Bơm ly tâm chạy khô: Nguyên nhân, rủi ro và biện pháp khắc phục

Máy bơm ly tâm được thiết kế để hoạt động với chất lỏng bên trong buồng bơm. Môi chất được bơm không chỉ cung cấp khả năng truyền năng lượng thủy lực mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát, bôi trơn và duy trì hoạt động ổn định của các bộ phận bên trong.

Chạy khôxảy ra khi bơm ly tâm hoạt động mà không có đủ chất lỏng bên trong buồng bơm. Điều này có thể xảy ra khi máy bơm mất nguồn hút, chạy mà không được mồi thích hợp hoặc hoạt động trong điều kiện dòng chảy không đủ.

Mặc dù chạy khô có vẻ là một sự cố vận hành đơn giản nhưng nó có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho các bộ phận quan trọng của máy bơm trong thời gian ngắn, đặc biệt là phốt cơ khí, vòng bi, trục và các bộ phận bị mài mòn.

Hiểu nguyên nhân và phương pháp phòng ngừa hiện tượng chạy khô là điều cần thiết để cải thiện độ tin cậy của máy bơm và giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

 

 

1. Chạy khô trong máy bơm ly tâm là gì?

Trong điều kiện hoạt động bình thường, chất lỏng lấp đầy hoàn toàn các dòng chảy bên trong của bơm ly tâm.

Chất lỏng được bơm thực hiện một số chức năng quan trọng:

• Phớt cơ khí làm mát và các bộ phận quay
• Cung cấp bôi trơn cho bề mặt mài mòn
• Giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động
• Duy trì cân bằng thủy lực
• Ổn định thanh thải nội bộ

Khi nguồn cung cấp chất lỏng bị gián đoạn, không khí sẽ thay thế chất lỏng bên trong buồng bơm. Các bộ phận quay tiếp tục hoạt động mà không cần làm mát và bôi trơn đầy đủ.

Kết quả là nhiệt ma sát tăng nhanh, các bộ phận bên trong có thể quá nóng và máy bơm có thể bị hư hỏng vĩnh viễn.

Không nên nhầm lẫn chạy khô với điều kiện khởi động bình thường của máy bơm tự mồi-được thiết kế đặc biệt hoặc máy bơm có khả năng chạy khô-cụ thể. Đối với máy bơm ly tâm thông thường, thường không được phép vận hành khô liên tục.

 

2. Tại sao chạy khô lại nguy hiểm đối với máy bơm ly tâm?

2.1 Lỗi phốt cơ khí

Phốt cơ khí thường là bộ phận đầu tiên bị ảnh hưởng khi chạy khô.

Trong quá trình hoạt động bình thường, một màng chất lỏng mỏng tồn tại giữa các mặt bịt kín. Lớp màng này cung cấp dầu bôi trơn và loại bỏ nhiệt sinh ra do ma sát.

Khi máy bơm chạy khô:

Mặt kín bị mất dầu bôi trơn

Nhiệt độ ma sát tăng nhanh

Vòng đệm có thể bị nứt, biến dạng hoặc mòn

Rò rỉ có thể xảy ra sau khi khởi động lại

Trong nhiều trường hợp, chỉ thay thế phốt cơ khí không giải quyết được vấn đề nếu nguyên nhân gốc rễ của việc chạy khô không được khắc phục.

2.2 Hư hỏng ổ trục và trục

Nhiều bộ phận của bơm ly tâm dựa vào chất lỏng được bơm hoặc hệ thống bôi trơn để duy trì điều kiện vận hành ổn định.

Chạy khô có thể gây ra:

Ma sát quá mức

Rung động bất thường

Mang quá nóng

Mặc tay áo trục

Rotor mất ổn định

Đối với-máy bơm nhiều tầng áp suất cao, chuyển động bất thường của rôto do bôi trơn không đủ cũng có thể ảnh hưởng đến việc cân bằng các bộ phận và làm tăng ứng suất cơ học.

2.3 Quá nhiệt và hư hỏng do nhiệt

Nếu không có sự tuần hoàn chất lỏng, nhiệt sinh ra bên trong máy bơm không thể được loại bỏ một cách hiệu quả.

Điều này có thể dẫn đến:

Quá nhiệt cục bộ

Biến dạng của các thành phần

Thiệt hại cho các bộ phận polymer hoặc chất đàn hồi

Giảm khe hở giữa các bộ phận quay

Trong trường hợp nghiêm trọng, quá nhiệt có thể dẫn đến hiện tượng kẹt giữa các bộ phận quay và bộ phận đứng yên.

2.4 Giảm hiệu suất thủy lực

Khi không khí thay thế chất lỏng bên trong buồng bơm:

Cánh quạt không thể truyền năng lượng hiệu quả

Lưu lượng và áp suất giảm

Hoạt động của máy bơm trở nên không ổn định

Tiếng ồn và độ rung có thể tăng lên

Máy bơm có vẻ như đang chạy bình thường nhưng nó không còn thực hiện chức năng như mong muốn nữa.

 

3. Nguyên nhân phổ biến khiến máy bơm ly tâm chạy khô

Chạy khô thường do điều kiện hệ thống, sự cố lắp đặt hoặc vận hành không đúng chứ không phải do chính máy bơm gây ra.

3.1 Cung cấp chất lỏng không đủ

Nguyên nhân phổ biến nhất là không đủ chất lỏng có sẵn ở đầu hút của máy bơm.

Ví dụ bao gồm:

Mức bể hoặc hồ chứa thấp

Nguồn hút trống

Bố trí đường ống hút không đúng

Nhu cầu hút quá mức

Khi mức chất lỏng giảm xuống dưới mức yêu cầu, không khí đi vào đường hút và máy bơm mất nguyên tố.

3.2 Chuẩn bị không đúng cách trước khi khởi động

Hầu hết các máy bơm ly tâm thông thường không thể tự loại bỏ không khí ra khỏi vỏ.

Trước khi khởi động, vỏ máy bơm và đường hút phải được đổ đầy chất lỏng đúng cách.

Việc không mồi máy bơm có thể dẫn đến:

Không phân phối chất lỏng

Vận hành hàng không

Hư hỏng phốt cơ khí

Hiệu suất không ổn định

3.3 Đường ống hút bị chặn hoặc hạn chế

Hệ thống hút bị hạn chế có thể ngăn không cho đủ chất lỏng tiếp cận máy bơm.

Nguyên nhân có thể bao gồm:

Bộ lọc bị chặn

Van hút đóng

Vật liệu lạ trong đường ống

Tổn thất hút quá mức

Lưu lượng hút không đủ có thể tạo ra tình trạng tương tự như chạy khô.

3.4 Rò rỉ khí trong hệ thống hút

Những rò rỉ nhỏ ở phía hút có thể khiến không khí lọt vào máy bơm.

Các vị trí phổ biến bao gồm:

Kết nối đường ống

Mặt bích

Khu vực đóng gói van

Khớp cơ khí

Không khí đi vào máy bơm làm giảm độ ổn định thủy lực và có thể làm gián đoạn quá trình tuần hoàn chất lỏng.

3.5 Lựa chọn máy bơm hoặc điều kiện vận hành không phù hợp

Vận hành máy bơm ngoài phạm vi thiết kế của nó có thể làm tăng nguy cơ điều kiện hút không ổn định.

Các yếu tố bao gồm:

Lựa chọn kích thước máy bơm không chính xác

NPSH không đủ

Tốc độ hút quá mức

Vận hành xa điểm hiệu quả tốt nhất

Một máy bơm được lựa chọn phù hợp phải phù hợp với lưu lượng, cột áp, đặc tính chất lỏng và điều kiện lắp đặt thực tế.

 

4. Sự khác biệt giữa Chạy khô, Cavitation và Deadheading

Ba vấn đề này đôi khi bị nhầm lẫn nhưng chúng có những nguyên nhân khác nhau.

Chạy khô

Buồng bơm thiếu chất lỏng.

Vấn đề chính:

Không bôi trơn và làm mát → quá nhiệt và hư hỏng cơ học

Cavitation

Chất lỏng tồn tại bên trong máy bơm, nhưng áp suất cục bộ giảm xuống dưới áp suất hơi và hình thành bọt khí.

Kết quả điển hình:

Hư hỏng bề mặt cánh quạt

Tiếng ồn

Rung

Giảm hiệu suất

chết tiệt

Máy bơm đang chạy với chất lỏng bên trong nhưng dòng xả bị chặn.

Chất lỏng vẫn bị mắc kẹt bên trong vỏ, gây ra:

Tăng nhiệt độ

Mất ổn định thủy lực

Có thể hư hỏng máy bơm

Chẩn đoán chính xác rất quan trọng vì mỗi tình trạng đòi hỏi các giải pháp khác nhau.

 

5. Cách ngăn chặn máy bơm ly tâm chạy khô

5.1 Quy trình khởi động đúng

Trước khi bắt đầu:

Xác nhận đủ mức chất lỏng

Mở hoàn toàn van hút

Đổ đầy và thông hơi cho máy bơm nếu cần

Kiểm tra xem đường ống có bị cản trở không

Không bao giờ khởi động máy bơm ly tâm thông thường mà không xác nhận tính sẵn có của chất lỏng.

5.2 Cài đặt thiết bị bảo vệ

Đối với các ứng dụng quan trọng, có thể sử dụng các hệ thống bảo vệ bổ sung:

Công tắc mức chất lỏng thấp

Thiết bị giám sát dòng chảy

Cảm biến áp suất

Giám sát dòng điện động cơ

Bảo vệ tắt máy tự động

Các hệ thống này có thể dừng máy bơm khi phát hiện điều kiện vận hành bất thường.

5.3 Duy trì điều kiện hút thích hợp

Một hệ thống hút đáng tin cậy nên bao gồm:

Kích thước đường ống chính xác

Hỗ trợ đường ống thích hợp

Rủi ro rò rỉ không khí tối thiểu

Biên NPSH vừa đủ

Điều kiện mức chất lỏng thích hợp

Thiết kế hệ thống hút có tác động trực tiếp đến độ tin cậy của máy bơm.

5.4 Kiểm tra và bảo trì thường xuyên

Giám sát thường xuyên nên bao gồm:

Tốc độ dòng chảy

Áp suất xả

Rung

Nhiệt độ vòng bi

Tình trạng phốt cơ khí

Tiếng ồn bất thường

Phát hiện sớm các điều kiện bất thường có thể ngăn ngừa những hư hỏng lớn.

 

Chạy khô là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất và có thể phòng ngừa được gây ra lỗi bơm ly tâm.

Mặc dù động cơ có thể tiếp tục chạy nhưng việc không có chất lỏng bên trong máy bơm có thể nhanh chóng làm hỏng phốt cơ khí, vòng bi, trục và các bộ phận chính xác khác.

Chìa khóa để ngăn ngừa tình trạng chạy khô không chỉ là sửa chữa các bộ phận bị hư hỏng mà còn xác định nguyên nhân gốc rễ:

Nguồn cung cấp chất lỏng có đủ không?

Máy bơm đã được mồi đúng cách chưa?

Hệ thống hút có được thiết kế đúng không?

Các thiết bị bảo vệ có được lắp đặt không?

Với việc lựa chọn, lắp đặt, vận hành và giám sát phù hợp, máy bơm ly tâm có thể đạt được hiệu suất ổn định và tuổi thọ dài hơn nhiều.