Những lý do phổ biến cho sự suy giảm hiệu quả của bơm trục dài là gì

Bơm trục dài được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nước làm mát nhà máy điện, các dự án thoát nước thành phố, các quy trình nước lưu hành của ngành hóa dầu và các dự án lượng nước quy mô lớn. Trong quá trình hoạt động lâu dài, một mối quan tâm chung đối với người dùng là sự suy giảm hiệu quả. Giảm hiệu quả không chỉ làm tăng mức tiêu thụ năng lượng mà còn rút ngắn tuổi thọ của thiết bị và thậm chí có thể tác động đến sự ổn định của hệ thống. Nhiều yếu tố góp phần làm suy giảm hiệu quả của bơm trục dài, với các nguyên nhân phổ biến bao gồm hao mòn thành phần thủy lực, tỷ lệ cánh quạt và thiệt hại, hao mòn, sai lệch, xâm thực và điều kiện hoạt động lệch khỏi điểm thiết kế.

Thiết bị thủy lực hao mòn

Các thành phần thủy lực chính của bơm trục dài bao gồm bánh công tác, van dẫn hướng và vỏ bơm. Trong quá trình vận hành lâu dài, các hạt rắn, phù sa và tạp chất siêu nhỏ trong dòng nước có thể gây xói mòn và hao mòn của các thành phần này.

Khi bề mặt lưỡi cánh quạt bị mòn, hình học của nó thay đổi, làm cho độ cong lưỡi và góc thủy lực lệch khỏi các giá trị thiết kế, dẫn đến giảm hiệu quả chuyển đổi năng lượng. Quét và hao mòn các van hướng dẫn có thể gây ra dòng chảy xoáy và tăng tổn thất thủy lực, làm giảm thêm hiệu quả của bơm.

Mặc đặc biệt nghiêm trọng trong các trạm bơm nước sông hoặc nước biển. Trong hoạt động lâu dài, độ nhám của bề mặt bên trong của máy bơm tăng lên, dẫn đến tăng tổn thất thủy lực và giảm đáng kể hiệu quả.

Tỷ lệ cánh quạt và thiệt hại

Tỷ lệ cánh quạt là một yếu tố chính trong việc giảm hiệu quả của bơm trục dài. Trong điều kiện có độ cứng của nước cao, cacbonat trong nước dễ dàng hình thành các khoản tiền gửi quy mô trên bánh công tác và hướng dẫn bề mặt cánh cửa theo thời gian.
Tỷ lệ thay đổi độ mịn của đường dẫn dòng chảy, cản trở dòng nước mịn và tăng tổn thất ma sát thủy lực. Trong trường hợp nghiêm trọng, tiền gửi quy mô có thể làm giảm mặt cắt ngang đường dẫn, giảm lưu lượng bơm và đầu.

Ngoài ra, trong một số môi trường ăn mòn, rỗ, nứt hoặc thủng ăn mòn có thể phát triển trên bề mặt bánh công tác. Thiệt hại này phá vỡ cấu trúc thủy lực của cánh quạt, gây ra nhiễu loạn và tổn thất ký sinh, dẫn đến giảm hiệu quả.

Mang hao mòn

Bơm trục dài có cấu trúc bao quanh dài và thường yêu cầu nhiều vòng bi. Trong hoạt động lâu dài, vòng bi dễ bị mòn do mất cân bằng thủy lực, rung động và ma sát. Khi vòng bi mòn, trục bơm trở nên kém ổn định hơn, gây chao đảo và sai lệch. Điều này làm tăng khoảng cách giữa các van cánh quạt và hướng dẫn, dẫn đến mất năng lượng lớn hơn. Sự mất ổn định của trục cũng gây ra tổn thất ma sát bổ sung, giảm hiệu quả của bơm.

Đặc biệt với vòng bi được bôi trơn nước hoặc cao su, làm mát hoặc bôi trơn không đủ có thể dẫn đến ma sát khô hoặc xói mòn trên bề mặt ổ trục, tăng tốc và do đó, mất hiệu quả.

Sai lệch

Bơm trục dài yêu cầu độ chính xác lắp đặt cao và sự sai lệch giữa động cơ và trục bơm có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành.

Trong quá trình lắp đặt hoặc hoạt động lâu dài, tính đồng hành của máy bơm và trục động cơ có thể lệch do các yếu tố như giải quyết nền tảng, mở rộng nhiệt và co thắt hoặc sốc cơ học. Sự sai lệch này gây ra hoạt động khớp nối không cân bằng, làm tăng mất năng lượng hệ thống trục và tăng tốc mang và hao mòn.

Sai lệch not only increases mechanical energy loss but can also cause the impeller to operate outside optimal hydraulic conditions, leading to a gradual decrease in pump efficiency.

Cavites

Bơm trục dài dễ bị xâm thực nếu điều kiện hút không đáp ứng yêu cầu thiết kế. Cavites làm cho các bong bóng hình thành và sụp đổ trên bề mặt lưỡi cánh quạt, tạo ra tác động và tiếng ồn làm hỏng bề mặt lưỡi.

Thiệt hại giống như tổ ong hoặc rỗ trên bề mặt lưỡi làm tăng độ nhám bề mặt của đường dẫn dòng chảy, làm tăng khả năng chịu lưu lượng chất lỏng và dẫn đến giảm hiệu quả thủy lực.

Ngoài ra, độ rung và nhiễu được tạo ra bởi sự xâm thực có thể ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của máy bơm, tăng mức tiêu thụ năng lượng và giảm đáng kể hiệu quả.

Điều kiện hoạt động lệch khỏi điểm thiết kế

Bơm trục dài thường được tối ưu hóa cho tốc độ dòng chảy cụ thể và đầu trong giai đoạn thiết kế. Khi điều kiện hoạt động đi chệch khỏi điểm thiết kế trong một thời gian dài, hiệu quả có thể giảm đáng kể.

Khi hoạt động ở tốc độ dòng chảy thấp, dòng nước tạo ra dòng chảy ngược và xoáy mạnh trong bơm, làm tăng tổn thất thủy lực. Khi hoạt động ở tốc độ dòng chảy cao, góc đầu ra cánh quạt và góc đầu vào hướng dẫn không khớp, dẫn đến tổn thất thủy lực bổ sung.

Hoạt động dài hạn lệch khỏi điểm thiết kế không chỉ làm giảm hiệu quả mà còn làm tăng hao mòn trên bánh công tác, van hướng dẫn và vòng bi, đẩy nhanh quá trình suy giảm hiệu quả bơm.

SEAL thất bại

Máy bơm trục dài thường sử dụng đóng gói hoặc con dấu cơ học. Khi một con dấu bị hỏng, rò rỉ chất lỏng có thể gây mất điện trục. Con dấu đóng gói phải duy trì một lực nén hợp lý trong quá trình vận hành lâu dài. Quá lỏng lẻo sẽ gây ra rò rỉ, trong khi quá chặt sẽ làm tăng mất ma sát, cả hai điều đó sẽ dẫn đến giảm hiệu quả. Khi con dấu cơ học bị mòn hoặc bôi trơn kém, cặp ma sát sẽ nóng lên nghiêm trọng, điều này cũng sẽ dẫn đến mất hiệu quả.