Курсовая работа_Насосы,компрессоры,турбины. Курсовая работа Расчет и моделирование насоса типа цнсв
 Скачать 344.29 Kb.
|
Теоретические сведенияОбщие сведенияНасосы центробежные секционные вертикальные типа ЦНСв и агрегаты электронасосные на их основе предназначены для перекачивания воды и других неагрессивных и негорючих жидкостей с рН = 7...9,2, температурой не более 120°С, с массовой долей механических примесей не более 0,1%, размером твердых частиц не более 0,1 мм. Насосы ЦНСв применяются для питания водой паровых котлов малой и средней мощности, на установках повышения давления, в промышленных установках и при строительстве общественных и жилых зданий, для обеспечения циркуляции горячей и холодной воды. Насосы ЦНСв выпускаются в климатическом исполнении УХЛ, Т категории размещения 4, 2 по ГОСТ 15150. Насосы (агрегаты) предназначены для работы как в закрытых помещениях, так и вне помещений под навесом, при температуре окружающего воздуха от 0 до +50°С. Насосы (агрегаты) не предназначены для эксплуатации во взрыво- и пожароопасных помещениях  Рисунок 1 – Материалы основных деталей насоса  Рисунок 2 – Структура условного обозначения Принцип действияЦентробежный насос состоит из рабочего колеса, снабженного лопастями и установленного на валу в спиральном корпусе. Жидкость в рабочее колесо поступает в осевом направлении. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса, жидкость прижимается к стенке корпуса и выталкивается в нагнетательное отверстие по касательной к рабочему колесу. При этом на входе в насос давление падает, и в рабочее колесо устремляется жидкость, находящаяся под более высоким давлением, например, под атмосферным давлением при выкачивании жидкости из открытого резервуара. Конструктивные особенностиНасосы ЦНСв — с односторонним расположением рабочих колес. Комплект чугунных секций — диафрагм со вставленными в них направляющими аппаратами и рабочими колесами соединяется между собой стяжными шпильками. Стыки секций уплотняются резиновыми кольцами. Всасывающий и напорный патрубки расположены горизонтально и в одной плоскости. По желанию заказчика можно разворачивать патрубки относительно друг друга. Насос приводится в действие электродвигателем через упругую муфту. Ротор вращается в двух опорах. Верхней опорой служат радиальный и радиально-упорный подшипники, которые смазываются консистентной смазкой, нижней опорой — подшипник скольжения, установленный в корпусе всасывания. Уплотнение вала — сальниковое двойное. Сальниковая набивка размещена в корпусе нагнетания, в котором имеются два отверстия с штуцерами для подвода охлаждающей жидкости. Конструкция насоса Рисунок 3 - Насос типа ЦНСв в разрезе Агрегат состоит из насоса и приводного двигателя, соединенных между собой при помощи упругой муфты. Насос ЦНСв – центробежный секционный, вертикальный с односторонним расположением рабочих колес. Принцип действия насоса заключается в преобразовании механической энергии привода в гидравлическую энергию жидкости. Насос состоит из всасывающего 1 и нагнетательного 9 корпусов с установленными между ними секциями (рисунок 3). Секции-диафрагмы 3 со вставленными в них направляющими аппаратами 8 -соединяются между собой и со всасывающим и нагнетательным корпусами при помощи стяжных шпилек 31. Стыки секций уплотняются резиновыми кольцами 32. Всасывающий и напорный патрубки расположены горизонтально и в одной плоскости. По желанию заказчика можно разворачивать патрубки относительно друг друга. Присоединительные размеры фланцев всасывающего и напорного патрубков выполнены по ГОСТ12815- 80. Соединение насоса с двигателем производится посредством фонаря 16. В корпусе нагнетания имеется два отверстия со ввернутыми штуцерами 10, закрытыми пробками, для подвода и отвода охлаждающей жидкости к сальниковому уплотнению. Кроме того, в корпусе нагнетания предусмотрено отверстие со штуцером 29 (М12х1.5) для соединения (при необходимости) трубопроводом (dу=6 мм) разгрузочной камеры перед напорным сальником с корпусом всасывания – штуцер 35. Ротор насоса состоит из вала 4, рабочих колес 7 и втулок. Ротор вращается в двух опорах. Верхней опорой служат радиальный 22 и радиальноупорный 23 подшипники, нижней опорой – подшипник скольжения 34, установленный в корпусе всасывания 1. Направление вращения ротора – правое (по часовой стрелке, если смотреть со стороны двигателя) и указано стрелкой, расположенной на кронштейне. Уплотнение вала – сальниковое. Сальниковая набивка 11 размещена в корпусе нагнетания. В конструкции насоса предусмотрен подвод охлаждающей жидкости к сальниковому уплотнению, который выполняет потребитель при установке насоса (агрегата). При температуре перекачиваемой жидкости до 323К (+50 С) охлаждение уплотнения не требуется. Насосы и агрегаты предназначены для эксплуатации в районах с сейсмичностью до 8 баллов по шкале MSК-84. При этом механические нагрузки на насос (агрегат) должны соответствовать нагрузкам восьмибальной шкалы сейсмичности при условии установки агрегата на нулевой отметке. Достоинства и недостаткиНасосы ЦНС обладают целым рядом преимуществ: -вертикальное исполнение насоса позволяет размещать оборудование в стесненных условиях; -применение сальниковой набивки из современных материалов на основе терморасширенного графита значительно сокращает время на обслуживание и ремонт насоса -небольшие габариты аппаратов при мощном напоре; -возможность регуляции напора посредством добавления либо уменьшения количества секций; -данный тип насосов создается путем высокотехнологичного компьютерного моделирования, что приводит к снижению виброактивности, оптимизации характеристик; -почти все модели выполняются из высокопрочных материалов, это делает их устойчивыми к механическому воздействию; -особые наплавки повышают антикоррозийные свойства агрегатов, увеличивают их производительность. Между тем оборудование имеет и определенные недостатки: -обязательное заполнение аппарата жидкостью перед его запуском; -сложность процесса разборки и сборки; -большое количество деталей в конструкции, что требует высокоточной обработки на станках при производстве насосных установок; -неверный выбор характеристик аппарата приводит к его выходу из строя (показателем будет небольшой напор рабочей среды, шум и вибрация, превышающие заявленный уровень). Нормативная литератураНасосы ЦНСв относятся к изделиям вида 2(восстанавливаемые) по ГОСТ 27.003-90 и выпускаются в климатическом исполнении УХЛ категории размещения 4 и климатическом исполнении Т категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69. Общие требования безопасности насосов и агрегатов соответствуют ГОСТ Р 52743-2007. Электродвигатели должны соответствовать требованиям ГОСТ Р МЭК60204-1-2007. Присоединительные размеры фланцев всасывающего и напорного патрубков выполнены по ГОСТ12815- 80. На кронштейне насоса установлена табличка по ГОСТ 12971-67, на которой приведены следующие данные: наименование или товарный знак завода изготовителя; знак соответствия по ГОСТ Р50460-92; обозначение насоса; обозначение технических условий на поставку; подача, м3 /ч; напор, м; допускаемый кавитационный запас, м; частота вращения, об/мин; год выпуска; масса насоса, кг; максимальная потребляемая мощность, кВт; 10 - номер насоса по системе нумерации завода изготовителя; клеймо ОТК. Наружные неокрашенные поверхности насоса должны быть законсервированы согласно принятой на заводе-изготовителе технологии, разработанной в соответствии с ГОСТ 9.014-78, группа изделий II-2. Вариант защиты насоса ВЗ-1 (консервационное масло К-17 ГОСТ 10877-76) или ВЗ-12 (ингибитор М1), вариант внутренней упаковки насоса – ВУ-9 ГОСТ 9.014-78. 1.6.2 Категория упаковки насоса (агрегата) КУ-0 по ГОСТ 23170-78, запасных частей также КУ-0. Запасные части упаковываются в парафинированную бумагу марки БП ГОСТ 9569-79, укладываются в водонепроницаемый пакет и привязываются к насосу. Срок действия консервации насоса 2 года при условии хранения по группе 4(Ж2) ГОСТ 15150-69. Насос (агрегат) при транспортировании, погрузке и разгрузке должен перемещаться в соответствии с ГОСТ 12.3.020-80 При установке агрегатов в местах эксплуатации выполняются требования по защите обслуживающего персонала на рабочих местах в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.012-2004 по вибрации и раздела 2 ГОСТ 12.1.003-83 по шуму. В качестве смазки в подшипниках применяется ЦИАТИМ – 201 ГОСТ 6267-74 или Литол – 24 ГОСТ 21150-87; Условия транспортирования агрегата в части воздействия климатических факторов - 4(Ж2) ГОСТ 15150-69, в части воздействия механических факторов С - по ГОСТ 23170-78. 9.4 Транспортная маркировка груза производится в соответствии с ГОСТ 14192-96. ИспользованиеНасосы типа ЦНСв используют в следующих направлениях: промышленные предприятия — для водо- и теплоснабжения в производственных процессах жилищно-коммунальное хозяйство — для водо- и теплоснабжения теплоэлектростанции — для питания котлов малой и средней мощности предприятия теплоэнергетики — для перекачки конденсата предприятия коммунального хозяйства, водоканалы — для подачи горячей воды, обеспечения теплоснабжения Технические характеристикиПоказатели назначения по параметрам в номинальном режиме должны соответствовать указанным в таблице 1. Таблица 1 – Технические характеристика насосов типа ЦНСв
Тенденции совершенствования конструкцииПодбор подходящего насоса – непростая задача, так как расчетные параметры зачастую отличаются от фактических рабочих параметров, при которых проявляются некоторые недостатки и сбои в работе центробежных насосов На практике вывод насоса из эксплуатации на ремонт может быть вызван рядом причин: 1) Основная причина – недостаточность обеспечения нужного дебита перекачиваемого вещества или недостаточный напор жидкости. 2) Помимо первой причины существует масса других причин, по которым эксплуатация насоса должна быть немедленно прекращена. Например, проблемы связанные с недостатками уплотнения, что ведет к утечкам, потере герметизации, охлаждения, пожарной безопасности; 3) Проблемы, связанные с неисправностью подшипниковой опоры двигателя насоса, которые ведут к ухудшению смазки, её загрязнению, потере охлаждения, неестественному шуму, возникающему в процессе работы; 4) Недостатки корпуса насоса, чрезмерно высокий уровень шума и вибрации. Устранение возможности возникновения вышеописанных неисправностей и недостатков является одним из направлений, для которых необходимо разрабатывать новые конструкторские решения. Модификация насосов ЦНС направлена на наиболее значимые для потребителя параметры такие как повышение КПД, увеличение срока службы насоса, снижение стоимости эксплуатации насоса. К другим целям модификации можно отнести достижение максимального удобства монтажа, эксплуатации и ремонта насоса. К основным узлам центробежного насоса относятся: рабочее колесо, направляющий аппарат, корпус насоса, вал, подшипники, уплотнители. В химической промышленности представители технического руководства, эксплуатационного и ремонтного персонала все чаще проявляют интерес к насосам и арматуре в корпусах из черных металлов с футеровкой проточной части полимерами или в полном полимерном исполнении - как оптимальному варианту по критерию «стоимость/эффективность». По данным Exxon Chemical 80% насосов выводятся из эксплуатации по причине механической неисправности сальникового уплотнения, остальные 20% - по причине поломки подшипников. Стоимость ремонта в течение первых 5 лет эксплуатации примерно в два раза превысит стоимость самого насоса. На данный момент на рынке присутствуют насосы с электромагнитным приводом и магнитной муфтой вместо сальникового уплотнителя, что позволяет существенно уменьшить затраты на эксплуатацию. В химическом насосостроении для различных узлов является актуальным применение таких материалов как: ПВДФ, ПВХ, полипропилена, полиэтилена, фторсодержащего каучука, этилен-пропиленового каучука и керамики. Материалы подбираются исходя из агрессивности перекачиваемой среды и её температуры. Из-за того, что в нефти содержится некоторое количество воды и других примесей то направления технической модификации центробежных насосов для нефтедобычи можно охарактеризовать следующим образом: -100% насосов с вынесенной в осевой опорой; -Гидрозащита; -Насос должен быть максимально коротким, износостойким, коррозионностойким; -Необходимо компрессионное исполнение, когда рабочие колеса имеют жесткую связь с валом. Наиболее эффективной является компрессионно-пакетная сборка; -Минимальная длина насоса должна достигаться за счет увеличения числа оборотов. Однако зависимость износа от частоты оборотов является кубичной, что требует применения нестандартных материалов, повышающих износостойкость; -КПД насоса также можно увеличить за счет уменьшения шероховатости поверхности его рабочих органов. В энергетике направления движения технической модификации можно охарактеризовать следующим образом: увеличение КПД и напора, с уменьшением мощности и стоимости эксплуатации и ремонта. В энергетике используются насосы типа ЦНС для перекачивания холодной воды до 450С, для перекачки горячей воды используются насосы типа ЦНСГ работающего в температурном диапазоне от 45 до 1050С. В настоящее время существует огромный выбор ЦНС насос с разными параметрами для разных потребностей. Модификация насосов типа ЦНС будет проходить в нескольких направлениях. Увеличение КПД. Одним из характерных приемов повышения к.п.д. для центробежных насосов является обточка рабочего колеса. Конкретный подбор рабочего колеса под нужные режимы (подача и напор) позволяет, особенно на крупных насосах, получать значительную экономию энергии. Увеличение надёжности. Надёжность насос в процессе эксплуатации является важным фактором. Для увеличения надёжности применяются различные конструкционные материалы: легкий алюминий- для тяжелых строительных работ и шахт, износостойкий чугун- для коррозионной среды или работы с морской водой, нержавеющая сталь - для обеспечения дополнительной коррозионный стойкости и алюминиевая бронза - для исключительно коррозионных сред. Одними из направлений технической модификации могут служить следующие улучшения • применение новой проточной части (новые рабочие колеса, направляющие аппараты); • установка торцевых уплотнений с системой промывки в процессе эксплуатации или сальниковых уплотнений из графита, позволяющих работать насосу без протечек с подтяжкой сальников один раз в год; • установка на валу защитных резиновых колец, предотвращающих размыв посадочных мест вала и рабочих колес; • применение в межступенчатых уплотнениях твердосплавных эррозионностойких колец; • установка оптимизированного узла разгрузочного устройства; • применение в качестве соединительного узла (насос-двигатель) гибкой пластинчатой муфты; • установка датчика осевого сдвига с автоматической сигнализацией допустимого износа гидропяты. В результате применения данных модификаций : • увеличен ресурс работы в 2 - 2,5 раза; • расширена допустимая оптимальная зона работы; • повышена эффективность в рабочей зоне эксплуатации; • уменьшен уровень вибрации; • снижены до минимума внешние утечки; • обеспечен легкий доступ ко всем узлам; • максимально упрощена схема сборки; • улучшен дизайн. Производство насосов осуществляется в специализированных цехах, оснащенных самым современным технологическим оборудованием. На всех стадиях производства от выплавки металла до изготовления деталей, сборки и испытания узлов и готового изделия предусмотрен всесторонний контроль всех конструктивных и технологических параметров. ПроизводителиВ настоящее время на состояние российского рынка насосного оборудования традиционно оказывает существенное влияние активность зарубежных компаний. Наиболее активную коммерческую деятельность ведут следующие зарубежные компании: Calpeda, Wilo, ESPA, Vipom, Grundfos, Nocchi, DAB, Pedrollo, Hydrovacuum. Широкий сегмент на насосном рынке представлен компаниями из Германии, европейскими фирмами из Турции, Италии, Польши, а также такими известными брендами как Siemens, Samsung Techwin, Finder Pompe, Оddesse Pumpen-und Motorenfabrik GmbH, Kaeser Kompressoren, J. Helmke & Co., Compressor Valve Engineering и другими. Очень активно ведут себя на рынке производители из Кореи, Тайваня и Китая. Российские предприятия насосостроения умело конкурируют с поставщиками насосов из стран дальнего и ближнего зарубежья, особенно в области несложных видов насосов. Однако в последние годы на рынке заметно увеличилась доля сложных и дорогих насосов. На сегодняшний день фирма Speroni S.R.L. является одним из крупнейших производителей насосного оборудования. Компания имеет две известные зарегистрированные торговые марки насосного оборудования Marina и Speroni. В программе производства широкий модельный ряд бытового насосного оборудования: станции водоснабжения, погружные и дренажные насосы, фонтанные насосы; а также оборудования для систем отопления, систем охлаждения и кондиционирования воздуха, промышленных циркуляционных установок. Корпорация Sundyne (США) более 30 лет является ведущим производителем в области высокотехнологичного оборудования – центробежных насосов и компрессоров. Насосы Sundyne широко применяются для перекачивания различного вида топлива, в химической, нефтеперерабатывающей промышленностях, энергетике. Компания Iron Pump была основана в 1906 году тремя датскими инженерами. За более чем вековой опыт работы Iron Pump стала одним из ведущих производителей центробежных и поршневых насосов для морской промышленности в Европе. Эксплуатационные параметрыПоказатели технической и энергетической эффективности насоса в номинальном режиме, а также конструктивные показатели должны соответствовать таблице 2. Таблица 2 – Конструктивные показатели
Примечания: -КПД насоса указан для оптимального режима в рабочем интервале характеристики. Производственное отклонение абсолютного значения КПД насоса - минус 3%. -Отклонение по массе +5%. Отклонение в противоположную сторону не регламентируется. -Коэффициент кавитационного запаса R=1,1 Эксплуатация насоса (агрегата) за пределами рабочего интервала не рекомендуется из-за снижения энергетических показателей и показателей надежности. Вибрация измеряется на головках болтов, жестко крепящих насос к фундаменту в направлении, перпендикулярном к его опорной поверхности. Показатели назначения по потребляемым средам должны соответствовать указанным в таблице 3. Таблица 3- Назначения по потребляемым средам
Показатели надежности насоса при эксплуатации в рабочей части характеристики должны соответствовать таблице 4. Таблица 4 – Показатели надежности
Примечания: -Показатели надежности насоса (агрегата) уточняются по сведениям с мест эксплуатации. -Критерием предельного состояния является снижение напора более чем на 10% от номинального значения; -Критерием отказа является нарушение нормального функционирования насосов, не устраняемое регулировкой при техническом обслуживании. -Величина наработки на отказ указана без учета замены ремонтного комплекта торцового уплотнения необходимость замены сальниковой набивки не считается отказом насоса. замена элементом из ЗИП не рассматривается как отказ насоса. -Назначенный срок службы обеспечивается заменой (при необходимости) быстроизнашивающихся частей насоса и комплектующих. По достижении насосом назначенного срока службы при сохранении технико -экономических показателей может быть принято решение о продолжении эксплуатации. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||