Typer av vertikala turbinpumpar och deras arbetsprinciper

Vertikala turbinpumpar används ofta för kommunal vattenförsörjning, industriella kylsystem, bevattning, översvämningskontroll, brandbekämpning och intag av råvatten från floder, sjöar, reservoarer och havet.

De är särskilt användbara när vattennivån ändras avsevärt eller när pumpen måste dra vatten från en djup våt brunn, tank, reservoar eller underjordisk källa. Pumpelementet förblir under vattennivån, medan ett vertikalt schakt och pelarrör leder kraften nedåt och för den pumpade vätskan uppåt.

Om du jämför olika typer av vertikala turbinpumpar eller försöker förstå vertikala turbinpumpars arbetsprinciper, är de viktigaste sakerna att titta på den hydrauliska designen, antalet steg, installationsarrangemanget och pumpad vätska.

A vertikal turbinpumpär en typ av vertikal pump med långa-axlar med pumphjulet nedsänkt i den pumpade vätskan. Motorn installeras normalt ovanför monteringsgolvet eller utloppshuvudet. Kraft från motorn överförs genom en vertikal axel till pumphjulet under vattennivån.

Vätska kommer in genom pumpens botten, passerar genom pumphjulet och diffusorskålen och strömmar sedan uppåt genom kolonnröret. På toppen av pumpen leds vätskan in i utloppsröret genom ett utloppshuvud eller en armbåge.

LC vertikala långa-pumpar finns tillgängliga som enstegs- eller flerstegspumpar och kan konfigureras i VS1- eller VS6-arrangemang.

En typisk vertikal turbinpump inkluderar:

• En vertikal motor och motorstöd
• Ett urladdningshuvud eller urladdningsarmbåge
• En huvudaxel, linjeaxlar och pumphjulsaxel
• Axelkopplingar
• Kolumnrör
• Linjeaxellager och lagerhållare
• Diffusor skålar
• En eller flera pumphjul
• En sugklocka eller inloppssil

Eftersom pumpen installeras vertikalt kräver den relativt lite golvyta. Antalet pelarrör och schaktsektioner kan också anpassas för att passa olika installationsdjup.

Den vertikala turbinpumpens arbetsprocess kan delas in i fem grundläggande steg: kraftöverföring, vätskeinsläpp, energiöverföring, tryckåtervinning och urladdning.

1. Motorn driver den vertikala axeln

När motorn startar överförs vridmomentet genom kopplingen till huvudaxeln, linjeaxlarna och pumphjulsaxeln. Detta axelsystem driver det nedsänkta pumphjulet.

Lager placerade längs axeln stödjer den och begränsar radiell rörelse. Korrekt axelinriktning och lagersmörjning är avgörande, särskilt på pumpar med långa inställningsdjup.

2. Det nedsänkta pumphjulet drar in vätskan

Fläkthjulet är installerat under den lägsta driftvattennivån. Eftersom pumpelementet redan är nedsänkt, kräver pumpen normalt sett inte samma vakuumprimningssystem som används av en konventionell ytmonterad- centrifugalpump.

Vätska kommer in vertikalt genom sugklockan eller inloppsöppningen. För öppna-tankinstallationer kan en sil installeras för att hindra större skräp från att komma in och skada pumphjulet eller diffusorpassagerna.

3. Impellern tillför energi till vätskan

När pumphjulet roterar överför det mekanisk energi från motorn till vätskan. Detta ökar vätskehastigheten och trycket.

Impellerdesignen avgör hur vätskan rör sig genom pumpen och om enheten är bäst lämpad för högre tryckhöjd, medium tryckhöjd eller högt-flöde och lågt-tryck.

4. Diffusorn återställer trycket

Efter att ha lämnat pumphjulet kommer vätskan in i diffusorskålen. Diffusorn styr flödet och omvandlar en del av dess hastighet till tryck.

I en flerstegs vertikal turbinpump kommer vätskan sedan in i nästa pumphjul och får ytterligare en energiökning. Varje ytterligare steg ökar den totala tryckhöjden som pumpen kan producera.

5. Kolumnröret bär vätskan uppåt

Den trycksatta vätskan färdas uppåt genom kolonnröret. Den kommer sedan in i utloppshuvudet eller armbågen och lämnar pumpen genom ett horisontellt utlopp anslutet till det externa rörsystemet.

Enkelt uttryckt är det så här en turbinpump fungerar: motorn driver ett nedsänkt pumphjul genom en vertikal axel, pumphjulet och diffusorn ökar vätsketrycket och kolonnenheten transporterar vätskan till ytan.

Vertikal turbinpump för enstegs-

En enstegspump har ett pumphjul och en spridarskål. Den har färre interna komponenter och används normalt när det erforderliga utloppshuvudet är lågt eller måttligt.

Dess främsta fördelar inkluderar:

• En relativt enkel konstruktion
• Enklare installation och underhåll
• Färre skålmonteringskomponenter
• Bra lämplighet för applikationer med högt-flöde, lågt-till-medium-huvud

Flerstegs vertikal turbinpump

En flerstegspump har två eller flera pumphjul och diffusorskålar anordnade i serie. Vätskan får ytterligare energi när den passerar genom varje steg, vilket gör att pumpen kan generera en högre total lyfthöjd.

Flerstegs vertikala turbinpumpar används vanligtvis för:

• Extraktion av djup-brunnsvatten
• Förhöjd tankfyllning
• Industriellt processvatten
• Högtrycks-brandbekämpningssystem
• Långa-vattenöverföringar
• Tillämpningar som kräver högre utloppstryck

Att lägga till etapper ökar huvudsakligen huvudet snarare än flödet. Det slutliga antalet steg bör väljas enligt den erforderliga driftpunkten, pumphastigheten, tillgänglig NPSH, lägsta vattennivå, kolumnrörsförluster och motoreffekt.

1. Vertikal lång-centrifugalpump

Den vertikala långa-centrifugalpumpen är en av de vanligaste designerna för vertikala turbiner. Vätska kommer in nära impellerns mitt och rör sig utåt under centrifugalkraft innan den passerar in i diffusorn och kolonnröret.

Dess huvudsakliga egenskaper inkluderar:

• En--- och flerstegskonfigurationer
• Ett brett tillgängligt huvudsortiment
• Justerbara skaft- och pelarlängder
• Lämplighet för rent vatten, cirkulerande vatten, kylvatten, regnvatten och utvalda industrivätskor

Tillgängliga driftpunkter kan täcka flöden från cirka 50 till 8 400 m³/h och tryckhöjder från 10 till 300 m. Den slutliga modellen måste väljas enligt erforderligt flöde, total dynamisk tryckhöjd, vätskeegenskaper, inställningsdjup och installationsförhållanden.

2. Vertikal blandad-flödespump

En pump med blandat-flöde producerar både radiellt och axiellt flöde. Vätskan lämnar pumphjulet i en vinkel snarare än att röra sig huvudsakligen utåt, som i en centrifugalpump, eller nästan helt längs axeln, som i en axial-flödespump.

Blandade-flödespumpar väljs ofta för:

• Applikationer med högt-flöde
• Låga-till-medelstora huvuden
• Kommunal dränering
• Jordbruksbevattning
• Cirkulerande vattensystem
• Översvämningskontroll och vattenöverföring

De är ett praktiskt mellanalternativ när en axial-flödespump inte kan producera tillräckligt med tryckhöjd men en centrifugaldesign skulle vara onödigt begränsande för det nödvändiga flödet.

3. Vertikal axiell-flödespump

En vertikal axiell-flödespump använder ett impeller av propellertyp-. Vätskan rör sig huvudsakligen i pumpaxelns riktning och de roterande bladen genererar den axiella kraft som behövs för att föra den genom ledskovlarna och utloppspassagen.

Axiella-flödespumpar är designade för mycket stora flödeshastigheter vid relativt låga tryckhöjder. Vanliga applikationer inkluderar:

• Översvämningsdränering
• Stora bevattningssystem
• Dagvattenpumpning
• Vattenöverföring i flod och sjö
• Kraftverk som cirkulerar vatten
• Andra pumparbeten med högt-flöde och lågt-huvud

Även om en vertikal axial-flödespump också kan använda en vertikal installation och lång axel, är den inte exakt samma som en konventionell vertikal turbinpump. För en engelsk-webbplats bör vertikal axialflödespump och vertikal turbinpump presenteras som separata produkttermer så att kunderna kan identifiera den korrekta hydrauliska designen.

4. Dränkbara axiella-flödes- och rörpumpar

En dränkbar axial-flödespump kombinerar motorn och pumpen i en undervattensenhet. En dränkbar rörformad pump installeras direkt inuti ett rör eller flödespassage så att vattnet rör sig genom hela pumpaggregatet.

Deras främsta fördelar inkluderar:

• Hög flödeskapacitet vid låg lyfthöjd
• Inget konventionellt system med långa- skaft
• Kompakt pumpstationslayout
• Flera installationsalternativ
• Lämplighet för dagvatten, översvämningskontroll, bevattning och stora vattenöverföringsprojekt-

Beroende på plats kan dessa pumpar installeras i en vertikal axel, på ett fundament, i en vinkel eller direkt inuti en rörledning.

Dränkbara axial--flödes- och rörpumpar bör normalt inte grupperas under kategorin för vertikala standardturbinpumpar. De presenteras bättre som relaterade lösningar för hög-pumpningsprojekt.

Ren-vattentyp

En vanlig ren-vattenpump används för vatten eller vätskor med fysiska och kemiska egenskaper som liknar vatten. Typiska applikationer inkluderar kommunal vattenförsörjning, industriellt vattenintag, kylvatten och jordbruksbevattning.

Nötningsbeständig-typ

En nötningsbeständig -pump är utformad för vätskor som innehåller sediment eller nötande partiklar, som flodvatten med sand, kvarnvatten, askvatten eller vätskor som tenderar att kristallisera.

Beroende på driftsförhållandena kan pumphjulet, spridarskålar, slitringar, axelhylsor och andra våta delar tillverkas av mer-nötningsbeständiga material.

Korrosionsbeständig-typ

Korrosionsbeständiga-pumpar används för havsvatten, sura eller alkaliska vätskor och frätande industriavloppsvatten.

Materialval bör baseras på vätskesammansättning, koncentration, temperatur, kloridhalt och förväntad korrosionsmekanism. Tillgängliga material kan vara rostfritt stål, duplext rostfritt stål och andra korrosionsbeständiga-legeringar.

Can-Type or Barrel-Type Pump

En vertikal turbinpump av burk-typ har en yttre cylinder som omger skålen och kolonnenheten. Detta arrangemang förbättrar sugförhållandena och används ofta för kondensat, oljeprodukter och vätskor som kräver bättre kavitationsprestanda.

Det är också användbart när platsen inte har en öppen våt brunn och pumpen måste anslutas till ett slutet rörsystem eller tryckkärl.

Avloppsvatten-Vertikal turbinpump av typ

En avloppspump av -typ vertikal lång-axel måste konstrueras kring passage av fasta ämnen, lagerskydd och slitstyrka.

Ett axelomslutande rör kan användas för att isolera axel- och linjeaxellagren från den pumpade vätskan. Rent externt spolvatten kan sedan tillföras lagren för att förhindra att avloppsvatten och nötande partiklar kommer in i lagerspelen.

För avloppsvatten som innehåller stora fasta ämnen eller långa fibrer måste pumphjulstyp, passagestorlek, inloppssil, material och anti-igensättning kontrolleras noggrant.

Impeller och diffusor

Impellern överför mekanisk energi till vätskan. Diffusorn styr flödet som lämnar pumphjulet och omvandlar hastighet till tryck.

Impellern och diffusorn måste anpassas till det erforderliga flödet, tryckhöjden, hastigheten och verkningsgraden. Detta gäller både enstegs- och flerstegspumpar.

Vertikal axel och kopplingar

Axeln överför kraft från motorn på golvnivå till det nedsänkta pumphjulet. Vid djupare installationer är axeln uppdelad i flera sektioner förbundna med gängade eller hylskopplingar.

Denna sektionskonstruktion gör pumpen lättare att tillverka, transportera, installera och underhålla.

Linjeaxellager

Linjeaxellager installeras med intervall längs axeln för att kontrollera radiell rörelse och hålla den roterande enheten stabil.

Lagermaterialet och smörjmetoden beror på den pumpade vätskan. Ren-vattenpumpar kan använda den pumpade vätskan för smörjning. Avloppsvattenapplikationer kan kräva ett omslutande rör och en extern tillförsel av rent smörjvatten.

Trycklager

Pumpen producerar axiell dragkraft under drift, och den roterande enheten har också sin egen vikt. Dessa laster måste bäras av ett axiallager.

Axiallagret kan installeras i motorstödet, eller så kan pumpen använda en vertikal motor med ett integrerat axiallager.

Axeltätning och hylsor

Axeltätningen i toppen av pumpen kan använda packning eller annat tätningsarrangemang som valts för projektet.

Utbytbara hylsor är vanligtvis monterade vid tätnings- och lagerpositioner. Dessa hylsor skyddar huvudaxeln från slitage och är billigare att byta ut än själva axeln.

Innan du väljer en vertikal turbinpump, bekräfta följande driftsförhållanden.

1. Erforderligt flöde och huvud

Totalt dynamiskt tryck måste inkludera statisk lyft, rörfriktion, kopplingsförluster, ventilförluster och erforderligt tryck vid utloppspunkten. Att välja en pump endast från skillnaden i vattennivå kan leda till en felaktig driftpunkt.

2. Minsta och högsta vattennivåer

Den lägsta driftnivån bestämmer den erforderliga impellerns nedsänkning och påverkar kavitationsprestanda, virvelbildning och stabil drift.

Maximal vattennivå är också viktig för att kontrollera utloppshuvudet, fundamentet, schaktlängden och underhållsarrangemanget.

3. Pumpinställningsdjup

Inställningsdjupet bestämmer antalet axelsektioner, pelarrör och linjeaxellager. En djupare inställning ställer också högre krav på axeluppriktning, vibrationskontroll och installationsnoggrannhet.

4. Flytande egenskaper

Pumpleverantören bör känna till temperatur, densitet, korrosivitet, fastämneskoncentration, partikelstorlek och om vätskan innehåller fibrer eller kristalliserande material.

5. Installationsarrangemang

Installationen kan använda en öppen våt brunn, ett betongschakt, en stålburk, en trycktunna eller annat arrangemang. Fundamenthöjd, intagsgeometri, åtkomstutrymme och lyftförhållanden bör bekräftas innan pumpen väljs.

6. Hydraulisk pumptyp

För högre-drift är en flerstegs vertikal turbinpump ofta det mest praktiska alternativet. För högt-flöde och lågt-huvud kan en axiellt-flöde, blandat-flöde eller dränkbar rörform passa bättre.

7. Material och lagersmörjning

Rent vatten, havsvatten, industriavloppsvatten och vätskor som innehåller nötande fasta ämnen kräver olika våta-delmaterial, lagermaterial, axelskydd och smörjsystem.

8. Motor och styrsystem

Motorn och styrenheten bör matcha tillgänglig strömförsörjning, startmetod, erforderlig varvtalsreglering och driftsfrekvens. En variabel-frekvensdrift kan vara användbar när systemefterfrågan förändras avsevärt.

Vertikala turbinpumpar erbjuder flera praktiska fördelar:

• Det nedsänkta pumphjulet eliminerar normalt behovet av vakuumprimning
• Pumpen klarar växlande vattennivåer
• Vertikal installation sparar golvyta
• Ytterligare steg kan användas för att producera högre tryckhöjd
• Axel- och pelarlängder kan justeras för olika inställningsdjup
• Ett brett utbud av hydrauliska konstruktioner och material finns tillgängligt
• Pumpen kan konfigureras för vattenförsörjning, dränering, bevattning, brandbekämpning, kylvatten och industriella intagsuppgifter

Är en vertikal turbinpump och en djupbrunnspump samma sak?

Deras tillämpningar överlappar varandra, men de är inte alltid samma typ av pump.

En djupbrunnspump är vanligtvis kompakt och har en relativt liten ytterdiameter. Dess tillgängliga flödes-, tryckhöjds- och motoreffektområden är i allmänhet lägre. Dessa pumpar används ofta för jordbruksbevattning, hushållsvattenförsörjning, boskapsbevattning och små system för utvinning av grundvatten.

Vissa ekonomiska pumpar med djupa brunnar använder tekniska-plasthjul för att minska vikten och tillverkningskostnaderna. Deras inköpspris är därför ofta lägre. Beroende på tillgänglig strömförsörjning kan användarna välja en vanlig elektrisk version eller ett solcellsdrivet-pumppaket.

En vertikal turbinpump är i allmänhet avsedd för mer krävande kommunala och industriella uppgifter. Det används vanligtvis för stora vattenförsörjningssystem-, industriellt cirkulerande vatten, kylvatten, brandbekämpning, mindränering, havsvattenintag och stora bevattningsprojekt.

Vertikala turbinpumpar finns i ett mycket bredare utbud av storlekar, flödeshastigheter, tryckhöjder och motoreffekter. De kan byggas som en--- eller flerstegsenheter, och axel- och pelarlängden kan justeras för att matcha det önskade inställningsdjupet.

För rent vatten, avloppsvatten, havsvatten, frätande vätskor eller slipande service kan våta delar levereras i gjutjärn, kolstål, rostfritt stål, duplext rostfritt stål och andra-nötningsbeständiga eller-korrosionsbeständiga material.

Eftersom en vertikal turbinpump vanligtvis är större, mer komplex och mer konfigurerbar, är dess inköps-, installations- och underhållskostnader normalt högre än för en vanlig djupbrunnspump.

Som en praktisk regel är en djupbrunnspump ofta det mer ekonomiska valet för små grundvatten- och jordbruksbevattningsprojekt. En vertikal turbinpump är vanligtvis det bättre valet när projektet kräver högre kapacitet, ett bredare tryckhöjdsområde, specialmaterial, större driftsäkerhet eller en specialkonstruerad-konfiguration.

Ökar flödet genom att lägga till fler impellersteg?

Inte nödvändigtvis. Att lägga till impellersteg i serie ökar huvudsakligen pumphöjden. Det ökar inte flödet med samma proportion.

Det faktiska flödet bestäms av den hydrauliska utformningen av varje steg, pumphastighet, impellerdiameter och motstånd i rörsystemet.

Kan en vertikal turbinpump hantera avloppsvatten?

Ja, förutsatt att pumpen är konstruerad för de faktiska avloppsförhållandena.

Pumphjulet, passagestorleken, våtmaterial, axelskydd och lagersmörjningssystem måste väljas i enlighet med mängden och storleken av fasta ämnen, närvaron av fibrer och vätskans nötningsförmåga eller korrosivitet.

En standardkonfiguration för rent-vatten bör inte användas för avloppsvatten som innehåller mycket fasta ämnen eller material som kan lindas runt pumphjulet.

Är en vertikal axial-flödespump en typ av vertikal turbinpump?

De två pumptyperna används ofta i liknande projekt, men de ska normalt behandlas som separata produktkategorier.

En konventionell vertikal turbinpump använder vanligtvis ett centrifugal- eller blandat-flödeshjul. En vertikal axiell -flödespump använder en propeller-typ impeller för att generera axiell dragkraft och är huvudsakligen konstruerad för mycket stora flöden vid låga tryckhöjder.

Att använda det korrekta engelska produktnamnet hjälper köpare att jämföra rätt prestandaintervall och förhindrar förvirring vid pumpval.

Att förstå turbinpumpens arbetsprinciper börjar med förhållandet mellan det nedsänkta pumphjulet, den vertikala axeln, diffusorn och kolonnröret.

Motorn överför kraft genom axeln till pumphjulet. Pumphjulet tillför energi till vätskan, diffusorn omvandlar en del av flödeshastigheten till tryck och kolonnröret leder vätskan till utloppssystemet.

Varje pumptyp har olika driftsstyrka. En enstegspump ger en enklare konstruktion, medan en flerstegs vertikal turbinpump kan producera mycket högre tryckhöjd. Vertikala långa-centrifugalpumpar täcker ett brett spektrum av industriella uppgifter, medan blandat-flöde, axiellt-flöde och dränkbara rörformade pumpar ofta är bättre lämpade för tillämpningar med högt-flöde och lågt-tryck.

Ett bra pumpval bör aldrig baseras enbart på produktnamnet. Flöde, totalt dynamiskt tryck, vatten-nivåvariation, inställningsdjup, vätskeegenskaper, kavitationsförhållanden, material, intagsdesign och installationsarrangemang påverkar alla prestandan.

När dessa faktorer kontrolleras ordentligt kan en vertikal turbinpump ge stabil, effektiv och pålitlig drift under en lång livslängd.