Máy bơm hỗn hợp trục điều chỉnh hoàn toàn là loại bơm đường kính trung bình và lớn, sử dụng bộ điều chỉnh góc cánh để dẫn động cánh bơm quay, từ đó thay đổi góc đặt cánh để đạt được sự thay đổi lưu lượng và cột áp. Môi chất vận chuyển chính là nước sạch hoặc nước thải loãng ở nhiệt độ 0~50℃ (môi chất đặc biệt bao gồm nước biển và nước sông Hoàng Hà). Nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực dự án thủy lợi, thủy lợi, thoát nước và chuyển nước, và được sử dụng trong nhiều dự án quốc gia như Dự án chuyển nước Nam-Bắc và Dự án chuyển nước sông Dương Tử sang sông Hoài.
Các cánh quạt của bơm trục và bơm hỗn hợp bị biến dạng trong không gian. Khi điều kiện hoạt động của bơm lệch khỏi điểm thiết kế, tỷ lệ giữa tốc độ chu vi của mép trong và mép ngoài của cánh quạt bị phá vỡ, dẫn đến lực nâng do các cánh quạt (cánh khí động học) tạo ra ở các bán kính khác nhau không còn bằng nhau, do đó gây ra hiện tượng dòng chảy nước trong bơm bị rối và tổn thất nước tăng lên; càng xa điểm thiết kế, mức độ rối loạn dòng chảy nước càng lớn và tổn thất nước càng nhiều. Bơm trục và bơm hỗn hợp có cột áp thấp và vùng hiệu suất cao tương đối hẹp. Sự thay đổi cột áp làm việc của chúng sẽ gây ra sự giảm đáng kể hiệu suất của bơm. Do đó, bơm trục và bơm hỗn hợp thường không thể sử dụng các phương pháp điều chỉnh như tiết lưu, quay và các phương pháp điều chỉnh khác để thay đổi hiệu suất làm việc của các điều kiện vận hành; đồng thời, do chi phí điều chỉnh tốc độ quá cao, nên việc điều chỉnh tốc độ biến đổi hiếm khi được sử dụng trong hoạt động thực tế. Vì bơm trục và bơm hỗn hợp có thân trục lớn hơn, nên việc lắp đặt các cánh quạt và cơ cấu thanh truyền động có thể điều chỉnh góc sẽ thuận tiện hơn. Do đó, việc điều chỉnh điều kiện làm việc của bơm hướng trục và bơm hỗn hợp thường sử dụng phương pháp điều chỉnh góc biến thiên, giúp cho bơm hướng trục và bơm hỗn hợp hoạt động trong điều kiện tối ưu nhất.
Khi chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ lưu tăng lên (tức là cột áp thực tăng), góc đặt cánh quạt được điều chỉnh xuống giá trị nhỏ hơn. Trong khi vẫn duy trì hiệu suất tương đối cao, lưu lượng nước được giảm xuống một cách thích hợp để tránh động cơ bị quá tải; khi chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ lưu giảm xuống (tức là cột áp thực giảm), góc đặt cánh quạt được điều chỉnh lên giá trị lớn hơn để động cơ hoạt động hết công suất và cho phép máy bơm nước bơm được nhiều nước hơn. Tóm lại, việc sử dụng máy bơm trục và máy bơm hỗn hợp có thể thay đổi góc cánh quạt giúp máy bơm hoạt động ở trạng thái làm việc tối ưu nhất, tránh việc phải dừng máy đột ngột và đạt được hiệu suất cao cùng khả năng bơm nước cao.
Ngoài ra, khi khởi động thiết bị, góc đặt cánh quạt có thể được điều chỉnh đến mức tối thiểu, giúp giảm tải khởi động của động cơ (khoảng 1/3~2/3 công suất định mức); trước khi tắt máy, góc cánh quạt có thể được điều chỉnh đến giá trị nhỏ hơn, giúp giảm tốc độ dòng chảy ngược và lưu lượng nước trong bơm khi tắt máy, đồng thời giảm thiểu hư hỏng do dòng nước gây ra cho thiết bị.
Tóm lại, tác dụng của việc điều chỉnh góc cánh quạt là đáng kể: ① Điều chỉnh góc về giá trị nhỏ hơn giúp dễ dàng khởi động và tắt máy; ② Điều chỉnh góc về giá trị lớn hơn làm tăng lưu lượng; ③ Điều chỉnh góc có thể giúp tổ máy bơm hoạt động tiết kiệm. Như vậy, bộ điều chỉnh góc cánh quạt chiếm vị trí tương đối quan trọng trong vận hành và quản lý các trạm bơm quy mô vừa và lớn.
Thân chính của bơm hỗn hợp trục điều chỉnh hoàn toàn bao gồm ba phần: đầu bơm, bộ điều chỉnh và động cơ.
Ⅰ Đầu bơm
Tốc độ quay riêng của bơm ly tâm trục hỗn hợp điều chỉnh hoàn toàn là 400~1600 (tốc độ quay riêng thông thường của bơm ly tâm trục là 700~1600), (tốc độ quay riêng thông thường của bơm ly tâm hỗn hợp là 400~800), và cột áp thông thường là 0~30,6m. Cột áp của bơm chủ yếu bao gồm ống dẫn nước vào (khớp nối giãn nở đầu vào nước), các bộ phận rôto, các bộ phận buồng cánh quạt, thân cánh dẫn hướng, đế bơm, khuỷu nối, các bộ phận trục bơm, các bộ phận làm kín, v.v. Giới thiệu các bộ phận chính:
1. Bộ phận rôto là bộ phận cốt lõi trong đầu bơm. Nó bao gồm các cánh quạt, thân rôto, thanh kéo dưới, ổ bi, tay quay, khung vận hành, thanh truyền và các bộ phận khác. Sau khi lắp ráp tổng thể, người ta tiến hành kiểm tra cân bằng tĩnh. Trong đó, vật liệu chế tạo cánh quạt ưu tiên là ZG0Cr13Ni4Mo (độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt), và sử dụng phương pháp gia công CNC. Vật liệu của các bộ phận còn lại thường chủ yếu là ZG.
2. Các bộ phận của buồng cánh quạt được thiết kế liền khối, mở ở giữa, được siết chặt bằng bu lông và định vị bằng các chốt hình nón. Vật liệu tốt nhất là thép ZG nguyên khối, và một số bộ phận được làm bằng thép ZG + thép không gỉ có lớp lót (giải pháp này phức tạp trong sản xuất và dễ xảy ra lỗi hàn, vì vậy nên tránh càng nhiều càng tốt).
3. Thân cánh dẫn hướng. Vì bơm điều chỉnh hoàn toàn về cơ bản là bơm cỡ trung bình đến lớn, nên độ khó đúc, chi phí sản xuất và các khía cạnh khác cần được xem xét. Nói chung, vật liệu được ưa chuộng là ZG+Q235B. Cánh dẫn hướng được đúc nguyên khối, và mặt bích vỏ là thép tấm Q235B. Hai bộ phận này được hàn lại với nhau và sau đó gia công.
4. Trục bơm: Bơm điều chỉnh hoàn toàn thường là trục rỗng có cấu trúc mặt bích ở cả hai đầu. Vật liệu ưu tiên là thép rèn 45 + lớp phủ 30Cr13. Lớp phủ tại ổ dẫn hướng nước và các bộ phận khác chủ yếu nhằm tăng độ cứng và cải thiện khả năng chống mài mòn.
II. Giới thiệu về các thành phần chính của bộ điều chỉnh
Hiện nay, bộ điều chỉnh góc lưỡi cắt thủy lực tích hợp được sử dụng chủ yếu trên thị trường. Nó chủ yếu bao gồm ba phần: thân quay, nắp đậy và hộp hệ thống điều khiển hiển thị.
1. Bộ phận quay: Bộ phận quay bao gồm bệ đỡ, xi lanh, bình nhiên liệu, bộ nguồn thủy lực, cảm biến góc, vòng trượt nguồn, v.v.
Toàn bộ thân quay được đặt trên trục chính của động cơ và quay đồng bộ với trục. Nó được bắt vít vào đỉnh trục chính của động cơ thông qua mặt bích lắp đặt.
Mặt bích lắp đặt được kết nối với đế đỡ.
Điểm đo của cảm biến góc được lắp đặt giữa thanh piston và ống lót thanh nối, và cảm biến góc được lắp đặt bên ngoài xi lanh nhiên liệu.
Vòng trượt nguồn được lắp đặt và cố định trên nắp bình nhiên liệu, và phần quay (rôto) của nó quay đồng bộ với thân quay. Đầu ra trên rôto được nối với bộ nguồn thủy lực, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến góc và công tắc giới hạn; phần stato của vòng trượt nguồn được nối với vít chặn trên nắp, và đầu ra của stato được nối với đầu nối trong nắp bộ điều chỉnh;
Thanh piston được bắt vít vào thanh nối của bơm nước.
Bộ nguồn thủy lực nằm bên trong bình nhiên liệu, cung cấp năng lượng cho hoạt động của xi lanh nhiên liệu.
Trên thùng dầu có lắp đặt hai vòng nâng để sử dụng khi nâng bộ điều chỉnh áp suất.
2. Vỏ (còn gọi là thân cố định): Vỏ gồm ba phần. Phần thứ nhất là vỏ ngoài; phần thứ hai là nắp đậy; phần thứ ba là cửa sổ quan sát. Vỏ ngoài được gắn cố định trên đỉnh vỏ ngoài của động cơ chính và che phủ thân quay.
3. Hộp hệ thống điều khiển hiển thị (như hình 3): Bao gồm PLC, màn hình cảm ứng, rơle, công tắc tơ, nguồn điện DC, núm xoay, đèn báo, v.v. Màn hình cảm ứng có thể hiển thị góc lưỡi cắt hiện tại, thời gian, áp suất dầu và các thông số khác. Hệ thống điều khiển có hai chức năng: điều khiển tại chỗ và điều khiển từ xa. Hai chế độ điều khiển được chuyển đổi thông qua núm xoay hai vị trí trên hộp hệ thống điều khiển hiển thị (gọi tắt là "hộp điều khiển hiển thị", phần dưới đây cũng vậy).
3. So sánh và lựa chọn động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ
A. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ đồng bộ
Thuận lợi:
1. Khe hở không khí giữa rôto và stato lớn, thuận tiện cho việc lắp đặt và điều chỉnh.
2. Vận hành êm ái và khả năng chịu tải cao.
3. Tốc độ không thay đổi theo tải trọng.
4. Hiệu quả cao.
5. Hệ số công suất có thể được nâng cao. Công suất phản kháng có thể được cung cấp cho lưới điện, từ đó cải thiện chất lượng lưới điện. Ngoài ra, khi hệ số công suất được điều chỉnh về 1 hoặc gần bằng 1, chỉ số trên ampe kế sẽ giảm vì thành phần phản kháng trong dòng điện bị giảm, điều này là không thể đối với động cơ không đồng bộ.
Nhược điểm:
1. Rôto cần được cấp điện bởi một thiết bị kích thích chuyên dụng.
2. Chi phí cao.
3. Việc bảo trì phức tạp hơn.
B. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không đồng bộ
Thuận lợi:
1. Rôto không cần phải kết nối với các nguồn điện khác.
2. Cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ và chi phí thấp.
3. Dễ bảo trì.
Nhược điểm:
1. Phải lấy công suất phản kháng từ lưới điện, điều này làm suy giảm chất lượng của lưới điện.
2. Khe hở không khí giữa rôto và stato nhỏ, gây khó khăn trong việc lắp đặt và điều chỉnh.
C. Lựa chọn động cơ
Việc lựa chọn động cơ có công suất định mức 1000kW và tốc độ định mức 300 vòng/phút cần được quyết định dựa trên sự so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế theo từng trường hợp cụ thể.
1. Trong ngành thủy lợi, khi công suất lắp đặt dưới 800kW, người ta thường ưu tiên sử dụng động cơ không đồng bộ. Khi công suất lắp đặt trên 800kW, người ta thường ưu tiên sử dụng động cơ đồng bộ.
2. Sự khác biệt chính giữa động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ là động cơ đồng bộ có thêm cuộn dây kích thích trên rôto và cần phải cấu hình thêm màn chắn kích thích bằng thyristor.
3. Cơ quan cung cấp điện nước tôi quy định hệ số công suất của nguồn điện sử dụng phải đạt trên 0,90. Động cơ đồng bộ có hệ số công suất cao và đáp ứng được yêu cầu về nguồn điện; trong khi đó, động cơ không đồng bộ có hệ số công suất thấp và không đáp ứng được yêu cầu về nguồn điện, cần phải có thiết bị bù công suất phản kháng. Do đó, các trạm bơm trang bị động cơ không đồng bộ thường cần phải trang bị thêm thiết bị bù công suất phản kháng.
4. Cấu trúc của động cơ đồng bộ phức tạp hơn so với động cơ không đồng bộ. Khi dự án trạm bơm cần tính đến việc phát điện và điều chế pha, cần phải lựa chọn động cơ đồng bộ.
Bơm hỗn hợp trục có thể điều chỉnh hoàn toànChúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị thẳng đứng (ZLQ, HLQ, ZLQK), thiết bị nằm ngang (nghiêng) (ZWQ, ZXQ, ZGQ), và cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị LP có độ nâng thấp và đường kính lớn.
Thời gian đăng bài: 18/10/2024