1. 원심펌프의 작동원리
원심 펌프가 작동할 때 관성 원심력의 작용으로 액체의 압력 에너지를 증가시키기 위해 고속 회전 임펠러에 의존합니다. 원심 펌프가 작동하기 전에 캐비테이션을 방지하기 위해 펌프 본체와 입구 파이프라인에 액체 매체를 채워야 합니다.
임펠러가 빠르게 회전하면 블레이드는 매체가 빠르게 회전하도록 촉진합니다. 원심력의 작용으로 회전 매체가 임펠러 밖으로 날아가고 펌프 내부의 물이 배출되어 임펠러 중앙에 진공 영역이 형성됩니다. 지속적으로 액체를 흡입하면서 흡입된 액체에 일정량의 에너지를 지속적으로 공급하여 액체를 배출합니다. 원심펌프는 이와 같이 연속적으로 작동한다.
2. 원심펌프의 구조
원심펌프에는 다양한 종류가 있으며, 각 종류의 펌프의 구조는 다르지만 주요 구성요소는 기본적으로 동일합니다.
원심 펌프의 주요 구성 요소로는 임펠러, 펌프 샤프트, 펌프 케이싱, 펌프 시트, 포장 상자(샤프트 밀봉 장치), 누출 감소 링, 베어링 시트 등이 있습니다.
임펠러는 원심 펌프의 작동 구성 요소로, 고속 회전에 의존하여 액체에 작업을 수행하고 액체 수송을 달성합니다. 원심 펌프의 중요한 구성 요소입니다.
임펠러는 일반적으로 허브, 블레이드, 커버 플레이트의 세 부분으로 구성됩니다. 임펠러의 덮개판은 전면 덮개판과 후면 덮개판으로 나눌 수 있습니다. 임펠러 포트 쪽 덮개판을 전면 덮개판, 반대쪽 덮개판을 후면 덮개판이라고 합니다.
원심 펌프가 시작된 후 펌프 샤프트는 임펠러를 고속으로 회전시켜 블레이드 사이에 미리 채워진 액체를 회전시킵니다. 관성 원심력의 작용으로 액체는 임펠러 중심에서 바깥 둘레로 반경 방향으로 이동합니다.
액체는 임펠러를 통해 이동하는 동안 에너지를 얻어 정압 에너지가 증가하고 유속이 증가합니다. 액체가 임펠러를 떠나 펌프 케이싱으로 들어가면 케이싱 내부의 흐름 채널이 점진적으로 확장되어 속도가 느려집니다. 운동 에너지의 일부는 정압 에너지로 변환되어 최종적으로 접선 방향을 따라 배출 파이프라인으로 흐릅니다.
구조 형태에 따라 임펠러는 다음과 같은 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
(1) 폐쇄형 임펠러는 임펠러 양쪽에 덮개판이 있고 덮개판 사이에 4-6 개의 블레이드가 있습니다. 폐쇄형 임펠러는 효율이 높고 널리 사용되며 고체 입자와 섬유가 없는 깨끗한 액체를 운반하는 데 적합합니다.
(2) 개방형 임펠러에는 블레이드 양쪽에 덮개 판이 없으므로 다량의 부유 물질을 포함하는 액체를 운반하는 데 적합합니다. 효율이 낮고 이송액의 압력이 높지 않습니다.
반 개방형 임펠러는 후면 커버 플레이트만 있으며 침전하기 쉬운 액체 또는 고체 부유 물질을 포함하는 액체를 운반하는 데 적합합니다. 효율성은 개방형 임펠러와 폐쇄형 임펠러 사이에 있습니다.
원심 펌프의 펌프 샤프트의 주요 기능은 동력을 전달하고 임펠러를 지지하여 작업 위치에서 정상적인 작동을 유지하는 것입니다. 한쪽 끝은 커플링을 통해 모터 샤프트에 연결되고 다른 쪽 끝은 회전 운동을 위해 임펠러를 지지합니다. 샤프트에는 베어링, 축 씰 및 기타 구성 요소가 장착되어 있습니다.
펌프 샤프트에 일반적으로 사용되는 재료는 탄소강과 스테인레스강입니다.
임펠러와 샤프트는 키로 연결됩니다. 이 연결 방식은 토크만 전달할 수 있고 임펠러의 축 위치를 고정할 수 없기 때문에 워터 펌프에도 샤프트 슬리브와 잠금 너트를 사용하여 임펠러의 축 위치를 고정합니다.
임펠러를 잠금 너트와 샤프트 슬리브로 축 방향으로 위치시킨 후 잠금 너트가 후퇴하는 것을 방지하기 위해 워터 펌프가 역전되는 것을 방지해야합니다. 특히 워터 펌프의 초기 설치 또는 분해 후 워터 펌프의 경우 더욱 그렇습니다. 유지보수, 조향 검사는 지정된 조향과의 일관성을 보장하기 위해 규정에 따라 수행되어야 합니다.
샤프트 슬리브의 기능은 펌프 샤프트를 보호하여 패킹과 펌프 샤프트 사이의 마찰을 패킹과 샤프트 슬리브 사이의 마찰로 변환하는 것입니다. 따라서 샤프트 슬리브는 원심 펌프의 쉽게 마모되는 부분입니다.
샤프트 슬리브의 표면은 일반적으로 침탄, 질화, 크롬 도금, 스프레이 등의 방법으로 처리할 수 있습니다. 표면 거칠기 요구 사항은 일반적으로 Ra3.2μm ~ Ra{2}}.8μm입니다. 마찰 계수를 줄이고 서비스 수명을 향상시킬 수 있습니다.
베어링은 로터의 무게와 하중 지지 능력을 지지하는 역할을 합니다. 롤링 베어링은 일반적으로 원심 펌프에 사용되며 외부 링과 베어링 시트 구멍은 베이스 샤프트 시스템을 사용하고 내부 링과 샤프트는 베이스 구멍 시스템을 사용합니다. 베어링은 일반적으로 그리스와 오일로 윤활됩니다.
펌프 샤프트가 펌프 케이싱을 통과할 때 샤프트와 케이싱 사이에 틈이 생깁니다. 단일 흡입 원심 펌프의 경우 샤프트 씰 장치를 이 위치에서 사용하지 않으면 펌프 케이싱 내부의 고압수가 대량으로 누출됩니다. 포장 상자는 일반적으로 사용되는 샤프트 밀봉 장치입니다. 포장 상자는 샤프트 씰, 패킹, 워터 씰 파이프, 워터 씰 링 및 패킹 글랜드의 5가지 구성 요소로 구성됩니다.
볼류트(volute)는 임펠러 출구에서 다음 단 임펠러 입구 또는 펌프 출구 파이프까지 단면적이 점차 증가하는 나선형 유로를 의미합니다. 흐름 채널은 점차 확장되고 출구는 확산관 모양입니다. 액체가 임펠러에서 흘러나온 후 유량이 서서히 감소하여 운동 에너지의 상당 부분이 정압 에너지로 변환됩니다.
볼류트의 장점은 제조가 쉽고, 효율 영역이 넓으며, 임펠러 회전 후 펌프의 효율 변화가 최소화된다는 것입니다.
단점은 볼류트의 형상이 비대칭이고 단일 볼류트를 사용할 경우 로터의 반경방향에 작용하는 압력이 고르지 않아 샤프트가 휘어지기 쉽다는 점이다. 따라서 다단펌프에서는 첫 번째와 마지막 구간에만 볼류트를 사용하고, 중간 구간에는 가이드 휠 장치를 사용한다.
달팽이 껍질의 재질은 일반적으로 주철입니다. 부식 방지 펌프의 볼류트는 스테인레스 스틸 또는 플라스틱, 유리 섬유 등과 같은 기타 부식 방지 재료로 만들어집니다. 다단 펌프는 고압으로 인해 높은 재료 강도가 요구되며 일반적으로 볼 류트가 만들어집니다. 주강.
가이드 휠은 전방 임펠러의 외부 가장자리를 감싸는 전방 가이드 베인이 있는 고정 디스크로, 확산 형태의 흐름 채널을 형성합니다. 뒷면에는 임펠러의 다음 단계로 액체를 안내하는 역방향 안내 날개가 있습니다. 임펠러에서 배출된 액체는 천천히 가이드 베인으로 들어가 전방 가이드 베인을 따라 계속해서 바깥쪽으로 흐릅니다. 속도는 점차 감소하며, 운동에너지의 대부분은 정압에너지로 변환됩니다.
임펠러와 가이드 베인 사이의 반경방향 일측 클리어런스는 약 1mm입니다. 간격이 너무 크면 효율성이 감소합니다. 간격이 너무 작으면 진동과 소음이 발생합니다. 볼류트에 비해 가이드 휠이 있는 분할형 다단 원심 펌프 케이싱은 제조가 더 쉽고 에너지 변환 효율이 더 높습니다. 하지만 설치와 유지 관리가 달팽이 껍질보다 어렵습니다.
내부 누출을 줄이고 펌프 케이싱을 보호하기 위해 임펠러 입구에 해당하는 케이싱에 교체 가능한 밀봉 링이 설치됩니다. 씰링 링의 내부 구멍과 임펠러의 외부 원 사이의 방사형 클리어런스는 일반적으로 0.1-0.2mm입니다. 씰링 링이 마모되면 레이디얼 클리어런스가 증가하고 펌프의 토출량이 감소하며 효율이 감소합니다. 밀봉 간격이 지정된 값을 초과하는 경우 적시에 교체해야 합니다.
밀봉 링에는 세 가지 구조적 형태가 있습니다.
첫째, 플랫링형은 구조가 간단하고 제작이 용이하지만 실링효과가 떨어진다. 둘째, 직각 밀봉 링은 액체 누출을 위한 90도 채널을 제공하므로 플랫 링 유형보다 밀봉 성능이 우수하며 널리 사용됩니다. 셋째, 미로 밀봉 링은 밀봉 효과가 좋지만 구조가 복잡하고 제조가 어려워 원심 펌프에는 거의 사용되지 않습니다.
3. 원심펌프의 작동과정
(1) 펌프를 시동하기 전에 펌프에 이송할 액체를 채우십시오.
(2) 펌프 시동 후, 펌프 샤프트는 임펠러를 구동하여 함께 고속으로 회전하여 원심력을 발생시킵니다. 이 작용에 의해 액체는 중앙에서 임펠러 외주 방향으로 분사되어 압력이 증가하고 고속(15-25m/s)으로 펌프 케이싱으로 유입됩니다.
(3) 볼류트 펌프 케이싱에서는 유동 채널의 지속적인 팽창으로 인해 액체의 유속이 느려지고 대부분의 운동 에너지가 압력 에너지로 변환됩니다. 마지막으로, 액체는 배출 포트에서 더 높은 정압으로 배출 파이프라인으로 흐릅니다.
(4) 펌프 내부의 액체를 배출한 후 임펠러 중앙에 진공이 형성됩니다. 액체 레벨 압력(대기압)과 펌프 압력(부압) 사이의 압력 차이로 액체는 흡입 파이프라인을 통해 펌프로 들어가 액체가 배출되는 위치를 채웁니다.
4. 원심펌프의 분류
원심펌프 제품은 일반적으로 구조적 특성에 따라 분류되며, 사용압력, 작동 임펠러 수, 임펠러 입구 방식 등 다양한 분류 방법이 있습니다.
(1) 업무 압력에 따라:
저압 펌프: 수주 100미터 이하의 압력;
중압 펌프: 수주 100-650미터 사이의 압력;
고압 펌프: 압력은 수주 650미터보다 높습니다.
(2) 작동하는 임펠러의 수에 따라:
단일 단계 펌프: 펌프 샤프트에 임펠러가 하나만 있는 것을 말합니다.
다단펌프: 펌프축에 2개 이상의 임펠러가 있고, 펌프의 총양정은 n개의 임펠러에서 발생하는 양정의 합이다.
(3) 임펠러 입구 방법에 따르면:
단일 측면 흡입 펌프: 단일 흡입 펌프라고도 하며 임펠러에 흡입구가 하나만 있음을 의미합니다.
양면 흡입 펌프: 이중 흡입 펌프라고도 하며 임펠러 양쪽에 흡입구가 있음을 의미합니다. 유량은 단일 흡입 펌프의 유량의 두 배이며, 이는 두 개의 단일 흡입 펌프 임펠러가 연속적으로 함께 배치된 것으로 근사화될 수 있습니다.
(4) 펌프 샤프트의 위치에 따라:
수평 펌프: 펌프 샤프트가 수평 위치에 있습니다.
수직 펌프: 펌프 샤프트가 수직 위치에 있습니다.
(5) 펌프 케이싱의 조인트 형태에 따라:
수평 개방형 펌프 : 축을 통과하는 수평면에 열린 조인트 이음새를 말합니다.
수직 조인트 표면 펌프: 즉, 조인트 표면이 축에 수직입니다.
(6) 임펠러에서 압력실 방향으로 물을 유도하는 방법은 다음과 같다.
나선형 케이스 펌프: 임펠러에서 나온 물은 나선형 모양으로 펌프 케이싱으로 직접 들어갑니다.
가이드 베인 펌프: 임펠러에서 물이 나온 후 외부에 설치된 가이드 베인으로 유입된 후 다음 단계로 들어가거나 출구 파이프로 흘러갑니다.
(7) 원심 펌프로 운반되는 다양한 매체에 따라 정수 펌프, 오일 펌프, 부식 방지 펌프 등으로 나눌 수 있습니다.
5. 캐비테이션 및 가스 결합
원심 펌프의 작동 원리에 따르면 블레이드 사이의 액체가 고속 회전 임펠러 밖으로 배출되면 임펠러 입구 근처에 저압 영역이 형성됩니다. 임펠러 입구의 압력이 작동 온도에서 이송된 액체의 포화 증기압 pV와 같거나 낮을 때 해당 위치의 액체는 기화되어 기포를 생성합니다. 기포가 액체와 함께 고압 구역으로 흐르면 압력 하에서 빠르게 응축됩니다.
기포가 응결되는 순간 국부적인 진공이 발생하고 주변의 액체가 기포가 차지하고 있는 공간을 향해 빠른 속도로 돌진해 충격과 진동을 일으켜 상당한 충격력을 갖게 된다. 특히 기포의 응축점이 블레이드 표면 근처에 위치할 경우 수많은 액체 입자가 높은 주파수와 압력으로 블레이드에 충돌합니다. 동시에 기포에는 소량의 산소가 포함되어 금속 재료에 화학적 부식을 일으킬 수도 있습니다. 지속적인 충격과 화학적 부식이 복합적으로 작용하면 블레이드 표면이 손상되어 얼룩과 균열이 생기고 이로 인해 블레이드가 조기 손상될 수 있습니다. 이 현상을 원심 펌프에서는 캐비테이션이라고 합니다.
원심펌프 시동시 펌프 내부에 공기가 있으면 공기밀도가 낮아 회전 후 발생하는 원심력이 작아 임펠러 중앙부에 형성되는 낮은 압력으로 인해 액체. 원심 펌프가 가동되더라도 이송 작업을 완료할 수 없습니다. 이러한 현상을 에어 바인딩이라고 합니다.
이는 원심 펌프에는 자체 흡입 능력이 없으므로 작동하기 전에 펌프에 이송된 액체를 채워야 함을 나타냅니다. 물론, 원심펌프의 흡입구가 이송액의 액면보다 낮은 곳에 위치하게 되면 자동으로 액이 펌프로 유입되는데, 이는 특수한 경우이다. 원심펌프의 흡입배관에는 하부밸브가 장착되어 있어 시동 전 주입된 액체가 펌프 밖으로 흘러나오는 것을 방지합니다. 필터는 액체 속의 고체 흡입을 차단하여 파이프라인을 차단할 수 있으며 펌프 케이싱 토출 파이프라인에 설치된 조절 밸브는 펌프의 시동, 정지 및 유량 조절에 사용됩니다.
캐비테이션 및 가스 결합의 다양한 원인:
에어 바인딩은 펌프 본체에 공기가 존재하는 것을 말하며, 이는 일반적으로 펌프가 시동될 때 발생하며 주로 펌프 본체 내부의 공기가 완전히 배출되지 않는 것으로 나타납니다. 그리고 캐비테이션은 액체가 특정 온도에서 기화 압력에 도달하기 때문에 발생하며 이는 운반 매체 및 작동 조건과 밀접한 관련이 있습니다.
가스결합 현상의 발생을 방지하기 위해서는 다음과 같은 방법이 있습니다.
(1) 시작하기 전에 껍질에 액체를 채우십시오. 케이싱이 제대로 밀봉되었는지 확인하고 물을 채우는 밸브와 샤워 헤드가 새지 않는지 확인하십시오. 우수한 밀봉 성능을 보장합니다.
(2) 원심 펌프의 흡입 배관에는 시작 전에 주입된 액체가 펌프 밖으로 흘러 나가는 것을 방지하기 위해 하단 밸브가 장착되어 있습니다. 필터는 액체 속의 고체가 흡입되는 것을 방지할 수 있습니다. 토출 파이프라인에는 펌프의 시동, 정지 및 유량 조절 시 사용되는 조절 밸브가 장착되어 있습니다.
(3) 원심 펌프의 흡입구를 이송할 액체 높이 아래에 놓으면 액체가 자동으로 펌프로 흘러 들어갑니다.
캐비테이션의 주요 원인은 다음과 같습니다.
(1) 입구 파이프라인의 저항이 과도하거나 파이프라인이 너무 얇습니다.
(2) 운반 매체의 온도가 너무 높습니다.
(3) 과도한 흐름. 이는 출구 밸브가 너무 넓게 열려 있음을 의미합니다.
(4) 설치 높이가 너무 높아 펌프의 흡입 용량에 영향을 미칩니다.
(5) 펌프 선택, 펌프 재질 선택 등 선택 문제
결제 조건:
(1) 입구 파이프라인의 이물질을 청소하여 입구가 막히지 않게 만들거나 파이프 직경의 크기를 늘립니다.
(2) 운반 매체의 온도를 낮추십시오.
(3) 설치 높이를 줄입니다.
(4) 펌프를 다시 선택하거나 부식 방지 재료를 사용하는 등 펌프의 특정 구성 요소를 개선하십시오.