Làm thế nào để một máy bơm đường ống hoạt động?

Bơm đường ống là trung tâm của bất kỳ hệ thống vận chuyển chất lỏng nào, chịu trách nhiệm di chuyển chất lỏng và bùn trên khoảng cách rộng lớn, thường trên các địa hình khác nhau và thay đổi độ cao đáng kể. Từ dầu thô và khí đốt tự nhiên đến nước và các sản phẩm tinh chế, những máy móc mạnh mẽ này đảm bảo dòng chảy hiệu quả và liên tục của các nguồn lực quan trọng. Hiểu cách họ làm việc liên quan đến việc đi sâu vào các nguyên tắc của động lực học chất lỏng, thiết kế cơ học và hệ thống điều khiển.

Tại lõi của nó, một máy bơm đường ống truyền năng lượng cho chất lỏng, tăng áp lực và cho phép nó vượt qua các lực điện trở như ma sát trong đường ống và sự khác biệt về độ cao. Chuyển đổi năng lượng này chủ yếu đạt được thông qua một trong hai nguyên tắc hoạt động chính: Lực ly tâm hoặc dịch chuyển tích cực .

Bơm ly tâm: Công trình của đường ống

Phần lớn các máy bơm đường ống là Bơm ly tâm . Các máy động này hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi động năng quay thành áp suất chất lỏng. Đây là sự cố hoạt động của họ:

1. Xoay động vật cánh quạt: Thành phần chính là cánh quạt , một đĩa quay với một loạt các van cong. Khi máy bơm hoạt động, một động cơ điều khiển bánh công tác ở tốc độ cao.

2. Nhập và tăng tốc chất lỏng: Chất lỏng đi vào máy bơm ở trung tâm của bánh công tác, được gọi là mắt . Khi bánh công tác quay, các van bắt được chất lỏng và do lực ly tâm, đẩy nó ra ngoài về phía chu vi của bánh công tác. Chuyển động xuyên tâm này làm tăng đáng kể vận tốc của chất lỏng.

3. Chuyển đổi áp suất trong Volute/khuếch tán: Chất lỏng vận tốc cao sau đó đi vào một vỏ mở rộng dần dần được gọi là volute hoặc một bộ các van hướng dẫn đứng yên được gọi là bộ khuếch tán . Khi chất lỏng di chuyển qua khu vực mở rộng này, vận tốc của nó giảm và theo nguyên tắc của Bernoulli, sự giảm năng lượng động học này được chuyển đổi thành năng lượng áp suất tĩnh.

4. Phóng điện: Chất lỏng áp suất cao hiện đang thoát ra khỏi máy bơm thông qua vòi xả và vào đường ống.

Đặc điểm chính của máy bơm đường ống ly tâm:

• Biến đổi tốc độ dòng chảy: Bơm ly tâm rất phù hợp với tốc độ dòng chảy cao và có thể xử lý các biến thể trong dòng chảy một cách dễ dàng.

• Đầu áp lực: Chúng tạo ra đầu áp lực bằng cách thay đổi đường kính, tốc độ và số lượng người (giai đoạn).

• Cấu hình nhiều giai đoạn: Đối với các đường ống đường dài đòi hỏi áp lực rất cao, nhiều người thúc đẩy có thể được sắp xếp theo chuỗi, tạo ra một Bơm ly tâm nhiều giai đoạn . Mỗi giai đoạn thêm vào tổng đầu áp suất.

• Hiệu quả: Bơm ly tâm hiện đại được thiết kế để hiệu quả cao, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.

• BẢO TRÌ: Nói chung mạnh mẽ và yêu cầu bảo trì tương đối thấp so với máy bơm dịch chuyển tích cực cho hoạt động liên tục.

Bơm dịch chuyển tích cực: Đối với các ứng dụng cụ thể

Mặc dù ít phổ biến hơn cho các hoạt động đường ống chính do tốc độ dòng chảy và vấn đề xung thấp hơn, nhưng Bơm dịch chuyển tích cực được sử dụng trong các ứng dụng đường ống cụ thể, đặc biệt là khi áp lực cao và kiểm soát dòng chảy chính xác là rất quan trọng, hoặc đối với các chất lỏng có độ nhớt cao. Các máy bơm này hoạt động bằng cách bẫy một khối lượng chất lỏng cố định và sau đó buộc khối lượng đó vào ống xả.

Các loại phổ biến bao gồm:

• Bơm đối ứng (Bơm piston/pít tông): Chúng sử dụng piston hoặc pít -tông di chuyển qua lại trong một xi lanh. Trên nét hút, chất lỏng được hút vào xi lanh, và trên đột quỵ, nó bị ép ra. Họ được biết đến để tạo ra áp lực rất cao.

• Bơm quay (bánh răng, ốc vít, máy bơm thùy): Chúng sử dụng các yếu tố quay (bánh răng, ốc vít, thùy) để tạo ra các khoang di chuyển bẫy và vận chuyển chất lỏng từ lực hút sang phía xả.

Đặc điểm chính của máy bơm đường ống dịch chuyển tích cực:

• Tốc độ dòng cố định: Đối với một tốc độ nhất định, chúng cung cấp tốc độ dòng chảy gần như không đổi bất kể áp suất xả.

• Khả năng áp suất cao: Có khả năng tạo ra áp lực cực kỳ cao.

• Chất lỏng nhớt: Thường được ưa thích cho các chất lỏng có độ nhớt cao mà máy bơm ly tâm đấu tranh.

• Xung: Có thể đưa xung vào đường ống, có thể yêu cầu bộ giảm chấn.

Các hệ thống hỗ trợ quan trọng và các cân nhắc

Ngoài chính máy bơm, một số hệ thống tích hợp là rất quan trọng cho hoạt động bơm đường ống hiệu quả và an toàn:

• Động lực chính: Động cơ điện là động cơ chính phổ biến nhất cho máy bơm đường ống, đặc biệt là trong các cài đặt cố định. Tua bin khí hoặc động cơ diesel được sử dụng ở các địa điểm từ xa hoặc cho năng lượng khẩn cấp.

• Hệ thống niêm phong: Con dấu cơ học hoặc đóng gói là rất quan trọng để ngăn chặn rò rỉ chất lỏng dọc theo trục bơm nơi nó đi vào vỏ.

• Hệ thống ổ trục: Vòng bi mạnh mẽ hỗ trợ trục quay và bánh công tác, xử lý tải trọng xuyên tâm và trục đáng kể.

• Hệ thống điều khiển: SCADA tinh vi (Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu) Giám sát tốc độ bơm, áp suất, tốc độ dòng chảy và các tham số quan trọng khác từ xa. Ổ đĩa tần số biến (VFD) thường được sử dụng để điều khiển chính xác tốc độ động cơ và do đó bơm đầu ra.

• Thiết bị an toàn: Van giảm áp, màn hình rung, cảm biến nhiệt độ và hệ thống tắt khẩn cấp là không thể thiếu để ngăn ngừa thiệt hại và đảm bảo an toàn hoạt động.

• Trạm bơm: Trên các đường ống dài, nhiều trạm bơm được đặt ở vị trí chiến lược dọc theo tuyến đường để tăng áp lực và bù cho tổn thất ma sát, duy trì dòng chảy liên tục.

Phần kết luận

Bơm đường ống là những tuyệt tác kỹ thuật tạo thành xương sống của cơ sở hạ tầng năng lượng và nước toàn cầu. Cho dù đó là tác dụng động của bơm ly tâm hay sự dịch chuyển tích cực của bơm piston, vai trò cơ bản của chúng vẫn như cũ: để di chuyển chất lỏng một cách hiệu quả và đáng tin cậy từ điểm này sang điểm khác. Những tiến bộ liên tục trong công nghệ bơm, khoa học vật liệu và hệ thống kiểm soát đảm bảo rằng các thành phần quan trọng này tiếp tục đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với vận chuyển chất lỏng an toàn và hiệu quả trên toàn thế giới.