Bơm ion thích hợp: Tránh làm quá khổ máy bơm của bạn
Việc lựa chọn máy bơm phù hợp là quan trọng hơn bao giờ hết, mang lại hậu quả lớn cho việc bảo trì, độ tin cậy và hiệu quả. Quá trình lựa chọn vẫn còn khó khăn đối với người dùng bình thường, và ngay cả việc ký hợp đồng công việc cho một công ty kỹ thuật có uy tín cũng không đảm bảo thành công. Trong cột này, chúng tôi sẽ đề cập đến thiết kế máy bơm ly tâm, các cạm bẫy thường gặp trong quá trình lựa chọn và hậu quả của việc lựa chọn không đúng cách.
Công nghệ bơm ly tâm đã tồn tại trong nhiều thế kỷ mà không có bất kỳ thay đổi mang tính cách mạng nào. Có những hợp kim và lớp phủ mới để chế tạo vỏ và cánh quạt, và hiệu quả đã tăng lên. Bur thiết kế cơ bản hầu như không thay đổi. Không giống như các công nghệ khác của thế kỷ 21, một máy bơm ly tâm từ 100 năm trước gần giống với kiểu dáng hiện đại. Nếu có gì thì các thiết kế cũ mạnh mẽ hơn, với thị trường cạnh tranh hiện nay buộc các nhà sản xuất phải cắt giảm chi phí bằng cách loại bỏ vật liệu dư thừa.
Một máy bơm từ một nhà sản xuất có uy tín có thể hoạt động kém trong hệ thống bất kể máy bơm đó là gì's chất lượng cụ thể. Một máy bơm được làm từ titan và được thiết kế cho vòng đời 30 năm, tuy đắt tiền, nhưng có thể hoạt động không tốt cho các ứng dụng công nghiệp khác. Do đó, điều quan trọng là phải lắp đúng máy bơm vào đúng ứng dụng. Để hiểu tại sao có thể xảy ra thất bại, hãy'đi sâu vào các điểm hoạt động cơ bản của máy bơm ly tâm.
Thiết kế máy bơm
Khi trục bơm quay, nó làm quay bánh công tác bên trong vỏ, điều này bổ sung năng lượng vào chất lỏng quá trình. Điều này cho phép bánh công tác hoạt động như một công xôn với vòng chống mòn, vòng đệm và vòng bi giữ cho mọi thứ ở đúng vị trí và chất lỏng không bị rò rỉ ra ngoài. Bánh công tác quay làm thay đổi chất lỏng đi vào'hướng của s, có thể gây ra tải trọng hướng tâm lên máy bơm. Vòng bi không chỉ làm giảm ma sát lăn mà còn hỗ trợ trục bơm và hấp thụ các tải trọng hướng tâm này. Điều này có thể được nhìn thấy trong một cái nhìn chi tiết của một máy bơm ly tâm trong Hình 1.
Hình ảnh 1. Hình ảnh chi tiết của một máy bơm ly tâm (Hình ảnh do tác giả cung cấp)
Tất cả các máy bơm đều có một điểm thiết kế tại đó hiệu suất đạt được tối đa, được gọi là điểm hiệu quả tốt nhất (BEP). Đây là nơi máy bơm chạy trơn tru nhất và lực hướng tâm được giảm thiểu. Càng xa BEP, tải hướng tâm lên máy bơm càng cao. Máy bơm nói chung sẽ có tốc độ tới hạn khoảng 25 phần trăm so với BEP khi đạt đến tần số tự nhiên và có thể xảy ra rung động quá mức. Về cơ bản, máy bơm sẽ tự lắc, đầu tiên đi qua vòng mòn, sau đó là các vòng đệm và cuối cùng là vòng bi. Điều này thường dễ phát hiện vì máy bơm sẽ rung và có thể bắt đầu rò rỉ chất lỏng trước khi tiến hành bảo dưỡng theo lịch trình.
Độ tin cậy của máy bơm
Đường cong của máy bơm chứng minh mối quan hệ chặt chẽ giữa tuổi thọ máy bơm, độ tin cậy của máy bơm và vị trí máy bơm hoạt động trên đường cong của nó.
Hiệu suất của các máy bơm riêng lẻ là sự kết hợp của thiết kế máy bơm và các điều kiện vận hành. Máy bơm'dữ liệu hiệu suất của s được cung cấp cho người dùng dưới dạng các đường cong của máy bơm, với chức năng chính là giao tiếp hoặc xác định mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy và tổng cột áp cho một máy bơm cụ thể. Chúng do nhà sản xuất cung cấp và thể hiện các đặc tính hoạt động của một loại máy bơm, kích thước và tốc độ cụ thể dựa trên kết quả của các thử nghiệm tiêu chuẩn hóa và các điều kiện thử nghiệm. Một máy bơm khỏe mạnh luôn duy trì mối quan hệ xác định giữa đầu và lưu lượng.
Đường cong máy bơm được yêu cầu cho:
· Lựa chọn máy bơm phù hợp. Sử dụng đường cong máy bơm sẽ đảm bảo máy bơm được chọn phù hợp với các yêu cầu của hệ thống.
· Theo dõi sức khỏe của máy bơm. Nếu máy bơm không hoạt động trên đường cong được công bố, có gì đó không ổn.
· Xử lý sự cố hoạt động của toàn bộ hệ thống đường ống. Máy bơm cung cấp năng lượng cho hệ thống và biết năng lượng đi vào là một manh mối quan trọng để xác định các vấn đề. Nếu không có đường cong máy bơm, việc xác định nguyên nhân gây ra sự cố trong hệ thống là vô cùng khó khăn và cần phải làm gì để khắc phục sự cố.
Để có độ chính xác, điều quan trọng là phải có một đường cong bơm cho mỗi máy bơm.
Hình ảnh 2 cho thấy một đường cong bơm cách điệu màu đen với hiệu suất màu xanh lá cây. Để hoạt động ở BEP, hệ thống phải kiểm soát áp suất tại đầu ra của máy bơm hoặc lưu lượng qua hệ thống để giữ điểm hoạt động của máy bơm (biểu thị bằng mũi tên màu đỏ).
Hình ảnh 2. Đường cong và độ tin cậy của bơm
Ví dụ, nếu hệ thống làm cho áp suất tại dòng xả vượt qua áp suất tại BEP, điểm vận hành sẽ di chuyển sang trái lên trên đường cong và lưu lượng sẽ giảm. Nếu hệ thống gây ra áp suất tại máy bơm's xả để giảm, điểm hoạt động sẽ di chuyển xuống và sang phải. Di chuyển sang trái hoặc phải của BEP làm cho lực tác động lên bánh công tác tăng lên, và những lực này gây ra ứng suất có ảnh hưởng tiêu cực đáng kể đến tuổi thọ và độ tin cậy của máy bơm.
Nếu chúng ta phủ định tuổi thọ dự kiến của máy bơm như một chức năng của vị trí máy bơm đang hoạt động, chúng ta sẽ nhận được"Đường cong Barringer,"trong đó hiển thị thời gian trung bình giữa sự cố (MTBF) dưới dạng một hàm của tốc độ dòng BEP. Đường cong này được tạo ra bởi Barringer & Associates trong một nghiên cứu về sự cố phớt trong máy bơm ly tâm.
Sử dụng Hình ảnh 2, máy bơm được vận hành càng gần với BEP của nó, thì MTBF càng lớn. Khi tốc độ dòng chảy hoạt động của máy bơm di chuyển xa hơn về bên trái hoặc bên phải của BEP, các hỏng hóc xảy ra thường xuyên hơn.
MTBF giảm một nửa khi máy bơm chạy thấp hơn 20 phần trăm so với BEP hoặc 10 phần trăm trên nó như hình minh họa. Khi vận hành ở bên trái BEP, các vấn đề như nhiệt độ tăng cao, xâm thực dòng chảy thấp, các vấn đề về ổ trục, giảm tuổi thọ cánh quạt, tuần hoàn hút và xả dẫn đến hỏng phớt và thời gian ngừng hoạt động của bơm. Ở bên phải của BEP, tuổi thọ của vòng bi và vòng đệm bị ảnh hưởng, và các vấn đề xâm thực xảy ra.
Điểm mấu chốt là hiểu cách hệ thống tác động đến máy bơm trên đường cong của nó và độ tin cậy và tuổi thọ của máy bơm tăng lên khi máy bơm hoạt động gần BEP.
Bơm khoang
Hốc là một mối quan tâm lớn; nó có thể phá hủy máy bơm rất nhanh chóng. Nếu có áp suất nạp thấp hoặc máy bơm đang hoạt động ở đầu xa của đường cong của nó, nó sẽ kéo chất lỏng đi qua nhanh đến mức áp suất chất lỏng giảm xuống dưới áp suất hơi của nó và có thể khiến nó sôi lên.
Ví dụ, ở mực nước biển sôi ở 212 độ F (F). Trên đỉnh Everest, nơi có áp suất thấp hơn nhiều, nước sôi ở 160 F. Trong một máy bơm, áp suất có thể giảm xuống đủ thấp để nước"nhọt"ở 60 F, hoặc bất kỳ nhiệt độ môi trường xung quanh có thể là gì.
Không khí có vẻ khó cuốn trôi thép trong máy bơm. Trên thực tế, chính hàng triệu sự sáng tạo và vụ nổ bong bóng hơi có thể gây ra thiệt hại. Hiệu ứng này rõ ràng khi máy bơm hoạt động và có thể nghe như sỏi được bơm bất kể chất lỏng cơ bản. Vì lý do này, chi thêm tiền cho một máy bơm quá khổ có thể tốn nhiều tiền hơn trong việc bảo trì và sửa chữa.
Quá trình thiết kế
Bởi vì quy trình đường ống riêng lẻ thường không được biết đến, các kỹ sư có xu hướng sử dụng máy bơm quá khổ. Họ không biết chính xác cách một nhà thầu sẽ định tuyến đường ống và do đó đưa hệ số an toàn vào tính toán. Hệ số an toàn này thường được đặt lên hàng đầu trong tình huống thiết kế trong trường hợp xấu nhất.
Các công ty kỹ thuật được khuyến khích bởi thực tế là họ không muốn bị đổ lỗi cho một máy bơm không đủ kích thước nếu nó không thể đáp ứng các yêu cầu của quy trình. Hãy tưởng tượng sự phẫn nộ và thiệt hại đối với một công ty'danh tiếng nếu khách hàng của họ không có đủ áp lực nước từ vòi hoa sen, làm mát từ hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) hoặc dòng chảy từ hệ thống cống rãnh.
Một nguyên tắc chung cho các hệ số an toàn là 10 phần trăm. Kỹ sư cơ sở thường sẽ giả định một lượng năng lượng cần thiết nhất định dựa trên các yếu tố đường ống, quy trình và điều khiển dự kiến, sau đó thêm 10 phần trăm vào con số này.
Một kỹ sư cấp cao có thể xem xét công việc và thêm 10% nữa. Mọi thứ tiếp tục trở nên phức tạp hơn khi người dùng cuối có thể có những kỳ vọng không thực tế về năng lực sản xuất với những con số cao như mong muốn hoặc có thể muốn có cơ sở hạ tầng cho một năm mở rộng tiềm năng sắp tới. Khi máy bơm được đặt hàng cuối cùng, nhà sản xuất'Người đại diện sẽ giúp chọn một máy bơm đủ lớn để xử lý các hoạt động này và sau đó là một số máy bơm.
Các yếu tố an toàn này kết thúc gộp lại với nhau để lại quy trình thực tế khác với những gì được yêu cầu.
Người dùng cuối có thể bị yên tâm với một máy bơm không hiệu quả và khả năng mất thêm hàng trăm nghìn đô la năng lượng và bảo trì. Đây là lý do tại sao việc sử dụng phần mềm để lập mô hình các điều kiện dòng chảy dự kiến tại các điểm vận hành khác nhau được khuyến khích.
Kết quả thế giới thực
Theo Viện Thủy lợi'S"Tối ưu hóa hệ thống bơm,"đánh giá 1.690 máy bơm tại 20 nhà máy chế biến đã phát hiện ra một số kết quả đáng báo động. Họ nhận thấy hiệu suất bơm trung bình là dưới 40%. Trên hết, hơn 10% máy bơm từ nghiên cứu đó có hiệu suất thấp hơn 10%.
Nguyên nhân chính được phát hiện là do lựa chọn máy bơm không đúng cách. Nguyên tắc chung là một kết hợp máy bơm và động cơ sẽ tốn khoảng 1 đô la mỗi ngày, cho mỗi mã lực của động cơ. Mặc dù chi phí năng lượng khác nhau tùy theo địa điểm, nhưng đây là một điểm khởi đầu tốt để bắt đầu hiểu những chi phí tiềm năng mà bạn đang phải đối mặt.
Đối với máy bơm mã lực lớn hơn chạy không hiệu quả, vốn lãng phí đáng kinh ngạc. Chỉ riêng chi phí năng lượng hiếm khi gây ra sự thay đổi, ít khi tạo ra sự biến đổi của một ngành công nghiệp.
Một khi các máy bơm được lắp đặt và vận hành, chi phí năng lượng sẽ không còn nữa. Có nhiều chi phí khác trong các cơ sở công nghiệp, và khám phá chi phí thực sự của máy bơm
khó khi nó bị chôn vùi trong hóa đơn năng lượng công nghiệp cùng với chi phí sưởi ấm, làm mát và vận hành thiết bị cao.
Có những lợi ích bổ sung từ một hệ thống được tối ưu hóa hơn là chỉ tiết kiệm năng lượng-chất lượng và số lượng quy trình cho người mới bắt đầu. Trong nhiều trường hợp, các hệ thống đã bị bỏ mặc vì chúng hoạt động và các nhà quản lý không muốn gây nguy hiểm cho quá trình.
Điều này hoạt động nếu bạn hài lòng với hiện trạng. Tuy nhiên, những thay đổi nhỏ đối với hệ thống có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong sản xuất. Khi được xem xét trong nhiều năm, những thay đổi này tạo ra kết quả đáng kể.
Độ tin cậy của hệ thống và giảm thiểu bảo trì tạo ra một số khoản tiết kiệm lớn nhất khi hệ thống bơm hoạt động chính xác.
Từ đường cong Barringer, chúng ta có thể thấy rằng chúng ta phải vận hành gần máy bơm's BEP để tối đa hóa hiệu quả của chúng tôi và thời gian trung bình giữa sự cố máy bơm.
Các nhà sản xuất máy bơm có uy tín thiết kế máy bơm của họ hoạt động trong 20 năm hoạt động trở lên nếu được thực hiện đúng cách, tuy nhiên người dùng cuối thường hài lòng với chỉ năm năm. Chi phí cũng dễ dàng hơn để theo dõi trong các bộ phận và lao động. Chỉ riêng cơ hội tiết kiệm từ việc bảo trì và độ tin cậy tốt hơn đã đảm bảo cho bạn một cái nhìn thứ hai về máy bơm và hệ thống của bạn.
https://www.pumpsandsystems.com/