Nguyên lý vận hành và hướng dẫn bảo dưỡng máy bơm nước cấp nồi hơi

Máy bơm nước cấp nồi hơi là một bộ phận quan trọng trong hệ thống tạo hơi nước. Chức năng chính của nó là cung cấp nước cấp đã qua xử lý cho lò hơi với tốc độ dòng chảy và áp suất cần thiết, khắc phục áp suất lò hơi và tổn thất thủy lực trong hệ thống nước cấp.

Không giống như máy bơm chuyển nước thông thường, máy bơm nước cấp nồi hơi thường hoạt động dưới điều kiệnáp suất cao, nhiệt độ cao, điều kiện làm việc-liên tục và các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy. Lựa chọn máy bơm không đúng cách, NPSH không đủ, thực hành vận hành kém hoặc bảo trì không đầy đủ có thể dẫn đến hiện tượng xâm thực, rung, giảm hiệu suất, hỏng phốt cơ khí hoặc thậm chí tắt lò hơi bất ngờ.

Hướng dẫn này giải thích nguyên lý làm việc, các bộ phận chính, loại máy bơm, yêu cầu vận hành, phương pháp bảo trì và các phương pháp khắc phục sự cố phổ biến đối với máy bơm nước cấp nồi hơi.

 

 

 

1. Máy bơm nước cấp cho nồi hơi là gì?

Máy bơm nước cấp cho nồi hơi là một-máy bơm áp suất cao được thiết kế để chuyển nước đã xử lý từ bể chứa nước cấp, thiết bị khử khí hoặc hệ thống ngưng tụ vào nồi hơi.

Máy bơm phải tạo đủ cột áp để khắc phục:

Áp suất vận hành nồi hơi

Chênh lệch độ cao tĩnh

Tổn thất do ma sát đường ống dẫn nước cấp

Tổn hao van và phụ kiện

Tổn thất áp suất qua máy sưởi và các thiết bị khác

Biên độ áp suất yêu cầu ở đầu vào nồi hơi

Do đó, chức năng cơ bản có thể được tóm tắt là:

Nguồn nước cấp → Bơm cấp nước cho nồi hơi → Hệ thống nước cấp → Nồi hơi

Độ tin cậy của máy bơm ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động liên tục của hệ thống lò hơi.

Nếu nguồn cung cấp nước cấp không đủ, mực nước lò hơi có thể giảm xuống dưới phạm vi vận hành yêu cầu. Trong hệ thống hơi nước công nghiệp, điều này có thể dẫn đến giảm sản lượng hơi nước, quá nhiệt của các bộ phận nồi hơi, gián đoạn quy trình hoặc ngừng hoạt động liên quan đến an toàn-.

Vì lý do này, bơm cấp liệu cho nồi hơi thường được xử lý nhưthiết bị làm nhiệm vụ quan trọng-thay vì máy bơm nước-có mục đích chung.

 

2. Máy bơm nước cấp cho nồi hơi hoạt động như thế nào?

Hầu hết các máy bơm nước cấp nồi hơi công nghiệp đều là máy bơm ly tâm, đặc biệt làmáy bơm ly tâm nhiều tầngdành cho các ứng dụng áp suất trung bình- và{1}}áp suất cao.

Nguyên lý hoạt động dựa trên việc chuyển đổi năng lượng cơ học từ bộ dẫn động thành năng lượng thủy lực.

Bước 1: Nước cấp vào máy bơm

Nước cấp đã qua xử lý thường được cung cấp từ thiết bị khử khí, bể chứa nước cấp hoặc nguồn nước có áp suất khác.

Vì nước cấp nồi hơi có thể nóng nên điều kiện hút phải được đánh giá cẩn thận để đảm bảo rằng máy bơm có đủ Đầu hút dương thực (NPSHA).

Bước 2: Cánh quạt bổ sung năng lượng cho nước

Động cơ hoặc bộ điều khiển khác làm quay trục bơm và cánh quạt.

Khi cánh quạt quay, hoạt động ly tâm làm tăng vận tốc và năng lượng của nước.

Bước 3: Các bộ phận thủy lực chuyển đổi vận tốc thành áp suất

Nước có vận tốc cao-đi qua bộ khuếch tán hoặc cánh dẫn hướng, trong đó một phần năng lượng vận tốc của nó được chuyển thành năng lượng áp suất.

Trong máy bơm nhiều tầng, quá trình này được lặp lại qua nhiều cánh quạt và nhiều tầng.

Bước 4: Áp lực hình thành qua nhiều giai đoạn

Mỗi công đoạn góp thêm đầu.

Do đó, máy bơm ly tâm nhiều tầng có thể đạt được cột áp xả cao hơn nhiều so với máy bơm một tầng -tương đương trong khi vẫn duy trì thiết kế thủy lực tương đối nhỏ gọn.

Bước 5: Nước áp suất cao{1}}đi vào nồi hơi

Máy bơm cung cấp lưu lượng nước cấp cần thiết ở áp suất cao hơn áp suất lò hơi, cho phép nước vào lò hơi liên tục.

 

3. Tại sao máy bơm nhiều tầng thường được sử dụng cho các ứng dụng cấp liệu cho nồi hơi?

Hệ thống nồi hơi thường yêu cầu áp suất cao hơn đáng kể so với các ứng dụng cấp nước thông thường.

Một máy bơm ly tâm một cấp có thể đủ cho các hệ thống nồi hơi áp suất thấp, nhưng các ứng dụng áp suất cao hơn thường yêu cầu cấu hình nhiều tầng.

Một máy bơm ly tâm nhiều tầng chứa nhiều tầng thủy lực được sắp xếp nối tiếp.

Mối quan hệ gần đúng là:

Tổng cột áp bơm ≈ Cột áp trên mỗi tầng × Số tầng

Hiệu suất thực tế phụ thuộc vào thiết kế thủy lực, điểm vận hành, tính chất chất lỏng và hiệu suất của máy bơm.

Những ưu điểm chính của máy bơm cấp liệu nồi hơi nhiều tầng bao gồm:

Khả năng chịu áp suất/đầu cao

Hoạt động ổn định liên tục

Hiệu suất thủy lực cao

Thích hợp cho hệ thống nồi hơi áp suất-cao

Lựa chọn giai đoạn linh hoạt

Sự phù hợp tốt cho các ứng dụng công nghiệp

Vì lý do này, máy bơm ly tâm nhiều tầng nằm ngang và các cấu hình đa tầng áp suất cao -khác được sử dụng rộng rãi trong hệ thống cấp liệu cho nồi hơi công nghiệp.

 

4. Các bộ phận chính của máy bơm nước cấp cho nồi hơi

Một máy bơm cấp liệu cho nồi hơi bao gồm một số bộ phận quan trọng. Cấu hình chính xác phụ thuộc vào thiết kế máy bơm, áp suất, nhiệt độ và ứng dụng.

4.1 Cánh quạt

Bánh công tác có nhiệm vụ truyền năng lượng cơ học cho chất lỏng.

Thiết kế thủy lực của nó ảnh hưởng đến:

Tốc độ dòng chảy

Đầu bơm

Hiệu quả

Tiêu thụ điện năng

Hiệu suất cavitation

Đối với các ứng dụng có nhiệt độ-hoặc áp suất cao-cao, việc lựa chọn vật liệu cánh quạt là đặc biệt quan trọng.

4.2 Bộ khuếch tán hoặc Cánh dẫn hướng

Bộ khuếch tán hoặc cánh dẫn hướng chuyển đổi một phần động năng của nước thành năng lượng áp suất.

Thiết kế thủy lực của nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến hiệu quả của từng giai đoạn bơm.

Kết hợp thủy lực kém có thể làm tăng tổn thất bên trong và giảm hiệu suất tổng thể của bơm.

4.3 Trục bơm

Trục truyền năng lượng cơ học từ bộ dẫn động đến các cánh quạt.

Đối với máy bơm-tốc độ cao và áp suất{1}}cao, trục:

Sức mạnh

độ cứng

Căn chỉnh

Lựa chọn vật liệu

Cân bằng động

là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ tin cậy.

4.4 Vòng bi

Vòng bi hỗ trợ trục quay và duy trì vị trí rôto chính xác.

Nhiệt độ vòng bi hoặc độ rung bất thường có thể chỉ ra:

Bôi trơn không đủ

Tải quá mức

Sai lệch

Vấn đề về trục

Mang mặc

Mất cân bằng rôto

Vì vậy việc giám sát thường xuyên là cần thiết.

4.5 Phốt cơ khí hoặc bao bì

Hệ thống làm kín trục ngăn nước thoát ra dọc theo trục quay.

Tùy thuộc vào thiết kế máy bơm và điều kiện vận hành, máy bơm có thể sử dụng:

Phốt cơ khí

Con dấu đóng gói

Bố trí bịt kín nhiệt độ-cao chuyên dụng

Đối với nước cấp nồi hơi nóng, việc lựa chọn cụm làm kín phải xem xét nhiệt độ, áp suất, đặc tính chất lỏng và điều kiện vận hành.

4.6 Vỏ bơm

Vỏ chứa các bộ phận thủy lực và chịu được áp suất bên trong do máy bơm tạo ra.

Đối với các ứng dụng cấp nguồn cho nồi hơi áp suất cao-, phải xem xét độ bền của vỏ, mức áp suất, vật liệu và hiệu suất nhiệt trong quá trình thiết kế máy bơm.

 

5. Các thông số vận hành chính của máy bơm nước cấp cho nồi hơi

Việc lựa chọn máy bơm cấp liệu cho nồi hơi không chỉ đơn giản là phù hợp với định mức công suất động cơ.

Các thông số sau đây cần được xem xét.

5.1 Tốc độ dòng chảy

Tốc độ dòng chảy yêu cầu thường được xác định bởi:

Công suất bay hơi của nồi hơi

Sản xuất hơi nước

Tỷ lệ xả đáy

Tổn thất hệ thống

Cấu hình hệ thống nước cấp

Biên lợi nhuận hoạt động

Nên chọn máy bơm theo phạm vi hoạt động yêu cầu thực tế thay vì chỉ chọn lưu lượng lớn nhất hiện có.

5.2 Đầu bơm

Máy bơm phải tạo ra đủ cột áp để vượt qua tổng yêu cầu động học của hệ thống nước cấp.

Đầu bơm cần thiết có thể bao gồm:

Cột áp yêu cầu=Cột áp tĩnh + cột áp + Tổn thất do ma sát + Tổn thất thiết bị + Biên an toàn

Việc tính toán chính xác phải dựa trên thiết kế hệ thống thực tế.

5.3 Nhiệt độ nước cấp

Nước cấp nồi hơi thường nóng hơn đáng kể so với nước thông thường.

Khi nhiệt độ nước tăng, áp suất hơi của nó cũng tăng.

Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến NPSH có sẵn và do đó ảnh hưởng đến biên độ xâm thực của máy bơm.

Nước cấp có nhiệt độ-cao đòi hỏi phải đánh giá cẩn thận:

• NPSHA
• NPSHR
• Áp suất hút
• Nhiệt độ nước
• Độ cao lắp đặt máy bơm
• Tổn thất đường ống hút

 

6. NPSH và Cavitation: Một vấn đề cần cân nhắc quan trọng

Một trong những vấn đề quan trọng nhất khi vận hành máy bơm cấp liệu cho nồi hơi là hiện tượng xâm thực.

Xâm thực xảy ra khi áp suất cục bộ bên trong máy bơm giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng, khiến bong bóng hơi hình thành và sau đó sụp đổ ở các vùng có áp suất cao hơn.

Hậu quả điển hình bao gồm:

• Tiếng ồn
• Rung
• Giảm lưu lượng
• Giảm đầu
• Xói mòn cánh quạt
• Hư hỏng vòng bi
• Vấn đề về con dấu cơ khí

NPSHA so với NPSHR

Hai thuật ngữ đặc biệt quan trọng:

NPSHA - Đầu hút ròng dương có sẵn

Điều này thể hiện NPSH được cung cấp bởi hệ thống thực tế.

NPSHR - Yêu cầu đầu hút ròng dương

Điều này thể hiện NPSH tối thiểu mà máy bơm yêu cầu trong điều kiện vận hành được chỉ định.

Để hoạt động đáng tin cậy:

NPSHA phải lớn hơn NPSHR theo một giới hạn kỹ thuật phù hợp.

Đối với các ứng dụng cấp nước cho nồi hơi, điều này trở nên đặc biệt quan trọng vì nước có thể nóng và gần với điều kiện bão hòa.

Máy bơm hoạt động bình thường với nước lạnh có thể gặp hiện tượng xâm thực nghiêm trọng khi vận hành với nước cấp có nhiệt độ- cao nếu điều kiện hút không được thiết kế phù hợp.

 

7. Quy trình khởi động máy bơm cấp liệu cho nồi hơi

Khởi động đúng cách là điều cần thiết để bảo vệ máy bơm.

Quy trình chính xác phải luôn tuân theo hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất máy bơm và quy trình vận hành của nhà máy.

Trình tự khởi động bơm cấp liệu nồi hơi ly tâm điển hình bao gồm:

1. Kiểm tra máy bơm và động cơ

Trước khi bắt đầu, hãy kiểm tra:

Khớp nối

Bôi trơn

Vòng bi

Phốt cơ khí

Van

thiết bị đo đạc

Bu lông móng và neo

2. Xác nhận máy bơm đã được đổ đầy chất lỏng

Máy bơm ly tâm không nên vận hành khô.

Đảm bảo rằng vỏ máy bơm và đường hút được nạp đầy đúng cách và không khí đã được loại bỏ khi cần thiết.

3. Kiểm tra điều kiện hút

Xác nhận rằng:

Van hút được đặt đúng vị trí

Nguồn nước cấp có sẵn

Áp lực hút vừa đủ

Điều kiện NPSH được chấp nhận

4. Xác nhận xoay đúng

Kiểm tra chiều quay của động cơ theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bơm.

Việc quay không đúng có thể dẫn đến hiệu suất thủy lực không đủ và có thể làm hỏng thiết bị.

5. Khởi động máy bơm

Khởi động máy bơm theo trình tự điều khiển và van khuyến nghị của nhà sản xuất.

Tránh hoạt động kéo dài ở điều kiện ngoài phạm vi hoạt động cho phép.

6. Theo dõi các thông số vận hành

Ngay sau khi khởi động, hãy kiểm tra:

• Áp suất xả
• Tốc độ dòng chảy
• Nhiệt độ vòng bi
• Rung
• Dòng điện động cơ
• Bịt kín rò rỉ
• Tiếng ồn bất thường

Bất kỳ sự bất thường đáng kể nào cũng cần được điều tra trước khi vận hành liên tục.

 

8. Tại sao máy bơm cấp liệu cho nồi hơi không nên chạy ở lưu lượng rất thấp?

Vận hành máy bơm cấp liệu nồi hơi ly tâm liên tục ở lưu lượng cực thấp có thể gây ra các vấn đề cơ học và thủy lực nghiêm trọng.

Hậu quả có thể xảy ra bao gồm:

• Tuần hoàn nội bộ
• Nhiệt độ tăng
• Mất ổn định thủy lực
• Tăng độ rung
• Tải mang
• Niêm phong thiệt hại
• Giảm tuổi thọ máy bơm

Đối với các ứng dụng quan trọng, hệ thống có thể yêu cầu-hệ thống bảo vệ dòng chảy tối thiểu hoặc đường tuần hoàn.

Lưu lượng ổn định liên tục tối thiểu phải được xác định theo thiết kế máy bơm cụ thể và dữ liệu hiệu suất của nhà sản xuất.

Đây là một cân nhắc quan trọng đôi khi bị bỏ qua trong quá trình thiết kế hệ thống.

 

9. Bảo trì máy bơm nước cấp cho nồi hơi

Bảo trì phòng ngừa là cần thiết để duy trì độ tin cậy của máy bơm.

Một chương trình bảo trì thực tế nên bao gồm các lĩnh vực sau.

9.1 Giám sát độ rung

Độ rung tăng có thể chỉ ra:

Mất cân bằng rôto

Sai lệch

Mang mặc

Cavitation

Vấn đề nền móng

Mất ổn định thủy lực

Theo dõi xu hướng thường hữu ích hơn việc xem xét một phép đo đơn lẻ.

Độ rung tăng dần có thể đưa ra cảnh báo sớm trước khi xảy ra hư hỏng lớn.

9.2 Theo dõi nhiệt độ vòng bi

Nhiệt độ vòng bi bất thường có thể được gây ra bởi:

Bôi trơn không đủ

Bôi trơn quá mức

Hư hỏng vòng bi

Sai lệch

Tải trọng hướng tâm hoặc hướng trục quá mức

Xu hướng nhiệt độ nên được so sánh với giới hạn khuyến nghị của nhà sản xuất.

9.3 Kiểm tra phốt cơ khí

Kiểm tra:

Rò rỉ quá mức

Nhiệt độ bất thường

Bịt kín tổn thương mặt

Vấn đề xả nước bịt kín

Sự ô nhiễm

Một lượng nhỏ rò rỉ có thể là bình thường đối với một số cách bố trí bịt kín nhất định, trong khi rò rỉ quá mức hoặc đột ngột thì cần phải điều tra.

9.4 Kiểm tra bôi trơn

Chỉ sử dụng chất bôi trơn do nhà sản xuất máy bơm chỉ định.

Lịch trình bảo trì nên xem xét:

Tốc độ vận hành

Loại ổ trục

Nhiệt độ

Loại bôi trơn

Giờ hoạt động

Khuyến nghị của nhà sản xuất

Bôi trơn quá-có thể gây hại như bôi trơn không đủ.

9.5 Kiểm tra khớp nối và căn chỉnh

Việc căn chỉnh máy bơm và động cơ đặc biệt quan trọng đối với-thiết bị tốc độ cao.

Sự sai lệch có thể dẫn đến:

Tăng độ rung

Lỗi vòng bi

Khớp nối mòn

Vấn đề về trục

Lỗi phốt cơ khí

Thiết bị căn chỉnh bằng laser có thể được sử dụng khi thích hợp để cải thiện độ chính xác của căn chỉnh.

9.6 Kiểm tra cánh quạt và các bộ phận bị mòn

Trong quá trình bảo trì theo lịch trình, hãy kiểm tra các bộ phận thủy lực xem:

Xói mòn

Ăn mòn

Chia tỷ lệ

Mặc

Thiệt hại do cavitation

Tiền gửi

Những thay đổi về hiệu suất của máy bơm đôi khi có thể cho thấy sự hao mòn bên trong ngay cả trước khi kiểm tra bằng mắt.

 

10. Các sự cố thường gặp về máy bơm cấp liệu cho nồi hơi và cách khắc phục sự cố

Vấn đề 1: Áp suất xả của bơm quá thấp

Nguyên nhân có thể bao gồm:

• Tốc độ bơm không đúng
• Hướng quay sai
• Mặc bên trong quá mức
• Hư hỏng cánh quạt
• Đường hút bị tắc
• Áp suất hút không đủ
• Sức đề kháng của hệ thống quá mức
• Không khí đi vào máy bơm
• Vận hành ngoài điểm thiết kế

Kiểm tra được đề xuất:

1. Kiểm tra tốc độ bơm.
2. Xác nhận hướng quay.
3. Kiểm tra áp suất hút và lưu lượng.
4. So sánh hiệu suất thực tế với đường cong bơm.
5. Kiểm tra bánh công tác và các khe hở bên trong.
6. Kiểm tra sự xâm nhập của không khí.

Vấn đề 2: Rung quá mức

Nguyên nhân có thể bao gồm:

Sai lệch

Hư hỏng vòng bi

Mất cân bằng rôto

Cavitation

Vấn đề nền móng

Căng ống

Hoạt động ngoài phạm vi khuyến nghị

Không tự động thay thế ổ trục mà không điều tra nguyên nhân gốc rễ.

Lỗi vòng bi lặp đi lặp lại thường là một triệu chứng hơn là vấn đề ban đầu.

Vấn đề 3: Máy bơm ồn ào

Các nguyên nhân phổ biến bao gồm:

Cavitation

cuốn theo không khí

Hư hỏng vòng bi

Mất ổn định thủy lực

dòng chảy quá mức

Áp suất hút không đủ

Nếu tiếng ồn giống như sỏi hoặc đá đi qua máy bơm, cần điều tra hiện tượng xâm thực ngay lập tức.

Vấn đề 4: Rò rỉ phốt quá mức

Nguyên nhân có thể bao gồm:

Phốt cơ khí bị hư hỏng

Trục hết

Sai lệch

Lắp đặt con dấu không chính xác

Rung quá mức

Điều kiện xả con dấu không chính xác

Việc thay thế con dấu phải được kết hợp với phân tích nguyên nhân gốc rễ.

Vấn đề 5: Quá tải động cơ

Nguyên nhân có thể bao gồm:

dòng chảy quá mức

Mật độ chất lỏng cao

Bơm vận hành ngoài điểm thiết kế

Ma sát cơ học

Vấn đề mang

Lựa chọn máy bơm không chính xác

Dòng điện động cơ phải được theo dõi cùng với lưu lượng, áp suất và điều kiện vận hành máy bơm.

 

Máy bơm nước cấp nồi hơi là một phần quan trọng của hệ thống tạo hơi nước. Hiệu suất của nó không chỉ ảnh hưởng đến việc cung cấp nước cho lò hơi mà còn ảnh hưởng đến độ tin cậy, hiệu quả và tính liên tục của toàn bộ hệ thống hơi nước.

Đối với các ứng dụng công nghiệp áp suất cao{0}}, máy bơm ly tâm nhiều tầng thường là giải pháp hiệu quả vì chúng có thể tạo ra áp suất cần thiết thông qua nhiều tầng thủy lực.

Tuy nhiên, hoạt động đáng tin cậy không chỉ phụ thuộc vào bản thân máy bơm. Lựa chọn máy bơm chính xác, NPSH đầy đủ, khởi động đúng cách, bảo vệ dòng chảy-tối thiểu, căn chỉnh, bôi trơn, quản lý vòng đệm, giám sát độ rung và bảo trì phòng ngừa đều góp phần mang lại hiệu suất-lâu dài.

Cần một máy bơm nước cấp nồi hơi cho ứng dụng công nghiệp của bạn? Hãy liên hệ với HNYB PUMPS về các yêu cầu về tốc độ dòng chảy, cột áp, nhiệt độ và áp suất nồi hơi của bạn để có khuyến nghị kỹ thuật.