1. 원심펌프의 작동원리
그림 2-1은 배관에 설치된 원심펌프를 보여준다. 주요 구성 요소에는 임펠러 1과 펌프 케이싱 2가 포함됩니다. 여러 개의 곡선 블레이드가 있는 임펠러가 펌프 케이싱에 설치되어 펌프 샤프트 3에 고정됩니다. 펌프 케이싱 중앙의 물 흡입구(4)는 물 흡입관(5)에 연결되고, 측면의 토출구(8)는 토출관(9)에 연결된다.
원심 펌프는 일반적으로 전기 모터로 구동되며 작동하기 전에 쉘에 운반할 액체를 채워야 합니다. 모터가 시동되면 펌프 샤프트가 임펠러를 구동하여 함께 회전하고 블레이드 사이에 채워진 액체도 회전합니다. 원심력의 작용으로 액체가 임펠러 중심에서 외부 가장자리로 던져지면 에너지를 얻습니다. , 이로 인해 임펠러의 외부 가장자리가 움직이게 됩니다. 액체 정압의 증가는 또한 일반적으로 15-25m/s에 도달할 수 있는 유속을 증가시킵니다. 즉, 액체의 운동 에너지도 증가합니다. 액체가 임펠러를 떠나 펌프 케이싱으로 들어간 후, 펌프 케이싱의 유동 채널이 점차 넓어짐에 따라 액체의 유속이 점차 감소하고 운동 에너지의 일부가 정압 에너지로 변환됩니다. 펌프 출구에서 액체의 압력을 증가시켜 액체가 더 높은 압력으로 이동하고 펌프의 토출구에서 토출 파이프라인으로 들어가서 필요한 장소로 운반합니다.
펌프 안의 액체가 임펠러 중앙에서 바깥쪽 가장자리로 분사되면 저장탱크의 액체 높이보다 높은 압력이 크기 때문에 중앙에 저압 영역이 형성됩니다. 펌프 흡입구의 압력보다 압력차의 영향으로 액체가 흡입관을 통해 펌프 내부로 지속적으로 흡입되어 토출된 액체의 위치를 보충합니다. 임펠러가 계속 회전하는 한 액체는 계속 흡입 및 배출됩니다. 원심펌프가 액체를 이송할 수 있는 이유는 주로 고속으로 회전하는 임펠러에 달려 있음을 알 수 있다. 액체는 원심력으로 인해 에너지를 얻어 압력을 증가시킵니다.
원심 펌프가 시동되면 펌프 케이싱과 흡입 파이프에 액체가 채워지지 않으면 펌프 케이싱에 공기의 밀도가 액체의 밀도보다 훨씬 작기 때문에, 발생되는 원심력이 작아서 임펠러의 중심이 낮은 압력으로 형성되어 저장탱크의 액체를 펌프로 흡입할 수 없게 됩니다. 이때 원심펌프를 가동시켜도 액체를 이송할 수 없습니다. 이 현상을 에어 바인딩이라고 하는데, 이는 원심 펌프에 자체 프라이밍 기능이 없으므로 작동하기 전에 하우징에 액체를 채워야 함을 의미합니다. 원심 펌프의 흡입구가 흡입 탱크의 액위보다 높은 경우 흡입 파이프라인의 입구에 일방향 바닥 밸브(6)와 필터(7)를 설치해야 합니다. 하단 밸브는 시작 전에 주입된 액체가 펌프 외부로 새어 나오는 것을 방지하고, 필터 스크린은 액체 속의 고형물이 흡입되어 배관과 펌프 케이싱이 막히는 것을 방지합니다. 조절 밸브(10)는 흐름을 시작, 중지 및 조정할 때 사용하기 위해 펌프 출구 근처의 배출 파이프라인에 설치됩니다.
그림 2-1 원심 펌프 장치의 단순화된 다이어그램
1-펌프 케이싱, 4-흡입 파이프; 하단 밸브; 8-토출 포트; 10-조절 밸브
가장 중요한 구성 요소 원심 펌프는 임펠러, 펌프 쉘 및 샤프트 씰 장치로, 그 구조와 기능은 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.
(1) 임펠러: 임펠러의 기능은 원동력의 기계적 에너지를 액체에 전달하여 액체의 정압 에너지와 운동 에너지를 증가시키는 것입니다.
그림 2-2에는 원심펌프의 임펠러가 나타나 있는데, 임펠러에는 6~12개의 곡선 블레이드(1)가 있다. 그림의 (a)에 도시된 임펠러는 블레이드 양측에 전면커버(2)와 후면커버(3)가 구비되어 있는 것을 폐쇄형 임펠러라 한다. 임펠러 중앙의 입구에서 액체가 유입된 후, 두 개의 커버 플레이트와 블레이드 사이의 유로를 통해 액체가 회전하는 임펠러로부터 에너지를 얻고, 블레이드 사이의 유동 채널이 점진적으로 확장되기 때문에 액체의 일부가 정압 에너지로 변환됩니다. 그림의 (b)와 같이 흡입구 측 전면 커버가 없는 임펠러를 반폐쇄형 임펠러라고 합니다. 전면 및 후면 커버가 없는 임펠러를 개방형 임펠러라고 합니다. 그림의 (c)와 같이 반밀폐형 및 개방형 임펠러는 후면형 임펠러에 고형 부유물질이 포함된 슬러리나 액체를 이송하는 데 사용할 수 있습니다. 회전하는 채널은 막히기가 쉽지 않지만 덮개가 없기 때문에 블레이드 사이를 이동할 때 액체가 역류하기 쉽기 때문에 효율성도 떨어집니다.
그림 2-2 원심펌프의 임펠러
(a) 폐쇄형, (b) 반폐쇄형, (c) 개방형
또는 반 폐쇄형 임펠러가 작동할 때 임펠러를 떠나는 고압 액체의 일부가 임펠러와 펌프 케이싱 사이의 양쪽 구멍으로 누출됩니다. 임펠러 전면의 액체 흡입구는 저압입니다. 이므로 임펠러 전면과 후면에 액체가 작용하여 양측의 압력이 동일하지 않아 임펠러의 흡입구 방향으로 축 추력이 발생하여 임펠러가 흡입구쪽으로 이동하여 임펠러에 마모가 발생합니다. 임펠러와 펌프 쉘의 접촉점, 심한 경우 펌프의 진동 등이 발생합니다. 이를 위해 임펠러 후면 커버에 몇 개의 작은 구멍을 뚫을 수 있습니다(그림 2-3(a)의 1 참조). 이 작은 구멍을 밸런스 구멍이라고 합니다. 이 구멍의 기능은 후면 덮개와 펌프 쉘 사이의 공동에 있는 고압 액체의 일부가 저압 영역으로 누출되어 임펠러 양쪽의 압력 차이를 줄이는 것입니다. , 따라서 축 추력 기능의 균형을 맞추지만 펌프의 효율성도 감소합니다. 균형 구멍은 원심 펌프의 축 추력 균형을 맞추는 가장 간단한 방법입니다.
액체 흡입 방식에 따라 임펠러에는 단일 흡입과 이중 흡입의 두 가지 유형이 있습니다. 단일 흡입 임펠러의 구조는 그림 2-3(a)와 같이 간단합니다. 임펠러의 한쪽에서만 액체를 흡입할 수 있습니다. 이중 흡입 임펠러는 그림 2-3(b)에 나와 있습니다. 임펠러의 양쪽에서 동시에 액체를 흡입할 수 있습니다. 분명히 이중 흡입 임펠러는 더 큰 액체 흡입 용량을 가지며 기본적으로 축 추력을 제거할 수 있습니다.
그림 2-3 액체 흡입 방식 (a) 단일 흡입형, (b) 이중 흡입형
(2) 펌프 케이싱 원심 펌프의 펌프 케이싱도 그림 2-4의 1과 같이 껍데기 내부에 점차 단면이 커지는 달팽이 껍질 모양의 홈이 있기 때문에 볼류트라고 부릅니다. 임펠러는 스크롤 채널의 점진적인 팽창 방향을 따라 쉘에서 회전합니다. 액체 배출구에 가까울수록 채널의 단면적이 커집니다. 따라서 액체가 임펠러의 외부 가장자리에서 고속으로 튀어 나온 후 펌프 케이싱의 달팽이 모양의 채널을 따라 토출구쪽으로 흐르고 유량이 점차 감소하여 에너지 손실을 줄이고 효과적으로 변환합니다. 운동 에너지의 일부를 정압 에너지로 변환합니다. 따라서 펌프 케이싱은 임펠러에서 배출되는 액체를 모으는 부품일 뿐만 아니라 에너지 변환 장치 그 자체이기도 합니다.
액체가 볼류트에 직접 들어갈 때 충돌을 줄이기 위해 임펠러와 펌프 케이싱 사이에 블레이드가 있는 고정 디스크를 설치하는 경우도 있습니다. 그림 2-4의 3과 같이 이 디스크를 가이드 휠이라고 합니다. 가이드 휠에는 점진적으로 회전하는 유동 채널이 많이 있어 고속 액체가 흐를 때 운동 에너지를 균일하고 부드럽게 정압 에너지로 변환하여 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.
그림 2-4 펌프 케이싱 및 가이드 휠 1-펌프 케이싱, 2-임펠러, 3-가이드 휠
(3) 펌프 샤프트와 펌프 케이싱 사이의 샤프트 밀봉 장치 씰을 샤프트 씰이라고 합니다. 샤프트 씰의 기능은 샤프트 주변을 따라 펌프 케이싱에서 고압 액체가 누출되는 것을 방지하거나 반대 방향으로 외부 공기가 펌프 케이싱으로 누출되는 것을 방지하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 샤프트 씰 장치에는 패킹 씰과 기계적 씰이 포함됩니다.
일반적인 원심펌프에 사용되는 샤프트씰장치는 그림 2-5와 같이 일반적으로 포장박스로 알려진 스터핑박스이다. 그림에서 1은 펌프 쉘과 연결된 스터핑 박스 쉘이고, 2는 일반적으로 오일에 적셔지거나 흑연으로 코팅된 석면 로프이며, 4는 패킹을 압축하기 위해 나사로 조일 수 있는 패킹 글랜드입니다. 스터핑 박스 쉘과 펌프 쉘 사이에 밀봉 목적을 달성하기 위해 5는 패킹이 펌프로 압착되는 것을 방지하는 내부 부싱입니다. 펌프 케이싱과 회전축의 접촉점은 펌프 내부의 저압 영역이 될 수 있으므로 스터핑 박스의 느슨한 부분에서 펌프 내부로 공기가 누출되는 것을 더 잘 방지하기 위해 액체 밀봉 링(3)이 펌프 내부에 설치됩니다. 먹거리 상자. 그림 2-6에 표시된 것처럼 액체 밀봉 링은 방사형 구멍이 있는 금속 링입니다. 스터핑 박스 쉘의 작은 튜브는 펌프의 배출 포트와 연결되어 펌프의 고압 액체가 흐를 수 있습니다. 액체 밀봉 링은 공기가 펌프 안으로 새어 들어가는 것을 방지합니다. 또한 유입되는 액체는 패킹과 샤프트를 윤활하고 냉각시키는 역할도 합니다.
그림 2-5 스터핑 상자
1-스터핑 상자 쉘, 2-액체 씰, 5-내부 부싱; p> p>
그림 2-6 액체 밀봉 링
산, 알칼리, 가연성, 폭발성 및 독성 액체를 운반하는 경우 밀봉 요구 사항이 상대적으로 높으며 공기 누출이 허용되지 않습니다. 공기 누출이 허용되지 않습니다. 액체가 새어 나오지 않도록 하십시오. 최근에는 메카니컬 씰(Mechanical Seal)이라 불리는 샤프트 씰링 장치가 널리 사용되고 있습니다.
회전축에 장착된 이동 링과 펌프 케이싱에 고정된 또 다른 고정 링으로 구성됩니다. 두 링의 끝면은 스프링 힘에 의해 서로 가까워지고 서로 상대적으로 이동하므로 밀봉 역할을 합니다. 끝면 씰이라고도 합니다. 그림 2-7은 국내 AX 메카니컬 씰 장치의 구조를 보여주고 있으며, 장치의 좌측면이 펌프하우징과 연결되어 있다. 나사 1은 변속기 시트 2를 회전축에 고정합니다. 변속기 시트에는 스프링 3, 푸시 링 4, 이동 링 밀봉 링 5 및 이동 링 6이 장착되어 있으며 모두 샤프트와 함께 회전합니다. 고정 링(7)과 고정 링 밀봉 링(8)은 밀봉 엔드 커버에 설치되고 회전 방지 핀(9)에 의해 고정됩니다. 이러한 구성 요소는 모두 고정되어 있습니다. 이와 같이 샤프트가 회전하면 이동링(6)은 회전하고, 고정링(7)은 스프링의 탄성력에 의해 밀착되어 연결된다. 두 링의 단면은 매우 매끄럽게 가공되어 있으므로 두 링의 단면에서 액체의 누출이 거의 없습니다. 또한, 이동링(6)과 펌프축 사이의 틈은 이동링 밀봉링(5)에 의해 막히고, 고정링(7)과 밀봉 엔드커버 사이의 틈은 정지링 밀봉링(8)에 의해 막히게 된다. 따라서 이 두 간격 사이의 상대적인 움직임은 누출이 발생할 가능성이 낮습니다. 이동 링은 일반적으로 고규소 주철 또는 표면 초경합금과 같은 단단한 재료로 만들어집니다. 정적 링은 비금속 재료로 만들어지며 일반적으로 함침된 흑연, 페놀 플라스틱 등으로 만들어집니다. 이와 같이 이동링과 고정링 사이의 상호 마찰에 의해 고정링이 마모되기 쉬우나 메카니컬 씰 장치의 구조상 고정링의 교체가 용이하다. 이동 및 고정 링의 밀봉 링은 일반적으로 합성 고무 또는 플라스틱으로 만들어집니다.
그림 2-7 기계적 밀봉 장치
1-스크류, 2-변속기 시트, 4-푸시 링, 6-이동 링; 7-정적 링; 8-정적 링 밀봉 링; 9-회전 방지 핀
메카니컬 씰 장치를 설치할 때 이동 링과 고정 링은 샤프트 중심선에 수직이어야 합니다. , 마찰 표면이 잘됩니다. 스프링 압력을 조정하면 단면 밀봉 메커니즘이 정상 작동 중에 두 마찰 표면 사이에 얇은 액체 필름 층을 형성하여 더 나은 밀봉 및 윤활을 달성할 수 있습니다.
패킹 씰과 비교하여 메카니컬 씰은 우수한 씰링 성능, 긴 서비스 수명, 샤프트 마모가 적고 전력 소비가 낮다는 장점이 있습니다. 단점은 부품이 고정밀도로 가공되고, 가공이 복잡하고, 설치를 위한 기술 요구 사항이 엄격하고, 부품을 로드, 언로드 및 교체하는 것이 번거롭고 가격이 스터핑 박스보다 훨씬 높다는 것입니다.
3. 원심펌프의 주요 성능변수 및 특성곡선
1. 원심펌프의 주요 성능변수
원심펌프를 올바르게 선택하고 사용하려면, 펌프 성능을 이해해야 합니다. 원심 펌프의 주요 성능 매개변수에는 변위, 작동 압력(압력 수두) 효율 및 입력 전력이 포함됩니다. 이러한 매개변수는 펌프 명판에 표시되어 있으며 각 매개변수의 의미는 아래에 설명되어 있습니다.
(1) 변위 원심펌프의 변위는 펌프의 송액량을 말하며, 단위시간당 원심펌프에 의해 토출되는 액체의 양을 말하며, 단위는 일반적으로 다음과 같다. 1 /s 또는 m3/h. 원심 펌프의 변위는 펌프의 구조, 크기(주로 임펠러의 직경과 블레이드의 폭) 및 속도에 따라 달라집니다.
(2) 작동압력 원심펌프의 작동압력은 압력수두 또는 펌프의 수두로 표현할 수도 있다. 이는 펌프가 단위중량에 제공할 수 있는 유효에너지를 말한다. 액체의 작동 압력은 kPa 또는 MPa로 표시됩니다. 압력 수두는 물기둥의 높이 m으로 표시됩니다. 원심 펌프의 작동 압력은 펌프 구조(예: 임펠러 직경, 블레이드 편향 등), 회전 속도 및 유량에 따라 달라집니다. 특정 펌프의 경우 지정된 속도에서 작동 압력과 변위 사이에는 일정한 관계가 있습니다.
그림 2-8과 같이 펌프가 작동할 때의 압력을 실험적으로 측정할 수 있습니다. 펌프 입구와 출구에 각각 진공 게이지와 압력 게이지를 설치합니다. 진공 게이지와 압력 게이지 사이의 베르누이 방정식은
비금속 광물 가공 기계 및 장비
또는
공식에서 pM——압력계로 읽은 압력(게이지 압력)(N/m2)
pv——압력계로 읽은 진공도; 진공 게이지(N/m2);
v1, v2——흡입관 및 압력 배출관의 액체 유량(m/s);
∑hf ——두 섹션의 압력 수두 손실(m).
그림 2-8 펌프 압력 측정 설치 다이어그램
1-유량 게이지, 3-진공 게이지, 5-저장 탱크; >
두 구간 사이의 파이프라인이 매우 짧기 때문에 수두 손실 Σhf는 무시할 수 있습니다. hM과 hv를 각각 압력계와 진공계의 판독값을 나타내는 데 사용하고 액체 기둥 높이 m을 계산에 사용하면 (2-1)을 비금속으로 다시 쓸 수 있습니다.
광물 처리 기계 및 장비
(3) 효율성 액체를 운반하는 과정에서 외부 에너지가 임펠러를 통해 액체로 전달되면 필연적으로 에너지 손실이 발생하므로 모든 작업이 수행됩니다. 펌프 샤프트의 회전은 액체에 의해 얻어질 수 없습니다. 효율 θ는 일반적으로 에너지 손실을 반영하는 데 사용됩니다. 이러한 에너지 손실에는 체적 손실, 유압 손실 및 기계적 손실이 포함됩니다. 원인은 아래에 설명되어 있습니다.
체적 손실 체적 손실은 펌프 누출로 인해 발생합니다. 원심펌프의 작동시 에너지를 얻은 고압액의 일부가 임펠러와 펌프케이싱 사이의 틈새를 통해 흡입구로 다시 누출되거나, 스터핑박스에서 펌프케이싱 외부로 누출되는 현상이 발생합니다. , 펌프에서 토출되는 실제 유량은 이론 토출량보다 크며, 그 비율을 체적 효율 θ1이라고 합니다.
유압 손실 유압 손실은 유체가 임펠러와 펌프 케이싱을 통해 흐를 때 유속과 방향의 변화로 인해 유체가 펌프 본체에 충격을 가하고 에너지를 손실하므로 실제 압력은 펌프 케이싱보다 이론적으로 제공할 수 있는 압력이 낮으며, 그 비율을 유압 효율 θ2라고 합니다.
기계적 손실 기계적 손실은 펌프 샤프트와 베어링 사이, 펌프 샤프트와 스터핑 박스 사이, 임펠러 커버 외부 표면과 펌프 작동시 액체 사이의 마찰로 인해 발생하는 에너지 손실입니다. 실행 중입니다. 기계적 효율 eta3으로 표현할 수 있다.
펌프의 총 효율 θ(효율이라고도 함)는 위의 세 가지 효율, 즉
비금속 광물 처리 기계 및 장비의 곱과 같습니다.
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원심 펌프의 경우 일반적으로 소형 펌프의 효율은 50~70, 대형 펌프의 효율은 90에 이를 수 있다고 합니다.
(4) 축 동력 원심 펌프의 동력은 펌프 축에 필요한 동력입니다. 펌프가 전기 모터에 의해 직접 구동되는 경우 전기 모터가 샤프트에 전달하는 출력 전력을 N으로 표시하며 단위는 W 또는 kW입니다. 유효동력이란 배관으로 토출되는 액체가 임펠러에서 얻는 동력으로 Ne로 표시된다. 체적 손실, 유압 손실 및 기계적 손실로 인해 펌프의 축 동력이 유효 동력보다 큽니다. 즉,
비금속 광물 가공 기계 및 장비
그리고 유효 동력은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
여기서 qv——펌프 변위(m3/s);
h——펌프 양정(m);
ρ——이송되는 액체의 밀도(kg/m3);
g——중력 가속도(m/ s2).
공식 (2-5)의 Ne가 kW 단위로 측정되면
비금속 광물 처리 기계 및 장비
펌프의 동력은 다음과 같습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
p는 펌프의 작동 압력입니다.
2. 원심펌프의 특성곡선
앞서 언급한 바와 같이 원심펌프의 주요 성능변수는 배기량, 작동압력(압력수두), 펌프동력과 효율, 그리고 그 관계이다. 실험에 의해 측정된 일련의 관계 곡선을 원심 펌프의 특성 곡선 또는 작동 성능 곡선이라고 합니다. 이 곡선은 펌프 제조업체에서 제공하며 사용자 부서가 선택하고 선택할 수 있도록 펌프 샘플 또는 사용 설명서에 첨부됩니다. 펌프를 작동하십시오.
그림 2-9는 n=2900r/min에서 국산 4B20 원심 워터 펌프의 특성 곡선으로, h-qv, N-qv, eta-qv의 3가지 곡선으로 구성되어 있습니다. 특성 곡선은 고정 속도에서 측정되며 이 속도에만 적용 가능합니다. 따라서 속도 n의 값은 특성 곡선 다이어그램에 표시됩니다.
(1) h-qv 곡선은 압력 수두와 펌프 변위 사이의 관계를 나타냅니다. 원심 펌프의 작동 압력은 일반적으로 변위가 증가함에 따라 감소합니다(변위가 매우 작은 경우 예외가 있을 수 있음).
(2) N-qv 곡선은 샤프트 동력과 펌프 변위 사이의 관계를 나타냅니다. 원심 펌프의 동력은 변위가 증가함에 따라 증가하고 변위가 0일 때 축 동력이 최소가 됩니다. 따라서 원심 펌프가 시동되면 펌프의 출구 밸브를 닫아 시동 전류를 줄여 모터를 보호해야 합니다.
(3) eta-qv 곡선은 펌프 효율과 변위 사이의 관계를 나타냅니다. 그림 2-9의 특성곡선에서 볼 수 있듯이 qv=0일 때 펌프의 효율은 증가하며, 배기량이 다시 증가한 후에는 최대값에 도달합니다. 그것은 내려간다. 이는 원심펌프가 특정 속도에서 최대 효율점을 갖는 것을 보여주며, 이를 설계점이라 한다. 펌프는 최고 효율에 해당하는 용량 및 압력 수두에서 가장 경제적으로 작동하므로 최고 효율 지점에 해당하는 qv, h, N 값을 최적 작동 조건 매개변수라고 합니다. 원심 펌프의 명판에 표시된 성능 매개변수는 펌프가 가장 효율적인 작동 지점에 있는 매개변수를 나타냅니다. 그러나 실제로 원심 펌프가 이 조건에서 정확히 작동하는 것은 불가능한 경우가 많으므로 일반적으로 펌프의 고효율 영역이라고 하는 하나의 작동 범위만 지정할 수 있으며, 일반적으로 최고 효율의 약 92입니다. 원심 펌프를 선택할 때 펌프는 가능한 한 이 범위 내에서 작동해야 합니다.
그림 2-9 4B20 원심 워터 펌프의 특성 곡선
3. 원심 펌프의 속도가 특성 곡선에 미치는 영향
특성 원심 펌프의 곡선은 특정 속도에서 측정되지만 실제 사용에서는 속도가 자주 변경되며 이때 속도 삼각형이 변경되고 펌프 압력, 변위, 효율 및 펌프 출력도 변경됩니다. 액체의 점도가 크지 않고 펌프의 효율이 변하지 않은 경우 펌프 용량, 펌프 헤드, 샤프트 출력 및 속도 간의 대략적인 관계는 다음과 같습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
공식에서 qv1, h1, N1——회전 속도가 n1일 때 펌프의 성능 매개변수;
qv2, h2, N2——펌프의 성능 매개변수 회전 속도가 n2일 때.
속도 변화가 20 미만인 경우에는 효율이 변하지 않고 그대로 유지된다고 볼 수 있으며, 위 수식을 이용한 계산 오차는 크지 않습니다.
4. 임펠러 직경이 특성곡선에 미치는 영향
임펠러만 절단하여 직경을 작게 하고 변화가 크지 않으면 효율이 좋다고 볼 수 있다. 기본적으로 변경되지 않은 다음 qv는 D에 비례합니다. 고정된 속도에서 h는 D2에 비례하므로 N은 D3에 비례합니다. 임펠러 직경, 펌프 변위, 펌프 헤드 및 샤프트 동력 간의 대략적인 관계는 다음과 같습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
여기서 qv1, h1, N1——임펠러 직경이 D1일 때 펌프의 성능 매개변수;
qv2, h2, N2 - 임펠러 직경이 D2일 때 펌프의 성능 매개변수.
위 관계식은 직경 변화가 20을 초과하지 않는 경우에만 가능합니다.
동일 시리즈에 속하는 펌프는 기하학적 형태가 완전히 유사하며 임펠러 직경과 두께의 비율이 고정되어 있습니다. 비슷한 형상을 가진 이런 종류의 펌프의 경우, 서로 다른 직경으로 인한 성능 변화, qv는 D3에 비례하고 h는 D2에 비례하므로 N은 D5에 비례합니다. 임펠러 직경, 변위, 압력 수두 및 출력 간의 대략적인 관계는 다음과 같습니다.
비금속 광물 가공 기계 및 장비
여기서 qv1, h1, N1 - 임펠러 직경은 D1입니다. 임펠러 직경이 D2일 때 펌프 성능
qv2, h2, N2 - 임펠러 직경이 D2일 때 펌프 성능.
5. 액체의 물리적 특성에 대한 영향
펌프 생산부서에서 제공하는 원심펌프 특성곡선은 일반적으로 상온의 깨끗한 물을 사용하여 일정한 속도와 상압에서 만들어집니다. 작동 유체로 실험적으로 측정되었습니다. 이송되는 액체의 특성이 물의 특성과 크게 다른 경우 특성 곡선에 대한 점도 및 밀도의 영향을 고려해야 합니다.
(1) 점도의 영향: 원심 펌프에 의해 전달되는 액체의 점도가 높을수록 펌프 본체의 에너지 손실도 커집니다. 결과적으로 펌프의 작동압력과 배기량이 감소하고 효율이 감소하며 출력이 증가하므로 특성곡선이 변화하게 됩니다.
(2) 밀도의 영향은 원심 펌프의 기본 방정식에서 볼 수 있습니다. 원심 펌프의 압력 수두와 변위는 액체의 밀도와 관련이 없으므로 효율은 다음과 같습니다. 펌프는 액체의 밀도에 따라 변하지 않으므로 h-qv 및 eta-qv 곡선은 변하지 않습니다. 그러나 펌프의 축동력은 액체의 밀도에 따라 변합니다. 따라서 이송되는 밀도가 물의 밀도와 다른 경우 원래 제품 카탈로그에서 펌프에 대해 제공된 N-qv 곡선은 더 이상 적용할 수 없습니다. 이 때 펌프의 축 출력은 방정식( 2-9).
(3) 용질의 영향 이송되는 액체가 수용액인 경우 농도의 변화는 필연적으로 액체의 점도와 밀도에 영향을 미칩니다.
농도가 높을수록 맑은 물과의 차이가 커집니다. 원심 펌프 특성 곡선에 대한 농도의 영향은 점도와 밀도에도 반영됩니다. 이송된 액체에 부유 물질과 같은 고형 물질이 포함되어 있는 경우 펌프 특성 곡선은 농도뿐만 아니라 고형 물질의 유형 및 입자 크기 분포의 영향을 받습니다.
IV.원심펌프의 설치높이와 캐비테이션 현상
(1) 캐비테이션 현상
원심펌프는 회전하는 임펠러를 통해 액체에 작용하며, 액체에 에너지(운동 에너지, 정압 에너지 포함)가 증가하고 임펠러가 움직이는 동안 액체의 속도와 압력이 그에 따라 변합니다. 일반적으로 원심 펌프 임펠러 입구의 압력이 가장 낮습니다. 이곳의 액체 압력이 이 온도에서 액체의 포화 증기압 pv와 같거나 낮으면 액체에서 다량의 증기가 빠져나와 증기와 가스가 혼합된 작은 거품이 많이 형성됩니다. 이러한 작은 기포가 액체와 함께 고압 영역으로 흐를 때 기포 내부의 포화 증기압이 기포 주변의 포화 증기압보다 크기 때문에 압력차가 발생합니다. 이 압력차의 작용으로 기포는 압력 하에서 붕괴되어 재응축됩니다. 응축 과정에서 액체 입자는 주변에서 기포의 중심을 향해 가속됩니다. 급속한 응축 순간에는 입자가 서로 충돌하여 높은 국지적 압력이 발생합니다. 이러한 기포가 금속 표면 근처에서 터지고 응축되면 액체는 수많은 작은 탄두처럼 계속해서 금속 표면에 부딪히게 됩니다. 고압(수백 기압), 고주파(초당 수만)의 지속적인 타격을 가하면 피로로 인해 금속 표면이 점차 파괴됩니다. 이러한 현상을 캐비테이션이라고 합니다. 캐비테이션이 심한 상태에서 원심펌프를 작동시키면 캐비테이션이 발생한 부품이 벌집이나 스펀지 모양으로 빠르게 파괴되어 펌프의 수명이 크게 단축됩니다. 동시에 캐비테이션으로 인해 펌프 본체가 진동하고 펌프의 액체 흡입 용량과 효율도 크게 감소합니다. 원심 펌프의 정상적인 작동을 보장하고 캐비테이션을 방지하려면 펌프 설치의 물 흡입 높이가 규정을 초과하지 않아야 펌프 입구의 압력이 액체 공급 온도의 포화 증기압보다 높아야 합니다.
(2) 원심펌프 설치높이
우리나라 원심펌프 사양에는 캐비테이션을 방지하기 위해 펌프 설치 높이를 제한하는 표시가 2개 사용됩니다. 두 개의 표시기는 펌프의 설치 높이를 제한하는 데 사용됩니다. 표시기는 아래에 소개되어 있습니다.
1. 허용 흡입 진공 높이
허용 흡입 진공 높이 hs는 펌프 입구의 압력 p1에 의해 달성될 수 있는 최대 진공도를 말하며 그 표현은 다음과 같습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
여기서 hs - 원심 펌프의 허용 흡입 진공 높이, m 액체 기둥;
pa - 대기압 (N/m2) ;
ρ——이송된 액체의 밀도(kg/m3).
허용 진공도와 허용 설치 높이 hg 사이의 관계를 결정하기 위해 그림 2-10과 같이 원심 펌프 흡입 장치를 설정할 수 있습니다. 저장 탱크의 액체 수위를 기준 수위로 삼아 탱크 표면 0-0과 펌프 입구 1-1 단면의 베르누이 방정식을 나열한 다음
비금속 광물 처리 기계 및 장비
공식에서 ∑hf는 액체가 흡입관을 통해 흐를 때 손실되는 압력 수두(m)입니다. 저장탱크가 열려 있으므로 p0는 대기압 pa이다.
위 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
위 공식에 공식 (2-10)을 대입하면
비금속 광물 처리 기계 및 장비
이 공식은 펌프의 설치 높이를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.
그림 2-10 원심 펌프 액체 흡입의 개략도
위 수식에서 알 수 있듯이 펌프의 허용 설치 높이를 높이려면 ∑hf가 필요합니다. 최대한 줄여보세요. 을 줄이기 위해서는 동일한 유량에서 약간 더 큰 직경의 흡입 파이프를 사용해야 합니다. 흡입 파이프는 가능한 한 짧아야 하며, 엘보우가 적고 스톱 밸브가 설치되지 않아야 합니다.
펌프 제조업체는 hs 값만 제공할 수 있으며 hg 값을 직접 제공할 수는 없습니다. 각 펌프는 작동 조건이 다르고 흡입 파이프라인의 레이아웃도 다르기 때문에 와 ∑hf의 값이 다릅니다. 따라서 hg는 흡입 파이프라인의 특정 레이아웃을 기반으로 사용자가 계산해야만 결정할 수 있습니다. .
펌프 샘플이나 설명서에 나와 있는 hs는 대기압이 10mH2O이고 수온이 20℃일 때의 값을 의미합니다. 펌프의 사용 조건이 이 상태와 다를 경우 샘플을 사용해야 합니다. be 주어진 hs 값은 작동 조건에서 h' 값으로 변환됩니다. 변환 공식은 다음과 같습니다.
비금속 광물 처리 기계 및 장비
여기서 h's——작동 특정 조건에서 액체를 이송할 때 허용되는 진공 높이(mH2O);
hs——펌프 샘플에 주어진 허용 가능한 흡입 진공 높이(mH2O);
ha—— 대기압( mH2O) 펌프가 작동하는 곳;
hr - 작동 온도에서 액체의 포화 증기압(mH2O).
펌프 설치 장소의 고도가 높을수록 대기압이 낮아지고, 이송되는 액체의 온도가 높거나 액체의 휘발성이 높을 경우 허용되는 진공이 작아집니다. 증기압은 낮아집니다. 이때 펌프의 허용 흡입 진공도는 작아집니다. 다양한 고도에서의 대기압은 표 2-1에 나와 있습니다.
표 2-1 다양한 고도에서의 대기압
2. 캐비테이션 헤드룸
캐비테이션 헤드룸 △h는 원심 펌프의 입구를 의미합니다. 액체의 정압 수두와 동압 수두가 작동 온도에서 액체의 포화 증기압 수두의 특정 최소 지정 값을 초과합니다. 즉,
비금속 광물 가공 기계 및 장비
공식에서 △h——NPSH(m)
pr——작동 온도에서의 액체 포화 증기압(N/m2).
식 (2-11)과 (2-14)를 결합하면 캐비테이션 마진 Δh와 허용 설치 높이 hg 사이의 관계를 비금속 선광 기계 장비로 도출할 수 있습니다.
공식에서 p0는 액체 레벨 위의 압력입니다. 만약 이것이 개방형 액체 레벨이라면
p0=pa
유의해야 합니다. 펌프 성능표의 △h 값도 20°C 물의 이송을 기준으로 지정됩니다. 다른 액체를 운반할 때는 교정이 필요합니다.
위에서 볼 수 있듯이 허용 흡입 진공 높이 hs와 캐비테이션 허용량 Δh의 매개변수만 알면 펌프의 설치 높이를 결정할 수 있습니다.
V. 원심펌프의 종류 및 선택
1. 원심펌프의 종류
이송되는 액체의 성질, 압력, 유량 등 산업 생산에서는 매우 다양합니다. 다양한 요구 사항에 적응하기 위해 다양한 유형의 원심 펌프도 있습니다. 액체의 특성에 따라 임펠러 흡입 방식에 따라 워터 펌프, 부식 방지 펌프, 오일 펌프, 불순물 펌프 등으로 나눌 수 있으며 단일 흡입 펌프와 이중 흡입으로 나눌 수 있습니다. 펌프; 임펠러 수에 따라 단일 단계 펌프와 다단계 펌프로 나눌 수 있습니다. 다양한 종류의 원심펌프는 구조적 특성에 따라 시리즈로 구분되며, 각 시리즈에는 다양한 사양으로 인해 서로 다른 문자와 숫자가 부여되어 구별됩니다. 다음은 공장에서 일반적으로 사용되는 원심펌프의 종류에 대해 간략하게 설명합니다.
(1) 물 펌프(B형, D형, Sh형)는 깨끗한 물과 물과 유사한 물리적, 화학적 특성을 지닌 깨끗한 액체를 운반하는 데 사용할 수 있습니다.
가장 널리 사용되는 것은 단일 스테이지 단일 흡입 캔틸레버 원심 워터 펌프입니다. 시리즈 코드는 B이며 구조는 그림 2-11에 나와 있습니다. 펌프 본체와 펌프 커버는 주철로 만들어졌습니다. 전체 시리즈의 리프트 범위는 8~98m이고 배기량 범위는 4.5~360m3/h입니다.
필요한 압력 수두는 높지만 유량이 너무 크지 않은 경우 그림 2-12와 같이 여러 임펠러가 샤프트에 직렬로 연결되어 있는 다단 펌프를 사용할 수 있습니다. 유출된 액체는 펌프 케이싱 내부의 가이드 휠을 통과하여 액체를 유도하여 흐름 방향을 변경함과 동시에 운동 에너지의 일부를 정압 에너지로 변환한 후 다음 임펠러 입구로 유입됩니다. 여러 임펠러에서 여러 번 작동하므로 더 높은 압력에 도달할 수 있습니다. 우리나라에서 생산되는 다단 펌프 시리즈는 코드명이 D이며, 이를 D형 원심 펌프라고 합니다. 일반적으로 레벨 2부터 레벨 9까지, 레벨 12까지 도달할 수 있습니다. 전체의 헤드 범위는 다음과 같습니다. 시리즈는 14~351m이고 배기량 범위는 10.8~850m3/h입니다.
이송되는 액체의 유량이 크고 필요한 압력 수두가 높지 않은 경우 이중 흡입 펌프를 사용할 수 있습니다. 그림 2-13에 표시된 것처럼 이중 흡입 펌프의 임펠러에는 두 개의 흡입구가 있습니다.
양흡입 펌프 임펠러의 직경 대비 두께의 비율이 증가하고 흡입구가 2개이므로 주입량이 더 커집니다. 우리나라에서 생산되는 양흡입 원심 펌프 시리즈의 코드명은 Sh입니다. 전체 시리즈의 헤드 범위는 9~140m이고 배기량 범위는 120~12500m3/h입니다.
(2) 내식성 펌프(F형) 산, 알칼리 등 부식성 액체를 이송할 때에는 액체와 접촉하는 부분이 부식되지 않도록 하는 것이 주요 특징이다. 부식 방지 재료로 만들어졌습니다. 다양한 재질로 제작되는 내식성 펌프는 구조가 간단하고, 부품 교체가 용이하며, 유지관리가 용이한 것이 요구됩니다. 모두 부식 방지 펌프의 시리즈 코드로 F를 사용합니다. F 뒤에 문자를 추가하여 구별을 위한 재료 코드를 나타냅니다. 우리나라에서 생산되는 F형 펌프는 다음과 같은 다양한 재료로 구성됩니다.
그림 2-11 B형 워터펌프 구조도
1-펌프 본체; ; 3-실링 링 ; 4-샤프트 보호 슬리브; 6-펌프 샤프트; 8-커플링 잉크 부품
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그림 2-13 이중 흡입 펌프의 개략도
회주철 - 재료 코드 H, 진한 황산 이송에 사용됨;
고규소 주철 - 재료 코드 G, 저압 또는 황산을 주성분으로 하는 혼합산 수송에 사용됨
크롬-니켈 합금강 - 재료 코드 B, 저농도 질산, 산화성 산, 알칼리 수송에 사용됨; 및 기타 실온에서 약한 부식성 액체;
크롬-니켈-몰리브덴-티타늄 합금 강철-재료 코드 M, 실온에서 질산 및 고농도 질산에 가장 적합함;
폴리클로로트리플루오로에틸렌 플라스틱- 재료 코드는 S이며 황산, 질산, 염산 및 90°C 이하의 알칼리 용액에 적합합니다.
부식 방지 펌프의 또 다른 특징은 높은 밀봉 요구 사항입니다. F형 펌프는 패킹 자체의 부식 문제를 완전히 해결하기 어렵기 때문에 필요에 따라 메카니컬 씰 장치를 사용한다.
F형 펌프의 전체 시리즈는 헤드 범위가 15~105m이고 배기량 범위는 2~400m3/h입니다.
그림 2-14 B형 워터펌프 시리즈 특성곡선
표 2-2 B형 워터펌프 성능표(부품)
참고: 숫자는 브래킷은 JO 유형 모터 전원입니다.
(3) 불순물 펌프(P형): 현탁액 및 점성 슬러리 이송에 일반적으로 사용되는 불순물 펌프. 비금속 광물 가공에 널리 사용됩니다. 시리즈 코드는 P이며 하수 펌프 PW, 모래 펌프 PS, 진흙 펌프 PN 등으로 세분화됩니다. 이 유형의 펌프에 대한 요구 사항은 불순물로 인해 쉽게 막히지 않고, 내마모성이 있으며, 분해 및 청소가 용이하다는 것입니다. 따라서 임펠러의 유로가 넓은 것이 특징이며, 반폐쇄형 또는 개방형 임펠러를 사용하는 경우가 많습니다. 일부 펌프 케이싱에는 내마모성 주강 가드 또는 고무 라이닝이 라이닝되어 있습니다.
펌프 제품 카탈로그나 샘플에서 펌프 모델은 펌프 종류, 사양 등을 나타내기 위해 문자와 숫자의 조합으로 되어 있습니다. 몇 가지 예를 들면 다음과 같습니다.
8B29A:
그 중 8개——펌프 흡입구 직경, 인치, 즉 8×25=200mm;
B——단일 스테이지 단일 흡입 캔틸레버형 원심 워터 펌프
29 - 펌프 헤드, m
A - 이 모델 펌프의 임펠러 직경은 기본 모델보다 한 단계 작게 절단되었습니다. 8B29.
선택의 편의를 위해 펌프 생산 부서에서는 동일한 유형의 펌프에 대해 일련의 특성 곡선을 제공하는 경우가 많습니다. 그림 2-14는 B형 워터 펌프의 일련의 특성 곡선입니다. 동일한 유형의 각 펌프 유형의 더 높은 효율 범위에 해당하는 h-qv 곡선의 단면을 일반 다이어그램에 그립니다. 그림에서 부채꼴 표면의 위쪽 호선은 기본 모델을 나타내고, 아래쪽 호선은 기본 모델보다 임펠러 직경이 한 단계 작은 A형을 나타냅니다. 부채꼴 표면에 3개의 원호형 선이 있는 경우 가운데 원호형 선은 모델 A를 나타내고, 아래쪽 원호형 선은 기본 모델보다 임펠러 직경이 한 단계 작은 B형을 나타냅니다. 그림의 기호와 숫자는 그림 설명에 나와 있습니다.
2. 원심 펌프 선택
원심 펌프 선택은 일반적으로 다음 방법과 단계에 따라 수행될 수 있습니다.
(1) 이송 시스템의 유량 작동 압력(압력 수두)에 따라 액체의 전달량은 일반적으로 생산 작업에 따라 지정됩니다. 유량이 특정 범위 내에서 변경되면 펌프를 선택할 때 최대 유량을 고려해야 합니다.
운반 시스템의 파이프라인 배열에 따라 베르누이 방정식을 사용하여 최대 유량에서 파이프라인에 필요한 압력 수두를 계산합니다.
(2) 펌프의 종류와 모델을 선택하십시오. 이송하는 액체의 특성과 작동 조건에 따라 펌프의 종류를 결정하십시오. 결정된 유량 Qe 및 압력 수두 he 또는 작동 압력 p를 기준으로 펌프 샘플 또는 제품 카탈로그에서 적절한 모델을 선택하십시오. 선택한 펌프가 제공할 수 있는 변위 Q와 압력 수두 h는 파이프라인에서 요구하는 Qe, 압력 수두 he 또는 작동 압력 p와 완전히 일치하지 않을 수 있으며 작동 조건의 변화와 특정 잠재력을 고려하여 선택한 펌프는 펌프는 약간 더 클 수 있지만 이 조건에서 펌프의 효율은 상대적으로 높아야 합니다. 즉, 점(Qe, he)의 좌표 위치는 고효율 범위에 해당하는 h-qv 곡선 아래에 가까워야 합니다. 펌프의.
펌프 모델을 선택한 후에는 펌프의 각종 성능 매개변수를 나열해야 한다(표 2-2는 B형 펌프의 성능표(부분)이다).
(3) 펌프의 축동력을 계산한다. 이송되는 액체의 밀도가 물의 밀도보다 클 경우, 펌프의 축동력은 식 (2-7)에 따라 계산할 수 있다. .