СЭУ-последний Кирис Учебное пособие. Н. А. Козьминых Судовые энергетические установки и электрооборудование судов учебник
 Скачать 11.94 Mb.
|
5.8. Насосы гидродинамического действия5.8.1. Центробежные насосыВ центробежных насосах перекачивание жидкости осуществляется за счет действия на жидкость центробежной силы, сообщаемой жидкости лопастями вращающегося рабочего колеса. Основными узлами центробежных насосов являются рабочие колеса, корпуса, в которых эти колеса вращаются, и устройства для подвода и отвода жидкости. Рабочие колеса имеют лопасти и установлены на валах, которые вращаются приводным двигателем. Жидкость подводится в полости между лопастями и дисками рабочего колеса и получает вращательное движение. Под действием центробежной силы жидкость направляется к внешней окружности рабочего колеса и выталкивается за его пределы. Такое движение жидкости является непрерывным и равномерным процессом. К достоинствам центробежных насосов относятся простота устройства, небольшое количество частей, высокая надежность, возможность получения больших подач в широком диапазоне необходимых давлений. Благодаря этому насосы такого типа получили очень широкое распространение на судах в качестве питательных, конденсатных, циркуляционных, противопожарных, трюмно-осушительных и балластных. На рис. 63 представлена схема одноступенчатого консольного центробежного насоса с односторонним подводом жидкости при всасывании.  Рис. 63. Схема центробежного насоса: 1 – подвод жидкости, 2 – рабочее колесо, 3 – спиральный отвод жидкости, 4 – нагнетательный патрубок Проточная часть насоса образована подводом 1, рабочим колесом 2 и отводом 3. Жидкость поступает по подводу из всасывающего трубопровода в рабочее колесо, заполняя пространство между лопастями «б» с шириной на входе «в1» и на выходе «в2». Лопасти “б” обычно отлиты заодно с задним несущим и передним ведомым дисками. Форма и кривизна лопастей существенно влияют на напор и подачу насоса. Рабочее колесо, благодаря воздействию лопастей на жидкость, вращает поток и сообщает ему необходимую энергию. Жидкость движется от центрального всасывающего отверстия диска к периферии и по спиральному отводу 3 направляется к нагнетательному патрубку 4. При входе жидкости на лопасти рабочего колеса скорости потока и давления распределены неравномерно. Неодинаковы давления у передней и тыльной сторон лопасти, при этом давление с тыльной стороны заметно ниже. Если давление понизится до давления парообразования при данной температуре, то в межлопастном пространстве, в зонах пониженного давления образуются пузырьки пара. При дальнейшем движении потока вдоль лопастей давление повышается, пар мгновенно конденсируется и жидкость устремляется в освободившееся при конденсации пространство. В результате возникает ударное давление, оказывающее разрушающее воздействие на лопасти. Это явление называется кавитацией. Кавитация сопровождается шумом и треском внутри насоса и может вызвать вибрацию насосной установки. Для длительной безаварийной эксплуатации насоса необходимо создать условия исключающие кавитацию. В этой связи значение удельной энергии жидкости при входе потока на рабочее колесо должно обеспечить создание заданной скорости входа, преодоление потерь при входе и избыток напора превышающий тот, при котором начинается кипение. Исходя из этого определяется высота установки насоса над уровнем всасываемой жидкости – максимально допустимая геометрическая высота всасывания: Z = [(pа – pn)/ρg] – hl – φΔh где: pа – давление на поверхности жидкости в приемном резервуаре, pn – давление парообразования при эксплуатационной температуре, ρ – плотность перекачиваемой жидкости, g – ускорение свободного падения, hl – гидравлические потери во всасывающем трубопроводе, φ = 1.2 – 1.3 коэффициент запаса, предупреждающий возможность вскипания жидкости, Δh – минимальный избыточный напор. На рис. 64 показано устройство одноступенчатого центробежного насоса с двусторонним подводом воды.  Рис. 64. Одноступенчатый центробежный насос с двусторонним подводом: 1 – рабочее колесо, 2 – корпус, 3 – уплотняющее кольцо, 4 – вал, 5 – опорные подшипники, 6, 7 – соединительные полумуфты, 8 – уплотнения, 9 – корпус, 10– колесо водокольцевого насоса, 11– вал, 12 – упорный подшипник Рабочее колесо 1 посажено на вал 4 и располагается в литом корпусе насоса 2. Уплотняющее кольцо 3 уменьшает возможность перетекания жидкости из отводящей в приемные полости. Опорные подшипники 5 удерживают вал от осевых сдвигов. Уплотнения 8 служат для устранения подсоса воздуха. В нижней части насоса, в корпусе 9, находится самовсасывающий водокольцевой насос с лопаточным колесом 10, сидящим на валу 11, укрепленном в упорном подшипнике 12. Вспомогательный водокольцевой насос обеспечивает создание вакуума во всасывающем трубопроводе при пуске основного центробежного насоса. Его использование необходимо в случае, если насос установлен выше уровня жидкости в приемном резервуаре. При эксплуатации центробежных насосов следует выполнять ряд общих требований:
Во время работы насоса осуществляется периодический контроль за работой смазочных устройств, показаний мановакууметрических приборов, частоты вращения вала, поступлением жидкости в уплотняющие устройства, если это предусмотрено. 5.8.2. Осевые насосыВ осевых насосах жидкость перемещается под действием винтового пропеллера в осевом направлении. Выходные каналы и направляющие лопатки устроены таким образом, что кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную и при этом повышается давление жидкости. Перед рабочим колесом установлен направляющий аппарат с неподвижными лопастями, которые могут быть либо вертикальными, либо изогнутыми для закручивания потока перед поступлением на рабочее колесо. При выходе из рабочего колеса поток попадает на неподвижные лопасти выходного направляющего аппарата и за счет вращения получает осевое движение на выходе. Кинетическая энергия частично преобразуется в давление. Рабочее колесо находится в корпусе насоса, внутренний диаметр которого равен диаметру трубопровода. На рис. 65 показано устройство реверсивного осевого насоса.  Рис. 65. Реверсивный осевой насос: 1 – упорный подшипник, 2 – корпус подшипника, 3 – сальник, 4 – вал, 5 – корпус, 6 – пропеллер, 7 – диффузор Корпус насоса 5 имеет разъемы, обеспечивающие доступ к пропеллеру 6. В месте выхода вала 4 из корпуса установлен механический сальник 3, препятствующий утечкам жидкости. На приводном валу установлен упорный подшипник 1 с самоустанавливающимися подушками. В качестве привода может использоваться электродвигатель или паровая турбина. Иногда, для регулирования напора и подачи в достаточно широких пределах и обеспечения при этом более высокого КПД, применяются рабочие колеса с поворотными лопастями, такая конструкция позволяет менять угол установки лопастей, что в свою очередь, изменяет напорную характеристику насоса. Осевые насосы применяются в случае необходимости перекачивания больших масс воды при низком давлении – например для прокачки воды в конденсаторах. Обслуживание осевых насосов при эксплуатации аналогично центробежным насосам. 5.8.3. Струйные насосыСтруйные насосы иногда называют струйными аппаратами, так как в них отсутствуют движущиеся части. Для перекачивания жидкости в этих насосах обеспечивается устойчивый поток рабочей жидкости или газа, получивший энергию за пределами насоса. В свою очередь перекачиваемая жидкость подсасывается к месту смешения. Струйные насосы предназначенные для удаления жидкости из резервуара называются эжекторами, а струйные насосы нагнетающие жидкость в какую либо емкость – инжекторами. На рис. 66 представлена схема эжектора трюмной осушительной системы.  Рис. 66. Схема эжектора: 1, 2 – патрубки, 3 – камера смешения, 4 – сопло, 5 – цилиндрический участок, 6 – диффузор, 7 – отливной трубопровод, 8 – шток, 9 – рычаг, 10 захлопка Рабочая вода по цилиндрическому патрубку 2, при давлении Р, создаваемом внешним независимым источником (насосом небольшой производительности), подводится к коническому соплу 4. После прохождения сопла давление резко уменьшается, а скорость потока возрастает. В результате возникшего разряжения в камеру смешения 3 по патрубку 1 подсасывается перекачиваемая жидкость. В камере смешения происходит смешение двух потоков, процесс заканчивается на цилиндрическом участке 5. Скорость потока, определяющая его энергию, должна быть достаточной для подъема и удаления жидкости за борт через отливной трубопровод 7. В диффузоре 6 происходит плавное снижение скорости потока. Отливной трубопровод снабжается невозвратной бортовой захлопкой 10, имеющей привод от рычага 9 и штока 8 для предотвращения попадания забортной воды в трюм судна. Струйные насосы на судах используются: – для создания вакуума в конденсаторах и испарительных установках – в этом случае рабочим телом является, как правило, пар, иногда может быть использована забортная вода; – в качестве эжекторов осушительных трюмных систем и спасательных водоотливных средств отдельных отсеков, рабочим телом является забортная вода. Водоотливные эжекторы являются наиболее эффективными аппаратами для автономных осушительных систем отдельных отсеков. |