Обща терминология на помпите

Абсолютно налягане Налягане, което е сумата от налягането от манометъра плюс атмосферното налягане

Характеристика – Графика, показваща работата на помпата при различни условия на дебит, напор, мощност, скорост и ефективност.

Ремъчно задвижване – Когато задвижването на помпата е с ремък и ремъчна шайба, вместо да се зацепи директно към двигател.              

Кавитация – Бързо образуване и колапс на мехурчета от пари в
движеща се течност в райони с ниско налягане.                 

Дифузорни лопатки – Фиксирани извити лопатки вътре в някои центробежни помпи за преобразуване на скоростта на потока в напор.

Директно куплиране – Когато помпата се свърже директно  към двигателя или задвижването, чрез съединител.

Изместване – Обемът на течността, преместена с един ход на бутало или плунжер.

Ефективност – (помпи) Изразява се като съотношение между изходната мощност на водата  и механичната мощност на задвижването.

Входящ напор – Напора, необходим за преодоляване на съпротивлението на триене,  към входа на помпата

Еквивалентна дължина – Загуба на налягане поради преминаване през фитинги и клапани, изразена като еквивалентна дължина на права тръба със същия диаметър.

Дънен клапан – Невъзвратен клапан,  монтиран на долния край на смукателната тръба на помпата, за да задържа водата в тръбата, когато помпата не работи.

Принудителна циркулация – Предаване на движение на потока с механични средства (помпа)  във всяка затворена система.

Напор на триене – Загуби на входния и изходния напор поради триенето на течността в тръбите,  клапаните и фитингите.

Манометърно  налягане – Налягането над атмосферното.

Напор – Това е височината, до която помпата може да

дотави вода(течност) с нулев дебит. 

Обезвъздушаване     –   Отсраняване  на въздух чрез запълване на смукателната тръба и корпуса на  помпата с течност.

Дебит – Нарича се още скорост на потока . Посочена в единици обем за единица време, например  куб.м.  за минута     

Вал – Валът е частта на помпата, която пренася енергия от двигателя към работното колело вътре в корпуса на помпата.

Височина на засмукване – разстояние до водната повърхност, когато тя е под нивото на помпата.       

Съставен корпус – Термин, приложен към конструкцията на центробежна помпа, където корпусът на помпата е съставен от две секции, които са закрепени заедно с болтове.

Статичен смукателен напор – Вертикалното разстояние между централната линия на помпата и нивото на изпомпваната течност.

Пълна еквивалентна дължина – Дължината на тръбата на системата, през която се изпомпва течност плюс дължината, еквивалентна на съпротивлението, предлагано от фитингите и клапаните.

Пълен нагнетателен напор – Сумата на статичния нагнетателен напор и напора на триене в нагнетателната тръба и фитинги^.

 Пълна смукателна височина – Сумата на статичната смукателна височина и напора за загубите от триене в смукателната тръба и фитинги.

Пълен напор – Сумата от общия смукателен напор и общия нагнетателен напор в помпената система,  известен още  като Пълнен динамичен напор.

Лопатка – Отнася се до лопатките на работните колела,  които ускоряват течността навън от смукателното око и до изпускателната дюза на помпата.

Скоростен напор – Кинетична енергия на падащ флуид необходима,  за да се получи дадена скорост.

Как работят помпите

Помпите работят, като създават вакуум, в който налягането на атмосферния въздух принуждава течността да се движи. Всички помпи работят, като създават зони с ниско налягане. В центробежната помпа центробежната сила ускорява водата до външната страна на работното колело, създавайки ниско налягане в окото или в центъра на работното колело.

При помпите с възвратно-постъпателни движения, движенито на буталото или плунжера създава вакуум. При зъбните помпи, когато зъбите се срещат и след това се разделят се създава вакуум. Разликата в налягането създава всмукване. Течност с по-високо налягане ще се премести в област с по-ниско налягане.

Терминология за налягане за помпи

Атмосферно налягане – На морско ниво въздушното налягане оказва налягане от 1 bar  навсякъде около нас.

Напор – Това е височината, на която помпата може да вдигне флуид и може да се изчисли така:  Н (метри) = налягане в kPa / (9,8 x специфичното тегло).

Статичен смукателен напор – Вертикалното разстояние между централната линия на помпата и нивото, от което се изпомпва течността.

Смукателена височина– Разстоянието между нивото на мястото, където течността навлиза в смукателната тръба, до височината на средната линия на помпата, когато помпата е по-висока от резервоара.

Вакуум – Определя се като всяко налягане, по-ниско от атмосферното. Всяка помпа създава вакуум, в който течността влиза при атмосферно налягане.

Помпите създават ниско налягане или всмукване по различни начини и това определя вида на помпата. Помпите, които се въртят, използват центробежна сила, за да ускорят течността, създавайки ниско налягане в центъра на работното колело. Обемнитепомпи използват бутала, плунжери или диафрагми, за да изместват водата и създават вакуум, използвайки линейно възвратно-постъпателно движение на буталото, което се движи във и извън цилиндъра.

Производителност на помпата – Дебит

Помпите имат строги отклонения и точни условия, при които трябва да работят, за да достигнат най-висока ефективност

Всяка помпа има диаграма, показваща кривите на производителност и

как да постигне това. Производителите на помпи изчисляват кривите на работа с манометър и разходомер, свързани към изпускателния отвор, за да намерят оптималните конфигурации на тръбопроводите, вида на течността и напора. Дебитът може да се изчисли за всеки напор.

Видове помпи

Основни конфигурации на помпата

Помпите се категоризират по начина, по който преместват течността, а двете основни категории са Ротодинамично и Положително изместване. Ротодинамичните помпи използват центробежна сила за движение на течности и обикновено се наричат ​​центробежни помпи. Помпите с положително изместване (обемни помпи) изместват известно количество течност с всяко въртене на помпените елементи и имат две основни подкатегории – възвратно-постъпателни и Ротационни. Тези категории са допълнително класифицирани въз основа на начина, по който те движат течността. По-долу е показана основната разбивка на класификациите на помпата по дизайн.

Обемните помпи работят най-добре при висок вискозитет, тъй като центробежната помпа става много неефективна при дори малко увеличаване на вискозитета. Допустимите диапазони на вискозитет за центробежните помпи зависят от размера на помпата.

Центробежни

Хоризонтален съставен корпус

Магнитно задвижване

Самозасмукващи

Едностепенна

Потопяеми помпи

Потопяеми помпи за септични ями

Вертикална многостепенна помпа

Обемни

Възвратно – постъпателни

диафрагмени

дуплексни

мултиплексни

Бутални или плунжерни

Ротационни

зъбни

Перисталтични помпи

Лопаткови

Друга разлика между центробежните и обемните помпи е как те подават флуида. Обемните помпи обикновено имат пулсиращ поток или периоди, когато няма поток, докато ротодинамичните помпи имат непрекъснат поток.

Други фактори в класификацията на помпите включват:

• Дали подаването на течност е постоянно или променливо при дадена скорост

• Тип на приложение

• Материали, от които са изградени

• Вид течности или материали, които се движат

• Структурни характеристики

Въпреки че тръбите, които преминават от източника към помпата, се наричат ​​”смукателни линии”, помпите не “смучат” течност; те я бутат. Помпата създава вакуум, в който течността тече принудена от атмосферно налягане, както при използване на сламка за пиене или прахосмукачка. Например центробежните помпи създават ниско налягане в окото на работното колело, а атмосферното налягане на въздуха изтласква течността в помпата през смукателната линия.

Сега нека разгледаме по-подробно всеки тип помпа.

Центробежни помпи

С хоризонтален разглобяем корпус                                                          

Тези помпи имат конструкция, която позволява горната част на корпуса да бъде разглобена за по-лесна проверка, поддръжка или подмяна на работното колело, без да изключвате тръбопровода или да се променя подравняването. Този достъп е особено важен за тежки промишлени помпи и плътно монтирани зони.

Помпите с разглобяеми корпуси могат да имат няколко работни колела или степени, за да генерират по-висок напор. Лагеруват в двата края на вала и осигуряват баланс на работните колела.

Хоризонталните помпи с разглобяем корпус са най-подходящи за приложения, които изискват голям дебит и висок напор, където течността не съдържа твърди частици, като котли и охладителни кули.

Магнитно задвижвани помпи, свързани са с двигателя магнитно, а не чрез директен механичен вал. Тези помпи са от решаващо значение при производствените процеси за пренасяне на силно корозивни течности. Съоръженията, изискващи непрекъснат процес, се възползват от магнитни, защото няма уплътнения, които да се налага да сезаменят или да текат. Течностите трябва да са чисти, без наличие на твърди частици. Въпреки, че началната цена е по-виска от тази на помпите с механични уплътнения се икономисва впоследствие от по-малкото време за поддръжка и по-по-малко резервни части за поддръжка.  

Самозасмукващи помпи – Те са с конструкция на центробежни помпи, които използват смес въздух-вода, за да достигнат напълно обезвъздушено състояние на работа. Използвайки течност, оставена в резервоар, работното колело изхвърля въздуха от корпуса, създавайки вакуум и засмукване, които обезвъздушават помпата. Предимството е, че помпата остава в сухи и лесни за достъп места за поддръжка.

Самозасмукващите помпи се се използват за  отходна канализация, обезводняване на строежи, суспензии и контрол на наводненията. Някои помпи могат да се справят с твърди частици до 7 см.

Едностепенна центробежна помпа с цял корпус – Това са най-разпространенените центробежни помпи. Предлагат се във всички размери, тип на работното колело и налягане. Те са най-добри при изпомпване на течности с нисък вискозитет без твърди вещества. Течността влиза в помпата в съосие с задвижващия вал в противоположния край на двигателя или водача. Течността контактува с окото на въртящото се колело и лопатките ускоряват течността радиално навън на 90 градуса до нагнетателния отвор. Налягането на течността се увеличава поради центробежната сила на работното колело, но налягането зависи от вида на работното колело, размера на дюзите за засмукване и изпускане и оборотите (скоростта) на вала.

Суспензонни помпи  – Това  са работните коне на минната индустрия. Те са здрави помпи, обикновено изградени от дебел чугун, за да издържат на абразивни течности, смесени с твърди вещества като бетон, кал и други вискозни, абразивни материали. Корпусът има сменяемо гумено покритие или облицовка, за да предпази метала от повреди. Лопатките на работното колело са по-къси, за да позволят преминаване на камъни и твърди частици, без да се повреди системата.

Потопяеми помпи  – Те остават под повърхността на течностите, които изпомпват, обикновено вътре в резервоари или кладенци. Моторът на помпата е херметически затворен и е свързан близо до края на помпата. Те имат предимството да се самообезвъздушават, но могат да бъдат по-проблематични за поддържане. Потопяемите помпи също се наричат ​​помпи за дъждовна вода, канализационни помпи и септични помпи и ефективно се използват в строителните услуги, търговски, битови, общински, селски, промишлени и дъждовни води за повторно използване на подпочвените води, дъждовните води, канализацията, сивата вода, черната вода, търговията с отпадъци,  дъждовна вода, сондажни води, химикали и хранителни отпадъци. Те се предлагат в различни размери и видове колела в зависимост от вискозитета на течността, вида на твърдите частици, които ще се обработват и изпомпват.

Потопяемата помпа за суха яма се различава от типичнта потопяема помпа по това, че може да работи както над, така и под нивото на течността. Те са предназначени за обезводняване на райони, които наводняват само от време на време. Една конвенционална потопяема помпа би прегрела, но помпите за сухи ями са снабдени с охлаждащо масло.

Вертикална многостепенна помпа –  Помпите са центробежни помпи с множество работни колела, поставени последователно върху един и същ вал в един корпус. Налягането на течността се увеличава, когато напуска всяка работна камера или етап. Колкото повече етапи има помпата, толкова по-високо е налягането на изхода. Вертикалните многостъпални помпи изискват по-малко място за монтаж. Помпата използва само един двигател за захранване на няколко етапа и е най-подходяща за повишаване на налягането на всяка бистра течност. Практическото приложение включва повишаване на налягането на водата в сградите, леки промишлени водоснабдителни системи, системи за миене и почистване, като автомивки, напоителни системи и осигуряване на охлаждащи смазочни материали към процесите на машинно обработване.

Вертикална турбина – Тези помпи са предимно за изпомпване на вода от дълбоки кладенци в минното дело и за напояване на селското стопанство, където се изисква високото ниво на напора и налягането. Устройството се състои от двигател отгоре, изпускателната глава под това и един или повече корпуси с фланци, в които са разположени задвижващият вал и едно или повече работни колела (степени). Обикновено има филтър в смукателния край за филтриране на камъни и отломки. Вертикалните турбинни помпи се използват за малки, еднопомпани търговски приложения, както и за големи, многопомпани общински системи за водоснабдяване. . Предимството на тези помпи е, че  са много ефективни за приложения с висок напор и нисък поток.

Потопяеми помпи за кладенец, сондаж – Това са многостепенни центробежни помпи, коитослужат за водоснабдяване на домакинства или малки стопанства и промишлени обекти. Осигуряват висок напор и голям дебит.

Обемни помпи

Обемните помпи работят, като засмуква течност като запълват кухина и след това изтласква същия обем течност, доставяйки постоянно количество течност за всеки цикъл, което помпата прави, независимо от налягането на изхода или напора.

Обемните помпи се различават от центробежните помпи по това, че обемът на камерата се променя при изпомпването на течността. Когато буталото се изтегли назад, обемът се увеличава, създавайки вакуум и цилиндърът се напълва. Натискът върху буталото има обратен ефект и изтласква течността навън. Механичните устройства, които придвижват течността в помпа с положително изместване, могат да бъдат бутало, плунжер,  мембрана, зъбни колела или преплитащи се лобове.

Тези помпи са проектирани за използване, когато има твърди вещества или абразивен материал, суспендирани в течността. Високите скорости

• центробежната помпа ще износят работното колело и корпуса бързо, ако изпомпват нещо, освен бистри течности с нисък вискозитет.

Помпите с положително изместване работят с по-ниски вътрешни скорости

• са по-икономичен вариант за вискозни или абразивни течности. Обемните помпи са най-добрият избор, ако:

• Най-малката налична центробежна помпа трябва да работи при дебит, по-малък от 50% от най-ефективния дебит.

• Течността е с голям вискозитет.

• Трябва да се достигат по-високи напор или налягане на по-ниска цена.

• Нуждаете се от почти постоянен поток, който дава възможност да съответствате потока с изискванията на процеса.

• При сиситеми за измерване.

Обемните помпи с възвратно-постъпателно движение използват механизъм за свързване на колянов вал по същия начин, по който работи двигателя в колата. Той превръща въртящото движение на коляновия вал в линейно движение на буталото. Има три подвижни части, включително входящия клапан, плунжерът или буталото и изпускателния клапан.

Диафрагмени помпи също, наричани мембранни помпи. Мембранните помпи използват гъвкава мембрана за създаване на ниско и високо налягане, като се огъват във и извън работната камера. Невъзвратните клапани насочват потока на течността във и извън камерата.  Докато буталото се прибира, налягането на атмосферния въздух принуждава течността да премине  през входящия невъзвратен клапан, за да запълни вакуума, оставен от буталото. Докато буталото обърне цикъла, налягането затваря входния невъзвратен клапан, а изпускателният невъзвратен клапан се отваря, изхвърляйки течността. Обемът на течността остава постоянен при всяко въртене на коляновия вал, но конфигурацията на помпата определя налягането и потока в системата. Скоростите на вала на помпата са сравнително ниски, което изисква намаляване на скоростта на двигателя .

• всеки повтарящ се цикъл на диафрагмата. Тези помпи работят добре изпомпвайки течности с висок вискозитет, като утайки и суспензии, съдържащи твърди материали. Те могат да достигнат налягане на изпускане до 1200 бара.

Дуплексни помпи – това са директно действащи възвратно-постъпателни парни помпи. Изобретени от Хенри Р. Уортингтън през 1840 г. те се използват и до днес. Парата обаче е заменена със сгъстен въздух.  Дуплексните помпи имат два парни и два водни цилиндъра, които работят в тандем.  Сгъстеният въздух влиза в горната част на цилиндъра от едната или другата страна в зависимост от движението на разпределителя през входящите отвори, създавайки постоянно  движение на буталото на помпата. Това е ефективно устройство, тъй като няма „мъртви точки“. С двата цилиндъра на около 1/4 цикъл  разминаване на синхронизацията, винаги има бутало под налягане през целия цикъл.  Дуплексната помпа се използва там, където е необходим голям обем вода без заплаха от обратен поток. Обратния поток може да замърси големите резервоари за съхранение на сладка вода и да направи системата негодна за употреба. Те обикновено се използват при нефтопробиване за охлаждане на сондажни глави, както и за промиване на пробиваните отвори. Дуплексните помпи също работят добре за прехвърляне на горива с нисък вискозитет като например гориво за отопление.

Мултиплексни помпи Просто казано, мултиплексните помпи са серия от бутални помпи с общо задвижване и общ флуиден колектор. Задвижването се състои от колянов вал в картер със биели, свързани посредством кръстоглави  към буталата. Хидравличната част включва отделни бутала, всяко от които има отделни всмукателни и изпускателни клапани.  Мултиплексните помпи осигуряват по-висок дебит при по-ниско налягане поради ограниченията на натоварването на коляновия вал и се използват предимно в нефтодобивните платформи. Независимо от налягането в кладенеца, мултиплексните помпи могат да пренесат значителни количества течност.

Бутални и плунжерни  помпи  И двате вида помпи работят при линейното движение. Разликата е, че уплътнението на буталото се движи с буталото и така контактува със стената на цилиндъра, за да създаде херметичност. Плунжера преминава през неподвижно уплътнение и така генерира по-високо налягане от буталните помпи.

Има два вида бутални помпи.

При първия за изпомпване са необходими три хода, за да завърши цикъла. Първият ход на буталото засмуква вода през клапан в долната част на цилиндъра. С втория ход водата преминава през клапани в буталото, запълвайки горната част на цилиндъра. На третия ход водата се нагнетява от горната част на цилиндъра през клапан.

Втория вид бутални помпи се нуждаят само от два хода –  един за да напълнят цилиндъра, и втори за да изтласкат течността.

Ротационни помпи – Поради дизайна си, ротационните помпи могат да изпомпят повече течност,  отколкото помпата свъзвратно-постъпателно движение и се самообезвъздушават.

Те биват:

Зъбна, лобова, перисталтична и винтова или лопатъчна.

За разлика от центробежните помпи, ротационните помпи са обемни,  което означава, че при всяко завъртане на помпата се движи фиксиран обем течност, независимо от съпротивлението, срещу което помпата работи.

Зъбни помпи – Ротационните зъбни помпи се състоят от поне един или два комплекта въртящи се зъбни колела с преплитащи се зъби. Тъй като зъбите се разделят, те създават частичен вакуум, който се запълва от течността. Когато зъбните колела продължават да се въртят, течността се улавя и се пренася през корпуса до изпускателния отвор на помпата. Зъбните помпи могат да бъдат външни или вътрешни.

Помпа с вътрешна предавка – Вътрешните зъбни помпи работят с течности с нисък и висок вискозитет – от разтворители и горива до асфалт и лепила. Диапазонът на вискозитет е от 1cPs до над 1 милион cPs. Освен това те изпомпват добре и високотемпературни течности до 400° C, тъй като хлабината е регулируема, за да отчита температурното разширение.  Вътрешната зъбна помпата има възможност за самозасмукване и дори може да работи на сухо за кратки периоди. Тези помпи са двупосочни и се използват едновременно за запълване и разтоварване на едни и същи резервоари. Само с две подвижни части те са надеждни и лесни за поддръжка.

Външни зъбни помпи – въпреки че външните зъбни помпи са като вътрешните зъбни помпи, тъй като две предавки влизат и излизат от мрежата за придвижване на течността, външната зъбна помпа използва две еднакви зъбни коклела, въртящи се едно срещу друго. Едното  колело е свързано с двигателя и задвижва другото колело. Те са много мощни и тихо работещи поради лагерите, поддържащи всяка страна на зъбния вал. Те са идеални за хидравлични приложения с високо налягане. Големите помпи могат да работят при 640 об / мин, докато по-малките помпи могат да работят до 3000 об / мин. Честите приложения включват:

• Дозиране на химикали и полимери

• Смесване на химикали

• Промишлени хидравлични приложения

• Киселини и алкални течности

• Горива и смазочни материали

Перисталтична помпа се различава от всяка друга помпа по това, че помпата не контактува с течността. Вместо това течността тече вътре в гъвкава тръба, която се вписва в кръгъл корпус. Ролките, монтирани върху ротор, изтласкват течността навън, докато се въртят вътре в корпуса, точно като изстискване на туба от паста за зъби.  Перисталтичните помпи са от съществено значение за медицински приложения за стерилна среда и за изпомпване на корозивни химикали, като  детергенти в търговски съдомиални или перални машини. Предимствата на перисталтичните помпи са, че те са лесни за поддръжка, боравят с абразивни или корозивни течности и се самозасмукващи. Недостатъкът е, че те изискват умерени скорости, дават импулсен поток и живот на маркуча зависещ от агресивността на флуида.

Винтови (Шнекови)помпи – имат плавен поток и добра самозасмукваща способност. Способни да изпомпват както гъсти течности с високо съдържание на твърди вещества и абразиви, така и чувствителни към срязване течности, като сосове, сметанови продукти за хранителната промишленост. Множество винтови помпи могат да се справят едновременно с високо налягане, температура, скорост и мощност. Те обаче имат някои ограничения и изискват известни грижи при прилагането. Те имат три основни секции: помпения елемент, смукателния корпус и задвижващия механизъм. Помпеният елемент се състои от елементите на ротора и статора. Роторът е направен от метал и има форма на единична спирала, докато статорът обикновено е направен от еластомер и има форма на двойна спирала (вътрешната форма).