и становятся тоньше, что позволяет жидкости раньше воздействовать на лопасти. Это способствует уменьшению внешнего диаметра ротора, а также увеличению длины потоковых линий внутри каналов лопастей, что снижает степень относительной диффузии ； Однако выступ должен быть умеренным: чрезмерное выступание приведет к слишком малой площади входа в Et, что уменьшит угол пересечения входа лопасти с крышкой лопасти; это, в свою очередь, увеличит гидравлические потери, сужит входной канал и негативно скажется как на явлении кавитации, так и на эффективности. (2). Обеспечить, чтобы соотношение площадей выхода и входа потока между соседними лопастями находилось в диапазоне от 1,0 до 1,3, чтобы снизить потери из-за диффузии. Если это соотношение превышает 1,3, происходит сильное рассеивание потока, что приводит к снижению эффективности. (3). Чем больше гидравлический радиус канала, тем лучше. Следует стараться сделать поперечное сечение у входа в лопасти максимально квадратным, чтобы уменьшить потери на трение. Как известно из гидраулики, отношение площади поперечного сечения к длине влажной окружности называется гидравлическим радиусом; то есть гидравлический радиус = площадь поперечного сечения / длина влажной окружности. Большая влажная площадь означает, что площадь контакта жидкости с поверхностью стенки также велика. Когда поперечное сечение канала изменяется с примерно квадратного на узкое прямоугольное, жидкость вынуждена течь в узких промежутках между стенками, поэтому сопротивление неизбежно возрастает. (4). Поскольку гидравлические потери в изогнутых диффузионных трубах велики, в настоящее время чаще используются диффузионные участки с небольшим изгибом, близкими к прямым. Для лопастей противореактивного управления угол входа и их положение по окружности должны определяться с учетом характера потока жидкости на выходе из зоны диффузии. Принцип заключается в создании непрерывного канала потока; это необходимо для того, чтобы сечение входа в канал лопастей противореактивного управления не было слишком узким. В противном случае у входа в лопасти могут возникать вихри и потери из-за столкновений потоков. (5). Предвращение, возникающее из-за угла выхода регулирующих лопастей, оказывает значительное влияние на характеристики следующего ступенчатого радиального насоса. Поэтому при проектировании, чтобы член «1Vul» в формуле теоретической высоты подъема Ht = U²V/u² – 1Vul был равен нулю, угол выхода регулирующих лопастей следует выбирать равным 90°. Это позволяет устранить компонент вращения у последних регулирующих лопастей. Однако эксперименты показали, что это негативно сказывается как на эффективности, так и на получении стабильной кривой характеристик, особенно для некоторых насосов с низким числом оборотов. Чтобы добиться кривой характеристик с спадом, угол выхода направляющих лопастей должен быть меньше 90°; обычно он составляет от 60° до 80°. Концы лопастей должны быть тоньше, чтобы избежать столкновений и потерь из-за вихревых токов. (6). Увеличение ширины выхода ротора позволяет снизить абсолютную скорость воды на выходе из ротора, тем самым уменьшая гидравлические потери в камере сжатия воды. (7). Наклон выхода лопастей ротора, уменьшение разницы в длине потоков спереди и сзади или выбор различных углов выхода лопастей для разных потоков — всё это способствует снижению разницы давлений в потоках на передней и задней крышках, а тем самым уменьшает вторичный обратный поток у выхода. (8). Увеличение площади горла водонапорной камеры позволяет избежать затруднений в потоке воды, когда первоначально заданная площадь слишком мала. 2. Снижение механических и трениеных потерь: (1) Механические трениеные потери, вызванные подшипниками и уплотнителями, обычно незначительны и почти не влияют на эффективность. Потери на механическое трение у уплотнения с наполнителем выше, чем у механического уплотнителя; поэтому лучше использовать механическое уплотнение. (2). Повышение чистоты поверхностей рабочего колеса и каналов направляющих лопастей. По возможности, желательно использовать такие инструменты, как ручная шлифовальная машина, для шлифовки поверхности каналов; это значительно снизит потери из-за гидравлического трения. (3). Потери на трение диска, возникающие между поверхностями передней и задней крышек ротора и жидкостью, пропорциональны пятой степени внешнего диаметра ротора. Выбор более большего угла выхода лопастей позволяет уменьшить внешний диаметр ротора, тем самым снижая потери на трение в диске. Потери на трение в диске в значительной степени зависят от шероховатости поверхности; внешняя поверхность крышек рабочего колеса должна быть максимально гладкой. Соответствующее уменьшение зазора между крышкой рабочего колеса и направляющими лопастями также может снизить потери на трение диска. 3. Сокращение утечек: путем соответствующего уменьшения зазоров между отдельными элементами, увеличения длины уплотнительных зон или применения лабиринтных уплотнителей повышается сопротивление утечкам, что способствует снижению потерь объема. Места утечек в насосе находятся в области лопастей и уплотнительных кольцев, между ступенями многоступенчатого насоса, а также в устройствах для балансировки осевых сил. Повышение эффективности работы насоса путем улучшения системы трубопроводов и снижения сопротивления. Длина трубопровода должна быть максимально короткой и прямой; скорость потока следует снизить для уменьшения потерь напора на протяжении всего пути потока ； Сократить количество таких компонентов, как клапаны, днообразующие клапаны, изгибы труб, отверстные пластины и т. д., чтобы уменьшить локальные потери напора. Уменьшение избыточного давления на выходе центробежных насосов из фторопластика позволяет адекватно удовлетворить требования трубопроводной системы к давлению выходящей воды. Если запас давления у центробежного насоса из фторопластика слишком велик, и давление на выходе такого насоса превышает требуемое для работы системы, то необходимо использовать методы ограничения потока, такие как сужение клапанов, чтобы снизить давление. Это приводит к трате энергии. В таком случае необходимо внести изменения в центробежные насосы из фторопластика. В зависимости от требуемого давления в системе можно удалить первый и второй рабочие элементы насоса. Если избыточное давление не слишком велико, можно снизить его путем обработки рабочих элементов насоса, чтобы он мог работать в условиях максимальной эффективности. Это позволит избежать работы насоса при больших или малых объемах потока.