5fan_ru_Расчет объемного насоса. 1литературный обзор
 Скачать 0.99 Mb.
|
 ВВЕДЕНИЕ История создания первых насосов уходит в далекое прошлое. Простейшие типы насосов (поршневых) были известны и применялись еще во времена Аристотеля (4-й в. до н.э.). Водоподъемные машины, приводившиеся в действие силой людей и животных, применялись в Египте за несколько тысячелетий до нашей эры. В настоящее время значение насосов, вентиляторов и компрессоров в народном хозяйстве возрастает непрерывно вместе с ростом промышленности. Особо важна их роль на тепловых электростанциях и промышленных предприятиях. Здесь бесперебойность, надежность и энергетическая эффективность производства неразрывно связаны с совершенством насосного и компрессорного оборудования, включенного в технологический цикл. По принципу действия все насосы можно разделить на две большие группы—динамические и объемные. В динамическом насосе доля кинематической энергии в общем приращении энергии жидкости достаточно велика вследствие больших скоростей на выходе из рабочего колеса. Принцип действия объемного насоса состоит в вытеснении (перемещении) некоторого рабочего объема жидкости, поэтому их называют также насосами вытеснения. В химических и нефтехимических производствах насосные установки являются одним из основных видов оборудования, надежная работа которого обеспечивает непрерывность технологического процесса. Насосное оборудование используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (кислот и щелочей в широком диапазоне концентраций, органических продуктов, сжиженных газов и т.п.) при различных температурах. Перекачиваемые жидкости характеризуются различными температурой кристаллизации, взрывоопасностью, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворенных газов и т. д. 1ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Конструкция рабочего колеса центробежного насоса в значительной степени зависит от его коэффициента быстроходности ns. При увеличении коэффициента быстроходности наблюдаются возрастание относительной ширины лопасти рабочего колеса на выходе и уменьшение относительного наружного диаметра его, т. е. рабочее колесо преобразуется последовательно из радиального в осевое. Центробежный насос обладает большей быстроходностью, чем большее число оборотов сообщается его валу. Большие числа оборотов выгодны потому, что они обусловливают малые размеры и вес насоса и приводного двигателя. При заданном числе оборотов коэффициент быстроходности тем выше, чем больше производительность и меньше напор. Рабочее колесо центробежного насоса заданных производительности и давления может быть изготовлено с двусторонним подводом жидкости. В этом случае заданная производительность распределяется поровну между правой и левой его половинами. При этом коэффициент быстроходности колеса уменьшается в  раз и колесо становится менее быстроходным.Условия работы лопастей колес различной быстроходности неодинаковы. В нормальных и быстроходных колесах входные кромки лопастей вынесены в область поворота потока жидкости, т. е. в ту зону, где направление потока изменяется от осевого к радиальному. Это обстоятельство вызывает превращение цилиндрической лопасти в лопасть с поверхностью двоякой кривизны. Резко выраженными формами лопастей двоякой кривизны обладают винтовые (диагональные) насосы. Общие требования, предъявляемые к конструктивной форме сечения лопасти: соблюдение расчетных углов входа и выхода, минимальные гидравлическое сопротивление и прочность. Два первых требования удовлетворяются применением общепринятых способов построения средней линии сечения лопасти и употреблением профилей рациональной формы с тщательно обработанными поверхностями проточной части. Большое значение имеет форма поперечного сечения межлопаточного канала, определяемая шириной лопастей и их количеством; она должна обладать наибольшим гидравлическим радиусом. Количество рабочих лопастей определяется следующими соображениями. Большое количество лопастей обусловливает каналы большой длины с благоприятной формой поперечного сечения, но при этом лопасти стесняют поперечное сечение, уменьшая пропускную способность колеса. Объемные потери в центробежных насосах обусловлены перетеканием жидкости через переднее уплотнение колеса и уплотнение втулки вала между ступенями насоса. Гидравлические потери в центробежных насосах обусловлены гидравлическим трением, ударами и вихреобразованием в проточной части. Плавно очерченные каналы рабочего колеса, отсутствие резких поворотов, расширений и сужений, тщательная обработка внутренних поверхностей проточной части обеспечивают высокий гидравлический к. п. д. насоса. Для современных насосов хорошего изготовления значения  (гидравлический к. п. д) лежат в пределах от 0,85 до 0,96. Мелкие насосы с плохой обработкой внутренних поверхностей имеют  .Механические потери обусловлены трением в уплотнениях и подшипниках, а также гидравлическим трением о поверхности рабочих колес и разгрузочных дисков. Значения механического к. п. д. у современных крупных центробежных насосов достигают  ; общий же к. п. д. центробежных насосов крупных размеров и тщательного изготовления равен  , и иногда 0,92.2ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ Исходные данные: производительность Q, м3/час 200 напор Н, м 78 длинна трубопровода L , м 15 диаметр трубопровода d, мм 219 число колен Nk , шт 1 число вентилей Nв , шт 3 число задвижекNз, шт 2 рабочая жидкость техническая вода 2.1 Режимы работы Рассматриваемый в дипломном проекте насос , продолжительного режима работы, большой производительности и неприхотливый к окружающим условиям. Длительный режим – это режим, в котором превышение температуры двигателя достигает установившегося значения. Длительный режим подразделяют на два вида: а) режим с постоянной нагрузкой б) режим с переменной нагрузкой Применяются три способа пуска: 1) при закрытой напорной задвижке; 2) при открытой напорной задвижке; 3) с одновременным включением на открытие задвижки насоса. Достоинства пуска при закрытой задвижке в том, что пуск производится почти вхолостую. Способ пуска при открытой задвижке удобен, если насос расположен ниже уровня жидкости, в заборном резервуаре и если имеется обратный клапан. При таком пуске не тратится время на открывание задвижки, и общий процесс пуска будет более коротким, хотя пуск самого насоса более длителен. Третий способ пуска можно рассматривать, как частный случай первого или второго в зависимости от соотношения времени открывания задвижки и пуска насоса. При остановке насоса надо вначале медленно – во избежание гидравлического удара закрыть задвижку, а затем включить насос. 2.2 Анализ недостатков существующей схемы управления Отсутствует тепловая защита в схеме управления задвижки, и проверка целостности сигнальных ламп. 2.3 Требования к электроприводу и автоматике 1) надежность; 2) долговечность; 3) экономичность. Заданные показатели надежности и долговечности гарантируется при условии эксплуатации двигателя в режимах, близких к номинальным в части температуры, числа пусков, условий окружающей среды, механических воздействий и др., а также при обеспечении надлежащей защиты от перегрузок и других аварийных режимов и соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания. Конструкция двигателей должна обеспечивать: 1) сохранение технических параметров в течении заданного срока службы; 2) заданную степень защиты; 3) минимальные уровни шума и вибрации ΙΙ механического происхождения; 4) удобство монтажа, а именно: наличие транспортных колец или выступов для перемещений при установке на объектах, наличие специальных устройств для подключения (вводных устройств); 5) безопасность обслуживания машины, т.е. защиту от вращающихся и токоведущих частей, возможность монтажа защитного заземления и обеспечение безопасной температуры корпуса; 6) ремонтопригодность, т.е. приспособленность к обнаружению и предупреждению причин отказов и повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания или ремонта. При этом время и стоимость восстановления работоспособности двигателя не должна превышать заданных значений; 7) эстетическую форму и хороший товарный вид, сохраняемость товарного вида после длительного хранения и эксплуатации. 2.4 Выбор рода тока и величины питающих напряжений Основная масса электроприводов запитывается переменным напряжением, так как оно легче генерируется и передается на большие расстояния с наименьшими потерями. Постоянный ток применяется в тех электроприводах, где по требованиям это жизненно необходимо. Для питания силовой части конвейера и цепей управления нет отдельных требований относительно использования постоянного тока для питания, поэтому в качестве источника питания выбирали промышленные электрические сети переменного напряжения, работающие с частотой 50 Гц. Из стандартного ряда напряжений выбрали для силовой цепи напряжение величиной 380В. 2.5 Выбор системы электропривода, методов регулирования скорости и торможения Для электропривода насосных установок выбирают: - АД с короткозамкнутым ротором, мощностью до 100 кВт при напряжение 380 В, с прямым пуском от мощной сети или через автотрансформатор, ограничивающий пусковой ток. - СД, мощностью более 100 кВт при напряжении 10 (6) кВ, с прямым пуском от мощной сети. Наиболее применимы: серии 4А (основного исполнения), 4АР (с повышенным пусковым моментом), АИ на напряжение 380 В и СДН (насосы, вентиляторы, дымососы), СДК (компрессора) на напряжение 10 (6) кВ. Регулирование скорости не требуется. Торможение производится нажатием кнопки «стоп». 2.6 Расчет мощностей и выбор электродвигателя насосной установки. Мощность для центробежного насоса Р, кВт определили согласно /1, с.61/ по формуле  , (2.1) где  - коэффициент запаса; - удельный вес перекачиваемой жидкости кг/ ;  - суммарные потери напора ,м; - КПД насоса; - КПД передачи. Суммарные потери напора , м определили согласно /1, с.61/ по формуле , (2.2)  м.Потери напора в магистрали  , м определили согласно /1, с.61/ по формуле , (2.3) где  - коэффициент, зависящий от материала и срока службы трубопроводаприняли согласно /2, с.61/ =0,00074, м.Скорость воды в магистрали  , м/с определили согласно /1, с.61/ поформуле  (2.4) где S – площадь сечения трубопровода, мм  .Площадь сечения трубопровода S, мм определили согласно /1, с.61/ по формуле (2.5)  м м/с. Потери напора в коленях  , м определили согласно /1, с.61/ по формуле (2.6) где  - число колен;Е- коэффициент зависящий от материала и радиуса изгиба колена приняли согласно /3, с.61/ Е=0,3,  м.Потери напора в вентилях  , м определили согласно /1, с.61/ по формуле (2.7) где  - число вентилей;К- коэффициент зависящий от конструктивного исполнения и срока службы вентиля приняли согласно /1, с.61/ К=0,5,  м.Потери напора в задвижках  , м определили согласно /1, с.61/ по формуле (2.8) где  - коэффициент, зависящий от конструктивного исполнения и срока службы задвижки приняли согласно /1, с.61/ М=0,065  - число задвижек. м, кВт.По результатам расчета по справочнику выбрали асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Данные двигателя занесли в таблицу 2.1. Таблица 2.1 - Технические данные электродвигателя
2.7 Внесение изменения в схему управления В схему управления добавили предохранитель, и цепь проверки целостности сигнальных ламп. 2.8 Проверочный расчет выбранного двигателя по нагреву и перегрузке Для проверки электродвигателя по нагреву должны соблюдаться условия согласно /2, с.184/  , где  - максимально установившаяся температура превышения | |||||||||||||||||||||||
, %