Различия между регенеративным турбинным насосом и центробежным насосом

Что такое регенеративный турбинный насос?

Что касается перекачивания жидкости, регенеративные турбинные насосы удовлетворяют потребность между центробежными и объемными конструкциями. Они сочетают в себе высокое давление нагнетания поршневого типа с гибкой работой центробежных машин. Это тип малой производительности с высоким напором, используемый на высоте до 5400 футов (1645 м) и производительности до 150 галлонов в минуту (34 м3/ч). Регенеративные турбинные насосы известны под несколькими названиями, например, вихревые, периферийные и регенеративные. Ни один из них не дает истинного описания насоса, но регенеративная турбина является ближайшей. Несколько типов вращающихся насосов получили название «турбины». Среди них диффузор с горизонтальным валом и центробежный с вертикальным валом. Здесь обсуждается работа маленького насоса с большим напором – регенеративного турбонасоса.

Конструкция регенеративного турбинного насоса

На нем показаны сечения регенеративного турбонасоса. Он показывает, что общая конструкция очень похожа на многие небольшие центробежные конструкции. Его вал, часто изготовленный из нержавеющей стали, поддерживается двумя шарикоподшипниками. Рабочее колесо консольное, обычная конструкция для центробежных насосов. Насос обычно поставляется с механическим уплотнением в стандартной комплектации. Основное различие между центробежными и регенеративными турбонасосами заключается в рабочем колесе. В регенеративном турбонасосе в ободе рабочего колеса прорезан двойной ряд лопаток. Эти лопатки вращаются в канале. Жидкость поступает на всасывание и улавливается лопатками рабочего колеса. Совершив почти один оборот в кольцевом канале, жидкость приобретает высокую скорость, которая выталкивает ее наружу. Жидкость, попадающая в рабочее колесо центробежного насоса, может пройти между его лопатками только один раз. Энергия добавляется к нему только при движении от проушины крыльчатки к ее краю. В регенеративном турбинном насосе жидкость циркулирует между лопатками рабочего колеса. Из-за этого действия жидкость течет по пути, напоминающему винтовую резьбу (спиральную), по мере продвижения вперед. Следовательно, энергия добавляется к жидкости в результате регенеративного движения лопатками рабочего колеса, когда она перемещается от всасывания к нагнетанию. Это регенеративное действие имеет тот же эффект, что и многоступенчатость центробежного насоса. В многоступенчатой центрифуге давление жидкости является результатом энергии, добавляемой на разных стадиях. Точно так же в регенеративном турбинном насосе давление на выходе является результатом энергии, передаваемой жидкости рядом лопаток рабочего колеса.

Как работает регенеративный турбинный насос?

Основное различие между центробежным и регенеративным турбинным насосом заключается в том, что жидкость проходит через центробежное рабочее колесо только один раз, тогда как в турбине ей приходится много раз проходить через лопасти. Судя по схеме поперечного сечения, лопатки рабочего колеса перемещаются в пределах проточной части канала водяного канала. Как только жидкость попадает в насос, она направляется на лопасти, которые толкают жидкость вперед и передают центробежную силу наружу к периферии рабочего колеса. Таким образом, лопатка рабочего колеса создает упорядоченный циркуляционный поток, который создает скорость жидкости. Затем скорость жидкости (или кинетическая энергия) становится доступной для преобразования в расход и давление в зависимости от сопротивления потоку внешней системы, как показано на диаграмме системной кривой.

Здесь полезно отметить, что для предотвращения внутренней потери способности регенеративной турбины MTH создавать давление необходимы малые внутренние зазоры. Во многих случаях, в зависимости от размера насоса, зазоры между рабочим колесом и корпусом могут составлять всего одну тысячную дюйма с каждой стороны. Поэтому эти насосы подходят для использования только с чистыми жидкостями и системами. В некоторых случаях для защиты насоса можно успешно использовать всасывающий фильтр.

Затем, когда циркуляционный поток воздействует на жидкость и достигает периферии канала для жидкости, он затем перенаправляется через каналы для жидкости специальной формы вокруг боковой части рабочего колеса и обратно во внутреннюю часть лопаток рабочего колеса турбины, где процесс начинается снова. Этот цикл происходит много раз, когда жидкость проходит через насос. Каждое движение через лопасти создает большую скорость жидкости, которую затем можно преобразовать в большее давление. Многократные циклы через лопатки турбины называются регенерацией, отсюда и название регенеративная турбина. Общим результатом этого процесса является насос, способный создавать давление в десять или более раз больше, чем у центробежного насоса с тем же диаметром и скоростью рабочего колеса.

В некоторых конкурирующих конструкциях используется только одностороннее рабочее колесо. Эта конструкция испытывает осевую нагрузку в направлении двигателя, которую должны воспринимать подшипники двигателя. В турбинах MTH используется двустороннее плавающее рабочее колесо, которое одинаково создает давление с обеих сторон. Это имеет то преимущество, что позволяет давлению насоса гидравлически самоцентрировать рабочее колесо в полости рабочего колеса с малым зазором, не нагружая при этом подшипники двигателя чрезмерными осевыми нагрузками.

Конструкция регенеративного насоса

Насос имеет вертикально разъемный корпус. Отвернув болты B, можно снять крышку C и вкладыш L1 для осмотра или снятия рабочего колеса. Чтобы поддерживать небольшой поток жидкости из областей с высоким давлением в область низкого давления в насосе, рабочее колесо имеет малый зазор между вкладышами L1 и L2.

Давление на рабочее колесо

Вокруг ступицы рабочего колеса существует около половины давления нагнетания, которое представляет собой давление на механическое уплотнение. Отверстия H в рабочем колесе предотвращают несбалансированное давление на него и концевое давление на подшипники. Небольшой перепускной поток также возникает на уплотнительных поверхностях между нагнетательным и всасывающим потоками. Износ этих уплотнительных поверхностей увеличивает зазоры и перепускной поток. То же самое происходит и с уплотнительными кольцами центробежных насосов. Этот износ значительно снижает производительность насоса при работе с высоким напором. Причиной большинства отказов регенеративных турбонасосов является износ уплотнительных поверхностей. Исследование причин износа заслуживает отдельной статьи, где его можно обсудить подробно. Однако во избежание серьезного износа не допускайте соприкосновения рабочего колеса с вкладышами L1 и L2 и убедитесь, что перекачиваемая жидкость не содержит абразивных материалов. Регенеративные турбинные насосы Roth с запатентованными самоцентрирующими рабочими колесами значительно снижают проблему износа.

ПРЕИМУЩЕСТВА КОНСТРУКЦИИ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ НАСОСОВ

Развивайте более высокое давление
Может работать на более низких скоростях двигателя.
Устранить кавитацию
Работайте с более низким NPSHr
Обеспечение заданной производительности при изменениях входного давления
Достигайте производительности с меньшим количеством этапов
Меньший размер

Что такое центробежный насос?

Центробежные насосы являются наиболее распространенным типом насосов, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве (водоочистные сооружения), электростанциях, нефтяной и многих других отраслях. Это основной тип насосов в классе насосов, называемых «кинетическими» насосами, и они заметно отличаются от насосов «объемного вытеснения».

Как работает центробежный насос?

Центробежные насосы — машины с гидравлическим приводом, характеризующиеся способностью передавать энергию жидкостям (в частности жидкостям) за счет работы поля центробежных сил. Их основная цель – перекачивание жидкостей за счет увеличения давления. Центробежные насосы могут иметь различную конструкцию, но принцип их работы и гидродинамические характеристики всегда одинаковы. Схематически центробежные насосы представляют собой крыльчатку, вращающуюся внутри корпуса. Рабочее колесо содержит ряд лопаток, предпочтительно радиальной конструкции, которые передают кинетическую энергию перекачиваемой жидкости. Корпус оснащен всасывающим и нагнетательным патрубками для перекачиваемой жидкости. Всасывающее сопло имеет ось, соответствующую оси вращения рабочего колеса, а нагнетательное сопло имеет ось, нормальную к оси рабочего колеса, но все же лежащую в плоскости, проходящей через саму ось.

Центробежные насосы Принцип работы

Перекачиваемая жидкость непрерывно поступает через всасывающее сопло насоса в центре рабочего колеса. Отсюда он ускоряется в радиальном направлении до края рабочего колеса, где он стекает в корпус. Ток жидкости ускоряется за счет толчка, который лопатки крыльчатки благодаря своей кривизне передают самому току. Таким образом жидкость приобретает энергию, главным образом в виде увеличения своей средней скорости (кинетической энергии). Внутри корпуса жидкость соответствующим образом замедляется благодаря постепенно увеличивающемуся сечению в направлении движения.

Преимущества центробежных насосов

Уплотнения привода отсутствуют, поэтому риск протечек полностью исключен. Это означает, что опасные жидкости можно перекачивать без утечек. Устранение уплотнений привода избавляет от утечек, потерь на трение, износа и шума и обеспечивает полное отделение жидкости от привода насоса. Это гарантирует, что почти 100% мощности двигателя преобразуется в мощность накачки.
Отсутствие теплопередачи от двигателя — камера насоса отделена от двигателя воздушной прослойкой; создание теплового барьера.
Полное отделение от технологической среды означает, что жидкость не может проникнуть в двигатель из насоса.
Уменьшение трения.
Магнитная муфта может выйти из строя, если нагрузка насоса слишком велика. Разрыв магнитной муфты означает, что насос не перегружается и не выходит из строя.

Различия между регенеративным турбинным насосом и центробежным насосом

Регенеративный турбонасос имеет двухрядные лопатки, прорезанные по ободу. Рабочее колесо вращается внутри двух гильз, в которых профрезерованы кольцевые каналы. Жидкость поступает на всасывание и улавливается лопатками рабочего колеса. Совершив почти один оборот в кольцевом канале, жидкость развивает высокую скорость, и давление резко возрастает перед выходом из выпускного отверстия. Жидкость рециркулирует между лопатками рабочего колеса и кольцевой камерой. Благодаря этому действию жидкость течет по траектории, подобной винтовой пружине, заложенной в каждую из кольцевых канавок, по мере продвижения жидкости вперед. Энергия добавляется к жидкости за счет ряда вихревых импульсов в лопатках рабочего колеса, когда она движется от всасывания к нагнетанию.

Эти импульсы имеют тот же эффект, что и многоступенчатый центробежный насос. В многоступенчатом центробежном насосе давление является результатом энергии, добавляемой на каждой ступени. В турбинном насосе давление добавляется к потоку жидкости за счет многократной циркуляции через лопатки одного рабочего колеса.

Одной из наиболее примечательных особенностей регенеративного турбонасоса являются его эксплуатационные характеристики при перекачивании легколетучих жидкостей. Способ, которым крыльчатка турбины сообщает скорость/энергию жидкости, как описано выше, сильно отличается от традиционных центробежных или объемных конструкций. Непрерывное постепенное повышение давления в регенеративном турбинном насосе практически исключает внезапное схлопывание пузырьков, которое является разрушительной кавитацией.

Турбинный насос может развивать давление нагнетания примерно в десять раз больше, чем центробежный насос при равном диаметре и скорости рабочего колеса. Давление увеличивается почти равномерно вокруг обода рабочего колеса. В ступице крыльчатки давление составляет примерно половину давления нагнетания. Это более низкое давление плюс давление всасывания и есть то, что видно в сальнике. Отверстия в рабочем колесе удерживают рабочее колесо по центру, что снижает износ, предотвращает несбалансированное давление на рабочее колесо и уменьшает осевое усилие на подшипниках.

Для получения дополнительной информации обращайтесь: Commercial@zecovalve.com