Bài giảng Bơm quạt máy nén - Bài 3: Bơm (Pump) - Nguyễn Hùng Tâm

Nội dung text: Bài giảng Bơm quạt máy nén - Bài 3: Bơm (Pump) - Nguyễn Hùng Tâm

1. Bài 3 BƠM ( PUMP) • Dẫn nhập • Các lọai bơm thường gặp • Các thơng số hình học • Các thơng số đặc tính: – Lưu lượng Q, Cột áp H, Cơng suất N, Hiệu suất η, hệ số quay nhanh ns, Điểm làm việc tối ưu BOP, Đường đạc tính bơm – Cơng thức thường dùng – Các định luật đồng dạng • Chọn lựa bơm • Vận hành , điều chỉnh bơm • Thực tập: tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý họat động của bơm, một số tính tĩan cần thiết, và khảo nghiệm bơm Nguyễn Hùng Tâm 1
2. BƠM ( PUMP) • Phân loại bơm Nguyễn Hùng Tâm 2
3. • Bơm thể tích: – Ứng với mỗi vịng quay một lượng chất lỏng được chuyển đi từ đầu hút này qua đầu đẩy kia – Nếu hệ đường ống đĩng kín: cột áp tăng dẫn đến hư bơm – Thường sử dụng bơm các lưu chất khác nước hoặc nước cần cột áp cao Nguyễn Hùng Tâm 3
4. BƠM THỂ TÍCH Bơm piston quay hướng trục • Bơm piston: (Axial rotary piston pump) • Thường sử dụng cho chất lỏng cĩ độ nhớt cao, dầu • Bơm quay: dạng Bánh răng, cam, van • Thường dùng trong cơng nghiệp với mục đích riêng • Dùng định lượng Bơm bánh răng Bơm cánh gạt ăn khớp trong Nguyễn Hùng Tâm 4
5. • Hình một số lọai bơm thể tích Bơm bánh răng ăn khớp ngịai Bơm piston Nguyễn Hùng Tâm 5
6. • Bơm Động học: • Bánh cơng tác (rotor, impeller) quay trịn chuyển động năng thành tĩnh áp và động áp để bơm chất lỏng • Hai loại chính: • Bơm li tâm ( centrifugal pumps): trong cơng nghiệp > 75% để bơm nước, • Bơm hướng trục ( axial pumps), Và Bơm hỗn hợp ( mixedflow pumps) Nguyễn Hùng Tâm 6
7. BƠM LI TÂM ( CENTRIFUGAL PUMP) Đẩy ra • Bơm li tâm họat Hút vào động ra sao ? • Chất lỏng được hút vào bánh cơng tác ( rotor), đi qua rotor, nhận năng lượng từ rotor rồi đi ra khỏi vỏ. • Vỏ bơm giúp chuyển động năng này thành tĩnh áp+ động áp Bơm li tâm và đường đặc tính Nguyễn Hùng Tâm 7
8. Nguyên lý họat động của bơm li tâm Đường đặc tính bơm với van mở 10, 50, 90% Nguyễn Hùng Tâm 8
9. BƠM LI TÂM( CENTRIFUGAL PUMP) • Cấu tạo của bơm li tâm Miệng đẩy • Các thơng số hình học : d1, d2,b Vỏ Miệng hút Rotor Trục Bạc đạn Nguyễn Hùng Tâm 9
10. BƠM LI TÂM ( CENTRIFUGAL PUMP) • Bánh cơng tác (Rotor, impeller) • Là bơ phận quay chính cung cấp lực li tâm cho lưu chất. • Cĩ thể là 1 Rotor, hay nhiều Rotor( bơm nhiều tầng) nối tiếp nhau để tăng H • Rotor cĩ thể là dạng mở ( open type) hoặc dạng kín ( closed type) Nguyễn Hùng Tâm 10
11. BƠM LI TÂM ( CENTRIFUGAL PUMP) • Trục: (shaft) • Nhằm chuyển moment quay từ motơ đến roto • Vỏ ( casing) Bao lấy roto tạo nên buồng tạo áp. • Để lắp trục và bạc đạn. • Vỏ cĩ dạng xĩay ốc tạo cân bằng về áp suất • Vỏ cĩ dạng trịn được dùng trong bơm nhiều tầng Nguyễn Hùng Tâm 11
12. BƠM HƯỚNG TRỤC, BƠM HỔN HỢP Nguyễn Hùng Tâm 12
13. BƠM • CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TÍNH: – LƯU LƯỢNG, Q, m3/s, (L/phút) – CỘT ÁP,H, (mWG), mH2O – CƠNG SUẤT, Nlt, W, – γ= ρ* g, (g= 9,81m/s2) Nlt = G*H = γ*Q*H – SỐ VỊNG QUAY n, rpm (Với N: W; Q, m3/s) – HIỆU SUẤT, η, % N γ QH η =lt = NN – HỆ SỐ QUAY NHANH, ns 1 3,65*n*Q 2 ns = 3 – ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH: H 4 • mơ tả mối quan hệ của các thơng số trên Nguyễn Hùng Tâm 13
14. BƠM ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH BƠM ( pump performance curve) Đường đặc tính bơm Đường đặc tính của nhiều cở bơm Nguyễn Hùng Tâm 14
15. BƠM • CÁC QUI LUẬT ĐỒNG DẠNG – Đồng dạng lưu lượng 3 QM nM  DM  = *  QN nN  DN  2 2 – Đồng dạng cột áp H M  nM   DM  =   *  H N  nN   DN  3 5 – Đồng dạng cơng suất N  n   D  M =  M  * M  •     N N  nN   DN  Nguyễn Hùng Tâm 15
16. CHỌN BƠM • DỰA VÀO TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG: lưu ý độ nhớt, tạp chất • DỰA VÀO HỆ SỐ QUAY NHANH nS (SI) 1 3,65*n*Q 2 n = – Trong đĩ Q= m3/s, n= rpm, H=mH20 s 3 H 4 • VÀ MƠT SỐ YÊU CẦU KHÁC: – Nhỏ gọn, ít ồn, chi phí đầu tư và vận hành, bảo dưỡng – Cĩ cơng dụng riêng: định lượng, đo đếm • DỰA VÀO ĐƯỞNG ĐẶC TÍNH CỦA BƠM VÀ ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG: – TRÁNH CHỌN BƠM QUÁ LỚN Bơm cánh dẫn chủ yếu dùng cho bơm nước, một số hổn hợp cĩ độ nhớt thấp Nguyễn Hùng Tâm 16
17. CHỌN BƠM • CHỌN BƠM THỂ TÍCH HAY CÁNH DẪN, (theo Ns) Nguyễn Hùng Tâm 17
18. 1 3,65*n*Q 2 ns = 3 H 4 • ns< 500: thể tích • ns = 500 - 4000: li tâm • ns = 2000 – 8000: mixed Flow • ns = 7000 – 20 000: hướng trục Nguyễn Hùng Tâm 18
19. CHỌN BƠM CÁNH DẪN • Chọn bơm Li tâm, Hướng trục hay hổn hợp (theo ns) 1- Cánh li tâm với ns = 40-80, 2- Cánh li tâm với ns = 80-150, 3- Cánh dạng Francis với ns =150-300, 4- cánh dạng hổn hợp với ns = 300-600, 5- cánh dạng hướng trục với ns = 600-1200 Nguyễn Hùng Tâm 19
20. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM • BƠM ĐẤU SONG SONG: nhằm đáp ứng yêu cầu Q thay đổi – NHIỀU BƠM: ngưng vài bơm khi cần Q nhỏ • Tổng Q nhỏ hơn tổng Q của riêng từng bơm – MỘT BƠM NHỎ (pony pump) + BƠM LỚN • BƠM ĐẤU NỐI TIẾP: tăng H • BƠM ĐẤU HỔN HỢP: tăng Q và H Nguyễn Hùng Tâm 20
21. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM Các đồ thi mơ tả đặc tính hệ thống khi đấu nhiều bơm, hay thay dổi n Thay đổi số vịng quay Bơm đấu song song Nguyễn Hùng Tâm 21
22. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM • Điều chỉnh lưu lượng Q : • Thay đổi số vịng quay ( theo quy luật đồng dạng) • Sử dụng bộ biến tốc ( Variable Speed Drives, VSD): Nhằm thay đổi tốc độ liên tục Nhằm giảm chi phí điện kéo bơm • Hai dạng VSD: – Cơ khí: li hợp thủy lực ( hydraulic clutches), khớp nối (coupling) thủy lực, biến tốc đai (adjustable belts and pulleys). – Điện: li hợp điện (eddy current clutches), bộ biến tầng (Variable Frequencey Drives, VFDs) – Nhờ bộ VSD cĩ thể vận hành hợp lý hơn giúp tiết kiệm điện, giảm chi phí đầu tư bảo dưỡng, và khởi động mềm hơn Nguyễn Hùng Tâm 22
23. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM • Điều chỉnh lưu lương Q : • Sử dụng van đầu vào, van đầu ra • Nhằm giảm Q nhưng tăng H, khơng giảm N làm hiệu suất thấp • Tăng rung động, mài mịn: tăng chi phí bảo dưỡng, giảm tuổi thọ • ( Đồ thi mơ tả mất mát cơng suất khi sử dụng van) Nguyễn Hùng Tâm 23
24. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM • Sử dụng van hồi Tổn thất do sử dụng van hồi • ( bypass valve): bơm qua 2 đường dẫn: 1 tới nơi sử dụng, 1 trả về nguồn; Tốn năng lượng cho phần chất lỏng chạy vịng vơ ích • Van đĩng mở : • ngưng bơm khi khơng cần Ví dụ bơm nước vào thùng Thích hợp khi sử dụng ít thường xuyên • Van Min, Max • Ví dụ bồn nước Nguyễn Hùng Tâm 24
25. VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU CHỈNH BƠM • Điều chỉnh lưu lương Q : • Bằng phương pháp cắt bớt đường kính ngồi ( Impeller trimming) • Cắt tối đa <25%D2 • Q/Qcut = D2/D2cut • H/Hcut= (D2/D2cut)^2 • N/Ncut= (D2/D2cut)^3 Nguyễn Hùng Tâm 25
26. So sánh hiệu quả giữa các phương pháp Nguyễn Hùng Tâm 26
27. Một số lưu ý khi lắp đặt vận hành bơm • Chọn bơm đúng yêu cầu kỹ thuật, và dựa vào đường đặc tính cơ bản của bơm. • Lắp đặt đường ống phù hợp – Cần lắp đặt van một chiều ở ống hút và ống đẩy để dễ dàng khi mồi nước và khởi động bơm. – Trước khi cho bơm làm việc phải mồi bơm. Nguyễn Hùng Tâm 27
28. Khảo nghiệm bơm • Nhằm xác định Q, H, N, Hiệu suất η: • Đo lưu lượng : cân đong theo thời gian; bằng phương pháp lỗ; siêu âm . Nguyễn Hùng Tâm 28
29. Nguyễn Hùng Tâm 29
30. Sau khi học xong, SV cần: • Phân biệt được các loại bơm-phạm vi sử dụng • Nắm vững cấu tạo-nguyên lý họat động • Nắm được các thơng số hình học – đặc tính • Biết tính và chọn bơm trong hệ thống • Biết các phương pháp lắp đặt và vận hành, điều chỉnh bơm. • Các phương pháp khảo nghiệm bơm • Thảo luận: • Bơm là gì, BEP, POP, các phương pháp điều chỉnh Q ? Nguyễn Hùng Tâm 30