Tại sao bơm ly tâm lại đảo ngược hướng của nó? Và việc quay ngược chiều này gây ra tác hại gì cho thiết bị bơm ly tâm?

Đảo ngược bơm ly tâm đề cập đến tình huống, sau khi bơm ly tâm mất lực dẫn động động cơ chính, môi trường trong đường ống chảy theo hướng ngược lại do chênh lệch áp suất tĩnh giữa đường ống xả và đường ống hút, từ đó điều khiển rôto máy bơm quay theo hướng ngược lại. Về cơ bản, chuyển động quay được gây ra bởi lực truyền động ngược được tạo ra bởi dòng chảy ngược của môi chất trên rôto máy bơm, đây là tình trạng hoạt động bất thường của bơm ly tâm.

 

 

• Tại sao bơm ly tâm đảo chiều?

 

Trình tự pha điện đảo ngược

Giống như một chiếc quạt điện đột ngột quay ngược, máy bơm ly tâm cũng có thể bị đảo chiều do trình tự pha điện không chính xác. Khi trình tự đấu dây của nguồn điện ba pha-không phù hợp với yêu cầu thiết kế của máy bơm, hướng quay của động cơ sẽ bị đảo ngược. Điều này thường xảy ra:

Trong quá trình vận hành lần đầu máy bơm mới

Trong quá trình nối lại sau khi bảo trì

Trong quá trình sửa đổi đường dây điện tạm thời

Phương pháp kiểm tra đơn giản: Khởi động máy bơm trong thời gian ngắn và dừng ngay lập tức, quan sát xem hướng quay của cánh quạt có khớp với hướng được đánh dấu trên thân máy bơm hay không.

 

Dòng chảy ngược chất lỏng trong khi tắt máy

Trong một số điều kiện vận hành đặc biệt, việc tắt máy bơm có thể gây ra "hiệu ứng búa nước":

Dòng chất lỏng chảy ngược ở mức-cao: Khi có-bộ lưu trữ chất lỏng ở mức cao trong đường ống xả

Không lắp van một chiều: Hoặc van một chiều bị lỗi và không được thay thế kịp thời

Thay đổi áp suất hệ thống đột ngột: Biến động áp suất do tắt đột ngột các thiết bị lân cận

Sự đảo ngược này thường đi kèm với tiếng ồn và độ rung của búa nước rõ ràng, điều này sẽ làm tăng tốc độ mòn của phốt cơ khí theo thời gian.

 

Lỗi thiết kế lắp đặt
Một số chi tiết cài đặt dễ bị bỏ qua cũng có thể dẫn đến các vấn đề tiềm ẩn khi xoay ngược:

Ống vào/ra bị đảo ngược: Một lỗi điển hình của người mới bắt đầu.

Độ lệch khớp nối: Độ lệch vượt quá 0,1mm có thể ảnh hưởng đến hướng quay.

Nền tảng không an toàn: Rung động có thể khiến các thiết bị đầu cuối bị lỏng.

Lỗi hệ thống điều khiển: Cài đặt thông số biến tần không đúng.

Nên đánh dấu hướng quay chính xác trên vỏ máy bơm bằng bút đánh dấu sau mỗi lần bảo trì để dễ dàng kiểm tra hàng ngày.

 

• Những mối nguy hiểm cốt lõi của việc đảo ngược bơm ly tâm sang thiết bị

Máy bơm ly tâm được thiết kế, cấu trúc và các bộ phận của chúng được lựa chọn dựa trên nguyên tắc cốt lõi là "xoay một chiều và dòng chảy thuận". Việc quay ngược sẽ gây ra hư hỏng không thể khắc phục cho thiết bị từ nhiều chiều, bao gồm cấu trúc cơ khí, hệ thống làm kín và hiệu suất vận hành. Các mối nguy hiểm cụ thể bao gồm:

 

Hư hỏng kết cấu cơ học, rút ​​ngắn tuổi thọ thiết bị

1. Hư hỏng hệ thống rôto: Bánh công tác, ống lót, khớp nối và các bộ phận rôto khác của bơm ly tâm được thiết kế để tác dụng lực một chiều. Khi quay ngược lại, hướng của lực tác động của chất lỏng lên bánh công tác hoàn toàn ngược lại với hướng trong điều kiện vận hành bình thường. Điều này dẫn đến sự mất cân bằng của rôto, tạo ra rung động và tải va đập nghiêm trọng, từ đó gây ra hiện tượng mòn bánh công tác, nứt lưỡi dao và lỏng ống lót. Trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến cong, gãy trục bơm. Đồng thời, việc quay ngược làm gián đoạn độ chính xác cân bằng động của rôto, làm tăng biên độ rung, khuếch đại thêm độ mài mòn cơ học và gây ra hỏng hóc sớm của các bộ phận quay quan trọng như vòng bi và ống lót.
2. Mòn và kẹt các bộ phận cố định: Các kênh dòng chảy của các bộ phận cố định trong máy bơm ly tâm, chẳng hạn như vỏ bơm, cánh dẫn hướng và vòng mài mòn, được thiết kế cho dòng phương tiện chuyển tiếp. Khi chảy ngược, hướng dòng vật liệu mâu thuẫn với hướng thiết kế của các kênh dòng chảy, tạo ra các dòng xoáy và nhiễu loạn mạnh. Điều này dẫn đến sự xói mòn gia tăng của các bức tường bên trong của các kênh dòng chảy và sự mài mòn tăng lên đáng kể. Đồng thời, phương tiện chảy ngược-mang tạp chất từ ​​đường ống, gây ra sự lắng đọng trong kênh dòng chảy. Điều này dẫn đến ma sát và kẹt giữa các bộ phận cố định và các bộ phận rôto, có khả năng dẫn đến hiện tượng giật máy bơm và không thể khởi động bình thường. Hơn nữa, khe hở giữa bánh công tác và vỏ máy bơm được thiết kế để quay về phía trước; khi quay ngược, khe hở trở nên lớn bất thường, làm trầm trọng thêm tình trạng rò rỉ phương tiện và làm tăng thêm sự mài mòn của các bộ phận.

 

Lỗi hệ thống niêm phong, gây nguy hiểm về an toàn và môi trường

Các phốt cơ khí và phốt đóng gói của máy bơm ly tâm được thiết kế để quay rôto về phía trước. Việc bôi trơn và làm mát các bề mặt bịt kín phụ thuộc vào phương tiện-chảy về phía trước. Khi xảy ra hiện tượng quay ngược, dòng chảy ngược của môi trường sẽ phá vỡ môi trường bôi trơn của bề mặt bịt kín, khiến nhiệt độ của bề mặt bịt kín tăng mạnh, dẫn đến ma sát khô và cháy. Đồng thời, độ rung do quay ngược lại có thể làm cho các vòng đệm bị lỏng và biến dạng, làm giảm đáng kể hiệu suất bịt kín và cuối cùng dẫn đến rò rỉ vật liệu. Nếu phương tiện vận chuyển dễ cháy, nổ, độc hại, có hại hoặc ăn mòn thì sự rò rỉ có thể gây ra tai nạn nghiêm trọng về an toàn và môi trường như cháy, nổ, ngộ độc nhân sự hoặc ô nhiễm môi trường. Ngay cả với nước sạch, rò rỉ sẽ làm giảm áp suất hệ thống, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của toàn bộ hệ thống vận chuyển chất lỏng, đồng thời làm tăng lãng phí nước và chi phí bảo trì thiết bị. Hơn nữa, một số phốt cơ khí một chiều và ổ trục trượt không thể thích ứng với điều kiện quay ngược, trực tiếp dẫn đến hư hỏng cấu trúc và mất chức năng bịt kín và hỗ trợ.

 

Hiệu suất vận hành suy giảm, dẫn đến phản ứng dây chuyền gây ra lỗi hệ thống

1. Hiệu suất bơm giảm đột ngột: Ở tốc độ quay ngược, bơm ly tâm hoàn toàn không thể thực hiện vận chuyển về phía trước. Dòng chảy ngược của môi trường khiến cột áp và tốc độ dòng chảy của máy bơm bị hỏng hoàn toàn, khiến hệ thống không thể cung cấp chất lỏng bình thường và gây gián đoạn trong các quy trình sản xuất tiếp theo. Đồng thời, việc quay ngược làm tăng đáng kể tổn thất năng lượng bên trong và tăng công suất trục một cách bất thường, dẫn đến lãng phí năng lượng. Hơn nữa, nhiệt độ thân máy bơm tăng nhanh, có khả năng gây ra hiện tượng bay hơi và tạo bọt trong môi trường, làm hỏng thêm các bộ phận dòng chảy của máy bơm.
2. Sự hỗn loạn áp suất hệ thống: Dòng chảy ngược của môi trường có thể làm giảm áp suất đường ống xả đột ngột và tăng áp suất đường ống hút bất thường, phá vỡ sự cân bằng áp suất của toàn bộ hệ thống vận chuyển chất lỏng và gây ra phản ứng dây chuyền dẫn đến các hỏng hóc như rung đường ống, rò rỉ mặt bích và hư hỏng van. Nếu các máy bơm ly tâm khác hoạt động song song trong hệ thống, áp suất ngược do dòng chảy ngược tạo ra có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các máy bơm khác này, khiến nhiều thiết bị gặp phải điều kiện vận hành bất thường cùng một lúc, do đó mở rộng phạm vi của sự cố.

 

Nguy cơ khởi động lại cực cao, có khả năng làm hỏng bộ phận ổ đĩa

Khi máy bơm ly tâm đang chạy ở tốc độ ngược, nếu người vận hành không chú ý và khởi động một cách mù quáng động cơ chính (chẳng hạn như động cơ), thì động cơ sẽ buộc phải khởi động trong khi rôto máy bơm đang quay theo hướng ngược lại. Lúc này, động cơ cần khắc phục mômen quán tính ngược và lực cản của chất lỏng, khiến dòng khởi động tăng mạnh, vượt xa dòng định mức của động cơ. Điều này có thể dễ dàng dẫn đến cháy động cơ và ngắt biến tần. Đồng thời, khởi động cưỡng bức tạo ra một tải trọng va đập rất lớn, truyền đến các bộ phận như khớp nối và trục bơm, gây đứt khớp nối, xoắn trục bơm, thậm chí làm hỏng ổ bi động cơ, dẫn đến hư hỏng thứ cấp cho thiết bị, làm tăng chi phí bảo trì và thời gian ngừng hoạt động. Hơn nữa, việc khởi động động cơ không đồng bộ ở chế độ bơm ngược sẽ dẫn đến thời gian khởi động-kéo dài và nhiệt độ động cơ cao bất thường, làm trầm trọng thêm nguy cơ hư hỏng động cơ.

 

Rủi ro bổ sung trong điều kiện hoạt động đặc biệt

Khi môi trường chảy ngược đạt đến điểm sôi, nó có thể bốc hơi bên trong thân máy bơm hoặc thiết bị điều tiết-phía xả, dẫn đến tạo bọt trong thân máy bơm và làm trầm trọng thêm hư hỏng bộ phận. Nếu môi trường được truyền tải là hỗn hợp khí-lỏng thì tỷ lệ mật độ của môi trường sẽ thay đổi đáng kể ở tốc độ dòng chảy ngược và tỷ lệ tốc độ dòng chảy ngược so với tốc độ bình thường có thể tăng lên đến mức nguy hiểm (tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tỷ lệ mật độ hơi-của chất lỏng), làm tăng thêm nguy cơ hư hỏng thiết bị.

 

• Các biện pháp ngăn ngừa đảo ngược

 

Lựa chọn thiết bị: Định cấu hình các thành phần chống xoay ngược-chuyên dụng

1. Lắp đặt chốt chặn cơ học: Lắp đặt chốt chặn cơ học trên trục máy bơm hoặc khớp nối của bơm ly tâm là biện pháp chống-xoay ngược trực tiếp và hiệu quả nhất. Chốt chặn cơ học sử dụng cấu trúc khóa một chiều-, chỉ cho phép trục máy bơm quay về phía trước. Khi môi trường chảy ngược làm cho trục bơm quay theo hướng ngược lại, chốt chặn sau sẽ ngay lập tức khóa lại, ngăn trục bơm đảo ngược, nhờ đó tránh hoàn toàn việc tạo ra tốc độ dòng chảy ngược. Khi chọn điểm dừng, nên chọn kiểu thích hợp dựa trên tốc độ định mức, công suất trục và điều kiện vận hành của máy bơm để đảm bảo đủ mô-men xoắn khóa và khả năng thích ứng với nhiệt độ vận hành của máy bơm và các đặc tính môi trường. Điều này đặc biệt phù hợp với các hệ thống bơm ly tâm vận hành-áp suất cao, lưu lượng-cao và song song{8}}.
2. Chọn Bộ truyền động có Chức năng chống quay ngược-: Khi chọn một động cơ, hãy chọn một động cơ có chức năng chống-quay ngược (chẳng hạn như thêm thiết bị phanh ngược) hoặc đặt chương trình bảo vệ chống-xoay ngược trong bộ biến tần. Khi phát hiện trục bơm quay ngược, nguồn điện động cơ sẽ bị cắt ngay lập tức hoặc thiết bị hãm được kích hoạt để nhanh chóng ngăn chặn trục bơm tiếp tục quay ngược, tránh tăng tốc độ dòng chảy ngược.

 

Thiết kế đường ống: Lắp đặt các van ngăn dòng chảy ngược đáng tin cậy

1. Lắp đặt Van ngăn dòng chảy ngược tự động: Lắp các van ngăn dòng chảy ngược tự động-kiểu xoay hoặc đóng{1}}đóng chậm gần thân máy bơm trên đường ống xả. Đây là biện pháp ngăn chặn dòng chảy ngược được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật. Trong quá trình hoạt động bình thường, môi trường đẩy đĩa van mở theo hướng thuận; khi máy bơm dừng hoặc mất lực dẫn động, môi trường chảy ngược chiều, đẩy đĩa van đóng nhanh, cắt kênh dòng chảy ngược và ngăn trục bơm đảo chiều. Việc lựa chọn nên tập trung vào tốc độ đóng và hiệu suất bịt kín. Van một chiều đóng{6}}chậm có thể làm chậm tốc độ đóng đĩa van để tránh tác động của búa nước; hệ thống-áp suất, dòng chảy cao-yêu cầu van một chiều có khả năng chịu áp suất cao và khả năng đóng đáng tin cậy để ngăn ngừa hỏng van.
2. Tối ưu hóa cách bố trí đường ống và cấu hình van: Tránh bố trí đường ống xả được kết nối trực tiếp với-thiết bị lưu trữ chất lỏng cấp cao. Nếu điều này là không thể tránh khỏi thì phải thêm một van ngắt (chẳng hạn như van cổng hoặc van bi) vào đường ống xả để sử dụng cùng với van một chiều. Sau khi bơm ly tâm dừng, trước tiên hãy đóng-van tắt rồi tắt động cơ để bảo vệ kép khỏi dòng chảy ngược. Trong các hệ thống vận hành song song, đường ống xả của mỗi máy bơm phải có van một chiều và van ngắt-riêng biệt để ngăn dòng chảy ngược và quay ngược của các máy bơm khác sau khi một máy bơm dừng lại. Không sử dụng các bộ phận đóng-đóng-chậm để thay thế các van một chiều nhằm ngăn chặn dòng phương tiện chảy ngược qua thân máy bơm.

 

Quy trình vận hành: Chuẩn hóa quy trình vận hành và giảm thiểu rủi ro lỗi của con người.

1. Tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành tắt máy: Khi dừng bơm ly tâm, trước tiên hãy đóng-van ngắt xả, sau đó dừng động cơ để cắt hoàn toàn kênh dòng chảy ngược và ngăn dòng chảy ngược khiến trục bơm quay ngược. Đối với máy bơm ly tâm hoạt động song song, hãy đóng van ngắt-xả và động cơ của từng máy bơm theo thứ tự khi dừng để ngăn dòng chất lỏng chảy ngược từ các máy bơm khác vào thân máy bơm đã dừng và khiến máy bơm quay ngược lại.
2. Nghiêm cấm khởi động lại thiết bị một cách mù quáng: Trước khi khởi động bơm ly tâm, hãy kiểm tra hướng quay của trục bơm để đảm bảo không có hiện tượng quay ngược trước khi khởi động động cơ. Nếu phát hiện thấy quay ngược, hãy điều tra nguyên nhân gây ra dòng chảy ngược, cắt hoàn toàn đường dẫn dòng chảy ngược và ngăn trục bơm đảo chiều trước khi khởi động máy bơm. Khởi động cưỡng bức có thể làm hỏng thiết bị.
3. Tăng cường kiểm tra vận hành: Trong quá trình vận hành hàng ngày, tập trung vào việc giám sát các thông số như hướng quay của bơm, độ rung, áp suất và nhiệt độ. Kịp thời phát hiện bất kỳ dấu hiệu bất thường nào của dòng chảy ngược hoặc đảo ngược trục bơm và thực hiện các biện pháp phòng ngừa để ngăn sự cố leo thang.

 

Bảo trì và quản lý: Kiểm tra và bảo trì thường xuyên để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị.

1. Thường xuyên kiểm tra các bộ phận chống ngược dòng: Thường xuyên kiểm tra và bảo trì các bộ phận chống ngược dòng chẳng hạn như bộ ngăn dòng chảy ngược cơ học và van một chiều. Kiểm tra hiệu suất khóa của bộ ngăn dòng chảy ngược, độ kín và tính linh hoạt của việc đóng đĩa van một chiều, làm sạch kịp thời các tạp chất khỏi đĩa van một chiều, đồng thời thay thế các vòng đệm và bộ phận bị mòn hoặc cũ để ngăn ngừa hỏng hóc bộ phận dẫn đến dòng chảy ngược.
2. Thường xuyên hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ: Thường xuyên hiệu chỉnh chương trình bảo vệ chống quay ngược của biến tần và thiết bị phanh ngược của động cơ để đảm bảo độ nhạy và độ tin cậy của chúng, giúp phát hiện và ngăn chặn kịp thời hiện tượng quay ngược trục bơm; thường xuyên kiểm tra hiệu suất bịt kín và tính linh hoạt chuyển mạch của van đường ống, đồng thời sửa chữa hoặc thay thế kịp thời các van bị hỏng.
3. Thiết lập hồ sơ vận hành thiết bị: Ghi lại các thông số vận hành, tình trạng lỗi và hồ sơ bảo trì của bơm ly tâm, tập trung vào việc ghi lại trạng thái bảo trì của các bộ phận chống quay ngược. Bằng cách phân tích dữ liệu vận hành, dự đoán xu hướng lão hóa của-các bộ phận chống quay ngược và tiến hành bảo trì trước để tránh nguy cơ tốc độ quay ngược từ nguồn.