Đặc tính kỹ thuật của bơm ly tâm – cấp II - Phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8532 : 2010

ISO 5199 : 2002

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BƠM LY TÂM – CẤP II

Technical specifications for centrifugal pumps – Class II

Lời nói đầu

TCVN 8532:2010 hoàn toàn tương đương với ISO 5199:2002.

TCVN 8532:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 131 Hệ thống truyền dẫn chất lỏng  biên soạn, Tổng cục Tổ chức Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này là một tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn về đặc tính kỹ thuật của bơm ly tâm; các bơm ly tâm được phân thành các cấp I, cấp II, cấp III. Cấp I gồm các yêu cầu cao nhất và cấp III gồm các yêu cầu thấp nhất.

Việc lựa chọn cấp cho sử dụng cần được thực hiện phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của ứng dụng trong đó có sử dụng bơm ly tâm. Cấp được lựa chọn là cấp đã được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp. Hơn nữa cần tính đến các yêu cầu về an toàn của lĩnh vực áp dụng.

Tuy nhiên, đối với một số lĩnh vực áp dụng, không thể tiêu chuẩn hóa được cấp của yêu cầu kỹ thuật đối với các bơm ly tâm bởi vì mỗi lĩnh vực có các yêu cầu khác nhau. Có thể áp dụng tất cả các cấp (I, II và III) phù hợp với yêu cầu khác nhau của lĩnh vực áp dụng bơm ly tâm. Cho nên có thể xảy ra trường hợp các bơm được lắp đặt phù hợp với các cấp I,II và III cùng làm việc bên cạnh nhau trong một nhà máy.

Các yêu cầu chi tiết hơn nữa đáp ứng cho các ứng dụng riêng hoặc các ngành công nghiệp được đề cập trong các tiêu chuẩn riêng biệt.

Các tiêu chuẩn để lựa chọn một bơm có cấp yêu cầu cho một ứng dụng nào đó có thể bao gồm:

- Độ tin cậy;

- Tuổi thọ vận hành yêu cầu;

- Điều kiện vận hành;

- Điều kiện môi trường, và

- Điều kiện xung quanh nơi lắp đặt bơm.

Trong toàn bộ tiêu chuẩn này các điều viện dẫn in bằng chữ đậm nét và bản kê cho kiểm tra trong Phụ lục H chỉ ra rằng việc quyết định có thể theo yêu cầu của khách hàng hoặc cần có sự thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất/ nhà cung cấp.

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BƠM LY TÂM – CẤP II

Technical specifications for centrifugal pumps – Class II

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với các bơm ly tâm cấp II một bậc, nhiều bậc, có kết cấu trục ngang hoặc trục đứng với bất cứ kiểu truyền động và lắp đặt nào dùng cho các ứng dụng chung. Bơm dùng trong các ngành công nghiệp hóa chất (ví dụ, các ngành phù hợp với ISO 2858) là các bơm điển hình thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.

1.2. Tiêu chuẩn này bao gồm các đặc tính thiết kế liên quan đến lắp đặt, bảo dưỡng và an toàn của các bơm ly tâm cấp II, kể cả tấm đế, khớp nối trục và đường ống phụ nhưng không quy định bất cứ các yêu cầu nào của bộ dẫn động ngoài các yêu cầu có liên quan đến công suất định mức đầu ra của bộ dẫn động này.

1.3. Việc áp dụng tiêu chuẩn này yêu cầu phải có bản thiết kế chi tiết, có thể có các thiết kế khác đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn này với điều kiện là thiết kế này được quy định một cách chi tiết. Bơm không tuân theo các yêu cầu của tiêu chuẩn này có thể được đề nghị để xem xét nhưng phải cung cấp tất cả các sai lệch so với tiêu chuẩn này.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4173:2008 (ISO 281-1), Ổ lăn – Tải trọng động và tuổi thọ danh định

TCVN 8029:2009 (ISO 76), Ổ lăn – Tải trọng tĩnh danh định.

ISO 2858. End-suction centrifugal pumps (rating 16 bar) – Designation, nominal duly point and dimensions (Bơm hút ly tâm (áp suất danh định 16 bar) – Ký hiệu, điểm chế độ làm việc danh nghĩa và kích thước).

ISO 3096, End-suction centrifugal pumps – Dimensions fo cavities for mechanical seals and for soft packing (Bơm hút ly tâm – Kích thước các khoang lắp vòng bít cơ khí và vòng bít mềm).

ISO 3274, Geometrical Product Specifications (GPS) – Surface texture: Profile method – Nominal characteristics of contact (stylus) instruments (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) – Cấu trúc bề mặt: Phương pháp profin – Đặc tính danh nghĩa của các dụng cụ đo tiếp xúc).

ISO 3661, End-suction centrifugal pumps – Base plate and installation dimensions (Bơm hút ly tâm – Tấm đế và kích thước lắp đặt).

ISO 3744, Acoustics – Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure – Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane (Âm học – xác định mức công suất âm thanh của các nguồn tiếng ồn – Phương pháp kỹ thuật đối với điều kiện trường tự do trên một mặt phẳng phản xạ).

ISO 4746, Acoustics – Determination of sound levels of noise sources using sound pressure – Survey method rsing an enveloping measurement surface over a reflecting plane (âm học – Xác định mức công suất âm thanh của các nguồn tiếng ồn khi sử dụng áp suất âm thanh – Phương pháp giám định bằng cách sử dụng một bề mặt bao để đo trên một mặt phẳng phản xạ).

ISO 7005-1, Metallic flanges – Part 1: Steel flanges (Mặt bích kim loại – Phần 1: Mặt bích thép)

ISO 7005-2, Metallic flanges – Part 2: Cast ion flanges (Mặt bích kim loại – Phần 2: Mặt bích gang).

ISO 7005-3, Metallic flanges – Part 3: Copper alloy and composite  flanges (Mặt bích kim loại – Phần 3: Mặt bích hợp kim đồng và mặt bích compozit).

ISO 9906, Rotodynamic pumps – Hydraulic performance acceptance tests – Grades 1 and 2 (Bơm rôto động lực học – Thử nghiệm thu đặc tính thủy lực – Cấp 1 và cấp 2).

ISO 9614-1, Acoustics – Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity – Part1: Measurement at discrete points (Âm học – Xác định mức công suất âm của các nguồn tiếng ồn khi sử dụng cường độ âm thanh – Phần 1: Đo tại các điểm rời rạc).

ISO 9614-2, Acoustics – Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity – Part 2: Measurement by scanning (Âm học – Xác định mức công suất âm của các nguồn tiếng ồn khi sử dụng cường độ âm thanh – Phần 2: Đo bằng cách quét).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1. Tiêu chuẩn vận hành (operating conditions)

Tất cả các thông số vận hành (ví dụ, nhiệt độ vận hành, áp suất vận hành) được xác định bởi ứng dụng đã cho và chất lỏng được bơm.

CHÚ THÍCH: Các thông số này sẽ ảnh hưởng đến kiểu kết cấu và loại vật liệu kết cấu.

3.2. Phạm vi vận hành cho phép (allowable operating range)

Phạm vi các lưu lượng và cột áp tại điều kiện vận hành quy định của bơm khi bị hạn chế bởi khí xâm thực, sự tăng nhiệt, rung, tiếng ồn, độ võng của trục và các chỉ tiêu tương tự khác.

CHÚ THÍCH: Các giới hạn trên và giới hạn dưới của phạm vi được biểu thị bằng lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất.

3.3. Điều kiện vận hành định mức (rated conditions)

Điều kiện (ngoại trừ bộ dẫn động) xác định các giá trị có bảo đảm cần thiết để đáp ứng tất cả các điều kiện vận hành đã định có tính đến bất cứ các giới hạn cần thiết nào.

3.4. Công suất định mức đầu ra đầu ra của bộ dẫn động (driver rated power output)

Công suất ra liên tục lớn nhất cho phép của bộ dẫn động trong các điều kiện xác định.

3.5. Áp suất thiết kế cơ sở (basic design pressure)

Áp suất được rút ra từ ứng suất cho phép ở 20°C của vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết chịu áp lực của bơm.

3.6. Áp suất làm việc lớn nhất cho phép (maximum allowable working pressure)

Áp suất đối với một bộ phận trên cơ sở vật liệu được sử dụng và trên cơ sở các quy tắc tính toán ở nhiệt độ vận hành quy định.

3.7. Áp suất định mức tại đầu vào (rated inlet pressure)

Áp suất trên đầu vào dùng cho điều kiện vận hành ở điểm bảo đảm.

3.8. Áp suất định mức tại đầu ra (rated oultet pressure)

Áp suất trên đầu ra của bơm tại điểm bảo đảm với lưu lượng định mức, tốc độ định mức, áp suất định mức tại đầu vào và tỷ trọng của chất lỏng được bơm.

3.9. Giới hạn áp suất/nhiệt độ (pressure/temperature limit)

Áp suất và nhiệt độ giới hạn của một bộ phận có kết cấu và vật liệu đã cho.

3.10. Lượng dư ăn mòn cho phép (corrosion allowance)

Phần chiều dày thành của các chi tiết do chất lỏng được bơm làm ướt vượt quá chiều dày lý thuyết yêu cầu để chịu được các giới hạn áp suất được cho ở điều kiện vận hành cao nhất.

3.11. Tốc độ liên tục lớn nhất cho phép (maximum allowable continuous speed)

Tốc độ cao nhất mà nhà sản xuất cho phép vận hành liên tục.

3.12. Tốc độ trượt (trip speed)

Tốc độ tại đó, cơ cấu vượt tốc khẩn cấp vận hành độc lập để ngắt động cơ chính.

3.13. Tốc độ tới hạn thứ nhất (first critical speed)

Tốc độ quay tại đó tần số riêng của của dao động ngang đầu tiên (thấp nhất) của các chi tiết quay tương đương với tần số quay.

3.14. Tải trọng hướng kính thiết kế (design radial load)

Tải trọng hướng kính của rôtô của bơm dùng để lựa chọn hệ thống ổ trục.

3.15. Tốc độ hướng kính lớn nhất (maximum radial load)

Tải trọng hướng kính lớn nhất của rôtô của bơm do sự vận hành bơm ở bất cứ điều kiện nào trong phạm vi vận hành cho phép.

3.16. Độ đảo của trục (shaft runout)

Tổng sai lệch hướng kính được chỉ thị bởi một thiết bị đo vị trí của trục so với thân ổ trục khi trục ở vị trí nằm ngang và được quay bằng tay trong các ổ trục của nó.

3.17. Độ đảo mặt mút (face runout)

Tổng sai lệch chiều trục được chỉ thị tại mặt mút hướng kính ngoài cùng của vỏ vòng bít kín trục bởi một thiết bị đo được quay bằng tay trong các ổ trục của nó.

CHÚ THÍCH: Mặt mút hướng kính là mặt xác định độ đồng trục (thẳng hàng) của bộ phận vòng bít.

3.18. Độ võng của trục (shaft deflection)

Độ dịch chuyển của trục so với tâm hình học của nó do tác dụng của các lực thủy lực hướng kính đặt trên bánh công tác.

CHÚ THÍCH: Độ võng của trục không bao gồm độ dịch chuyển được tạo ra bởi độ nghiêng của trục trong các khe hở của ổ trục, độ uốn cong của trục do sự mất cân bằng của bánh công tác.

3.19. Sự tuần hoàn (seal flush, circulation)

Sự trở về của chất lỏng được bơm từ vùng có áp suất cao tới khoang vòng bít.

CHÚ THÍCH: Sự tuần hoàn này có thể được thực hiện bằng đường ống bên ngoài hoặc đường dẫn bên trong và được dùng để thu nhiệt phát sinh tại vòng bít hoặc để duy trì áp suất dương trong khoang vòng bít hoặc được xử lý để cải thiện môi trường làm việc đối với vòng bít. Trong một số trường hợp có thể yêu cầu tuần hoàn chất lỏng được bơm từ khoang vòng bít tới một vùng áp suất thấp hơn (ví dụ, đầu vào)

3.20. Sự phun (injection flush)

Sự đưa một chất lỏng thích hợp (chất lỏng làm sạch, chất lỏng tương hợp, …) từ một nguồn bên ngoài vào khoang vòng bít và sau đó chất lỏng được bơm.

CHÚ THÍCH: Sự phun được sử dụng cho cùng một mục đích như sự tuần hoàn và cũng để cung cấp một môi trường làm việc được cải thiện cho vòng bít.

3.21. Sự tôi (quenching)

Sự đưa vào liên tục hoặc gián đoạn một chất lỏng thích hợp (chất lỏng làm sạch, chất lỏng tương hợp,…) ở áp suất thấp hơn áp suất của khoang vòng bít trên phía khí quyển của vòng bít chính của trục.

CHÚ THÍCH: Sự tôi được dùng để loại trừ không khí hoặc hơi ẩm, để ngăn ngừa hoặc làm sạch các chất đóng cặn (bao gồm cả băng), để bôi trơn một vòng bít phụ, dập tắt lửa, pha loãng, đốt nóng hoặc làm mát chất rò qua.

3.22. Chất lỏng chắn (barrier fluid)

Chất lỏng được đưa vào giữa hai vòng bít cơ khí để tách ly hoàn toàn chất lỏng được bơm khỏi môi trường.

CHÚ THÍCH: Áp suất của chất lỏng chắn thường cao hơn áp suất quá trình bít kín.

3.23. Chất lượng đệm (buffer fluid)

Chất lỏng được sử dụng như một chất bôi trơn hoặc chất đệm giữa hai vòng bít cơ khí.

CHÚ THÍCH: Chất lỏng đệm thường có áp suất thấp hơn áp suất của quá trình bít kín.

3.24. Đường đặc tính của bơm (pump H(Q) curve, pump head capacity curve)

Quan hệ giữa cột áp tổng của bơm và lưu tốc tại điều kiện định mức/vận hành đã cho của tốc độ và chất lỏng.

3.25. Chiều cao hút dương khi làm việc 3% (net positive suction head 3% NPSH3)

Chiều cao hút dương khi làm việc yêu cầu để giới hạn sự thiếu hụt tới 3% cột áp tổng của bậc đầu tiên của bơm.

CHÚ THÍCH: Đây là chuẩn cơ bản được sử dụng trong các đường đặc tính.

Xem hình 1

CHÚ DẪN

1 Giới hạn áp suất-nhiệt độ của một bộ phận

2 Trường làm việc của chất lỏng bao gồm cả dung sai

Hình 1 – Bộ phận chịu áp lực, trị số áp suất/nhiệt độ định mức.

4. Thiết kế

4.1. Yêu cầu chung

4.1.1. Tài liệu

Mỗi khi các tài liệu bao gồm các yêu cầu kỹ thuật trái ngược nhau thì áp dụng chúng theo trình tự sau:

a) Đơn đặt hàng của khách hàng (hoặc thư hỏi đặt hàng nếu không có đơn đặt hàng) (xem Phụ lục C và Phụ lục D);

b) Tờ dữ liệu (xem Phụ lục A);

c) Các yêu cầu của tiêu chuẩn này;

d) Các tiêu chuẩn khác được viện dẫn trong đơn đặt hàng (hoặc thư hỏi đặt hàng nếu không có đơn đặt hàng).

4.1.2. Đường đặc tính của bơm

Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải sẵn có đường đặc tính chỉ ra phạm vi vận hành cho phép của bơm được cung cấp. Các đường đặc tính của đường kính nhỏ nhất và lớn nhất của bánh công tác phải được vẽ trên biểu đồ đặc tính của bơm phù hợp với ISO 2858 và đối với các kiểu bơm khác khi có yêu cầu của khách hàng.

Ưu tiên sử dụng các bơm có đường đặc tính ổn định.

Nếu có yêu cầu của khách hàng, đối với các bơm được sử dụng để truyền động có tốc độ không đổi để tăng cột áp lên khoảng 5% ở điều kiện định mức bánh công tác lắp đặt mới, bánh công tác lớn hơn hoặc khác nhau.

Khách hàng nên quyết định vị trí của điểm chế độ làm việc trong dải lưu lượng so với điểm có hiệu suất tốt nhất như một hàm số của ứng dụng riêng và sự thay đổi dòng chảy dự định cho sự vận hành tối ưu.

4.1.3. Chiều cao hút dương khi làm việc (NPSH)

Chiều cao hút dương khi làm việc yêu cầu (NPSHR) phải dựa trên cơ sở nước lạnh như đã xác định bằng thử nghiệm phù hợp với ISO 9906 trước khi có sự thỏa thuận khác.

Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải cung cấp đường cong của chiều cao hút dương yêu cầu khi làm việc (NPSHR) như là một hàm số của lưu lượng nước. Các đường cong NPSHR phải là chiều cao hút dương khi làm việc 3% (NPSH3).

Không được áp dụng các hệ số hiệu chỉnh đối với hydro cacbon cho các đường cong NPSHR.

Bơm phải được lựa chọn sao cho chiều cao hút dương có hiệu lực nhỏ nhất khi làm việc (NPSHA) trong lắp đặt vượt quá chiều cao hút dương yêu cầu khi làm việc (NPSHR) của bơm ít nhất là giới hạn an toàn đã quy định. Giới hạn an toàn này không được nhỏ hơn 0,5 m nhưng nhà sản xuất/nhà cung cấp có thể quy định một giới hạn cao hơn một cách đáng kể tùy thuộc vào các yếu tố sau:

- Cỡ kích thước, kiểu, tốc độ riêng, đặc điểm hình học của hệ thủy lực hoặc kết cấu của bơm;

- Tốc độ vận hành;

- Chất lỏng được bơm;

- Khả năng chống xói mòn do khí xâm thực của các vật liệu kết cấu.

4.1.4. Lắp đặt ngoài trời

Bơm phải thích hợp cho việc lắp đặt ngoài trời trong các điều kiện môi trường do nhà sản xuất/nhà cung cấp quy định.

Khách hàng phải quy định mọi điều kiện môi trường cục bộ khác nhau như nhiệt độ cao hoặc thấp, môi trường ăn mòn, bão cát mà bơm phải thích hợp.

4.2. Động cơ chính

Phải xem xét các yêu cầu sau khi xác định đặc tính danh nghĩa của truyền động:

a) Ứng dụng và phương pháp vận hành của bơm; ví dụ như trong trường hợp vận hành song song, phải xem xét đến phạm vi đặc tính có thể có với chỉ một bơm vận hành có tính đến đặc tính của hệ thống;

b) Vị trí của điểm vận hành trên đường đặc tính của bơm;

c) Tổn thất do ma sát của vòng bít kín trục;

d) Dòng tuần hoàn đối với vòng bít cơ khí (đặc biệt là đối với các bơm có lưu tốc thấp);

e) Tính chất của chất lỏng được bơm (độ nhớt, hàm lượng chất rắn, tỷ trọng);

f) Tổn thất công suất và tổn thất do sự trượt trong truyền động;

g) Điều kiện khí quyển tại địa điểm đặt bơm;

h) Sự khởi động của bơm;

Trong đánh giá đặc tính momen, tốc độ yêu cầu của bộ dẫn động, phải xem xét các đặc tính của hệ thống, đặc biệt là bất cứ bơm được khởi động bằng tay hoặc tự động với một van xả mở hoặc đóng hoặc được sử dụng để nạp đầy đường ống xả chính.

Động cơ chính được dùng làm bộ dẫn động cho bất cứ kiểu nào thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này phải có công suất định mức đầu ra ít nhất là bằng tỉ lệ phần trăm của công suất định mức đầu vào của bơm được cho trên Hình 2, giá trị này không bao giờ nhỏ hơn 1 kW. Nếu yêu cầu này sẽ làm cho cỡ kích thước của bộ dẫn động vượt quá mức cần thiết thì phải có đề nghị khác được đệ trình cho khách hàng và được khách hàng chấp thuận.

Hình 2 – Công suất đầu ra định mức của bộ dẫn động tính theo phần trăm của công suất đầu vào của bơm ở điều kiện định mức