نکات فنی کلیدی برای طراحی، استفاده و نگهداری از پمپ های گریز از مرکز چند مرحله-

شفت پمپ یک پمپ گریز از مرکز چند مرحله ای مجهز به دو یا چند پروانه آبشاری است. در مقایسه با یک پمپ گریز از مرکز- تک مرحله ای، می تواند هد بالاتری داشته باشد. در مقایسه با پمپ های پیستونی، پمپ های دیافراگمی و سایر پمپ های رفت و برگشتی، می تواند دبی بیشتری را پمپاژ کند. پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای بازده بالاتری دارند و می توانند نیازهای شرایط هد بالا و دبی بالا را برآورده کنند. در صنایع پتروشیمی، شیمیایی، نیروگاهی، ساختمانی و حفاظت از حریق کاربرد گسترده ای داشته اند. پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای به دلیل ویژگی خاص خود، در مقایسه با پمپ های گریز از مرکز تک مرحله ای-، دارای الزامات فنی متفاوت و بالاتری در طراحی، استفاده و نگهداری هستند. اغلب، به دلیل سهل انگاری افراد در برخی جزئیات یا توجه ناکافی، پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای اغلب پس از استفاده دچار سایش غیرعادی، ارتعاش و انسداد شفت می شوند که منجر به خاموش شدن می شود. 1. جنبه های طراحی 1.1 ساختار اساسی ساختارهای اساسی رایج از نوع چند مرحله ای نوع سانتریفیوژ یا سری های چند مرحله ای گریز از مرکز و انواع پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای نامیده می شوند. ساختار نوع تقسیم افقی با قرار گرفتن بدنه پمپ بالا و پایین از طریق سطح تقسیم افقی مرکز محور مشخص می شود. لوله های ورودی و خروجی، بخشی از ولوت و گذرگاه جریان بر روی پوسته پمپ پایینی ریخته می شوند. تعمیر و نگهداری و تعمیر نسبتا راحت است و در طول تعمیر و نگهداری، پوسته بالایی پمپ را می توان مستقیماً بدون از بین بردن خط لوله پمپ جدا کرد. ساختار نوع قطعه بندی شده با هر مرحله متشکل از یک پروانه که در پوسته دیفیوزر قرار دارد مشخص می شود و دیفیوزر توسط پیچ و مهره و میله های اتصال و مراحل به صورت سری توسط میله های ثابت به هم متصل می شوند. مزیت مقاومت فشار بالا و نشتی کمتر است. با این حال، در طول تعمیر و نگهداری، خط لوله ورودی باید جدا شود و مشکل جداسازی و مونتاژ نسبتاً زیاد است. به طور کلی، اعتقاد بر این است که پمپ افقی چند مرحله ای از نوع تقسیم شده دارای سختی بهتر و ارزش ارتعاش پمپ کمتری نسبت به پمپ چند مرحله ای نوع تقسیم شده است. ساختار محفظه مکش پمپ چند مرحله ای نوع تقسیم افقی معمولاً شکل نیمه مارپیچی دارد، در حالی که پمپ چند مرحله ای نوع تقسیم شده عمدتاً شکل حلقه دایره ای دارد. محفظه خروجی فشار هر مرحله، به دلیل ساخت راحت پیچ و راندمان بالای تبدیل انرژی جنبشی مایع به انرژی فشار، پمپ چند مرحله ای نوع تقسیم افقی به طور کلی ساختار حلزونی را اتخاذ می کند. با این حال، به دلیل عدم تقارن شکل حلزونی، مستعد خمش شفت است. در پمپ های چند مرحله ای نوع سگمنتال، فقط اولین و آخرین مرحله می توانند از پیچ استفاده کنند، در حالی که مرحله میانی از یک دستگاه چرخ راهنما برای تبدیل انرژی بین پروانه های اولیه و ثانویه استفاده می کند. پروانه اول-پمپ چند مرحله‌ای معمولاً به‌عنوان پروانه مکش دوگانه طراحی می‌شود، در حالی که پروانه‌های مراحل دیگر به‌عنوان پروانه‌های تک مکش- طراحی می‌شوند. برای محیط های با دمای بالا، سرعت جریان زیاد و مستعد کاویتاسیون، این امر به ویژه صادق است. برای پمپ‌های با فشار بسیار بالا، تحمل یک-پوسته تک پوسته یا ساختار استوانه‌ای دو پوسته پمپ دشوار است. بنابراین، پمپ ساختار استوانه‌ای دو پوسته اغلب استفاده می‌شود و بدنه پمپ به شکل استوانه‌ای ساخته می‌شود. بدنه پمپ استوانه ای می تواند فشار بیشتری را تحمل کند و روتور از نوع تقسیم شده یا تقسیم افقی در سیلندر نصب می شود. طبق استانداردها و قوانین مربوطه در چین، پمپ‌های تغذیه دیگ بخار فشار قوی از نوع قطعه‌بندی یا ساختار استوانه‌ای با پوسته دوتایی استفاده می‌کنند و برای واحدهای تولید برق 300 مگاوات و بالاتر، پمپ‌ها معمولاً باید از ساختار استوانه‌ای دو پوسته استفاده کنند. پوسته داخلی پوسته دوبل-از نوع تقسیم‌بندی شده یا ساختار نوع تقسیم افقی استفاده می‌کند. 1.2 تعادل نیروی محوری 1.2.1 اقدامات متداول برای تعادل نیروی محوری پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای اقدامات برای موازنه نیروی محوری پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای عموماً شامل موارد زیر است: تعادل نیروی محوری پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای، دستگاه تعادلی متقارن با استفاده از دستگاه تعادل درام دستگاه ترکیبی و غیره. مکانیسم‌های تعادل درام دوگانه نیز وجود دارد، مانند برخی از پمپ‌های تغذیه دیگ بخار با فشار بالا. آرایش متقارن پروانه ها یا استفاده از دستگاه درام تعادل نمی تواند نیروی محوری را به طور کامل متعادل کند و نیروی محوری باقیمانده هنوز باید توسط یاتاقان رانش تحمل شود. پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای بیشتر از یک دیسک تعادل با تنظیم خودکار نیروی محوری برای متعادل کردن نیروی محوری استفاده می کنند. هنگام طراحی دیسک تعادل، درام تعادل و سایر دستگاه های پمپ های چند مرحله ای، لازم است خطوط لوله تعادل مناسب را پیکربندی کنید تا اطمینان حاصل شود که دستگاه تعادل نیروی محوری با الزامات طراحی مطابقت دارد. در موارد افزایش بیش از حد دمای یاتاقان ها و سوختن یاتاقان ها در پمپ های چند مرحله ای، بسیاری از آنها به دلیل کوچک بودن سطح جریان لوله تعادل، کاهش مقاومت بیش از حد خط لوله و ظرفیت ناکافی تعادل ایجاد می شود. ادبیات [1] همچنین از دستگاه درام تعادل به عنوان مثال استفاده می کند و یک روش محاسبه برای قطر لوله پیشنهاد می کند. برای رفع مشکلی که ممکن است دیسک تعادل و نشیمنگاه دیسک تعادل پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای تماس پیدا کنند و باعث آسیب به دیسک تعادل و پمپ شود، یک دیسک تعادل ضد سایش پمپ گریز از مرکز چند مرحله‌ای طراحی شده است. این ساختار شبیه اصل مهر و موم گاز خشک در کمپرسورهای گریز از مرکز است: هنگامی که دیسک تعادل به صندلی دیسک تعادل نزدیک می شود، گوه قدرت می تواند نیروی بازکننده بزرگی ایجاد کند و در نتیجه از تماس بین دیسک تعادل و صندلی دیسک تعادل جلوگیری می کند. از طریق آزمایش های عملیاتی، دیسک تعادل به طور معمول کار می کند و سطح کار هیچ سایش یا خراش نشان نمی دهد. مشاهده می‌شود که این دیسک تعادل ضد سایش جدید گوه‌ای قوی می‌تواند به طور موثری از تماس بین دیسک تعادل و صندلی دیسک تعادل جلوگیری کند. این دیسک تعادل گوه قدرت نه تنها عمر مفید دیسک تعادل را افزایش می دهد، بلکه نشتی شکاف دیسک تعادل را کاهش می دهد و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف می شود. برخی افراد پیشنهاد کرده اند که نیروی محوری تولید شده توسط پمپ های چند مرحله ای به این دلیل است که هر مرحله از پروانه آب را از یک طرف جذب می کند. بنابراین، آنها بهبود ساختار بدنه پمپ، پروانه و فاصله‌دهنده مرحله را پیشنهاد می‌کنند تا پروانه بتواند آب را از هر دو طرف جذب کند و تعادل نیروی محوری حاصل شود. به این ترتیب، نیازی به راه‌اندازی دیسک تعادل یا سازه‌های درام تعادل نیست و نیازی به در نظر گرفتن جابجایی محوری نیست. 1.2.2 محدودیت‌های مکانیزم دیسک تعادل و درام تعادل الف) شرایط متغیر: در هنگام شروع و توقف پمپ، نیروی محوری توسط تماس مستقیم بین دیسک تعادل و صندلی دیسک تعادل تحمل می‌شود. اصطکاک ممکن است باعث گیرکردن دیسک تعادل و نشیمنگاه، سوختگی خشک یا حتی شکستن محور پمپ شود. هنگامی که بار به طور ناگهانی تغییر می کند، نیروی محوری متناسب با آن تغییر می کند و روتور نیز به صورت محوری جابجا می شود و در نتیجه شکاف بین دیسک تعادل و صندلی تعادل دیسک تغییر می کند که ممکن است باعث پدیده کاویتاسیون و لرزش شود. ب) محیط جریان مایع-جامد دو فاز-: فشار محیط ورودی به دیسک تعادل، درام بالانس و ... فشار خروجی پمپ و فشار پس از دریچه گاز فشار ورودی پمپ است. هنگامی که محیط از ناحیه-فشار بالا به ناحیه فشار پایین- جریان می‌یابد، یک جت فلاشینگ تشکیل می‌دهد و ذرات جامد در محیط -جامد دو-مایع، به سرعت دیسک تعادل و نشیمنگاه مکانیزم تعادل را فرسوده می‌کنند و در نهایت باعث می‌شوند که به طور عادی پمپ شود{71} انحراف انحراف بیش از حد شفت پمپ پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای{72}ممکن است باعث لرزش غیرعادی، انسداد شفت، خرابی آب بند مکانیکی به دلیل نیروی ناهموار روی سطح آب بندی و سایر خطاها شود. کنترل تولید نیروی شعاعی در طراحی و به حداقل رساندن مقدار انحراف محور پمپ در حین کار ضروری است. اقدامات در نظر گرفته شده در طراحی عموماً عبارتند از: الف) برای پمپ‌های چند مرحله‌ای با ساختار حلزونی برای هدایت و تبدیل انرژی، عدم تقارن شکل پیچشی احتمالاً باعث خم شدن شفت در حین کار می‌شود. دو مرحله مجاور ولوت باید 180 درجه از هم چیده شوند تا نیروی شعاعی کاهش یابد. ب) تعداد مراحل پروانه پمپ نباید زیاد باشد. در صورت لزوم، برای اطمینان از کل هد، هد هر مرحله را افزایش دهید و با کاهش تعداد مراحل پمپ، طول محور پمپ را کاهش دهید. ج) هنگام انتخاب ماده شفت پمپ پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای، مناسب بودن نوع محیط، دما و غیره را در نظر بگیرید و انتخاب موادی با خواص مکانیکی جامع خوب از نظر مقاومت و سختی را در اولویت قرار دهید. د) هنگام محاسبه قطر شفت پمپ، توان انتقال، روش راه اندازی، نیروی شعاعی، انحراف شفت و بارهای اینرسی مربوطه را در نظر بگیرید. همچنین، نیاز به مقاومت در برابر تغییر شکل خمشی محور پمپ در شرایط جریان غیر طراحی را در نظر بگیرید. ه) نقاط تکیه گاه شفت پمپ را به طور منطقی انتخاب کنید. 1.4 اقدامات ضد-کاهش لرزش و ارتعاش که می تواند در طراحی در نظر گرفته شود عبارتند از: الف) کنترل انحراف محور پمپ در یک محدوده منظم. ب) به وضوح نیاز به پروانه، محور پمپ و غیره برای انجام تست تعادل دینامیکی و استاتیکی دارید. ج) شفت پمپ پمپ‌های چند مرحله‌ای را به‌عنوان یک محور صلب طراحی کنید و سرعت کار باید کمتر یا مساوی 0.75 برابر سرعت بحرانی اول باشد. د) پروانه و محور پمپ باید به طور مستقل در یک مرحله قرار گیرند و پروانه و محور پمپ باید با تداخل و مجموعه گرم شونده مونتاژ شوند تا سفتی و سرعت بحرانی مجموعه روتور بهبود یابد. ه) هنگام انتخاب مواد شفت پمپ، پروانه و غیره، موادی را انتخاب کنید که از نظر کیفیت یکنواختی خوبی داشته باشند و وضعیت تامین و روش پردازش را انتخاب کنید که بتواند از یکنواختی کیفیت مقطع{97}} مواد اطمینان حاصل کند. و) برای جلوگیری از ارتعاشات ناشی از اصطکاک غیرعادی، جابجایی محوری روتور و استاتور و عوامل دیگر، فاصله شافت و شعاعی مناسب را طراحی کنید. ز) برای پمپ‌های چند مرحله‌ای که از دیسک‌های متعادل کننده برای متعادل کردن نیروهای محوری استفاده می‌کنند، مکانیزم دیسک متعادل کننده را به طور معقول و درست طراحی کنید{101}} پمپ‌های چند مرحله‌ای اما در ابتدای راه اندازی به دلیل اینکه فشار خروجی هنوز بالا نرفته و اختلاف فشار بین جلو و عقب پروانه ایجاد نشده است، نیروی محوری رو به بالا وجود دارد. برخی از این موارد منجر به حرکت محوری شفت و گرم شدن بیش از حد در مهر و موم مکانیکی، قطعات بلبرینگ و جریان بیش از حد موتور می شود و در موارد شدید پمپ قطع می شود. طراحی باید در نظر داشته باشد که آستین یاتاقان و شفت را به طور نسبی ثابت کند، به طوری که نیروی محوری رو به بالا توسط یاتاقان رانش متعادل شود. دستگاه دیسک متعادل کننده با تنظیم خودکار نیروی محوری دارای اندازه ساختاری بزرگی است و نیاز به یک لوله فشار فشار دارد که در پمپ های غوطه ور چاه عمیق محدود به قطر چاه قابل نصب نیست. بنابراین، مشکل موازنه نیروی محوری همیشه در طراحی پمپ‌های غوطه‌ور با سر بالا{109}مسئله دشوار بوده است. روشی برای تعادل نیروی محوری معرفی شده است که قطر صفحه پوشش جلویی پروانه پمپ شناور چاه عمیق را تا لبه دیواره داخلی بدنه پمپ گسترش می دهد، به طوری که نیروی محوری روی پروانه تحت شرایط قطر چاه به حداکثر خود می رسد. در عین حال قطر صفحه پوشش عقب پروانه به طور مناسب کاهش می یابد، به طوری که نیروی محوری روی پروانه کاملا متعادل می شود. نوع جدید دیگری از دستگاه متعادل کننده نیروی محوری معرفی شده است که یک جفت جفت اصطکاک دینامیکی و استاتیکی را بعد از پروانه مرحله آخر نصب می کند. حلقه متحرک با پروانه می چرخد، در حالی که حلقه استاتیک نمی چرخد. جفت آب بندی وجهی جلو با مایع فشار بالا از خروجی پروانه مرحله آخر پر می شود و جفت آب بندی وجهی عقب به فشار اتمسفر یا ناحیه فشار کم{116} ورودی پمپ متصل می شود. آب بندی یک اختلاف فشار بالا و پایین برای متعادل کردن نیروی محوری ایجاد می کند. این نوع جدید از دستگاه سیل متعادل کننده نه تنها می تواند نیروی محوری را متعادل کند بلکه نشتی نیز ندارد. این عمدتاً برای پمپ‌های زیردریایی چاه عمیق و پمپ‌های چند مرحله‌ای{120}}منطبق است. پس از استفاده از این دستگاه، راندمان کل پمپ را می توان 3% افزایش داد - 6%. 1.6 پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای برای انتقال مایع{126}}دو فاز جامد دوغاب هایی مانند دوغاب سیمان و دوغاب سنگ معدن، فرسایش و ساییدگی دوغاب باعث می شود که تمام شکاف های آب بندی حلقوی بین روتور و استاتور پمپ افزایش یابد. دیسک تعادل و نشیمنگاه دیسک متعادل کننده تحت تأثیر نیروی محوری به هم فشرده می شوند و در نتیجه سایش سریع ایجاد می شود. کل اجزای روتور به صورت محوری حرکت می‌کند و پروانه با سرعت بالا با بافل بخش میانی و حلقه آب‌بندی برخورد کرده و ساییده می‌شود و باعث تکه تکه شدن می‌شود. این امر منجر به تصادفات شدید متعدد شده است. برای افزایش طول عمر تعمیرات اساسی این نوع پمپ و کاهش سرعت سایش شکاف آب بندی، اقدامات زیر در طراحی انجام شد: ① بهبود مکانیسم تعادل پمپ و ساخت یک صندلی دیسک متعادل کننده (صفحه تعادل)، دو دیسک متعادل کننده، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. پمپ در مرحله بعدی عملیات. عمر تعمیرات اساسی پمپ نیز افزایش یافته است. ② پروانه، حلقه آب بندی، آستین شفت، آستین چرخ راهنما، دیسک متعادل کننده و صندلی دیسک متعادل کننده با جوشکاری اسپری درمان می شوند. در فاز اول پروژه کود نیتروژن بزرگ خانگی هویلو هنگ‌شنگ، پمپ دوغاب فشار بالا از پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای استفاده کرد و دستگاه متعادل‌کننده نیروی محوری از روش «درام تعادل + یاتاقان رانش» استفاده کرد. به دلیل تعادل ضعیف نیروی محوری و طراحی ناکافی استحکام شفت پمپ، حوادثی مانند آسیب به درام تعادل، سوختن یاتاقان، تشنج شفت و شکستگی شفت چندین بار در حین استفاده رخ داده است. یک پمپ گریز از مرکز افقی-وسط باز چند مرحله-استفاده شد، و پروانه به طور متقارن مرتب شد تا به طور خودکار بیشتر نیروی محوری را متعادل کند. نیروی محوری باقیمانده توسط یاتاقان رانش تحمل می شد و هیچ دیسک متعادل کننده، درام تعادل یا مکانیسم تعادل دیگری وجود نداشت. وضعیت عملکرد در محل خوب بود و همه نشانگرهای عملکرد کاملاً الزامات استفاده را برآورده می‌کردند{148}} آب‌بندی مقطعی و انتهای شافت برای غلبه بر و جلوگیری از اثر سایشی ذرات سخت در مایع{149}}جامد دو فاز- رسانه‌های جریان دوفاز بر روی پمپ‌های چرخان و ثابت بدنه، که همه قسمت‌های بدنه را به هم می‌چرخانند. آستین‌های آب‌بندی پمپ چند مرحله‌ای{151} ساختار آب‌بندی شیار مارپیچ معکوس را اتخاذ کرده و سایش ذرات را کاهش می‌دهد. در انتهای شفت، یک ساختار آب‌بندی ترکیبی از مهر و موم مارپیچ دخمه پرپیچ و خم غیر تماسی و مهر و موم مکانیکی به کار گرفته شد که مخصوصاً برای رسانه‌های جریان دو فاز جامد. 1.6.3 مایع{156}} مناسب است. برای کاهش آبشستگی و فرسایش ذرات سخت در مایع{157}}جامد دو فاز{158}}روی اجزای جریان مختلف پمپ چند مرحله‌ای. سرعت چرخش پمپ باید تا حد امکان پایین باشد و از 1450 دور در دقیقه بیشتر نباشد{162}} استفاده و نگهداری 2.1 قبل از راه‌اندازی پمپ وقتی مایع با دمای بالا منتقل شده ناگهان وارد بدنه پمپ سرد شود، دمای بدنه پمپ به‌طور قابل‌توجهی تغییر می‌کند. به دلیل گرمایش ناهموار و تغییر شکل حرارتی ناسازگار، بدنه پمپ و اجزای روتور تغییر شکل می‌دهند، و تنها یک شکاف بسیار کوچک بین اجزای مقاوم در برابر سایش وجود دارد که منجر به تماس غیرعادی می‌شود. اگر تجهیزات در چنین شرایطی راه اندازی شود، باعث لرزش، گرفتگی و گرفتگی شفت می شود. بنابراین، هنگامی که پمپ برای انتقال مایعات با دمای بالا استفاده می‌شود، قبل از شروع به کار باید کاملاً گرم شود. تنها زمانی می توان پمپ را روشن کرد که دمای بدنه پمپ ثابت باشد. راه اندازی پمپ چند مرحله ای در حالت سرد در شرایط اضطراری مجاز نیست. پمپ گریز از مرکز{174}}چند مرحله‌ای{175}}پر فشار بالا که برای پمپاژ دوغاب در نیروگاه گازی‌سازی زغال‌سنگ{176}}استفاده می‌شود، پس از راه‌اندازی، چندین خرابی شفت و سیل مکانیکی را تجربه کرده است. این امر به دلیل کار مقدماتی ناکافی قبل از راه اندازی پمپ و روش های نادرست چرخاندن پمپ و تخلیه هوا ایجاد می شود. [بعداً، پس از بهبود پمپ چرخشی و کار هوای تخلیه، این مشکلات دوباره رخ نداد.] 2.2 در حین کار، پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای{181} که نیروهای محوری را از طریق مکانیسم‌های تعادل داخلی مانند دیسک‌های تعادل و درام‌های تعادل متعادل می‌کنند، دارای مایع تعادلی هستند که از دستگاه تعادل خارج می‌شود. مایع تعادل از طریق لوله تعادل به انتهای ورودی پمپ متصل می شود تا از عملکرد طبیعی پمپ اطمینان حاصل شود: الف) لوله تعادل نباید مسدود شود. ب) اگر پوسته پوسته شدن در لوله تعادل رخ دهد، باید به سرعت پاکسازی شود. ج) یک فشار سنج باید در سمت فشار بالا{185} لوله تعادل نصب شود تا فشار در خروجی لوله تعادل را کنترل کند. برای پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای که دوغاب پمپ می‌کنند، اگر از دیسک تعادل استفاده می‌شود، باید در حین کار، آب تمیز آب‌بندی با فشار بالا تزریق شود تا دیسک تعادل و صندلی دیسک تعادل در آب تمیز کار کنند تا از سایش دیسک تعادل و دیسک تعادل توسط دوغاب و ذرات سخت جلوگیری شود.