Tôi có thể chạy khô máy bơm trong bao lâu?
Bất kỳ ai quen thuộc với máy bơm truyền động từ tính (truyền động từ tính) công nghiệp đều được hỏi về việc chạy khô máy bơm. Rốt cuộc, máy rửa chén và máy giặt ở nhà luôn làm điều đó. Có vật liệu chịu lực cho phép điều đó, phải không? Chắc chắn, câu trả lời là “có” đủ điều kiện, nhưng đã đến lúc xem xét kỹ hơn về chạy khô.
HÌNH ẢNH 1: Bộ phận vòng bi cacbua silic bị hỏng (Hình ảnh do Magnatex Pumps, Inc. cung cấp)
Chạy khô, ngoại trừ theo nghĩa đen, là một cách gọi sai. Máy bơm công nghiệp được làm kín hoặc không làm kín cơ học và có thể chịu hậu quả của cái mà ngành công nghiệp gọi là “vận hành khô”. Bài viết này sẽ tập trung vào cấu hình máy bơm truyền động từ với các bộ phận ổ trục silic cacbua (SiC), đây là một trong hai loại máy bơm ly tâm rôto động lực học không làm kín.
Máy bơm truyền động từ tính có các ổ trục được bôi trơn bằng sản phẩm cần có chất lỏng để hoạt động bình thường. Các ổ trục (trơn) thủy động này phụ thuộc vào một rào cản chất lỏng ngăn cách các thành phần ổ trục, trở thành một nêm khi có chuyển động tương đối giữa hai bề mặt. Khi rào cản chất lỏng này bị phá vỡ, hai bề mặt sẽ chạm vào nhau và có thể dẫn đến hư hỏng bộ phận. Hiệu ứng này có thể được tích lũy, dẫn đến lỗi thành phần khi đạt đến giới hạn.
Khi máy bơm mất lực hút, cần tắt máy ngay lập tức. Thiệt hại cho các thành phần SiC có thể xảy ra trong vài giây. Sử dụng bộ theo dõi công suất để phát hiện khi tải động cơ thay đổi đột ngột, chẳng hạn như khi máy bơm mất lực hút, sẽ bảo vệ các bộ phận chính của máy bơm. Tiếp tục vận hành mà không có đủ chất lỏng ở đầu hút có thể nhanh chóng dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng các thành phần SiC.
Để có tuổi thọ cao, máy bơm chỉ yêu cầu có sẵn chất lỏng, hoạt động trong phạm vi lưu lượng máy bơm của đường cong và trong giới hạn thiết kế của máy bơm. Xin lưu ý rằng tốt nhất là khởi động máy bơm khi van xả đóng một phần (mở khoảng một phần tư). Van hút phải luôn mở khi vận hành và chỉ đóng khi phải cách ly bơm để bảo dưỡng.
Thành phần vòng bi SiC & Điều kiện đảo lộn hệ thống
Vật liệu ổ trục SiC không chịu được sốc cơ học, xảy ra khi không có đủ chất lỏng bôi trơn giữa các bề mặt bộ phận ổ trục, dẫn đến sự tiếp xúc giữa các bộ phận. Có một số tình huống trong quá trình vận hành hệ thống có thể tạo ra các điều kiện như vậy.
hoạt động của máy bơm với van đóng
không đủ áp suất ở đầu hút của máy bơm (không đủ đầu hút thực dương [NPSHa]) gây ra hiện tượng xâm thực
thời gian hoạt động kéo dài ở điều kiện dòng chảy cực thấp
thời gian vận hành kéo dài ở điều kiện dòng chảy cao với khả năng chịu áp suất thấp khi xả—vận hành “ngoài đường cong” hoặc vượt quá phạm vi lưu lượng tối đa
chu kỳ quá mức của dòng chảy hệ thống từ tốc độ dòng chảy này sang tốc độ dòng chảy khác
nhiệt độ quá cao khiến chất lỏng được bơm (dòng chảy bôi trơn) bốc hơi ở bề mặt bộ phận ổ trục—hoặc không đủ áp suất hệ thống bên trong để giữ chất lỏng được bơm ở trạng thái lỏng khi nó đi qua máy bơm
cung cấp năng lượng cho động cơ mà không có chất lỏng trong máy bơm, bao gồm kiểm tra nhanh vòng quay
cắm đầu vào cánh quạt ở mắt hút
SiC thiêu kết được xử lý đặc biệt có sẵn từ một số nhà cung cấp để cung cấp khả năng chạy khô nâng cao trong trường hợp hệ thống gặp sự cố. Một số nhà sản xuất sử dụng lớp phủ bám dính vào chất nền SiC, trong khi những nhà sản xuất khác sử dụng phương pháp ngấm để tích hợp cơ học lớp phủ vào vật liệu cơ bản. Tất cả những thứ này được gọi là lớp phủ giống kim cương (DLC) trong ngành. Các phương pháp xử lý này làm giảm đáng kể hệ số ma sát bề mặt so với hệ số ma sát của SiC thiêu kết tiêu chuẩn. Ít ma sát hơn trong quá trình đảo lộn hệ thống và các điều kiện chạy khô khác tạo ra ít nhiệt hơn, giảm khả năng vỡ các bộ phận của ổ trục do tiếp xúc cơ học hoặc sốc nhiệt.
Liên quan đến thiết bị bơm và vòng bi được bôi trơn bằng sản phẩm, không ai khuyến nghị vận hành máy bơm mà không có chất lỏng đi qua nó. Có một số chất lỏng còn sót lại khi thiết bị mất lực hút, nhưng chất lỏng đó sẽ nhanh chóng bị đẩy ra khỏi các mặt của các bộ phận ổ trục khi tiếp tục hoạt động. Sự bay hơi của chất lỏng có thể xảy ra nhanh chóng, tùy thuộc vào kích cỡ của máy bơm.
Thời gian chạy khô xác định sẽ yêu cầu thử nghiệm cụ thể về kích thước máy bơm và điều kiện dịch vụ được đề cập. Đối với máy bơm nhỏ dưới 2 mã lực (hp), thử nghiệm cho thấy thời gian chạy khô là vài phút và có thể kéo dài đến hơn một giờ đối với máy bơm nhỏ nhất có ổ trục được phủ DLC. Công suất đầu vào máy bơm càng lớn thì khoảng thời gian trước khi xảy ra hư hỏng trong hệ thống ổ trục càng ngắn. Đối với các máy bơm lớn hơn trong phạm vi 50 mã lực trở lên, trong khi lớp phủ DLC vẫn sẽ giúp ích, thời gian trước khi xảy ra hư hỏng vẫn còn khá ngắn. Cấp điện cho động cơ để kiểm tra vòng quay của máy bơm mà không có ổ trục được phủ DLC hoặc chất lỏng trong thiết bị có thể sẽ dẫn đến một số hư hỏng ổ trục. Thiệt hại do chạy khô ban đầu sẽ xuất hiện dưới dạng các thành phần SiC bị nứt hoặc sứt mẻ. Khi chất lỏng biến mất và các thành phần gốm quay tiếp xúc với các thành phần đứng yên, SiC có thể vỡ ra thành các mảnh nhỏ. Việc tiếp tục vận hành sẽ làm hỏng nhiều bộ phận máy bơm hơn như trục, vỏ sau, nắp vỏ và cánh quạt—tất cả đều là những bộ phận đắt tiền. Loại hư hỏng này đối với máy bơm có thể ngăn ngừa được.
Một lần nữa, máy bơm nên được bảo vệ bằng bộ giám sát công suất và điểm ngắt công suất thấp được đặt ở mức thể hiện dấu hiệu đầu tiên cho thấy lực hút đã bị mất. Đặt thời gian trễ điểm dừng thấp ở mức dưới 2 đến 3 giây có thể ngăn máy bơm bị vấp khi một bong bóng hơi/không khí lớn thoát qua máy bơm mà không làm mất lực hút. Cố gắng chạy lâu hơn để làm sạch đường hút sản phẩm sẽ dẫn đến hư hỏng máy bơm, điều này gây tốn kém hơn so với một lượng nhỏ sản phẩm có thể còn sót lại trong đường hút. Một bộ theo dõi công suất được đặt đúng cách sẽ tiết kiệm tiền cho chủ sở hữu máy bơm trong một số tài khoản doanh nghiệp.
Máy bơm động cơ đóng hộp, loại ly tâm không bịt kín khác, thường sử dụng vật liệu ổ trục mềm hơn bao gồm carbon có tính bôi trơn cao hơn nhưng dễ bị mài mòn. Những điều này yêu cầu một hệ thống giám sát vòng bi để tránh hư hỏng bộ phận.
Với các máy bơm được làm kín bằng cơ học, các bề mặt làm kín hoạt động trên một màng thủy động tương tự và yêu cầu cùng loại chất bôi trơn. Chúng sẽ không bị khô lâu mà không bị hư hại.
Có thể tránh được hầu hết các hư hỏng đối với máy bơm truyền động từ. Câu trả lời tốt nhất cho câu hỏi tiêu đề là không chạy máy bơm khô.