варя. Ведёрников 2. Основные сведения из гидравлики
 Скачать 4.59 Mb.
|
|
§ 30. Примеры составления и чтения схем насосных установок Используя условные обозначения объемных насосов (рис. 38), можно построить или прочесть готовую схему насосной установки (рис. 39) с трубопроводами и контрольно-измерительными приборами. Установка предназначена для перекачивания кислоты. Насос 1 поршневой, одностороннего действия, приводится в работу от электродвигателя переменного тока 8 через редуктор 13, муфту 7, коленчатый вал 5, уложенный в подшипники 6, шатун 4, ползун 3 и шток 2. Насосная установка подключена к общим трубопроводам 12 клапанами с ручным и электрическим приводами 9, 10 и 11. Клапаны 11 предназначены дли загрузки и регулирования по-  дачи насоса. Давление на линиях всасывания и нагнетания измеряют с помощью первичных устройств 1а и 5а и вторичных приборов 16 и 56 с дистанционной электрической передачей. Мощность электродвигателя определяют приборами За и 36. Температуру подшипников электродвигателя измеряют одинарным термометром сопротивления 4а, измерительным и сигнализирующим прибором 46 с сигнальной лампой 4в, температуру подшипников насоса — приборами 2а, 26, 2в. Подачу насоса устанавливают с помощью сужающего устройства (первичный прибор) 6а и пневматическим, показывающим и самопишущим вторичным прибором 66. Контрольные вопросы. 1, Как классифицируют насосы по виду рабочих органов? 2. Как устроен привод насоса? 3. Расскажите о принципе работы насоса двустороннего действия. 4. Назовите основные сборочные единицы поршневых насосов. 5. Какие виды сальниковых уплотнений используют в насосах? 6. По каким формулам можно подсчитать полезную мощность насоса? 7. Почему  возникает неравномерность подачи насосов при двойном ходе поршня?. 8. Что называется геометрической высотой всасывания? 9. Для чего применяют газовые колпаки? 10. Какую индикаторную диафрагму называют нормальной, а какую эксплуатационной? 11. Как устроена гидравлическая часть насоса? 12. Для чего используют дозировочные и синхродозировоч-ные агрегаты? 13. Как устроены и работают ручные насосы? Глава V ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ § 31. Общие сведения Классификация. Динамическими называют насосы, в которых жидкость перемещается под силовым воздействием на нее в корпусе, постоянно сообщающимся со входом и выходом насоса. К динамическим насосам относятся лопастные, электромагнитные и насосы трения. В лопастных насосах жидкость перемещается путем обтекания лопаток. Электромагнитным называют динамический насос, в котором жидкость перемещается под воздействием электромагнитных сил. В насосах трения жидкость перемещается под действием сил трения, например вихревой насос. Лопастные насосы разделяют на центробежные и осевые. Центробежными называт насосы, в которых жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к периферии. В осевом насосе жидкость перемещается через рабочее колесо в направлении оси колеса. Центробежные насосы классифицируют по нескольким признакам: по числу колес —одноколесные и многоколесные, одноколесные насосы называют одноступенчатыми, а многоколесные с последовательным прохождением жидкости через колеса — многоступенчатыми; по создаваемому напору — низконапорные до 15 м, среднена-порные от 15 до 40 м, высоконапорные более 40 м; по способу подвода жидкости на рабочее колесо —с односторонним и двусторонним входами; по способу отвода жидкости из рабочего колеса — спиральные и секционные; по расположению вала — горизонтальные и вертикальные; по направлению потока жидкости в рабочем колесе — радиальные, или центробежные, в которых жидкость входит в рабочее колесо в осевом направлении, а выходит в радиальном, осевые, или пропеллерные, в которых жидкость входит и выходит в осевом направлении, диагональные, в которых лопатки рабочего колеса сообщают жидкости движение под некоторым углом к оси рабочего колеса; по роду перекачиваемой жидкости — водяные, кислотные, щелочные, нефтяные и др.; по особенностям конструкции — консольные, моноблочные, герметичные и др. Принцип действия. В корпусе центробежного насоса расположено на оси рабочее колесо с лопастями. Если в корпусе насоса находится жидкость, то при вращении рабочего колеса, жидкость будет раскручиваться, на каждую частицу жидкости будет воздействовать центробежная сила, которая и выбросит частицы из пространства между лопастями. В освободившийся объем поступит жидкость из всасывающего трубопровода. Таким образом, в центробежном насосе вначале происходит нагнетание жидкости под действием центробежной силы, затем всасывание. Процесс идет непрерывно, значит, и подача жидкости насосом также непрерывная. При выходе из насоса жидкость имеет большие скорость и напор, под действием которого она перемещается по напорному трубопроводу. Основными частями центробежного насоса (рис. 40) служат рабочее колесо 1, насаженное на вал 2, корпус 3, всасывающий патрубок, или подводящий канал 5 и нагнетательный патрубок, или отводящий канал 4, соединяющий насос с трубопроводами. Для перекачивания больших количеств жидкости при сравнительно небольшом запоре применяют насосы с двусторонним всасыванием жидкости на колесо. Жидкость поступает в осевом направлении с двух сторон, за лопастями колеса два потока соединяются Для нагнетания жидкости под давлением выше 0,5 МПа обычно используют многоступенчатые насосы двух типов: секционные и спиральные. В насосах секционного типа жидкость из рабочего колеса поступает в диффузор, далее в обратный направляющий аппарат и затем на всасывание в следующее рабочее колесо. На рис. 41 показана схема центробежного многоступенчатого насоса секционного типа. На валу в общем корпусе размещено несколько колес 1. Жидкость, переходя из одного колеса в другое, протекает через лопаточный диффузор 3 и обратный направляющий аппарат 2. В многоступенчатых центробежных насосах спирального типа жидкость подается рабочим колесом в спиральную камеру, затем по диффузору (расширяющемуся патрубку) в колесо следующей ступени. Насосы спирального типа имеют более высокий КПД, чем насосы секционного типа, они проще в изготовлении и обслуживании. В осевых насосах рабочее колесо напоминает гребной винт катера (рис. 42). Если такое рабочее колесо поместить в тру-  бу с жидкостью, то при вращении колеса на его лопатках 2 будут возникать подъемные силы, уравновешивающие массу столба жидкости над рабочим колесом. Под действием этих сил жидкость получает поступательное движение по нагнетательному патрубку 4 вдоль оси трубы, т. е. корпуса насоса. Одновременно жидкость вращается вокруг оси вала 1. Для устранения вращательного движения перекачиваемой жидкости за рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат 3, лопатки которого загнуты противоположно лопаткам рабочего колеса. В вихревом насосе жидкость перетекает с лопатки 2 на лопатку рабочего колеса 3 и, пройдя почти полный оборот, выбрасывается через патрубок в напорный трубопровод 4 (рис. 43). Образующийся при вращении колеса как бы вихрь подсасывает новые порции жидкости из всасывающего трубопровода 1. При одинаковых размерах колес и одинаковой частоте вращения вала вихревой насос создает напор в 4—5 раз больший, чем центробежный. § 32. Схема установки центробежных насосов Центробежные насосы используют для перекачивания жидкостей, находящихся в открытых (колодцах) и закрытых резервуарах, аппаратах, трубопроводах. При перекачивании жидкостей из открытых резервуаров насосы устанавливают либо выше уровня жидкости (рис. 44, а), либо ниже — под заливом (рис. 44, б). В некоторых насосах на нижнем конце всасывающего трубопровода 8 монтируют сетку и приемный затвор (рис. 44, а). Сетка служит для задержания частиц, находящихся в перекачиваемой жидкости. Приемный обратный затвор удерживает жидкость в насосе и всасывающем трубопроводе при заливке насоса перед пуском или при его остановке. Обратные затворы устанавливают в насосах, располагаемых выше уровня перекачиваемой жидкости. В насосах, перекачивающих жидкость из закрытого резервуара или трубопровода (рис. 44, в), давление на линии всасывания может быть выше или ниже атмосферного. Для нормальной работы насос оснащен следующей арматурой и контрольно-измерительными приборами: задвижкой, или клапаном 1, па всасывающем трубопроводе; краном, устанавливаемом в верхней части корпуса насоса, для выпуска воздуха при заливке насоса; вакуумметром 2, который устанавливают на насосах, расположенных выше уровня жидкости, перекачиваемой из открытых резервуаров, или на насосах, перекачивающих жидкость из закрытых резервуаров с давлением ниже атмосферного (манометр устанавливают на насосах, всасывающих жидкость под напором); манометром 3, присоединенным к напорному патрубку и служащим для измерения напора насоса; обратным затвором 4, который не допускает движения жидкости из напорного коллектора 6 в насос при параллельной работе нескольких насосов; задвижкой, или клапаном 5, на напорном трубопроводе 7, их используют при пуске и остановке насоса, а также для регулирования подачи и напора;  устройством для заливки насоса перед его пуском; расходомером для измерения расхода жидкости. При автоматическом управлении работой насоса на линиях всасывания и нагнетания устанавливают задвижки с пневматическим или электрическим приводом и устройства для дистанционного управления пуском и остановкой двигателя насоса. § 33. Основные параметры центробежного насоса Основными параметрами центробежного насоса служат подача; напор, мощность, КПД и частота вращения вала. Подача насоса Q — это действительный объем жидкости, перекачиваемый в единицу времени. Массовая подача G представляет собой отношение массы подаваемой жидкости ко времени. Для приближенной оценки максимальной подачи центробежного насоса пользуются формулой Q=KD2, где D — диаметр нагнетательного патрубка; К — коэффициент, который для насосов с нагнетательным патрубком менее 100 мм равен 13—16, а более 100 мм — 20—25. В центробежных насосах встречаются объемные потери, которые обусловлены вытеканием жидкости через различные уплотнения. У современных крупных центробежных насосов объемный КПД η0 = 0,96/0,98, а у небольших и средних насосов η0= 0,85/0,95. Гидравлические потери в центробежных насосах обусловлены несовершенством изготовления проточной части и рабочих колес. Эти потери учитывают гидравлическим КПД. Для современных насосов ηг=0,85/0,96. Небольшие насосы с плохой обработкой внутренних поверхностей имеют ηг =0,8/0,85. Механические потери обусловлены трением в уплотнениях и подшипниках, а также трением жидкости о поверхности рабочих колес и других частей насоса. Механический КПД крупных насосов ηм=0,92/0,96. Общий КПД различных насосов может быть η= 0,6/0,92, его определяют по формуле η= QρH/(102 N), где ρ — плотность жидкости, кг/м3; H— напор, м; N — мощность насоса, кВт; Q — подача, м3/с. Напор насоса H — это прирост удельной энергии жидкости, подученной ею в насосе. Числовое значение напора зависит от конструкции колеса и его размеров, от частоты вращения вала и свойств жидкости. Напор можно подсчитать по формуле H=p/(pg), где р — давление, Па; р —плотность жидкости, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2. Полезную мощность насоса Na определяют по формуле Nn= =pgQH, где Q — подача насоса, м3/с; р — плотность жидкости, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2; H—напор насоса, м. В центробежных насосах различают вакуумметрическую и геометрическую высоту всасывания. Вакуумметрическая высота всасывания любого насоса слагается из геометрической высоты всасывания Hг.в(см. рис. 44, а), потерь напора во всасывающем трубопроводе Нс.в , скоростного напора во всасывающем патрубке насоса v2/(2g) и может быть определена по формуле Hвак=Hг.в + + v2/(2g)+ Нс.в Допустимая вакуумметрическая высота всасывания — это та высота, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей. Допустимую вакуумметрическую высоту всасывания указывают при определенной температуре перекачиваемой жидкости, давлении на ее поверхность, подаче и частоте вращения вала насоса. Полную высоту подъема (напор насосной установки) определяют по формуле H=Hг+Hс, где Hг=Hг.в+Hг.н — общая геометрическая высота подъема жидкости, которая складывается из гео-  метрической высоты всасывания и пьезометрической высоты нагнетания; НС= НС.В + НС.Н— сумма потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах. Потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах состоят из потерь напора на преодоление сопротивления трения о стенки труб и потерь на преодоление местных сопротивлений при прохождении жидкости через задвижки, клапаны и т. д. Если центробежный насос установлен так, что вакуумметриче-ская высота всасывания больше, чем необходимо для данного насоса, если температура перекачиваемой жидкости высокая, а также негерметичен всасывающий трубопровод, увеличено сопротивление на линии всасывания, то может наступить явление, называемое кавитацией. Кавитация — это разрушение лопаток и корпуса центробежного насоса под действием множества микроударов, возникающих при захлопывании пузырьков паров жидкости при попадании потока из области низкого давления (всасывание) в область высокого давления (нагнетание). Пузырьки паров образуются тогда, когда давление в потоке жидкости становится меньше давления паров жидкости при данной температуре. Кавитация сопровождается характерным шумом при работе насоса, вибрацией, снижением КПД, напора и подачи. При возникновении кавитации насос необходимо немедленно' выключить, найти и устранить причину кавитации. Для предотвращения кавитации следует правильно устанавливать насос и обеспечивать нормальные условия его эксплуатации. |