أخبار
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
الصفحة الرئيسية>أخبار>المحتوى
1. مبدأ عمل مضخة الطرد المركزي
عندما تعمل مضخة الطرد المركزي، فإنها تعتمد على المكره الدوارة عالية السرعة لزيادة طاقة ضغط السائل تحت تأثير قوة الطرد المركزي بالقصور الذاتي. قبل أن تبدأ مضخة الطرد المركزي في العمل، يجب ملء جسم المضخة وخط أنابيب الإدخال بوسط سائل لمنع التجويف.
عندما تدور المكره بسرعة، تعمل الشفرات على تعزيز الوسط للدوران بسرعة. يطير الوسط الدوار من المكره تحت تأثير قوة الطرد المركزي، ويتم طرد الماء الموجود داخل المضخة، مما يشكل منطقة فراغ في وسط المكره. استنشاق السائل بشكل مستمر مع توفير كمية معينة من الطاقة للسائل المستنشق بشكل مستمر لطرده. تعمل مضخة الطرد المركزي بشكل مستمر على هذا النحو.
2. هيكل مضخة الطرد المركزي
هناك العديد من أنواع مضخات الطرد المركزي، وعلى الرغم من اختلاف هياكل كل نوع من المضخات، إلا أن المكونات الرئيسية هي نفسها بشكل أساسي.
المكونات الرئيسية لمضخة الطرد المركزي تشمل: المكره، عمود المضخة، غلاف المضخة، مقعد المضخة، صندوق التعبئة (جهاز إغلاق العمود)، حلقة تقليل التسرب، مقعد التحمل، إلخ.
المكره هو المكون العامل لمضخة الطرد المركزي، والتي تعتمد على دورانها عالي السرعة للقيام بالعمل على السائل وتحقيق نقل السائل. وهو عنصر مهم في مضخة الطرد المركزي.
تتكون المكره عمومًا من ثلاثة أجزاء: المحور، والشفرات، ولوحة الغطاء. يمكن تقسيم لوحة غطاء المكره إلى لوحة الغطاء الأمامية ولوحة الغطاء الخلفي. تسمى لوحة الغطاء الموجودة على جانب منفذ المكره بلوحة الغطاء الأمامية، وتسمى لوحة الغطاء الموجودة على الجانب الآخر بلوحة الغطاء الخلفي.
بعد تشغيل مضخة الطرد المركزي، فإن عمود المضخة يدفع المكره للدوران بسرعة عالية، مما يجبر السائل المملوء مسبقًا بين الشفرات على الدوران. تحت تأثير قوة الطرد المركزي بالقصور الذاتي، يتحرك السائل بشكل قطري من مركز المكره إلى المحيط الخارجي.
يكتسب السائل الطاقة أثناء حركته عبر المكره، مما يؤدي إلى زيادة في طاقة الضغط الساكن وزيادة في سرعة التدفق. عندما يترك السائل المكره ويدخل إلى غلاف المضخة، فإنه يتباطأ بسبب التمدد التدريجي لقناة التدفق داخل الغلاف. يتم تحويل جزء من الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط ثابتة، ويتدفق أخيرًا إلى خط أنابيب التفريغ على طول الاتجاه العرضي.
وفقا للشكل الهيكلي، يمكن تقسيم الدفاعات إلى الأنواع الثلاثة التالية.
(1) تحتوي المكره المغلقة على ألواح تغطية على جانبي المكره، مع شفرات 4-6 بين ألواح الغطاء. تتميز المكره المغلقة بكفاءة عالية ويتم استخدامها على نطاق واسع، ومناسبة لنقل السوائل النظيفة بدون جزيئات وألياف صلبة.
(2) لا تحتوي المكره المفتوحة على ألواح تغطية على جانبي الشفرة، وهي مناسبة لنقل السوائل التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد الصلبة العالقة. لديها كفاءة منخفضة وضغط السائل المنقول ليس مرتفعا.
تحتوي المروحة شبه المفتوحة على لوحة غطاء خلفية فقط وهي مناسبة لنقل السوائل التي يسهل ترسيبها أو التي تحتوي على مواد صلبة عالقة. كفاءتها تتراوح بين المروحة المفتوحة والمغلقة.
تتمثل الوظيفة الرئيسية لعمود المضخة في مضخة الطرد المركزي في نقل الطاقة ودعم المكره للحفاظ على التشغيل العادي في وضع العمل. وهو متصل بعمود المحرك من خلال أداة توصيل في أحد طرفيه ويدعم المكره للحركة الدورانية في الطرف الآخر. تم تجهيز العمود بمحامل، وأختام محورية، ومكونات أخرى.
المواد المستخدمة بشكل شائع لأعمدة المضخة هي الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ.
يتم توصيل المكره والعمود بواسطة المفاتيح. نظرًا لأن طريقة الاتصال هذه يمكنها فقط نقل عزم الدوران ولا يمكنها إصلاح الموضع المحوري للمكره، يتم أيضًا استخدام غلاف العمود وصمولة القفل في مضخة المياه لإصلاح الموضع المحوري للمكره.
بعد وضع المكره بشكل محوري باستخدام صامولة قفل وغطاء عمود، لمنع صامولة القفل من التراجع، من الضروري منع مضخة المياه من الرجوع إلى الخلف، خاصة بالنسبة للتركيب الأولي لمضخة المياه أو مضخة المياه بعد التفكيك والصيانة، يجب إجراء فحص التوجيه وفقًا للوائح لضمان الاتساق مع التوجيه المحدد.
تتمثل وظيفة غلاف العمود في حماية عمود المضخة، وتحويل الاحتكاك بين العبوة وعمود المضخة إلى احتكاك بين العبوة وجلبة العمود. ولذلك، فإن غلاف العمود هو جزء سهل التآكل من مضخة الطرد المركزي.
يمكن عمومًا معالجة سطح غلاف العمود بطرق مثل الكربنة، والنيترة، والطلاء بالكروم، والرش، وما إلى ذلك. وتتراوح متطلبات خشونة السطح بشكل عام من Ra3.2 μm إلى Ra0.8 μm. يمكن أن يقلل من معامل الاحتكاك ويحسن عمر الخدمة.
تلعب المحامل دورًا في دعم وزن الدوار وقدرته على التحمل. تُستخدم المحامل الدوارة بشكل شائع في مضخات الطرد المركزي، حيث تستخدم الحلقة الخارجية وفتحات مقعد المحامل نظام عمود القاعدة، والحلقة الداخلية والعمود باستخدام نظام فتحة القاعدة. يتم تشحيم المحامل عمومًا بالشحم والزيت.
عندما يمر عمود المضخة عبر غلاف المضخة، تكون هناك فجوة بين العمود والغلاف. في مضخة طرد مركزي ذات شفط واحد، إذا لم يتم استخدام جهاز ختم العمود في هذا الموقع، فسوف يتسرب الماء عالي الضغط داخل غلاف المضخة بكميات كبيرة. صندوق التعبئة هو جهاز ختم العمود شائع الاستخدام. يتكون صندوق التعبئة من خمسة مكونات: ختم العمود، التعبئة، أنبوب ختم الماء، حلقة ختم الماء، وغدة التعبئة.
يشير الحلزون إلى قناة تدفق حلزونية ذات مساحة مقطعية متزايدة تدريجيًا من مخرج المكره إلى مدخل المكره في المرحلة التالية أو إلى أنبوب مخرج المضخة. تتوسع قناة التدفق تدريجيًا ويكون المخرج على شكل أنبوب انتشار. بعد تدفق السائل خارج المكره، يمكن أن ينخفض معدل تدفقه ببطء، مما يحول جزءًا كبيرًا من الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط ثابتة.
تتمثل مزايا الحلزون في سهولة التصنيع ومنطقة كفاءة واسعة وتغييرات بسيطة في الكفاءة في المضخة بعد تشغيل المكره.
العيب هو أن شكل الحلزون غير متماثل، وعند استخدام حلزوني واحد، يكون الضغط المؤثر على الاتجاه الشعاعي للدوار غير متساوٍ، مما قد يؤدي بسهولة إلى انحناء العمود. لذلك، في المضخات متعددة المراحل، يستخدم القسمان الأول والأخير فقط الحلزونات، بينما في القسم الأوسط، يتم استخدام أجهزة عجلة التوجيه.
مادة قذائف الحلزون عادة ما تكون من الحديد الزهر. إن الحلزوني للمضخة المضادة للتآكل مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد أخرى مضادة للتآكل، مثل البلاستيك والألياف الزجاجية وما إلى ذلك. نظرًا للضغط العالي، تتطلب المضخات متعددة المراحل قوة مادية عالية، وعادةً ما تكون الحلزونات مصنوعة من فولاذ صلب.
عجلة التوجيه عبارة عن قرص ثابت مع دوارات توجيه أمامية ملفوفة حول الحافة الخارجية للمكره في المقدمة، وتشكل قنوات تدفق على شكل انتشار. في الخلف، توجد دوارات توجيه عكسية توجه السائل نحو المرحلة التالية من المكره. بعد طرده من المكره، يدخل السائل ببطء إلى دوارات التوجيه ويستمر في التدفق للخارج على طول دوارات التوجيه الأمامية. تتناقص السرعة تدريجيًا، وتتحول معظم الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط ثابتة.
تبلغ المسافة الشعاعية الأحادية الجانب بين المكره ودوارات التوجيه حوالي 1 مم. إذا كانت الفجوة كبيرة جدًا، فسوف تنخفض الكفاءة؛ إذا كانت الفجوة صغيرة جدًا، فسوف تسبب اهتزازًا وضوضاء. بالمقارنة مع الحلزونية، فإن غلاف مضخة الطرد المركزي المجزأة متعددة المراحل مع عجلات التوجيه أسهل في التصنيع ولها كفاءة أعلى في تحويل الطاقة. لكن التركيب والصيانة أصعب من قذائف الحلزون.
من أجل تقليل التسرب الداخلي وحماية غلاف المضخة، يتم تركيب حلقات مانعة للتسرب قابلة للاستبدال على الغلاف المقابل لمدخل المكره. تكون الخلوص الشعاعي بين الفتحة الداخلية لحلقة الختم والدائرة الخارجية للمكره بشكل عام بين 0.1-0.2 مم. بعد تآكل حلقة الختم، تزداد الخلوص الشعاعي، وينخفض حجم تصريف المضخة، وتنخفض الكفاءة. عندما يتجاوز خلوص الختم القيمة المحددة، يجب استبداله في الوقت المناسب.
هناك ثلاثة أشكال هيكلية لحلقات الختم:
أولاً، النوع ذو الحلقة المسطحة لديه هيكل بسيط وسهل التصنيع، ولكن تأثير الختم ضعيف. ثانياً، توفر حلقة الختم ذات الزاوية اليمنى قناة 90 درجة لتسرب السائل، مما يؤدي إلى أداء إغلاق أفضل من نوع الحلقة المسطحة ويتم استخدامها على نطاق واسع. ثالثا، حلقة الختم المتاهة لها تأثير ختم جيد، ولكن هيكلها معقد ويصعب تصنيعه، ونادرا ما يستخدم في مضخات الطرد المركزي.
3. عملية عمل مضخة الطرد المركزي
(1) قبل بدء تشغيل المضخة، املأ المضخة بالسائل المراد نقله.
(2) بعد بدء تشغيل المضخة، يقوم عمود المضخة بتحريك المكره ليدور معًا بسرعة عالية، مما يولد قوة الطرد المركزي. بموجب هذا الإجراء، يتم رمي السائل باتجاه المحيط الخارجي للمكره من المركز، مما يؤدي إلى زيادة الضغط والتدفق إلى غلاف المضخة بسرعة عالية (15-25 م/ث).
(3) في غلاف المضخة الحلزونية، بسبب التوسع المستمر لقناة التدفق، يتباطأ معدل تدفق السائل، مما يحول معظم الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط. وأخيرًا، يتدفق السائل إلى خط أنابيب التفريغ عند ضغط ثابت أعلى من منفذ التفريغ.
(4) بعد التخلص من السائل الموجود داخل المضخة، يتشكل فراغ في مركز المكره. تحت فرق الضغط بين ضغط مستوى السائل (الضغط الجوي) وضغط المضخة (الضغط السلبي)، يدخل السائل إلى المضخة من خلال خط أنابيب الشفط، ويملأ الموضع الذي يتم فيه تفريغ السائل.
4. تصنيف مضخات الطرد المركزي
يتم تصنيف منتجات مضخات الطرد المركزي عمومًا وفقًا لخصائصها الهيكلية، مع طرق تصنيف متعددة بما في ذلك ضغط العمل، وعدد الدفاعات العاملة، وطريقة مدخل الدفاعات.
(1) حسب ضغط العمل:
مضخة الضغط المنخفض: ضغط أقل من 100 متر من عمود الماء؛
مضخة الضغط المتوسط: ضغط يتراوح بين 100-650 متر من عمود الماء؛
مضخة الضغط العالي: الضغط أعلى من 650 مترًا من عمود الماء.
(2) حسب عدد الدفاعات العاملة:
المضخة أحادية المرحلة: تشير إلى وجود دافع واحد فقط على عمود المضخة.
مضخة متعددة المراحل.: يوجد دافعان أو أكثر على عمود المضخة، والرأس الإجمالي للمضخة هو مجموع الرؤوس الناتجة عن الدفاعات n.
(3) وفقا لطريقة مدخل المكره:
مضخة المدخل أحادية الجانب: تُعرف أيضًا بمضخة الشفط الفردية، مما يعني وجود مدخل واحد فقط على المكره.
مضخة الإدخال مزدوجة الجوانب: تُعرف أيضًا بمضخة الشفط المزدوجة، مما يعني وجود مدخل على جانبي المكره. معدل تدفقها هو ضعف معدل تدفق مضخة الشفط المفردة، والتي يمكن تقريبها من خلال وضع دافعتين لمضخة الشفط الواحدة معًا ظهرًا لظهر.
(4) وفقا لموضع عمود المضخة:
المضخة الأفقية: يقع عمود المضخة في وضع أفقي.
المضخة العمودية: يقع عمود المضخة في وضع عمودي.
(5) حسب الشكل المشترك لغلاف المضخة:
المضخة الأفقية المفتوحة: تشير إلى خط مفصل مفتوح على المستوى الأفقي الذي يمر عبر المحور.
مضخة سطح المفصل العمودي: أي أن سطح المفصل عمودي على المحور.
(6) طريقة توجيه الماء من المكره نحو غرفة الضغط هي كما يلي:
المضخة الحلزونية: بعد خروج الماء من المكره، يدخل مباشرة إلى غلاف المضخة بشكل حلزوني.
مضخة ريشة التوجيه: بعد خروج الماء من المكره، يدخل إلى ريش التوجيه الموضوعة خارجها، ثم يدخل إلى المرحلة التالية أو يتدفق إلى أنبوب المخرج.
(7) وفقًا للوسائط المختلفة التي تنقلها مضخات الطرد المركزي، يمكن تقسيمها إلى مضخات مياه نظيفة، ومضخات زيت، ومضخات مقاومة للتآكل، وما إلى ذلك.
5. التجويف وربط الغاز
وفقًا لمبدأ عمل مضخة الطرد المركزي، عندما يتم إخراج السائل الموجود بين الشفرات من المكره الدوارة عالية السرعة، يتم تشكيل منطقة ضغط منخفض بالقرب من مدخل المكره. عندما يكون الضغط عند مدخل المكره مساويًا أو أقل من ضغط البخار المشبع pV للسائل المنقول عند درجة حرارة التشغيل، فإن السائل في ذلك الموقع سوف يتبخر وينتج فقاعات. عندما تتدفق الفقاعات مع السائل إلى منطقة الضغط العالي، فإنها تتكثف بسرعة تحت الضغط.
في لحظة تكثيف الفقاعة، يتم توليد فراغ محلي، ويندفع السائل المحيط نحو المساحة التي تشغلها الفقاعة بسرعة عالية، مما يسبب الصدمة والاهتزاز، وينتج عن ذلك قوة تصادم كبيرة. خاصة عندما تكون نقطة تكثيف الفقاعات بالقرب من سطح الشفرة، فإن العديد من جزيئات السائل تؤثر على الشفرة بتردد وضغط عاليين؛ وفي الوقت نفسه، قد تحتوي الفقاعات أيضًا على كمية صغيرة من الأكسجين، مما قد يسبب تآكلًا كيميائيًا للمواد المعدنية. في ظل العمل المشترك للتأثير المستمر والتآكل الكيميائي، يتضرر سطح الشفرات، مما يؤدي إلى ظهور بقع وشقوق، مما يؤدي إلى تلف الشفرات مبكرًا. وتسمى هذه الظاهرة التجويف في مضخات الطرد المركزي.
عند تشغيل مضخة الطرد المركزي، إذا كان هناك هواء داخل المضخة، بسبب انخفاض كثافة الهواء، تكون قوة الطرد المركزي الناتجة بعد الدوران صغيرة، ولا يكون الضغط المنخفض المتكون في منطقة مركز المكره كافياً لامتصاص السائل. حتى إذا تم تشغيل مضخة الطرد المركزي، فلن تتمكن من إكمال مهمة النقل. تسمى هذه الظاهرة بربط الهواء.
يشير هذا إلى أن مضخة الطرد المركزي ليس لديها قدرة شفط ذاتية، لذلك يجب ملء المضخة بالسائل المنقول قبل البدء. وبطبيعة الحال، إذا تم وضع منفذ الشفط لمضخة الطرد المركزي تحت مستوى السائل للسائل المنقول، فإن السائل سوف يتدفق تلقائيا إلى المضخة، وهي حالة خاصة. تم تجهيز خط أنابيب الشفط الخاص بمضخة الطرد المركزي بصمام سفلي لمنع السائل المحقون قبل البدء من التدفق خارج المضخة. يمكن للمرشح أن يمنع الشفط الصلب في السائل ويسد خط الأنابيب ويتم استخدام صمام التنظيم المثبت في خط أنابيب تفريغ غلاف المضخة لبدء وإيقاف وتنظيم معدل تدفق المضخة.
من الأسباب المختلفة للتجويف وارتباط الغازات:
يشير ربط الهواء إلى وجود الهواء في جسم المضخة، والذي يحدث عادةً عند بدء تشغيل المضخة ويتجلى بشكل أساسي في عدم تفريغ الهواء الموجود داخل جسم المضخة بالكامل؛ والتجويف يرجع إلى وصول السائل إلى ضغط التبخير عند درجة حرارة معينة، وهو ما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بوسط النقل وظروف التشغيل.
هناك الطرق التالية لمنع حدوث ظاهرة ربط الغاز:
(1) املأ القشرة بالسائل قبل البدء. تأكد من إغلاق الغلاف بشكل صحيح، وتأكد من عدم تسرب الصمام ورأس الدش لملء الماء. ضمان أداء الختم الجيد.
(2) تم تجهيز خط أنابيب الشفط للمضخة الطاردة المركزية بصمام سفلي لمنع السائل المحقون قبل البدء من التدفق خارج المضخة. يمكن للمرشح منع امتصاص المواد الصلبة الموجودة في السائل. تم تجهيز خط أنابيب التفريغ بصمام تنظيم للاستخدام عند بدء تشغيل المضخة وإيقافها وتنظيم معدل تدفقها.
(3) ضع منفذ الشفط لمضخة الطرد المركزي تحت مستوى السائل المراد نقله، وسوف يتدفق السائل تلقائيًا إلى المضخة.
الأسباب الرئيسية للتجويف هي:
(1) يتمتع خط أنابيب المدخل بمقاومة مفرطة أو أن خط الأنابيب رفيع جدًا
(2) درجة حرارة وسط النقل مرتفعة جدًا؛
(3) التدفق الزائد، مما يعني أن صمام المخرج مفتوح على نطاق واسع جدًا؛
(4) ارتفاع التثبيت مرتفع جدًا، مما يؤثر على قدرة الشفط للمضخة؛
(5) قضايا الاختيار، بما في ذلك اختيار المضخة، واختيار مادة المضخة، وما إلى ذلك
شروط التسوية:
(1) تنظيف الأجسام الغريبة في خط أنابيب المدخل لجعل المدخل دون عائق، أو زيادة حجم قطر الأنبوب؛
(2) خفض درجة حرارة وسيلة النقل؛
(3) تقليل ارتفاع التثبيت؛
(4) إعادة اختيار المضخة أو إجراء تحسينات على بعض مكونات المضخة مثل استخدام مواد مقاومة للتآكل.