Chức năng của máy bơm trục vít đơn là gì?

Ba chức năng cốt lõi của Máy bơm trục vít đơn

Một máy bơm trục vít đơn (còn được gọi là máy bơm khoang tiến bộ) thực hiện ba chức năng chính: lưu lượng đo của chất lỏng nhớt , truyền xung thấp của vật liệu nhạy cảm với lực cắt và tự mồi nâng hỗn hợp nhiều pha . Không giống như máy bơm ly tâm, máy bơm trục vít đơn mang lại tốc độ dòng chảy tuyến tính, không đổi tỷ lệ thuận với tốc độ quay của nó—thường đạt được hiệu suất thể tích trên 95% trên một phạm vi áp suất rộng.

Hiệu suất độc đáo này khiến nó không thể thiếu trong các ngành công nghiệp từ dầu khí đến chế biến thực phẩm và xử lý nước thải. Dưới đây, chúng ta khám phá từng chức năng với dữ liệu có thể đo lường được và các ví dụ thực tế.

Chức năng 1: Đo lường và định lượng chính xác chất lỏng có độ nhớt cao

Máy bơm trục vít đơn có chức năng như thiết bị đo chuyển vị tích cực . Mỗi vòng quay sẽ dịch chuyển một thể tích cố định (từ 0,005 đến hơn 2.500 lít) bất kể áp suất xả. Độ chính xác của tốc độ dòng chảy thường nằm trong ±0,5% đến ±1% khi có kích thước phù hợp.

Ví dụ thực tế: Tiêm polymer vào mỏ dầu

Trong quá trình thu hồi dầu nâng cao (EOR), người vận hành bơm các dung dịch polymer có độ nhớt lên tới 10.000 cP . Một bơm trục vít duy nhất có liều lượng chính xác 2,5 L/phút chống lại áp lực của 40 thanh (580 psi) . Máy bơm ly tâm sẽ mất hiệu suất trên 1.000 cP và không thể duy trì liều lượng tuyến tính. Kết quả: việc phun polyme đồng nhất giúp giảm lượng chất thải hóa học lên tới 15% hàng năm mỗi miếng đệm giếng.

• Phạm vi độ nhớt: 1 cP đến 1.000.000 cP (ví dụ: dầu thô nặng, mật đường, bùn)
• Độ tuyến tính của tốc độ dòng chảy: R2 > 0,999 tốc độ động cơ từ 10% đến 100%
• Khả năng chịu áp lực: Lên đến 48 thanh (700 psi) trong các phiên bản một giai đoạn, nhiều giai đoạn vượt quá 240 thanh (3.480 psi)

Chức năng 2: Xử lý vật liệu có xung thấp, nhạy cảm với lực cắt

Hoạt động bơm nhẹ nhàng của máy bơm trục vít đơn là một trong những chức năng có giá trị nhất của nó. Không giống như máy bơm piston hoặc thùy, chất lỏng di chuyển theo hướng trục mà không bị nhiễu loạn hoặc tăng áp suất nhanh. Tốc độ cắt thường là dưới 200 giây⁻¹ -có thể so sánh với sự trộn cắt thấp. Điều này bảo vệ tính toàn vẹn của sản phẩm đối với các vật liệu mỏng manh.

Dữ liệu về Giảm cắt

Trong một thử nghiệm có kiểm soát bơm môi trường nuôi cấy sữa chua (một chất lỏng sinh học nhạy cảm với lực cắt), một máy bơm trục vít duy nhất được duy trì số lượng tế bào khả thi trên 95% sau 10 giờ tuần hoàn. Một máy bơm thùy trong các điều kiện giống hệt nhau làm giảm khả năng sống sót 72% . Đối với các nhà chế biến thực phẩm, điều này có nghĩa là thời hạn sử dụng lâu hơn và tính nhất quán của sản phẩm tốt hơn.

Chức năng 3: Nâng hỗn hợp tự mồi và nhiều pha

Máy bơm trục vít đơn có thể nâng chất lỏng từ thang máy hút cao tới 8,5 mét (28 feet) cột nước trong điều kiện khô ráo, và 9,5 mét (31 feet) khi đã sơn lót. Quan trọng hơn, chúng xử lý đồng thời các hỗn hợp khí, lỏng và rắn—một chức năng được gọi là bơm nhiều pha . Tỷ lệ thể tích khí (GVF) lên tới 80% có thể thực hiện được mà không cần khóa hơi.

Ví dụ thực tế: Bơm cặn nước thải

Trong một nhà máy xử lý nước thải của thành phố, cặn bã chứa 40% không khí, 55% nước và 5% dầu mỡ/chất rắn . Một máy bơm trục vít đơn chuyển hỗn hợp này từ bể DAF ( tuyển nổi không khí hòa tan ) tới bể phân hủy ở nhiệt độ 12 m³/giờ . Máy bơm ly tâm mất mồi trong vòng 10 phút , trong khi bơm màng bị tắc cứ sau 2 giờ. Máy bơm trục vít đơn chạy được 2.000 giờ không bị hư hỏng, giảm chi phí bảo trì bằng cách €8,000/năm .

• Kích thước hạt rắn tối đa: lên tới 15 mm (tùy thuộc vào độ cứng đàn hồi của stato)
• Thời gian chạy khô tự mồi: thông thường 30-60 giây (với sự lựa chọn vật liệu thích hợp)
• Giới hạn GVF nhiều pha: 0% đến 80% không có thiết bị phụ trợ

Câu hỏi thường gặp: Câu hỏi thường gặp về chức năng bơm trục vít đơn

1. Máy bơm trục vít đơn có thể chạy khô được không?

Có, nhưng chỉ dành cho thời lượng ngắn (30-60 giây) . Stator (thường là chất đàn hồi) cần được bôi trơn và làm mát bằng chất lỏng. Chạy khô kéo dài sẽ làm hỏng stato và rôto. Đối với các ứng dụng có thời gian khô không liên tục, hãy chỉ định stato làm bằng chất đàn hồi nhiệt độ cao (ví dụ: FKM hoặc HNBR) hoặc thêm cảm biến bảo vệ chạy khô.

2. Phạm vi hiệu quả điển hình là gì?

Cung cấp máy bơm trục vít đơn hiệu suất thể tích từ 85% đến 98% trong điều kiện hoạt động bình thường. Hiệu suất cơ học tổng thể (bao gồm cả động cơ và hộp số) dao động từ 55% đến 75% , đó là Cao hơn 10-20% so với máy bơm ly tâm khi xử lý độ nhớt trên 1.000 cP.

3. Tốc độ dòng chảy thay đổi như thế nào theo độ nhớt?

Không giống như máy bơm ly tâm, tốc độ dòng chảy của một máy bơm trục vít duy nhất gần như không đổi với sự thay đổi độ nhớt . Tăng gấp đôi độ nhớt từ 1.000 cP lên 2.000 cP làm giảm lưu lượng ít hơn 2% với tốc độ không đổi. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng để định lượng các chất phụ gia có độ nhớt của thức ăn thay đổi theo nhiệt độ.

4. Các dạng lỗi phổ biến ảnh hưởng đến các chức năng này là gì?

1. Mòn stato - làm giảm hiệu suất thể tích; tuổi thọ điển hình 4.000-8.000 giờ trong bùn mài mòn.
2. Ăn mòn rôto - dẫn đến trượt và tổn thất áp suất; sử dụng vật liệu 316SS hoặc song công cho pH < 4 hoặc > 10.
3. Suy khớp toàn thể – gây ra xung động; thay thế mọi 10.000-15.000 giờ trong dịch vụ liên tục.

5. Áp suất tối đa cho mỗi giai đoạn là bao nhiêu?

Một máy bơm trục vít đơn một giai đoạn thường cung cấp 6 đến 12 bar (87 đến 174 psi) chênh lệch áp suất. Mỗi giai đoạn bổ sung sẽ tạo thêm áp lực tương tự. Đối với các ứng dụng áp suất cao như thức ăn thẩm thấu ngược (lên đến 40 bar) , sử dụng cấu hình 4 giai đoạn hoặc 6 giai đoạn. Mỗi giai đoạn chứa một bộ khoang rôto-stato.

Hướng dẫn lựa chọn: Chức năng phù hợp với nhu cầu ứng dụng

Để chọn đúng máy bơm trục vít đơn cho chức năng của bạn, hãy đánh giá ba thông số theo bảng bên dưới:

Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp, sự kết hợp của bơm trục vít đơn đo độ chính xác, độ cắt thấp và khả năng đa pha làm cho nó trở thành máy bơm chuyển tích cực linh hoạt nhất. Khi chất lỏng của bạn quá đặc đối với máy bơm ly tâm hoặc quá mỏng đối với máy bơm piston, thì một máy bơm trục vít đơn là câu trả lời hữu ích.