Giải pháp sự cố bơm ly tâm (centrifugal pump)

Giải quyết vấn đề về Bơm ly tâmTài liệu này đã được sản xuất để hỗ trợ người dùng máy bơm ở tất cả các cấp, cung cấp một công cụ tham khảo vô giá. Nó bao gồm thông tin về các vấn đề bơm ly tâm nói chung và hiệu ứng của chúng trên máy bơm ly tâm với các gợi ý về các nguyên nhân và giải pháp có thể xảy ra.Các phần chính như sau:1. Giới thiệu2. Vấn đề bơm ly tâm3. Giải pháp Alfa Laval cho các vấn đề bơm ly tâm cụ thể4. Cách thiết kế và cài đặt hệ thống chính xác có thể tránh được các vấn đề tiềm ẩn5. Bảng giải pháp

Giải quyết vấn đề về Bơm ly tâm

Nội dung bên trong

Tài liệu này đã được sản xuất để hỗ trợ người dùng máy bơm ở tất cả các cấp, cung cấp một công cụ tham khảo

vô giá Nó bao gồm thông tin về các vấn đề bơm ly tâm nói chung và hiệu ứng của chúng trên máy bơm ly tâm với các gợi ý về các nguyên nhân và giải pháp có thể xảy ra

Các phần chính như sau:

1 Giới thiệu

2 Vấn đề bơm ly tâm

3 Giải pháp Alfa Laval cho các vấn đề bơm ly tâm cụ thể

4 Cách thiết kế và cài đặt hệ thống chính xác có thể tránh được các vấn đề tiềm ẩn

5 Bảng giải pháp

Thông tin được cung cấp trong tài liệu này được đưa ra với mục đích tôt nhưng Alfa Laval không thể chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung,

hoặc bất kỳ hậu quả nào có thể phát sinh từ việc

sử dụng thông tin được cung cấp hoặc tài liệu được mô tả.

Mục lục Trang

Giới thiệu ác giải pháp dành chô bơm ly tâm

Tổng quan về các vấn đề tiêu biểu thường gặp

2.1 Không có dòng chảy hoặc lưu lượng thấp 7

2.2 Không có hoặc áp suất thấp 14

2.3 Tiêu thụ điện năng quá mức 15

2.4 Quá ồn hoặc quá rung 16 2.5 Rò rỉ 20

Phần 3.0: Các giải pháp của Alfa Laval 31 Alfa Laval đưa ra các giải pháp cụ thể như thế nào 3.1 Khả năng tự mồi 31

3.2 Khả năng xử lý áp lực đầu vào cao 32

3.3 Sự gia công 33

Phần 4.0: Cách thiết kế và cài đặt hệ thống chính xác để có thể tránh được 35 Các vấn đề tiềm ẩn Tư vấn các hướng dẫn liên quan đến việc lắp đặt máy bơm, thiết kế hệ thống và bố trí đường ống chính xác 4.1 Đường ống 35

4.2 Bảo vệ 35

4.3 Vận hành 36

4.4 Kiểm tra trước khi khởi động 36

Cung cấp tóm tắt các nguyên nhân và giải pháp có thể xảy ra cho các vấn đề phổ biến nhất

• Xác nhận lại các yêu cầu nhiệm vụ ban đầu và / hoặc thiết kế hệ thống.

• Kiểm tra bất kỳ thay đổi quy trình nào, tức là áp suất, nhiệt độ, độ nhớt chất lỏng, v.v

• Kiểm tra xem hệ thống có đang được bảo trì thường xuyên hay không

• Máy bơm hoạt động bao lâu trước khi vấn đề xảy ra

• Kiểm tra sự xuất hiện và tình trạng của các bộ phận bên trong của máy bơm

• Kiểm tra khi máy bơm được bảo dưỡng lần cuối

• Kiểm tra bất kỳ thay đổi nào về tiếng ồn máy bơm hoặc độ rung

Điều này sẽ tiết kiệm đáng kể thời gian và công sức trong việc đưa ra giải pháp phù hợp nhất Các vấn đề phổ biến nhất liên quan đến máy bơm ly tâm được thể hiện trong tài liệu này với các hiệu ứng đặc biệt trên phạm vimáy bơm ly tâm của chúng tôi

Rotodynamic

General Submersible Rubber Lined Process

Double Entry End Suction

2.1 Các vấn đề của bơm ly tâm

Các vấn đề tiêu biểu bao gồm:

 Không có dòng hoặc lưu lượng dòng thấp

 Áp suất thấp

 Tiêu hao điện năng quá mức

 Quá ồn hoặc rung động

 Rò rỉ

Ta có sơ đồ sau:

Pumps

Piston Screw

Positive Displacement

Simplex

Nguyên nhân tiêu biểu như sau:

Không có dòng hoặc lưu lượng thấp:

• Bơm không được mồi

• Động cơ đang chuyển hướng bơm sai chiều

• Van đóng hoặc có tắc nghẽn trong đường ống hút hoặc xả

• Độ nhớt bơm cao hơn dự kiến

• Áp suất cao hơn tính toán

• Chuyển đổi dòng chảy bị lỗi

Không hoặc áp suất thấp

• Van đóng hoặc có tắc nghẽn trong đường ống hút hoặc xả

• Bộ lọc bị tắc ở đầu vào

• Lưu lượng cao hơn tính toán

• Động cơ đang chuyển hướng bơm sai hướng

• Không có đủ NPSHa

• Không có điện cho máy bơm

• Tốc độ bơm quá thấp

• Độ nhớt bơm cao hơn dự kiến

Tiêu thụ điện năng quá mức

• Lưu lượng cao hơn tính toán với áp suất đầu ra thấp

• Độ nhớt quá cao

• Tiếp xúc cơ học trong pumphead

Tiếng ồn hoặc rung quá mức

• Đường ống không được hỗ trợ đúng cách

• Bơm đang bị xâm thực

• Cánh quạt tiếp xúc với vỏ / backplate

• Sự lôi cuốn khí

• Mất hỗ trợ trục (mang trục trặc trong động cơ)

• Bơm chứa các hạt mài mòn bất ngờ

• Thiết kế hệ thống / đường ống kém

• Vận hành khô

Rò rỉ Seal

• Bơm chứa chất rắn bất ngờ

• Ăn mòn/ tấn công hóa học

• Bơm đang xâm thực

• Áp suất đẩy quá cao

• Nhiệt độ quá cao

• Bơm / trục rung

• Lắp không đúng cách

• Lựa chọn vật liệu seal không chính xác

• Bơm được phép chạy khô

• Không đủ hoặc không có xả nước phụ trợ

2.2 Không có hoặc lưu lượng dòng thấp

Máy bơm ly tâm có khả năng di chuyển (bơm) một lượng không khí vừa phải từ phía hút của máy bơm đến phía xả của máy bơm Làm đầy hệ thống đầu vào với chất lỏng hoặc ít nhất làm đầy bơm (yếu tố bơm ướt) sẽ tạo một cải tiến lớn trong khả năng mồi của bơm

Máy bơm ly tâm không bao giờ được phép hoạt động theo chiều quay sai Nếu máy bơm không được gắn vừa vặn với cánh quạt, cánh quạt có thể bị văng ra khỏi trục, tiếp xúc với vỏ, do đó gây co giật

Chiều quay đúng

Pump curve Duty point

Nếu cánh quạt được lắp vừa vặn, máy bơm vẫn có khả năng đạt được lưu lượng thấp với động cơ quay sai hướng

Impeller screw

Nếu máy bơm đang hoạt động ở chế độ quay ngược, hãy sử dụng hướng dẫn của nhà sản xuất động cơ để đảm bảo hướng thích hợp

Bất kỳ tắc nghẽn trong đường ống và / hoặc van bị đóng có thể làm tăng đáng kể áp lực Sự gia tăng

áp lực trên đầu ra sẽ có tác dụng giảm lưu lượng, được đánh dấu trong đường cong bên dưới:

Tăng áp suất

Giamr lưu lượng

Các triệu chứng sau đây có thể xảy ra:

• Áp suất đầu ra thấp (xem 2.2.1)

• Làm khô niêm phong (xem 2.5.4)

• Tăng tiếng ồn / độ rung (xem 2.4)

• Giảm NPSHa (xem 2.1.6)

Trong tình huống này, không có chất lỏng nào được phép vào máy bơm, có thể xảy ra hiện tượng cavitation (xem 2.1.6 bên dưới) và có khả năng làm khô niêm phong (xem 2.5.4)

2.2.5 Strainer hoặc filter bị tắc

Nếu một bộ lọc bị tắc trong đường ống hút, điều này sẽ có ảnh hưởng làm giảm tổn thất áp suất do đó giảm lưu lượng như mô tả trong 2.1.6 dưới đây Nếu một bộ lọc hoặc bộ lọc bị tắc trong đường ống xả, điều này sẽ có làm giảm tổn thất áp suất do đó giảm lưu lượng như mô tả trong 2.1.3 ở trên

Đối với hoạt động bơm, điều kiện ở đầu vào của máy bơm là rất quan trọng Hệ thống ở phía đầu

vào của máy bơm phải cho phép dòng chảy trơn tru của chất lỏng đi vào máy bơm ở áp suất đủ

cao để tránh bị xâm thực Đây gọi là Net Positive Suction Head, viết tắt NPSH.

Điều quan trọng là NPSHa trong hệ thống lớn hơn NPSHr của bơm Giá trị của NPSHa trong hệ thống phụ thuộc vàođặc tính của chất lỏng được bơm, đường ống đầu vào, vị trí của bình hút và áp suất được áp dụng cho chất lỏng trong bình hút Đây là áp lực thực tế được nhìn thấy ở đầu vào của máy bơm Điều quan trọng cần lưu ý, đó là hệ thống đầu vào thiết lập điều kiện đầu vào và không phải là máy bơm

NPSHa được tính như sau:

+ve -ve +ve -ve

Trong đó:

Pa = Áp suất tuyệt đối phía trên mức chất lỏng (bar)

hs = Static suction head (m)

hfs = Độ giảm áp ở (m) Pvp = áp suất hơi (bar a)

Thuật ngữ cavitation được bắt nguồn từ cavity, có nghĩa là một không gian rỗng Trong thuật ngữ bơm, cavitation là một không gian không mong muốn trong cổng đầu vào của máy bơm thường bị chiếm đóng bởi chất lỏng Điểm áp suất thấp nhất trong một máy bơm xảy ra ở đầu vào của máy bơm - do phần giảm áp suất cục bộ của chất lỏng có thể bay hơi tạo ra các bong bóng hơi nhỏ được gọi là 'không bào' Những không bào được mang theo bởi chất lỏng

và ngay lập tức khi chúng xâm nhập vào các vùng có áp suất cao hơn sẽ làm hỏng các bộ phận bơm

Đối với nhiều vấn đề ứng dụng bơm, cavitation là phổ biến nhất gặp phải Nó xảy ra với tất cả các loại máy bơm, quay, ly tâm hoặc qua lại, gây ra bởi áp suất đầu vào không đủ cho máy bơm Điều này có thể do hạn chế hệ thống đầu vào, độ nhớt chất lỏng quá mức hoặc tốc độ bơm quá mức Các hạn chế đầu vào có thể bao gồm bộ lọc đầu vào bẩn hoặc bị tắc, các mảnh vụn trôi nổi trong nguồn cung cấp chất lỏng bao gồm lượng đường ống nạp vào, hoặcgiẻ rách Nếu chất lỏng mát hơn nhiệt độ thiết kế, độ nhớt của nó có thể quá cao gây ra ma sát quá mức (tổn thất áp suất) trong hệ thống đường ống đầu vào Bất lợi nếu sản phẩm quá nóng có nguy cơ bốc hơi sản phẩm

Cavitation thường đi kèm với tiếng ồn, độ rung và tăng đáng kể áp lực xả, xung và / hoặc mất lưu lượng Nếu một máy bơm được phép để cavitate trong thời gian dài, điều này sẽ gây thiệt hại cho các thành phần pumphead, con dấu và lái xe lửa Bề mặt của các thành phần này thường đục lỗ và đọ sức vì vật liệu bị xói mòn bởi các lực gây nổ

Sự tạo thành bong bóng khí

Tổn thương gây ra bởi xâm thực

Gợi ý tránh xâm thực:

• Giữ độ giảm áp suất trong dòng đầu vào với chiều dài tối thiểu tức là đường càng ngắn càng tốt, đường kính càng

lớn càng tốt, và sử dụng tối thiểu các phụ kiện đường ống như tees, van vv

• Duy trì đầu tĩnh càng cao càng tốt

• Giảm nhiệt độ chất lỏng, mặc dù cần thận trọng vì điều này có thể ảnh hưởng đến việc tăng độ nhớt của chất lỏng,

do đó làm tăng áp suất giảm

• Kích thước bơm đúng cách đảm bảo NPSHa> NPSHr

Không khí trong đường ống hút hoặc khí bị cuốn vào môi trường bơm có ảnh hưởng làm giảm hiệu suất của máy bơm và tạo ra các triệu chứng giống như xâm thực Điều này có thể xảy ra trong các trường hợp khác như máy bơmhoạt động ở áp suất đầu vào dưới áp suất khí quyển cục bộ Trong trường hợp này, rất có khả năng là không khí được hút vào đường ống thông qua kết nối ống lỏng hoặc khớp nối bơm, rò rỉ thân van vào, đệm bị hỏng hoặc hư hỏng trong hệ thống đường ống

Trong tình huống này, nguyên nhân chủ yếu là do dây điện không chính xác của động cơ điện, kiểm tra hướng dẫn của nhà sản xuất động cơ

Các yếu tố khác cần được xem xét:

• Kiểm tra thiết bị chuyển mạch

• Kiểm tra dòng khởi động

• Kiểm tra bảo vệ động cơ thermistor

• Kiểm tra lập trình của biến tần (nếu sử dụng) là chính xác

• Kiểm tra chuyển đổi dòng chảy (nếu sử dụng) đang hoạt động chính xác

Nếu máy bơm được trang bị phương pháp khởi động star / delta và nó không thay đổi giữa kết nối star và delta, máy bơm sẽ vẫn ở tốc độ thấp trong kết nối star

Torque

I Δ = Current in delta connection

I Υ = Current in star connection

M Δ = Torque in delta connection

M Υ = Torque in star connection

M b = Load from centrifugal pump

Speed

Nếu khởi động mềm không được lập trình chính xác thì máy bơm sẽ không đạt tốc độ thiết kế Khởi động mềm cung cấp một khởi đầu trơn tru vào thời điểm đó, vì dòng khởi động bị giới hạn Độ lớn của dòng khởi động phụ thuộc trựctiếp vào yêu cầu mô-men xoắn tĩnh trong thời gian bắt đầu và khối lượng tải được tăng tốc Trong nhiều trường hợp,

bộ khởi động mềm tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động điều chỉnh điện áp động cơ liên tục theo yêu cầu thực tế.Điều này đặc biệt quan trọng khi động cơ chạy với tải nhẹ

2.2.10 Độ nhớt cao hơn ước tính

Máy bơm ly tâm thường xử lý lưu chất có độ nhớt thấp, tối đa là 800 cP Trên con số này, công suất sẽ vượt quá mức tối đa của động cơ và hiệu suất của máy bơm sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều

Độ nhớt kéo sẽ làm giảm hiệu suất của máy bơm dẫn đến hiệu suất giảm và yêu cầu công suất cao hơn có thể vượt quá công suất tối đa của động cơ

Hiệu suất bơm kém có thể là do sự thay đổi bất ngờ về độ nhớt của chất lỏng Trong một số chất lỏng, độ nhớt là không đổi bất kể lực cắt được áp dụng cho các lớp chất lỏng Các chất lỏng này được gọi là chất lỏng của Newton, theo đó ở nhiệt độ không đổi, độ nhớt là hằng số với sự thay đổi tốc độ trượt hoặc kích động

Newtonian Fluid Behaviour

Lưu chất Newton điển hình là::

Psuedoplastic Fluid Behaviour

Typical Psuedoplastic fluids are:

Nói chung, chất lỏng có độ nhớt thấp của Newton được xử lý tốt nhất với các loại bơm ly tâm và chất lỏng bằng nhựaPsuedo được xử lý tốt nhất với các loại máy bơm quay loại quay cực dương.

2.2.11 Áp suất cao hơn tính toán

Bất kỳ sự gia tăng độ nhớt nào cũng sẽ làm tăng áp lực tổn thất trong hệ thống Điều này sẽ ảnh

hưởng đến đường cong hệ thống dẫn đến lưu lượng ít hơn Để khắc phục điều này, giải pháp sẽ là

tăng tốc độ bơm Tuy nhiên phải cẩn thận vì điều này sẽ làm tăng NPSHr có thể ảnh hưởng đến

NPSHa của hệ thống như được mô tả trong 2.1.6

2.2.12 Công tắc dòng chảy lỗi

Một công tắc dòng chảy bị lỗi có thể dẫn đến không có năng lượng để bơm, do đó bơm không hoạt động

Xem 2.1.3

Xem 2.1.5

Nếu dòng chảy được cung cấp từ máy bơm cao hơn tính toán, nó có thể liên quan đến áp suất hệ

thống thấp hơn dự kiến

2.3.4 Motor hoạt động sai chiều

Điều này sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy, do đó làm tăng tiêu thụ điện năng Điều chỉnh áp suất xả bằng cách thêm một lỗ hoặc van sẽ làm tăng áp suất hệ thống và do đó làm giảm lưu lượng

Bất kỳ sự gia tăng độ nhớt chất lỏng sẽ làm tăng tổn thất áp lực và giảm hiệu quả bơm, do đó làm

tăng lượng năng lượng hấp thụ Quá nhiều điện có thể quá tải sự bảo vệ động cơ

Xem 2.4.3

Máy bơm không được phép hỗ trợ bất kỳ trọng lượng đường ống và hướng dẫn cài đặt chính xác cần được tuân theo

Xem 2.1.6

Xâm thực thường đi kèm với tiếng ồn, rung động, xung và / hoặc mất dòng chảy Nếu một máy bơm được phép để xâm thực trong thời gian dài, điều này sẽ gây thiệt hại cho các thành phần pumphead, seal và drive train Bề mặt củacác thành phần này thường đục lỗ và đọ sức khi vật liệu bị xói mòn bởi các lực không bào nghĩa

Damage due

to cavitation

Gợi ý tránh xâm thực:

• Giữ độ giảm áp suất trong dòng đầu vào với chiều dài tối thiểu tức là đường càng ngắn càng tốt, đường kính càng

lớn càng tốt, và sử dụng tối thiểu các phụ kiện đường ống như tees, van vv

• Duy trì đầu tĩnh càng cao càng tốt

• Giảm nhiệt độ chất lỏng, mặc dù cần thận trọng vì điều này có thể ảnh hưởng đến việc tăng độ nhớt của chất lỏng,

do đó làm tăng áp suất giảm

• Kích thước bơm đúng cách đảm bảo NPSHa> NPSHr

2.5.3 Impeller contact with casing/backplate

Contact is mainly attributed to:

 Incorrect clearance between impeller and backplate

 Worn bearings on motor

 Excessive high inlet pressure

 Foreign object

 Pressure shock

 Incorrect rotation

Incorrect clearance between impeller and backplate

It is important the correct distance is set between the impeller and the backplate (refer to Instruction Manual)

Initial contact between front

of impeller and pump

casing

Here the impeller position was adjusted so as not to rub on the pump casing but instead began to rub on the backplate

Damage to backplate and back of impeller due to constant rubbing Initial contact may have

damaged the motor bearings so clearances cannot be reset correctly as the shaft and impeller are floating.

Worn bearings on motor

2.5.5 Loss of shaft support (bearing failure in motor)

Bearing failure can occur for a number of reasons such as:

 Excessive high inlet pressure

 Temperature exceeding pump design limits

Examples of motor bearing failure

2.5.6 Pumped media contains unexpected abrasive particles

If any hard solid particle is allowed to enter the pump it is likely to cause damage to pumphead components Use of a strainer or filter prior to pump suction will avoid this problem

Scoring marks due to ingress of hard foreign object

2.5.7 Poor pipe work / system design

See 4.0

It is important that installation guidelines are followed

2.5.8 Dry running of seal

See 2.5.4

Mechanical seals are precision designed and manufactured, yet one of the most common causes of failure in Centrifugal pump types By design mechanical seals are friction contact devices and can besubjected to a very wide range and often hostile operating environments Selecting the correct mechanical seal is imperative to avoid any seal leakage i.e mounting attitude, seal face combination and elastomer selection

To assist in identifying why a particular mechanical seal has leaked it is important to record as much information as possible:

 How long has the seal been in operation (months, days, hours)? Is the seal subject to continuous

or intermittent running?

 Check for any process changes i.e pressure, speed, temperature and pumped media details

 Where is the seal leaking from? i.e seal faces and/or elastomers

 How badly is the seal leaking? i.e constant or variable, only when shaft is stationary

 Check seal flush flow rate and pressure if single flushed or double flushed mechanical seals are used

 Check for any pump cavitation and/or vibration

For solving any seal leakage problem it is advisable to adopt a systematic approach as follows:

Inspect the entire seal

Examine the wear track

Examine the faces

Signs of heat

Inspect the seal drive

Check the springs

Check the elastomers

Check for rubbing