Vertikale turbinepumper bruges i vid udstrækning til kommunal vandforsyning, industrielle kølesystemer, kunstvanding, oversvømmelseskontrol, brandslukning og råvandsindtag fra floder, søer, reservoirer og havet.
De er især nyttige, når vandstanden ændrer sig væsentligt, eller når pumpen skal trække vand fra en dyb våd brønd, tank, reservoir eller underjordisk kilde. Pumpeelementet forbliver under vandniveauet, mens en lodret aksel og søjlerør fører kraften nedad og flytter den pumpede væske opad.
Hvis du sammenligner forskellige vertikale turbinepumpetyper eller forsøger at forstå vertikale turbinepumpers arbejdsprincipper, er de vigtigste ting at se på det hydrauliske design, antal trin, installationsarrangement og pumpet væske.
Hvad er en vertikal turbinepumpe?
A vertikal turbinepumpeer en type lodret lang-akselpumpe med pumpehjulet nedsænket i den pumpede væske. Motoren er normalt installeret over monteringsgulvet eller afgangshovedet. Strøm fra motoren overføres gennem en lodret aksel til pumpehjulet under vandoverfladen.
Væske trænger ind gennem bunden af pumpen, passerer gennem pumpehjulet og diffusorskålen og strømmer derefter opad gennem søjlerøret. I toppen af pumpen ledes væsken ind i afgangsrørledningen gennem et afgangshoved eller albue.
LC lodrette lang-pumper fås som enkelt--ophængte pumper eller flertrinspumper og kan konfigureres i VS1- eller VS6-arrangementer.
En typisk vertikal turbinepumpe inkluderer:
- En lodret motor og motorstøtte
- Et udledningshoved eller udledningsalbue
- En hovedaksel, lineaksler og pumpehjulsaksel
- Akselkoblinger
- Søjlerør
- Linjeaksellejer og lejeholdere
- Diffuserskåle
- Et eller flere pumpehjul
- En sugeklokke eller indløbssi
Fordi pumpen er installeret lodret, kræver den relativt lidt gulvplads. Antallet af søjlerør og skaktsektioner kan også justeres, så de passer til forskellige installationsdybder.
Lodret turbinepumpe arbejdsprincip
Den vertikale turbinepumpearbejdsproces kan opdeles i fem grundlæggende trin: kraftoverførsel, væskeindtrængning, energioverførsel, trykgenvinding og udledning.
1. Motoren driver den vertikale aksel
Når motoren starter, overføres drejningsmomentet gennem koblingen til hovedakslen, lineakslerne og pumpehjulsakslen. Dette akselsystem driver det nedsænkede pumpehjul.
Lejer placeret langs akslen understøtter den og begrænser radial bevægelse. Korrekt akseljustering og lejesmøring er afgørende, især på pumper med lange indstillingsdybder.
2. Det nedsænkede pumpehjul trækker væsken ind
Løbehjulet er installeret under den minimale driftsvandstand. Fordi pumpeelementet allerede er neddykket, kræver pumpen normalt ikke det samme vakuumprimingssystem, som bruges af en konventionel overflade-monteret centrifugalpumpe.
Væske kommer lodret ind gennem sugeklokken eller indløbsåbningen. Til åbne-tankinstallationer kan der installeres en si for at forhindre større affald i at trænge ind og beskadige pumpehjulet eller diffusorpassagerne.
3. Løbehjulet tilføjer energi til væsken
Når pumpehjulet roterer, overfører det mekanisk energi fra motoren til væsken. Dette øger væskens hastighed og tryk.
Løbehjulsdesignet bestemmer, hvordan væsken bevæger sig gennem pumpen, og om enheden er bedst egnet til højere løftehøjde, medium løftehøjde eller høj-flow og lav-højde.
4. Diffuseren genvinder trykket
Efter at have forladt pumpehjulet, kommer væsken ind i diffusorskålen. Diffusoren styrer strømmen og omdanner en del af dens hastighed til tryk.
I en flertrins vertikal turbinepumpe kommer væsken derefter ind i det næste pumpehjul og modtager endnu en stigning i energi. Hvert ekstra trin øger den samlede løftehøjde, som pumpen kan producere.
5. Søjlerøret fører væsken opad
Den tryksatte væske bevæger sig opad gennem søjlerøret. Den går derefter ind i udløbshovedet eller albuen og forlader pumpen gennem et vandret udløb forbundet til det eksterne rørsystem.
Enkelt sagt er det sådan en turbinepumpe fungerer: Motoren driver et nedsænket pumpehjul gennem en lodret aksel, pumpehjulet og diffusoren øger væsketrykket, og søjlekonstruktionen fører væsken til overfladen.
Enkelt- og flertrins lodrette turbinepumper
Enkelt-lodret turbinepumpe
En enkelt-pumpe har et pumpehjul og en diffuserskål. Den har færre interne komponenter og bruges normalt, når det påkrævede udløbshoved er lavt eller moderat.
Dens vigtigste fordele omfatter:
- En forholdsvis simpel konstruktion
- Lettere installation og vedligeholdelse
- Færre komponenter til skålsamling
- God egnethed til applikationer med højt-flow, lavt-til-medium-hoved
Flertrins vertikal turbinepumpe
En flertrinspumpe har to eller flere pumpehjul og diffuserskåle arrangeret i serie. Væsken får yderligere energi, når den passerer gennem hvert trin, hvilket gør det muligt for pumpen at generere en højere total løftehøjde.
Flertrins vertikale turbinepumper bruges almindeligvis til:
- Dyb-brøndvandsudvinding
- Forhøjet tankfyldning
- Industrielt procesvand
- Højtryks-brandslukningssystemer
- Lang-vandoverførsel
- Anvendelser, der kræver højere afgangstryk
Tilføjelse af trin øger hovedsageligt hovedet frem for flowet. Det endelige antal trin skal vælges i henhold til det påkrævede driftspunkt, pumpehastighed, tilgængelig NPSH, minimumsvandstand, søjlerørtab og motoreffekt.
Lodrette pumpetyper af Hydraulic Design
1. Lodret lang-centrifugalpumpe
Den lodrette lange-centrifugalpumpe er et af de mest almindelige design af vertikale turbiner. Væske trænger ind nær midten af pumpehjulet og bevæger sig udad under centrifugalkraft, før den passerer ind i diffusoren og søjlerøret.
Dens vigtigste egenskaber omfatter:
- Enkelt-trins- og flertrinskonfigurationer
- Et bredt tilgængeligt hovedsortiment
- Justerbar skaft og søjle længde
- Velegnet til rent vand, cirkulerende vand, kølevand, regnvand og udvalgte industrivæsker
Tilgængelige driftspunkter kan dække strømningshastigheder fra ca. 50 til 8.400 m³/h og løftehøjder fra 10 til 300 m. Den endelige model skal vælges i henhold til det påkrævede flow, det samlede dynamiske løftehøjde, væskeegenskaber, indstillingsdybde og installationsforhold.
2. Lodret blandet-flowpumpe
En blandet-flowpumpe producerer både radial og aksial flow. Væsken forlader pumpehjulet i en vinkel i stedet for at bevæge sig hovedsageligt udad, som i en centrifugalpumpe, eller næsten helt langs akslen, som i en aksial-flowpumpe.
Blandede-flowpumper vælges ofte til:
- Højt-flow-applikationer
- Lave-til-mellemstore hoveder
- Kommunalt afløb
- Landbrugsvanding
- Cirkulerende vandsystemer
- Oversvømmelseskontrol og vandoverførsel
De er en praktisk mellemvalgmulighed, når en aksial-flowpumpe ikke kan producere nok løftehøjde, men et centrifugaldesign ville være unødvendigt begrænsende for det nødvendige flow.
3. Lodret aksial-flowpumpe
En lodret aksial-flowpumpe bruger en propel-type pumpehjul. Væsken bevæger sig hovedsageligt i retning af pumpeakslen, og de roterende blade genererer den aksiale kraft, der er nødvendig for at bevæge den gennem ledeskovlene og udløbspassagen.
Aksial-flowpumper er designet til meget store flowhastigheder ved relativt lave løftehøjder. Almindelige applikationer omfatter:
- Oversvømmelsesdræning
- Store vandingsanlæg
- Regnvandspumpning
- Vandoverførsel i flod og sø
- Kraftværk cirkulerer vand
- Andre pumpeopgaver med højt-flow og lavt-højde
Selvom en lodret aksial-flowpumpe også kan bruge en lodret installation og lang aksel, er den ikke nøjagtig det samme som en konventionel lodret turbinepumpe. For en engelsk-sproget hjemmeside bør vertikal aksial flowpumpe og vertikal turbinepumpe præsenteres som separate produktudtryk, så kunderne kan identificere det korrekte hydrauliske design.
4. Dykbare aksiale-strømnings- og rørpumper
En dyk aksial-flowpumpe kombinerer motoren og pumpen i én undervandsenhed. En dykrørspumpe er installeret direkte inde i et rør eller en flowpassage, så vandet bevæger sig gennem hele pumpeenheden.
Deres vigtigste fordele omfatter:
- Høj flowkapacitet ved lav løftehøjde
- Intet konventionelt system med lang-aksel
- Kompakt pumpestation layout
- Flere installationsmuligheder
- Egnethed til regnvand, oversvømmelseskontrol, kunstvanding og store vand-overførselsprojekter
Afhængigt af stedet kan disse pumper installeres i en lodret aksel, på et fundament, i en vinkel eller direkte inde i en rørledning.
Dykpumper med aksial-strøm og rørformede pumper bør normalt ikke grupperes under kategorien af standard lodrette turbinepumper. De er bedre præsenteret som relaterede løsninger til høj-pumpeprojekter.
Lodret turbinepumpetyper efter væske og anvendelse
Ren-vandtype
En standard ren-vandpumpe bruges til vand eller væsker med fysiske og kemiske egenskaber, der ligner vand. Typiske anvendelser omfatter kommunal vandforsyning, industrielt vandindtag, kølevand og landbrugsvanding.
Slidbestandig-type
En slidbestandig- pumpe er designet til væsker, der indeholder sediment eller slibende partikler, såsom flodvand med sand, møllevand, askevand eller væsker, der har tendens til at krystallisere.
Afhængigt af driftsbetingelserne kan pumpehjulet, diffuserskålene, slidringene, akselbøsningerne og andre fugtede dele fremstilles af mere- slidbestandige materialer.
Korrosionsbestandig-type
Korrosionsbestandige-pumper bruges til havvand, sure eller alkaliske væsker og ætsende industrispildevand.
Materialevalg bør baseres på væskesammensætning, koncentration, temperatur, kloridindhold og forventet korrosionsmekanisme. Tilgængelige materialer kan omfatte rustfrit stål, duplex rustfrit stål og andre korrosionsbestandige-legeringer.
Kan-Type eller Tønde-Pumpe
En lodret turbinepumpe af-dåsetypen har en ydre cylinder, der omgiver skål- og søjlesamlingen. Dette arrangement forbedrer sugeforholdene og bruges ofte til kondensat, olieprodukter og væsker, der kræver bedre kavitationsydelse.
Det er også nyttigt, når stedet ikke har en åben våd brønd, og pumpen skal tilsluttes et lukket rørsystem eller trykbeholder.
Spildevand-Lodret turbinepumpe af typen
En kloakpumpe af typen lodret lang-aksel skal være designet omkring passage af faste stoffer, lejebeskyttelse og slidstyrke.
Et akselomsluttende rør kan bruges til at isolere aksel- og ledningsaksellejerne fra den pumpede væske. Der kan derefter tilføres rent eksternt skyllevand til lejerne for at forhindre spildevand og slibende partikler i at trænge ind i lejerne.
For spildevand, der indeholder store faste stoffer eller lange fibre, skal pumpehjulstype, passagestørrelse, indløbsfilter, materialer og anti-tilstopningsdesign kontrolleres omhyggeligt.
Sådan fungerer hovedkomponenterne
Impeller og diffuser
Løbehjulet overfører mekanisk energi til væsken. Diffusoren styrer flowet, der forlader pumpehjulet og omdanner hastighed til tryk.
Løbehjulet og diffusoren skal tilpasses det påkrævede flow, løftehøjde, hastighed og effektivitetsområde. Dette gælder både enkelt--- og flertrinspumper.
Lodret aksel og koblinger
Akslen overfører kraft fra motoren på gulvniveau til det nedsænkede pumpehjul. Ved dybere installationer er akslen opdelt i flere sektioner forbundet med gevind- eller muffekoblinger.
Denne sektionskonstruktion gør pumpen lettere at fremstille, transportere, installere og vedligeholde.
Linjeaksellejer
Linjeaksellejer er installeret med intervaller langs akslen for at kontrollere radial bevægelse og holde den roterende enhed stabil.
Lejematerialet og smøremetoden afhænger af den pumpede væske. Ren-vandspumper kan bruge den pumpede væske til smøring. Spildevandsapplikationer kan kræve et omsluttende rør og en ekstern forsyning af rent smørevand.
Trykleje
Pumpen producerer aksialt tryk under drift, og den roterende enhed har også sin egen vægt. Disse belastninger skal bæres af et trykleje.
Tryklejet kan monteres i motorstøtten, eller pumpen kan bruge en lodret motor med integreret trykleje.
Akseltætning og ærmer
Akseltætningen i toppen af pumpen kan bruge pakning eller et andet tætningsarrangement valgt til projektet.
Udskiftelige muffer er almindeligvis monteret ved tætnings- og lejepositioner. Disse ærmer beskytter hovedakslen mod slid og er billigere at udskifte end selve akslen.
Sådan vælger du en vertikal turbinepumpe
Før du vælger en vertikal turbinepumpe, skal du bekræfte følgende driftsbetingelser.
1. Påkrævet flow og hoved
Samlet dynamisk løftehøjde skal omfatte det statiske løft, rørfriktion, fittingtab, ventiltab og påkrævet tryk ved afgangspunktet. Hvis du kun vælger en pumpe fra forskellen i vandstanden, kan det føre til et forkert driftspunkt.
2. Minimum og maksimum vandstand
Minimumsdriftsniveauet bestemmer den nødvendige nedsænkning af pumpehjulet og påvirker kavitationsydelse, hvirveldannelse og stabil drift.
Maksimal vandstand er også vigtig for at kontrollere udløbshovedet, fundamentet, skaftlængden og vedligeholdelsesarrangementet.
3. Pumpeindstillingsdybde
Indstillingsdybden bestemmer antallet af akselsektioner, søjlerør og linjeaksellejer. En dybere indstilling stiller også større krav til akseljustering, vibrationskontrol og installationsnøjagtighed.
4. Flydende egenskaber
Pumpeleverandøren bør kende temperaturen, densiteten, korrosiviteten, faststofkoncentrationen, partikelstørrelsen, og om væsken indeholder fibre eller krystalliserende materialer.
5. Installationsordning
Installationen kan bruge en åben våd brønd, en betonskakt, en ståldunk, en tryktønde eller et andet arrangement. Fundamenthøjde, indsugningsgeometri, adgangsrum og løfteforhold skal bekræftes, før pumpen vælges.
6. Hydraulisk pumpetype
Til højere-hoveddrift er en flertrins vertikal turbinepumpe ofte den mest praktiske mulighed. For høj-flow og lavt-hoved kan en aksial-flow, blandet-flow eller dykrørformet pumpe passe bedre.
7. Materialer og lejesmøring
Rent vand, havvand, industrispildevand og væsker, der indeholder slibende faste stoffer, kræver forskellige våde-delematerialer, lejematerialer, akselbeskyttelse og smøresystemer.
8. Motor og styresystem
Motoren og controlleren skal matche den tilgængelige strømforsyning, startmetode, påkrævet hastighedskontrol og driftsfrekvens. Et variabelt-frekvensdrev kan være nyttigt, når systemefterspørgslen ændrer sig væsentligt.
De vigtigste fordele ved vertikale turbinepumper
Lodrette turbinepumper tilbyder flere praktiske fordele:
- Det nedsænkede pumpehjul eliminerer normalt behovet for vakuumpriming
- Pumpen kan klare skiftende vandstande
- Lodret installation sparer gulvplads
- Yderligere trin kan bruges til at producere højere hoved
- Skaft- og søjlelængder kan justeres til forskellige indstillingsdybder
- En bred vifte af hydrauliske designs og materialer er tilgængelig
- Pumpen kan konfigureres til vandforsyning, dræning, kunstvanding, brandslukning, kølevand og industrielle indsugningsopgaver
Ofte stillede spørgsmål
Er en vertikal turbinepumpe og en dybbrøndspumpe det samme?
Deres applikationer overlapper hinanden, men de er ikke altid den samme type pumpe.
En dybbrøndspumpe er normalt kompakt og har en relativt lille udvendig diameter. Dens tilgængelige flow, hoved og motoreffektområder er generelt lavere. Disse pumper bruges almindeligvis til landbrugsvanding, husholdningsvandforsyning, husdyrvanding og små grundvandsudvindingssystemer.
Nogle økonomiske dybe brøndpumper bruger tekniske-plastikhjul for at reducere vægt og produktionsomkostninger. Deres indkøbspris er derfor ofte lavere. Afhængigt af den tilgængelige strømforsyning kan brugerne vælge en standard elektrisk version eller en solcelledrevet-pumpepakke.
En vertikal turbinepumpe er generelt beregnet til mere krævende kommunale og industrielle opgaver. Det bruges almindeligvis til store-vandforsyningssystemer, industrielt cirkulerende vand, kølevand, brandslukning, minedræning, havvandsindtag og store kunstvandingsprojekter.
Vertikale turbinepumper fås i et meget bredere udvalg af størrelser, strømningshastigheder, løftehøjder og motoreffekter. De kan bygges som enkelt-- eller flertrinsenheder, og skaftet og søjlelængden kan justeres, så de passer til den nødvendige indstillingsdybde.
Til rent vand, spildevand, havvand, ætsende væsker eller slibende service kan fugtede dele leveres i støbejern, kulstofstål, rustfrit stål, duplex rustfrit stål og andre slidbestandige eller-korrosionsbestandige materialer.
Fordi en vertikal turbinepumpe normalt er større, mere kompleks og mere konfigurerbar, er dens indkøbs-, installations- og vedligeholdelsesomkostninger normalt højere end for en standard dybbrøndspumpe.
Som en praktisk regel er en dybbrøndspumpe ofte det mere økonomiske valg til små grundvands- og landbrugsvandingsprojekter. En vertikal turbinepumpe er normalt det bedre valg, når projektet kræver højere kapacitet, et bredere løftehøjdeområde, specielle materialer, større driftssikkerhed eller en specialudviklet-konfiguration.
Forøger det flowet at tilføje flere impellertrin?
Ikke nødvendigvis. Tilføjelse af pumpehjulstrin i serie øger hovedsageligt pumpehøjden. Det øger ikke flowet med samme forhold.
Det faktiske flow bestemmes af det hydrauliske design af hvert trin, pumpehastighed, pumpehjulsdiameter og modstand i rørsystemet.
Kan en lodret turbinepumpe håndtere spildevand?
Ja, forudsat at pumpen er designet til de faktiske spildevandsforhold.
Løbehjulet, passagestørrelsen, fugtede materialer, akselbeskyttelsen og lejesmøresystemet skal vælges i overensstemmelse med mængden og størrelsen af faste stoffer, tilstedeværelsen af fibre og væskens slibeevne eller ætsningsevne.
En standard rent-vandskonfiguration bør ikke bruges til spildevand, der indeholder høje faste stoffer eller materialer, der kan vikle sig rundt om pumpehjulet.
Er en vertikal aksial-flowpumpe en type vertikal turbinepumpe?
De to pumpetyper anvendes ofte i lignende projekter, men de skal normalt behandles som separate produktkategorier.
En konventionel lodret turbinepumpe bruger generelt et centrifugal- eller blandet -flow-løbehjul. En lodret aksial -flowpumpe bruger et propelhjul af -type til at generere aksialt tryk og er hovedsageligt designet til meget store strømningshastigheder ved lave løftehøjder.
Brug af det korrekte engelske produktnavn hjælper købere med at sammenligne det rigtige ydelsesområde og forhindrer forvirring under pumpevalg.
Konklusion
At forstå turbinepumpens arbejdsprincipper starter med forholdet mellem det nedsænkede pumpehjul, den lodrette aksel, diffusoren og søjlerøret.
Motoren overfører kraft gennem akslen til pumpehjulet. Løbehjulet tilfører væsken energi, diffusoren omdanner en del af strømningshastigheden til tryk, og søjlerøret fører væsken til udledningssystemet.
Hver pumpetype har en forskellig driftsstyrke. En enkelt-pumpe giver en enklere konstruktion, mens en flertrins vertikal turbinepumpe kan producere meget højere løftehøjde. Lodrette centrifugalpumper med lang-aksel dækker en bred vifte af industrielle opgaver, mens blandet-flow-, aksial--flow- og dykrørspumper ofte er bedre egnede til applikationer med høj-flow og lav-højde.
Et godt pumpevalg bør aldrig være baseret på produktnavnet alene. Flow, total dynamisk løftehøjde, variation i vand-niveau, indstillingsdybde, væskeegenskaber, kavitationsforhold, materialer, indsugningsdesign og installationsarrangement påvirker alle ydeevnen.
Når disse faktorer kontrolleres korrekt, kan en vertikal turbinepumpe give stabil, effektiv og pålidelig drift over en lang levetid.