Máy bơm ly tâm là gì

Máy bơm ly tâm là gì

Máy bơm ly tâm là loại máy bơm thông dụng sử dụng năng lượng quay từ cánh bơm để tăng áp suất và lưu lượng của chất lỏng. Các máy bơm này được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cung cấp nước, xử lý hóa chất và thị trường công nghiệp. Thành phần chính của máy bơm ly tâm là cánh bơm, là một đĩa quay có các cánh cong tạo ra vùng áp suất thấp ở đầu vào của máy bơm và vùng áp suất cao ở đầu ra.

Máy bơm ly tâm được biết đến với thiết kế đơn giản, bao gồm một vỏ xoắn ốc chứa cánh quạt và dẫn dòng chất lỏng từ cổng hút đến cổng xả. Cánh quạt được lắp trên một trục được dẫn động bởi động cơ điện hoặc nguồn điện khác. Khi cánh quạt quay, nó truyền động năng cho chất lỏng, sau đó được chuyển thành năng lượng áp suất khi chất lỏng chảy qua vỏ xoắn ốc và ra khỏi cổng xả.

Máy bơm ly tâm hoạt động như thế nào

Máy bơm ly tâm hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng cơ học của cánh bơm quay thành năng lượng động học, sau đó được sử dụng để bơm chất lỏng. Cánh bơm, một thành phần chính của máy bơm, bao gồm các cánh cong quay nhanh bên trong vỏ bơm. Khi cánh bơm quay, nó tạo ra một vùng áp suất thấp ở trung tâm, hút chất lỏng vào máy bơm qua cổng hút.

Chất lỏng đi vào mắt của cánh bơm và được các cánh quay giữ lại. Khi chất lỏng di chuyển ra ngoài dọc theo các cánh, nó sẽ đạt được vận tốc và áp suất. Lực ly tâm do cánh bơm tạo ra đẩy chất lỏng qua vỏ bơm và vào cổng xả, tại đó chất lỏng thoát ra khỏi bơm ở áp suất cao hơn khi đi vào.

Thiết kế máy bơm ly tâm

Thiết kế của máy bơm ly tâm thay đổi tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và loại chất lỏng được bơm. Tuy nhiên, hầu hết máy bơm ly tâm bao gồm hai thành phần chính:

xoắn ốc

Volute là vỏ hình xoắn ốc bao quanh cánh quạt. Chức năng chính của nó là thu thập chất lỏng được xả ra từ cánh quạt và dẫn chất lỏng đó về phía cổng xả. Volute được thiết kế để tăng dần diện tích mặt cắt ngang, giúp chuyển đổi vận tốc của chất lỏng thành áp suất.

Bộ khuếch tán

Trong một số thiết kế bơm ly tâm, bộ khuếch tán được sử dụng thay cho ống xoắn. Bộ khuếch tán là một bộ cánh cố định bao quanh cánh bơm. Khi chất lỏng di chuyển qua bộ khuếch tán, các cánh dẫn hướng dòng chảy và giúp chuyển đổi vận tốc của chất lỏng thành áp suất. Bộ khuếch tán thường được sử dụng trong bơm ly tâm nhiều tầng.

Các bộ phận của máy bơm ly tâm

Máy bơm ly tâm bao gồm một số thành phần chính hoạt động cùng nhau để đảm bảo hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy:

cánh quạt

Cánh bơm là bộ phận quay của máy bơm tạo ra lực ly tâm cần thiết để di chuyển chất lỏng. Nó bao gồm một bộ cánh cong được thiết kế để hút chất lỏng vào và đẩy chất lỏng ra ngoài. Cánh bơm có thể được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như gang, thép không gỉ hoặc vật liệu composite, tùy thuộc vào ứng dụng và loại chất lỏng được bơm.

Vỏ máy khuếch tán hoặc vỏ xoắn ốc

Vỏ bộ khuếch tán hoặc vỏ xoắn ốc là thành phần cố định bao quanh cánh quạt. Chức năng chính của nó là thu thập chất lỏng được xả ra từ cánh quạt và dẫn nó về phía cổng xả. Vỏ cũng giúp chuyển đổi vận tốc của chất lỏng thành áp suất.

Trục và ống lót trục

Trục là bộ phận quay kết nối cánh quạt với động cơ. Nó được hỗ trợ bởi ổ trục và được bịt kín để ngăn rò rỉ. Ống lót trục thường được sử dụng để bảo vệ trục khỏi bị mài mòn và ăn mòn, đặc biệt là khi bơm chất lỏng mài mòn hoặc ăn mòn.

Vòng bi

Vòng bi được sử dụng để hỗ trợ trục và đảm bảo quay trơn tru. Chúng có thể là vòng bi bi hoặc vòng bi ống lót, tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu tải.

Con dấu cơ khí

Phớt cơ khí được sử dụng để ngăn rò rỉ dọc theo trục. Chúng bao gồm hai bề mặt ghép nối, một bề mặt cố định và một bề mặt quay, được giữ chặt với nhau bằng áp suất lò xo. Phớt cơ khí được sử dụng rộng rãi trong máy bơm ly tâm do độ tin cậy và khả năng xử lý nhiều loại chất lỏng và áp suất.

Các loại bơm

Có hai loại máy bơm chính: máy bơm dịch chuyển tích cực và máy bơm ly tâm. Máy bơm dịch chuyển tích cực hoạt động bằng cách di chuyển vật lý một lượng chất lỏng cố định trong mỗi chu kỳ, trong khi máy bơm ly tâm sử dụng động năng của cánh quạt quay để đẩy chất lỏng qua máy bơm.

Bơm dịch chuyển tích cực

Bơm dịch chuyển tích cực là loại bơm di chuyển chất lỏng bằng cách bao bọc liên tục một thể tích cố định và di chuyển nó theo cơ học qua hệ thống. Chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng áp suất cao, lưu lượng thấp và có thể xử lý chất lỏng nhớt. Ví dụ về bơm dịch chuyển tích cực bao gồm bơm khoang tiến bộ, bơm màng và bơm động cơ khí.

Máy bơm ly tâm

• Máy bơm ly tâm một tầng: Các máy bơm này có một cánh quạt duy nhất và phù hợp nhất cho các ứng dụng áp suất thấp đến trung bình. Chúng thường được sử dụng trong cung cấp nước, tưới tiêu và thị trường công nghiệp.
• Bơm ly tâm nhiều tầng: Các máy bơm này có nhiều cánh quạt nối tiếp nhau, mỗi tầng làm tăng áp suất của chất lỏng. Máy bơm nhiều tầng được sử dụng khi cần áp suất cao hơn, chẳng hạn như trong các ứng dụng cung cấp nước lò hơi và làm sạch áp suất cao.
• Máy bơm ly tâm trục dòng: Còn được gọi là bơm cánh quạt, các loại bơm này có thiết kế trục, trong đó cánh quạt đẩy chất lỏng dọc theo trục của trục. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng có lưu lượng cao và yêu cầu đầu thấp, chẳng hạn như kiểm soát lũ lụt và tưới tiêu.
• Máy bơm ly tâm dòng chảy xuyên tâm: Trong các máy bơm này, chất lỏng đi vào cánh quạt theo trục và được xả theo hướng xuyên tâm, vuông góc với trục. Máy bơm dòng chảy xuyên tâm phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao và có thể xử lý nhiều loại chất lỏng, bao gồm chất lỏng sạch, hóa chất và nước nóng.

Ưu điểm của máy bơm ly tâm

1. Thiết kế đơn giản:Máy bơm ly tâm có ít bộ phận chuyển động hơn so với máy bơm dịch chuyển tích cực, giúp chúng dễ sản xuất, vận hành và bảo trì hơn.
2. Hiệu quả cao:Máy bơm ly tâm có thể đạt hiệu suất cao, đặc biệt là khi hoạt động ở điểm hiệu suất tốt nhất (BEP).
3. Ứng dụng rộng rãi:Máy bơm ly tâm có thể xử lý nhiều loại chất lỏng khác nhau, bao gồm nước, hóa chất và thậm chí cả một số chất lỏng có độ nhớt.
4. Chi phí thấp:Do thiết kế đơn giản và sản lượng lớn nên máy bơm ly tâm thường có giá thành rẻ hơn các loại máy bơm khác.
5. Dòng chảy mượt mà:Máy bơm ly tâm cung cấp dòng chảy ổn định, không dao động, điều này rất cần thiết cho nhiều ứng dụng.

Nhược điểm của máy bơm ly tâm

1. Lực hút giới hạn:Máy bơm ly tâm có khả năng nâng hút hạn chế, nghĩa là chúng phải được đặt gần nguồn chất lỏng hoặc cần được mồi.
2. Hiệu suất thấp ở điều kiện ngoài thiết kế: Máy bơm ly tâm hiệu quả nhất khi hoạt động ở điểm hiệu quả tốt nhất (BEP). Hiệu quả giảm đáng kể khi hoạt động ở lưu lượng hoặc áp suất xa BEP.
3. Không phù hợp với chất lỏng có độ nhớt cao:Máy bơm ly tâm không phù hợp để bơm chất lỏng có độ nhớt cao vì lực cản của chất lỏng tăng có thể làm giảm đáng kể hiệu suất và hoạt động của máy bơm.
4. Nguy cơ xâm thực:Máy bơm ly tâm dễ bị hiện tượng sủi bọt khí, hiện tượng này xảy ra khi áp suất chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi, dẫn đến hình thành các bong bóng hơi có thể làm hỏng máy bơm.

Máy bơm ly tâm so với máy bơm dịch chuyển tích cực

Nhân tố	Máy bơm ly tâm	Bơm dịch chuyển tích cực
Nguyên tắc hoạt động	Sử dụng động năng để di chuyển chất lỏng bằng cách tăng tốc chúng theo hướng xuyên tâm ra ngoài	Di chuyển chất lỏng bằng cách dịch chuyển chúng theo cơ chế chuyển động qua lại hoặc quay
Tốc độ dòng chảy	Cung cấp dòng chảy liên tục, ổn định; tốc độ dòng chảy thay đổi theo áp suất xả	Cung cấp lưu lượng không đổi bất kể áp suất xả
Hiệu quả	Hiệu quả cao đối với chất lỏng có độ nhớt thấp; hiệu quả giảm khi độ nhớt tăng	Duy trì hiệu quả cao cho cả chất lỏng có độ nhớt thấp và cao
Áp lực	Tạo ra áp suất cao; phù hợp cho các ứng dụng có cột áp cao	Tạo ra áp suất cao; lý tưởng cho các ứng dụng áp suất cao
Xử lý chất lỏng	Xử lý chất lỏng sạch, độ nhớt thấp với ít chất rắn; không phù hợp với chất lỏng nhạy cảm với lực cắt	Xử lý nhiều loại chất lỏng, bao gồm chất lỏng nhớt, nhạy cảm với lực cắt và chất lỏng mài mòn
BẢO TRÌ	Yêu cầu bảo trì thấp do thiết kế đơn giản và ít bộ phận chuyển động	Yêu cầu bảo trì cao hơn do thiết kế phức tạp hơn và các bộ phận chuyển động
Trị giá	Chi phí ban đầu thấp hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn cho các ứng dụng có độ nhớt thấp	Chi phí ban đầu cao hơn nhưng tiết kiệm năng lượng hơn cho các ứng dụng có độ nhớt cao
Ứng dụng phổ biến	Hệ thống cung cấp nước, tưới tiêu, làm mát, cấp nước cho lò hơi và các ứng dụng công nghiệp nói chung	Xử lý hóa chất, dầu khí, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và các ứng dụng đo lường

Bơm ANSI so với API

Nhân tố	Máy bơm ANSI	Bơm API
Ứng dụng	Công nghiệp nói chung, chế biến hóa chất, xử lý nước	Dầu khí, hóa dầu, nhà máy lọc dầu
Thiết kế	Kích thước chuẩn hóa và các bộ phận có thể hoán đổi cho nhau	Tùy chỉnh cho các ứng dụng cụ thể
Điều kiện hoạt động	Nhiệt độ và áp suất vừa phải	Nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cao
Nguyên vật liệu	Gang, thép không gỉ, gang dẻo	Thép cacbon, thép không gỉ, duplex, hợp kim 20
Phòng niêm phong	Không gian nhỏ hơn, hạn chế cho các miếng đệm và kế hoạch xả nước	Lớn hơn, phù hợp với nhiều loại phớt và kế hoạch xả nước khác nhau
Hiệu quả	Hiệu quả vừa phải do thiết kế chuẩn hóa	Hiệu quả cao hơn nhờ thiết kế tùy chỉnh
BẢO TRÌ	Bảo trì dễ dàng hơn do các bộ phận có thể thay thế được	Bảo trì phức tạp hơn do các bộ phận tùy chỉnh
Trị giá	Chi phí ban đầu và chi phí thay thế linh kiện thấp hơn	Chi phí ban đầu và chi phí thay thế linh kiện cao hơn

Máy bơm ly tâm so với máy bơm hướng tâm

Nhân tố	Máy bơm ly tâm	Bơm hướng tâm
Chuyển giao năng lượng	Chuyển đổi năng lượng quay thành động năng của chất lỏng	Chuyển đổi động năng của chất lỏng thành năng lượng áp suất
Thiết kế cánh quạt	Các cánh cong đẩy chất lỏng ra ngoài từ tâm	Các cánh thẳng dẫn chất lỏng vào bên trong hướng về phía tâm
Dòng chảy chất lỏng	Dòng chảy hướng tâm từ tâm ra rìa ngoài của cánh quạt	Dòng chảy trục từ mép ngoài vào tâm cánh quạt
Tạo áp suất	Tạo áp suất bằng cách tăng vận tốc chất lỏng và sau đó chuyển đổi nó thành áp suất trong vỏ xoắn ốc hoặc bộ khuếch tán	Tạo áp suất bằng cách chuyển đổi trực tiếp vận tốc chất lỏng thành áp suất
Các ứng dụng	Phạm vi ứng dụng rộng rãi, bao gồm cung cấp nước, xử lý hóa chất và thị trường công nghiệp	Ứng dụng hạn chế, chủ yếu trong các lĩnh vực chuyên môn như hàng không vũ trụ và một số quy trình công nghiệp
Hiệu quả	Hiệu suất cao hơn nói chung do chuyển đổi hiệu quả năng lượng quay thành động năng của chất lỏng	Hiệu suất thấp hơn so với máy bơm ly tâm do chuyển đổi trực tiếp động năng thành áp suất
BẢO TRÌ	Thiết kế tương đối đơn giản, dễ bảo trì và sửa chữa	Thiết kế phức tạp hơn, đòi hỏi bảo trì và sửa chữa chuyên biệt
Trị giá	Nói chung tiết kiệm chi phí hơn do được sử dụng rộng rãi và thiết kế đơn giản hơn	Chi phí cao hơn liên quan đến bản chất chuyên môn và thiết kế phức tạp của chúng

Ứng dụng cho máy bơm ly tâm

1. Cung cấp và xử lý nước:Máy bơm ly tâm thường được sử dụng để bơm nước trong hệ thống cấp nước đô thị, tưới tiêu và nhà máy xử lý nước.
2. Hệ thống HVAC:Máy bơm ly tâm được sử dụng trong hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí để tuần hoàn nước hoặc các chất lỏng truyền nhiệt khác.
3. Xử lý hóa học:Máy bơm ly tâm được sử dụng để vận chuyển hóa chất trong nhiều ngành công nghiệp chế biến khác nhau, chẳng hạn như hóa dầu, dược phẩm và chế biến thực phẩm.
4. Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt:Máy bơm ly tâm được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành dầu khí, chẳng hạn như vận chuyển dầu thô, tăng áp đường ống và hệ thống phun.
5. Sản xuất điện:Máy bơm ly tâm được sử dụng trong các nhà máy điện để cấp nước, tuần hoàn nước làm mát và vận chuyển nước ngưng tụ.

Các yếu tố hoạt động của máy bơm ly tâm

Điều tiết lưu lượng

Điều tiết là một phương pháp phổ biến được sử dụng để kiểm soát lưu lượng trong các hệ thống bơm ly tâm. Bằng cách điều chỉnh van xả, lưu lượng có thể giảm trong khi vẫn duy trì tốc độ bơm không đổi. Điều này cho phép linh hoạt hơn trong việc đáp ứng các yêu cầu nhu cầu khác nhau. Tuy nhiên, điều tiết cũng có thể dẫn đến tăng mức sử dụng năng lượng và giảm hiệu suất bơm, đặc biệt là khi vận hành xa điểm hiệu suất tốt nhất của bơm (BEP).

Đường cong đầu – lưu lượng

Đường cong lưu lượng-trọng lượng là biểu diễn đồ họa về hiệu suất của bơm ly tâm, minh họa mối quan hệ giữa tổng áp suất (áp suất) và lưu lượng. Hình dạng của đường cong lưu lượng-trọng lượng thay đổi tùy thuộc vào loại bơm, thiết kế cánh bơm và các yếu tố khác. Vận hành bơm quá xa BEP có thể dẫn đến giảm hiệu suất, tăng độ mài mòn và có khả năng làm hỏng các bộ phận của bơm.

Độ nhớt

Độ nhớt của chất lỏng được bơm là một yếu tố quan trọng khác trong hoạt động của bơm ly tâm. Khi độ nhớt của chất lỏng tăng, hiệu suất của bơm giảm do tổn thất ma sát tăng và tốc độ dòng chảy giảm. Bơm ly tâm thường phù hợp nhất với chất lỏng có độ nhớt từ thấp đến trung bình, chẳng hạn như nước, dầu và một số hóa chất.

Mã lực

Yêu cầu về mã lực của một máy bơm ly tâm phụ thuộc vào các yếu tố như lưu lượng, cột áp, mật độ chất lỏng và hiệu suất của máy bơm. Việc lựa chọn máy bơm có định mức mã lực phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tránh quá tải động cơ. Có thể cần thêm mã lực khi bơm chất lỏng có độ nhớt cao hoặc khi vận hành ở lưu lượng và áp suất cao. Việc định cỡ và lựa chọn máy bơm và động cơ phù hợp có thể giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm chi phí bảo trì trong suốt vòng đời của hệ thống.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao máy bơm ly tâm không xử lý được không khí?

Máy bơm ly tâm được thiết kế để bơm chất lỏng, không phải chất khí. Khi không khí đi vào máy bơm ly tâm, nó có thể khiến máy bơm mất mồi và ngừng bơm. Điều này là do không khí làm gián đoạn dòng chất lỏng liên tục qua máy bơm, làm giảm hiệu suất và hiệu suất của máy bơm.

Máy bơm ly tâm là AC hay DC?

Máy bơm ly tâm có thể được dẫn động bằng động cơ AC (dòng điện xoay chiều) hoặc DC (dòng điện một chiều). Sự lựa chọn giữa AC và DC phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, tính khả dụng của nguồn điện và yêu cầu điều khiển. Động cơ AC được sử dụng phổ biến hơn do tính đơn giản, độ tin cậy và chi phí thấp hơn, trong khi động cơ DC cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ tốt hơn và phù hợp với các ứng dụng chạy bằng pin.