Una bomba es una máquina hidráulica general que se utiliza para aumentar la presión del fluido y transportarlo. Los depósitos de petróleo utilizan principalmente bombas para enviar, recibir y transferir productos derivados del petróleo. En el transporte por oleoductos de larga distancia, las bombas son el equipo central del transporte de petróleo. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales oleosas, los sistemas de suministro de agua y los sistemas de protección contra incendios también son inseparables de las bombas.
Las bombas se pueden dividir en dos categorías según sus principios de funcionamiento y características estructurales. Las bombas de paletas incluyen principalmente varias bombas centrífugas, que dependen del funcionamiento de alta velocidad de las palas del impulsor para transferir continuamente energía al fluido y aumentar la presión de entrega para lograr la entrega. Tiene tamaño pequeño, estructura simple, fácil fabricación, flujo estable y operación conveniente. Las bombas de desplazamiento positivo utilizan cambios periódicos en el volumen de la cámara de trabajo de la bomba para transferir energía al fluido. Las más utilizadas incluyen bombas alternativas, bombas de engranajes y bombas de tornillo.
1. Bomba centrífuga 1. Principio de funcionamiento de la bomba centrífuga En días lluviosos, si giramos el mango del paraguas rápidamente, las gotas de lluvia salpicarán a lo largo del borde del paraguas, como se muestra en la Figura 8. -15. Cuanto más grande sea el paraguas o más rápido gire, más lejos viajarán las gotas de lluvia. El principio de funcionamiento de una bomba centrífuga es similar a este y su proceso de funcionamiento es el proceso de conversión de energía. El eje de la bomba transfiere energía cinética al impulsor, lo que hace que el líquido gire a alta velocidad. La fuerza centrífuga generada hace que el fluido de la bomba sea expulsado a lo largo de la trayectoria del flujo del impulsor hacia la salida del impulsor. El fluido de alta velocidad expulsado desacelera en el canal de flujo de voluta, aumenta la presión y se descarga por la salida. La presión generada puede enviar el líquido a un lugar alto, creando una elevación. Al mismo tiempo, el espacio originalmente ocupado por el líquido expulsado se convierte en un vacío parcial, la presión en la entrada del impulsor disminuye y el líquido es succionado continuamente hacia la entrada del impulsor bajo la acción de la diferencia de presión.
Figura 8-15 Principio de funcionamiento de la bomba centrífuga
La bomba centrífuga funciona mediante fuerza centrífuga y no debe haber gas en la bomba. Debido a que la densidad del gas es pequeña, la fuerza centrífuga generada durante la rotación es pequeña y no se puede formar un vacío en la entrada del impulsor, por lo que el líquido no se puede succionar hacia la bomba. Por lo tanto, antes de poner en marcha la bomba centrífuga, la bomba y la sección del tubo de succión deben llenarse con líquido, es decir, es necesario cebar la bomba.
La bomba centrífuga se compone principalmente de un impulsor, una cámara de succión, una voluta y un eje de bomba, como se muestra en la Figura 8-16. La cámara de succión está ubicada frente a la entrada del impulsor y su función es succionar líquido hacia el impulsor. Según la forma, la cámara de succión se puede dividir en cámara de succión de tubo cónico, cámara de succión circular y cámara de succión en espiral. El impulsor es una parte importante de la bomba centrífuga. Se utiliza para transferir energía. Hay tres tipos: las bombas centrífugas abiertas, semiabiertas y cerradas se utilizan comúnmente en los depósitos de petróleo. La voluta, también llamada cámara de presión, está ubicada detrás de la salida del impulsor. Su función es recoger el fluido expulsado por el impulsor y enviarlo a la tubería de presión o impulsor de etapa inferior.
Figura 8-16 Componentes básicos de una bomba centrífuga
1—cámara de succión; 2—impulsor; 3—voluta (cámara de presión); 4—tubo de difusión; Diafragma; 7-Eje de la bomba Además, hay anillos de sellado, dispositivos de sellado del eje y dispositivos de equilibrio de fuerza axial, etc. El anillo de sellado también se llama anillo de boca. Su función es evitar que el líquido a alta presión en la cámara de presión regrese a la entrada del impulsor, mejorando así la eficiencia de la bomba. Cuando el espacio de sellado aumenta, solo es necesario reemplazar el anillo de sellado sin reemplazar la carcasa de la bomba o el impulsor. El dispositivo de sellado del eje se utiliza para evitar fugas de líquido o fugas de aire en el espacio entre el eje de la bomba y el cuerpo de la bomba. El dispositivo de equilibrio de fuerza axial se utiliza para eliminar el empuje axial y evitar que el eje de la bomba y el impulsor se muevan y dañen.
2. Clasificación de las bombas centrífugas Existen muchos tipos de bombas centrífugas, cada una con diferentes finalidades.
(1) Según la forma en que el fluido ingresa al impulsor, se divide en bomba de succión simple y bomba de succión doble. La bomba de succión simple tiene solo una entrada de líquido. El líquido fluye mejor en el impulsor, pero la presión en ambos lados del impulsor es diferente. Hay entradas de líquido en ambos lados del impulsor de la bomba de doble succión, que tiene un gran caudal. Hay un ligero impacto cuando los flujos de líquido en ambos lados se fusionan, pero la presión en ambos lados está equilibrada.
(2) Según el número de etapas del impulsor, se dividen en bombas monoetapa y bombas multietapa. Las bombas de una etapa están equipadas con un solo impulsor, mientras que las bombas de múltiples etapas están equipadas con más de dos impulsores en serie en el eje de la bomba.
(3) Según el método de conexión del cuerpo de la bomba, se puede dividir en bombas de tipo dividido y bombas segmentadas. Las juntas de la carcasa de la bomba están en el plano horizontal que pasa por la línea central del eje para una bomba de tipo dividido. Las juntas de la bomba segmentada son perpendiculares al eje. Las carcasas de la bomba están conectadas en serie según el impulsor. serie.
(4) Según la estructura de la carcasa de la bomba, se puede dividir en bombas de voluta y bombas de turbina. La carcasa de la bomba de voluta tiene forma de espiral y el líquido expulsado del impulsor pasa a través del canal de flujo en espiral de la carcasa de la bomba y luego ingresa a la tubería de descarga. Hay una rueda guía fija fuera del impulsor de la bomba de turbina. Después de que el líquido sale del impulsor, primero pasa a través de la energía de desviación y rotación de la rueda guía y luego fluye hacia la voluta para un segundo impulso.
(5) Según la dirección del eje principal de la bomba, se puede dividir en bombas horizontales, bombas verticales y bombas inclinadas.
(6) Según el medio de transmisión, se puede dividir en bombas de aceite, bombas de agua, bombas resistentes a la corrosión y bombas especiales, etc.
Las bombas de succión simple de una etapa tienen menos componentes, estructura simple, operación confiable y fácil procesamiento, por lo que se utilizan ampliamente. Generalmente, el caudal de una bomba de succión simple de una sola etapa es de 4,5 a 360 m3/h, y la altura está entre 8 y 150 m. Tiene un amplio rango de rendimiento y se utiliza a menudo para transportar petróleo ligero o agua.
La bomba horizontal monoetapa de doble aspiración equivale a instalar dos impulsores idénticos espalda con espalda sobre un eje y trabajar en paralelo. Tiene un caudal mayor y un mejor rendimiento de succión que una bomba de succión simple. Puede equilibrar la fuerza axial por sí sola y es adecuada para operaciones de descarga de depósitos de petróleo y operaciones de lubricación de gran volumen. El caudal de la bomba doméstica de doble succión, monoetapa, horizontal, es de 90 a 28600 m3/h, y la altura es de aproximadamente 10 a 140 m.
Una bomba multietapa equivale a varios impulsores funcionando en serie, por lo que la altura es relativamente alta, de hasta 100 ~ 650 m, y el caudal es generalmente de 5 ~ 720 m3/h. A menudo se utiliza para el transporte con grandes diferencias de altura y largas distancias, y también se utiliza para el suministro de agua de calderas.
La bomba tipo Y está diseñada para las características del aceite inflamable, explosivo y corrosivo. Tiene tamaño pequeño, peso ligero, estructura simple y fácil mantenimiento. El caudal es de 6,25~500 m3/h y la altura es de 60~603 m.
3. Parámetros de funcionamiento de las bombas centrífugas Cuando la bomba centrífuga sale de fábrica, el caudal, la altura, la velocidad, la potencia y la eficiencia que figuran en la placa de identificación son los principales parámetros de rendimiento de la bomba centrífuga.
El caudal de una bomba centrífuga también se llama desplazamiento. Es la cantidad de líquido descargada por la bomba centrífuga por unidad de tiempo y se puede expresar como caudal volumétrico y caudal másico.
La elevación, también conocida como altura de presión, se refiere a la ganancia de energía obtenida por unidad de masa de líquido que fluye a través de la bomba centrífuga. En ingeniería, la unidad de elevación suele expresarse en metros de columna de líquido.
La velocidad de rotación se refiere al número de revoluciones que da el eje de la bomba en la unidad de tiempo. Las velocidades de las bombas centrífugas ordinarias son 960 r/min, 1450 r/min y 2900 r/min.
La potencia se refiere al trabajo realizado por la bomba centrífuga sobre el líquido por unidad de tiempo, que se divide en potencia del eje y potencia efectiva. La potencia del eje se refiere a la potencia proporcionada por la máquina motriz al eje de la bomba bajo un cierto caudal, también llamada potencia de entrada. La potencia efectiva es la potencia de salida, que se refiere a la energía que obtiene el líquido de la bomba por unidad de tiempo. La mayor parte de la potencia de la bomba centrífuga se utiliza para transportar líquido y una pequeña parte se consume en diversos aspectos de fricción, pérdida de resistencia y fugas, lo que se denomina pérdida de potencia.
La eficiencia representa el grado de diversas pérdidas de energía en una bomba centrífuga y es un indicador técnico y económico importante de las bombas centrífugas. Cuanto mayor sea la eficiencia, menor será la pérdida de potencia de la bomba centrífuga. En la placa de identificación está la eficiencia máxima de la bomba centrífuga. Generalmente, la eficiencia de las bombas de aceite es del 60% al 70%, la eficiencia de las bombas de agua es del 70% al 80% y la eficiencia de algunas bombas centrífugas grandes excederá el 80%.
En el trabajo real, cuando el flujo o la altura de una bomba centrífuga no pueden cumplir con los requisitos, se pueden usar varias bombas centrífugas para trabajar en paralelo o en serie. La conexión en paralelo puede obtener un mayor caudal con la misma altura; la conexión en serie puede obtener un mayor caudal con un determinado caudal.
2. Bombas alternativas Hay muchos tipos de bombas alternativas con alta eficiencia y la viscosidad del aceite tiene poco efecto en la eficiencia de la bomba. Las bombas alternativas se dividen en bombas verticales y bombas horizontales según la dirección del movimiento del pistón; según la forma del pistón, se dividen en bombas de pistón y bombas de émbolo, se pueden dividir en bombas simples; bombas de cilindro, bombas de doble cilindro, bombas de triple cilindro y bombas de cuatro cilindros según la potencia, se pueden dividir en bombas alternativas eléctricas, bombas alternativas de vapor, bombas alternativas hidráulicas, bombas alternativas manuales, etc. Los tipos comunes se muestran en la Figura 8-17.
Figura 8-17 Tipos de bombas alternativas
Las bombas alternativas son bombas de desplazamiento positivo que utilizan el movimiento alternativo del pistón para cambiar el volumen de trabajo del cilindro de la bomba para aspirar y descargar aceite. . La parte del cilindro hidráulico convierte la energía mecánica en energía de presión y transporta líquido directamente; la parte de transmisión transmite la potencia del motor primario al pistón de la bomba alternativa. Como se muestra en la Figura 8-18, cuando el pistón se mueve del extremo izquierdo al derecho, el volumen de la cámara de trabajo del cilindro de la bomba aumenta gradualmente y la presión disminuye. Bajo la acción de la diferencia de presión, la válvula de descarga se cierra y el líquido en el tanque de entrada de líquido supera la fricción y la gravedad de la tubería de succión y la válvula de succión y ingresa al cilindro de la bomba. Cuando el pistón se mueve hacia la izquierda, el volumen dentro de la bomba disminuye y la presión aumenta. La válvula de succión se cierra y la válvula de descarga se abre, drenando el líquido en el cilindro de la bomba, completando un proceso alternativo. El pistón se mueve una y otra vez de esta manera, transfiriendo energía externa al líquido en forma de presión estática y succionando continuamente el líquido.
Figura 8-18 Diagrama esquemático del principio de funcionamiento de una bomba alternativa
1—Cilindro de la bomba; 2—Vástago del pistón 4—Cubierta del cilindro de la bomba; Válvula de entrada de líquido; 6—Válvula de salida de líquido; 7—Tubo de entrada; 8—Tubo de descarga; 9—El movimiento alternativo del pistón en el tanque de líquido se denomina carrera y la distancia de recorrido del pistón entre el punto muerto izquierdo y el El punto muerto derecho se llama trazo. Las bombas alternativas de simple efecto solo inhalan y descargan líquido una vez por carrera. Las bombas alternativas de doble o triple cilindro pueden aprovechar al máximo el espacio en ambos extremos del pistón.
El pistón puede aspirar y descargar líquido dos o tres veces con cada movimiento alternativo y el caudal no se interrumpe durante el período de succión.
Las bombas alternativas de pistón eléctrico de dos cilindros se utilizan a menudo para transportar aceite lubricante en depósitos de aceite. La pequeña bomba alternativa puede cebar la bomba centrífuga con aceite y también se utiliza para bombear aceite del fondo.
3. Válvula Un dispositivo mecánico utilizado para abrir, cerrar o controlar el flujo de medios en una tubería se llama válvula. Las válvulas de uso común incluyen válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de tapón, válvulas de bola, válvulas de retención, válvulas de seguridad, válvulas de mariposa, válvulas solenoides y trampas a prueba de explosiones, etc.
1. Válvula de compuerta: impulsada por el vástago de la válvula, la placa de compuerta se mueve con respecto a la superficie de sellado del asiento de la válvula para lograr el propósito de abrir y cerrar. Las válvulas de compuerta se utilizan para conectar o cortar el medio en la tubería. Se utiliza principalmente para cortar, no para estrangular, por lo que debe estar completamente abierto o completamente cerrado. La válvula de compuerta se compone de cuerpo de válvula, tapa de válvula, placa de compuerta, vástago de válvula y volante.
La compuerta es el componente clave de la válvula de compuerta. Las dos superficies de sellado de la compuerta paralela son paralelas al eje del vástago de la válvula y perpendiculares a la línea central del canal. Son fáciles de fabricar, fáciles de reparar y no fáciles de deformar. La superficie de sellado de la válvula de compuerta de cuña es simétrica al eje del vástago de la válvula en un cierto ángulo y las dos superficies de sellado tienen forma de cuña.
El rendimiento de sellado de la válvula de compuerta es mejor que el de la válvula de globo, la resistencia al flujo es pequeña y requiere menos esfuerzo para abrir y cerrar. Cuando la válvula de compuerta está completamente abierta, la superficie de sellado se ve menos erosionada por el medio. Tiene las características de direcciones de flujo duales, longitud estructural pequeña y amplio rango de aplicación. Las desventajas de las válvulas de compuerta son que tienen grandes dimensiones, requieren una cierta cantidad de espacio para abrirse, tardan mucho en abrirse y cerrarse y la superficie de sellado se erosiona y raya fácilmente durante la apertura y el cierre. Las válvulas de compuerta representan la gran mayoría de todos los tipos de válvulas.
2. Válvula de cierre El disco de la válvula de cierre sube y baja impulsado por el vástago de la válvula para abrir y cerrar la válvula. La válvula de cierre se compone principalmente de cuerpo de válvula, tapa de válvula, disco de válvula, vástago de válvula y volante. Los cuerpos de válvulas están disponibles en tipo recto, tipo CC y tipo angular. Las válvulas de cierre se utilizan con mucha frecuencia y se utilizan en grandes cantidades. A menudo se utilizan en tuberías de vapor, tuberías de agua y oleoductos de pequeño diámetro. Completamente abierto o completamente cerrado, generalmente no se usa para ajuste o aceleración. Debido a la gran resistencia al flujo, la válvula de cierre no es adecuada para medios con partículas y alta viscosidad.
Las características de la válvula de globo son: (1) Al abrir y cerrar, la carrera del disco de la válvula es pequeña y el tiempo de cierre es corto (2) La altura es pequeña, la longitud estructural es grande; la estructura es simple, la fabricación y el mantenimiento son convenientes y el costo es bajo (3) Buen rendimiento de sellado y larga vida útil (4) El medio solo puede fluir en una dirección;
3. Válvula de tapón La válvula de tapón también se llama grifo. Su tapón gira alrededor del eje para abrir y cerrar el canal. Compuesto principalmente por cuerpo de válvula, tapón, empaquetadura, prensaestopas y vástago de válvula. Las válvulas de tapón se dividen en tipos de ajuste hermético, autosellantes, de empaquetadura y de sellado de aceite según su forma estructural; se pueden dividir en tipos de paso directo, de tres y cuatro vías según la forma de su canal; La válvula de tapón tiene una estructura simple, tamaño pequeño, apertura y cierre rápidos, fácil operación y pequeña resistencia al flujo. Puede usarse para distribución e inversión, pero la superficie de sellado es fácil de usar, la fuerza de apertura y cierre es grande. y es fácil quedarse estancado. Los depósitos de petróleo se utilizan generalmente en situaciones en las que el petróleo se envía y recibe con frecuencia. Las válvulas de tapón no son adecuadas para transportar medios a alta temperatura y alta presión, y no son adecuadas para regular el flujo.
4. Válvula de bola La válvula de bola proviene de la válvula de tapón y tiene las ventajas de una válvula de tapón: es más pequeña que la válvula de tapón, tiene mejor rendimiento de sellado, es más ligera de abrir y cerrar y es más grande. conveniente de mantener. El núcleo de la válvula de bola es una esfera con un orificio en el medio, que gira alrededor de un eje perpendicular al canal para controlar la apertura y el cierre de la válvula. Las válvulas de bola se componen principalmente de cuerpo de válvula, bola, anillo de sellado, vástago de válvula y dispositivo de accionamiento. Las válvulas de bola se están desarrollando rápidamente y constantemente surgen nuevas estructuras.
5. Válvula de retención La válvula de retención, también conocida como válvula unidireccional, consta principalmente de un cuerpo de válvula, una tapa de válvula y un disco de válvula. El disco de la válvula puede cerrarse automáticamente por su propia gravedad para evitar que el medio regrese. La válvula de retención de elevación tiene un buen rendimiento de sellado y es adecuada para tuberías pequeñas; la válvula de retención de oscilación tiene una resistencia de flujo pequeña y es adecuada para tuberías grandes; La válvula de retención del depósito de aceite generalmente se instala en la primera posición de la válvula en la salida de la bomba centrífuga.
6. Válvula de seguridad Una válvula que protege tuberías o equipos se llama válvula de seguridad. Consta de cuerpo de válvula, tapa de válvula, asiento de válvula, disco de válvula, vástago de válvula, resorte y llave. La trampilla de la válvula se abre automáticamente cuando la presión del medio excede el valor especificado y se cierra automáticamente cuando la descarga cae por debajo del valor especificado. Las válvulas de seguridad se pueden dividir en tipos cerrados y no cerrados según las características estructurales y se pueden dividir en microapertura y apertura total según la altura de apertura del disco de la válvula. Las válvulas de seguridad se utilizan principalmente en instalaciones como calderas, compresores, recipientes de alta presión y tuberías que pueden provocar explosiones debido a una presión excesiva del medio.
7. Válvula solenoide a prueba de explosiones La válvula solenoide a prueba de explosiones es una válvula de paso directo controlada por electricidad. Se compone principalmente de válvula principal, controlador de solenoide y posicionador de válvula. La válvula principal utiliza la presión del medio y la fuerza elástica del resorte para abrir y cerrar. El controlador de solenoide incluye dos válvulas de solenoide normalmente abiertas y normalmente cerradas y dos válvulas reguladoras, que se utilizan para controlar la presión en la cavidad del pistón de la válvula principal y la velocidad de apertura y cierre de la válvula principal. El posicionador de válvula se utiliza para controlar la apertura de la válvula principal.
Dado que la parte eléctrica de la válvula solenoide está estrictamente aislada del medio en la cavidad de la válvula, puede garantizar el uso seguro de la válvula solenoide en lugares explosivos. Las válvulas solenoides a prueba de explosiones se utilizan principalmente en tuberías de salida para la distribución de petróleo crudo y otros líquidos no corrosivos. Se pueden utilizar junto con computadoras, instrumentos CNC y otros equipos de control eléctrico para lograr un control automático. Válvulas de control automático de oleoductos ampliamente utilizadas en depósitos de petróleo.
8. Válvulas de mariposa y válvulas reductoras de presión Las válvulas de mariposa ajustan el flujo y la presión del medio cambiando el área de la sección transversal del canal de flujo. Hay válvulas de aguja, válvulas de mariposa de corte y. válvulas de mariposa tipo tapón, etc. La válvula reductora de presión reduce la presión detrás de la válvula a un cierto rango mediante estrangulación y puede mantener estable la presión detrás de la válvula dentro de este rango cuando la presión delante de la válvula continúa cambiando. Ambos utilizan el efecto de estrangulación para reducir la presión, pero la presión de salida de la válvula de mariposa cambia con la presión de entrada la válvula reductora de presión puede mantener estable la presión detrás de la válvula;
9. Válvula de drenaje La válvula de drenaje, también conocida como trampa o válvula de drenaje de bloqueo de vapor, puede descargar automáticamente el agua condensada y evitar fugas de vapor, mejorar la eficiencia térmica del vapor y evitar golpes de ariete.