Как влияет мощность двигателя на производительность насоса

Насосы. Что важнее напор или производительность?

» Что важнее напор или производительность?»

Мы в своей практике неоднократно сталкивались с таким вопросом. Отвечаем: важны оба параметра, а еще много других, когда Вы выбираете насосное оборудование под конкретные задачи.

Сегодня поговорим про лидеров по напору и по подаче — насосы ЦНС и Д

Подача (производительность) — объём воды, подаваемый насосом в единицу времени, измеряется в м/ч или л/с.

Напор , измеряется в метрах и дает информацию о том, что насос может поднять жидкость на данную высоту.

Насосы тип Д и ЦНС (ЦНСГ) предназначены для перекачки воды без механических примесей, при этом они решают принципиально разные задачи, где -то необходимо перекачать большой объём воды, а где -то нужен высокий напор.

Насосы типа Д

Насосы Д, 1Д, 2Д (насосы двухстороннего входа) разработаны для решения задач, связанных с перекачиванием больших объемов жидкости в единицу времени. Выпускаются модели с производительностью от 160 до 2000 м3/ч и более. Самые мощные агрегаты могут перекачивать до пяти миллионов литров воды в час!

Центробежные горизонтальные одноступенчатые насосы Д, 1Д и 2Д имеют двухсторонний полуспиральный подвод перекачиваемой среды к рабочему колесу, а также спиральный отвод. Двухсторонний вход жидкости в рабочее колесо обеспечивает уравновешивание осевых сил, что разгружает вал и придает прочность и долговечность конструкции. Разъем корпуса насоса расположен в горизонтальной плоскости. Патрубки всасывания и напора находятся в нижней части корпуса, таким образом, разборка и замена роторных деталей возможна без отсоединения трубопровода и демонтажа двигателя. Привод ротора осуществляется через упругую втулочно-пальцевую муфту от электродвигателя. Опоры ротора — радиальные или радиально-упорные подшипники. Конструкция проточной части имеет еще один неоспоримый плюс – патрубки входа и выхода расположены в линию, что упрощает монтаж насоса. За это насосы Д, 1Д, 2Д имеют второе название – линейные.

Насосы ЦНС(Г), 1ЦНС(Г) (секционные насосы) разработаны для решения задач, связанных с перекачкой жидкости под большим напором. Производятся модели с напором от 44 до 330 м и более. Насосы ЦНС ЦНСГ, 1ЦНС(Г) (секционные насосы) имеют многоступенчатую конструкцию. Это позволяет получать высокие напоры. Жидкость, получив напор от одной крыльчатки, поступает во вторую, напор двух крыльчаток складывается, жидкость переходит в третью крыльчатку и т.д. В итоге на выходе из последнего рабочего колеса жидкость имеет напор, который является суммой напоров всех крыльчаток. Рабочие колеса, поставленные на одном валу последовательно, исполняют роль отдельных насосов, поставленных в последовательную связку. Насос может качать, и холодную, и горячую воду (Г).

Остались вопросы? Звоните, мы будем рады помочь Вам в выборе насоса.

Источник

Скважина на воду: регулирование производительности насоса

Способы регулирования производительности скважинных насосов

Специалисты рекомендуют выбирать скважинный насос так, чтобы его мощность была меньше производительности скважины на 15-20%. Это обусловлено тем, что применяя насос, производительность которого превышает дебит скважины, можно вывести дорогостоящий насос из строя. Это обязательно произойдёт, если насос полностью выкачает воду из скважины и станет работать «всухую» — без воды. Надо заметить, что существуют модели, оборудованные защитой от такой аварии. Если же такая защита не предусмотрена, то подшипники немедленно выйдут из строя. Кроме того, не рекомендуется осушать скважину «до нуля». Сухой забой приведёт к быстрому заиливанию. В обоих случаях результат очевиден: потребуется замена насоса и ремонт скважины.

Чаще всего подобрать насос нужной производительности из стандартного ряда сложно. То его нет в продаже, то существующие стандарты не позволяют обеспечить необходимую разницу.

В таких случаях можно применить способы искусственного уменьшения производительности насоса. Сразу же отметим, что лучше этого не делать вообще. Но если всё же такая необходимость возникла, то пригодится знание основ гидравлики и конструкций погружных насосов.

Разработано пять научно обоснованных способов решения проблемы.

1. Уменьшить напряжение в сети питания насоса. Для этого выполняют монтаж простейшей электрической схемы с электропитанием насоса через трансформатор, имеющий ручную регулировку вырабатываемого напряжения – так называемый ЛАТР.

2. Понизить частоту вращения вала электродвигателя насоса. В физике эффект называется частотным регулированием.

3. Создать дополнительное гидравлическое сопротивление в разводящей сети – установить запорную арматуру.

4. Устроить так называемый байпас – направить часть воды обратно в скважину.

5. Для эксплуатации водоносов с малой отдачей используют специальные конструкции скважин с увеличенным отстойником или увеличенным диаметром колонны.

Плюсы и минусы решений

1. При уменьшении напряжения в питающей сети увеличивается риск автоматического срабатывания защиты от колебаний напряжения. Современные модели допускают работу с колебаниями напряжения не более 10%, иначе сработает защита. Снижая напряжение до предела, спровоцируем срабатывание защиты.

2. С научной точки зрения самым лучшим вариантом является частотное регулирование. Использование частотных регуляторов обеспечивает энергосбережение, полную автоматизацию процесса подъема воды. При этом, за счет малых габаритов устройства управления, удается существенно снизить требования к площади для размещения устройств системы автономного водоснабжения.

Но далеко не все современные модели насосов имеют такую регулировку. Стоимость такого оборудования достаточно велика. Поэтому производители не слишком стремятся устанавливать частотную регулировку на обычные модели из-за резко возрастающей конечной стоимости изделий.

3. Установка дополнительного вентиля проблему решает. Но опять возрастает вероятность преждевременного выхода насоса из строя. Насос рассчитан на работу при определённых напорах и скоростях движения жидкости. Один из законов гидравлики гласит, что гидравлическое сопротивление снижает скорость потока жидкости. Производители рассчитали конструкцию насоса с учётом охлаждения его при работе перекачиваемой жидкостью. Снизив скорость перекачиваемого потока, искусственно уменьшаем отвод тепла от основных узлов насоса. Насос начинает работать с перегрузкой и это приведёт к перегреву и заклиниванию подшипниковых узлов.

4. Наиболее популярным и безопасным с любой точки зрения является метод перепуска части воды с выхода насоса в скважину. Реализация способа потребует изменений в схеме разводящих сетей. Чаще всего это связано с проведением сварочных работ, что тоже не всегда возможно и недёшево. В выкидную трубу надо врезать патрубок с резьбой, на которую устанавливают вентиль или кран. От этого вентиля отводят трубу в скважину. Регулируя степень открытия вентиля, добиваются нужного баланса между производительностью насоса и дебитом скважины. Отметим, что часть энергии в этом случае будет направляться на перепуск воды, но перерасход электричества будет незначительный.

5. Встречаются в практике такие случаи, когда вода очень нужна. Ближайший водонос беден. Дает 200 – 300 литров в час. До следующего водоноса далеко и дорого. В этом случае стабильную работу насоса можно обеспечить, увеличив запас воды в скважине. Сделать это можно либо увеличением диаметра обсадной колонны. В результате можно получить некий гибрид скважины и колодца.

При добыче воды из песков так же используют увеличение длины отстойника (части колонны находящейся ниже фильтра и водоносного слоя). В этом случае насос размещают именно в отстойнике.

Пост интересен другу? Сделайте ссылку в соцсетях.

Ранее о скважинах на воду и насосах:

Источник

Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса (Техническая суть одного разбирательства)

В статье приведена техническая составляющая одного спора между поставщиком и покупателем электродвигателей, аспекты которого могут быть полезны нашим читателям.

Ситуация развивалась так. Компания А приобрела у компании Б электродвигатель 75 квт 3000 об/мин для насоса Д320-70.

Однако при эксплуатации агрегата что-то пошло не так и компания А обратилась к поставщику забрать электромотор обратно и вернуть деньги.

Техническое обоснование в претензии выглядело так (изложение и стилистика сохранены согласно оригинала):

«При получении электродвигателя был проведен визуальный осмотр, габаритные замеры и инструментальная проверка целостности обмоток (тестовое «прозванивание») которые, кроме резкого запаха лака (что свидетельствует о недавнем ремонте электрообмоток), не давали сомнений относительно работоспособности покупаемого оборудования, после чего он был доставлен на территорию предприятия.

Однако в процессе монтажа обнаружилось следующее:

— Стабильная работа приобретенного электродвигателя при тестовом (холостом) запуске без присоединения до насоса Д320-70;

— Удовлетворительная работа приобретенного электромотора при тестовом (холостом) запуске в смонтированном комплекте с насосом Д320-70;

— Нестабильная под напряжением работа электромотора при рабочем запуске откачивания карьерной воды, которая характеризовалась отсутствием «рабочего» напора откачиваемых вод (не более 20% от потребности) что вызвало сомнения в соответствии производственной мощности приобретенного оборудования (оборудование предприятия при аналогичных характеристиках работало на 100%);

— Выход из строя главного вала насоса Д320-70 из-за возможной причины недостаточной мощности электродвигателя.

Компания-поставщик обратилась к нам прокомментировать данную претензию с технической стороны. Ниже приводим некоторые наши рассуждения.

Ми не комментировали последний пункт технической части претензии. Он выходит за пределы нашего понимания. Ибо нам абсолютно не понятно каким образом электродвигатель недостаточной мощности может вывести из строя вал насоса, расчитаный на нагрузку от электродвигателя большей мощности.

Можно ли определить мощность электродвигателя по характеристикам насоса, где он установлен

Убежденность, что электродвигатель не выдает заявленной мощности компания А основывает на том, что не работает оборудование, на которое установлен этот мотор.

По сути в претензию заложено утверждение: «мощность электродвигателя можно определить косвенно по характеристикам оборудования, к которому этот электродвигатель подключен». Однако это утверждение ошибочное, что мы покажем ниже.

В претензии покупатель пишет, что: «нестабильная под напряжением работа электродвигателя», «отсутствие рабочего напора» и так далее.

Как по мне, с технической точки зрения непонятно понятие «нестабильная». В технике все должно быть четко. «Нестабильность» в чем то измеряеться или как-то определяется. Но это пока не важно.

Важно то, что по сути поставщик не имеет никакого отношения к тому, куда покупатель поставил электромотор. Для этого у покупателя должен быть соответствующий технический персонал, отвечающий за правильный подбор, надлежащий монтаж и грамотную эксплуатацию оборудования.

Важно то, что в данном случае технический персонал покупателя не рассмотрел другие причины, которые не имеют отношения к электромотору, но они могут изменять характеристики работы насоса.

Факторы, которые влияют на характеристики насоса

Ниже приводим ряд факторов, влияющих на характеристики насоса.
Например:

  • рабочее колесо насоса вращается в противоположном направлении. Это приведет к значительному снижению характеристик насоса: напора и производительности;
  • неисправность самого насоса: износ или повреждение рабочего колеса, например вследствие попадания посторонних предметов в насос. А попадание посторонних предметов может повредить вал насоса (о чем покупатель, кстати, написал в претензии);
  • неисправность в трубопроводах, подсос воздуха на всасывающем трубопроводе, неисправность трубопроводной арматуры.
Читайте также:  Двигатель 21124 глохнет при холодном запуске

Следовательно, утверждение, что только электродвигатель является причиной неудовлетворительной работы насосного агрегата, по сути ошибочно. Не учтены другие факторы, влияющие на работу насоса.

Мощность 3-х фазного электродвигателя рассчитывается по формуле: Р = 1,78 * U * I * КПД * соs ф
где U напряжение питающей сети, I — сила потребляемого тока. В этой формуле нет «напора откачиваемых вод».

Наш вывод: по характеристикам насоса невозможно однозначно опеределить мощность электродвигателя, подключенного к нему.

Влияние мощности электродвигателя на характеристики насоса

Рабочий орган центробежного насоса — его рабочее колесо, которое при вращении захватывает жидкость из входного трубопровода и выталкивает в выходной. Характеристики насоса зависят от размеров этого рабочего колеса и скорости его вращения.

Если на насос Д320-70 поставить мотор 75 кВт 3000 об/мин или 200 кВт 3000 об/мин при одинаковых размерах рабочего колеса — то характеристики у насоса будут одинаковы в обоих случаях.

Это потому что оба электромотора вращають рабочее колесо насосов почти 3000 оборотов в минуту. Но 75 кВт электромотор нагружен, к примеру, на 95%, а 200 кВт — всего на 50%.

Можно даже установить на насос мотор 55 кВт 3000 об/мин — и насос тоже не поменяет характеристики. Однако мотор 55 кВт будет нагружен, например, на 120%, то есть он будет перегружен и быстро выйдет из строя.

Наш вывод: На готовом насосе (при неизменных геометрических характеристиках и частоте вращения рабочего колеса) изменение мощности электродвигателя не будет менять напор и расход насоса. Влияние имеет только частота вращения рабочего органа насоса — его рабочего колеса.

При определении характеристик насоса полезными могут оказаться закономерности, связанные с частотой вращения вала установленного на насос электродвигателя:

1) Подача насоса пропорциональна частоте вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения в два раза увеличивает подачу в два раза.

2) Напор насоса пропорционален квадрату частоты вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения увеличивает напор в 4 раза.

3) Потребляемая мощность пропорциональна частоте вращения рабочего колеса в третьей степени. Удвоение частоты вращения рабочего колеса увеличивает потребляемую мощность в 8 раз.

Надеюсь статья оказалась чем-то полезной для вас. Задавайте вопросы, оставляйте комментарии, делитесь статей в социальных сетях, регистрируйтесь на сайте для уведомления о новых статьях.

Источник

Напор и производительность центробежного насоса

Введение

Насосы — гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, повышая ее давление. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обусловливает ее перемещение.

Насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе.

Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин. Их применяют для различных целей, начи­ная от водоснабжения населения и предприятий и кончая подачей топлива в двигателях ракет. Насосы применяют в гидропередачах,назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному рабочему органу, а также пре­образование вида и скорости движения последнего посредством жидкости. Гидропередача состоит из насоса и гидродвигателя. Насос, работающий от двигателя, сообщает жидкости энергию. Пройдя через насос, жидкость поступает в гидродвигатель, где передает механическую энергию исполнительному рабочему органу.

По принципу действия различают насосы следующих типов:

НАСОСЫ
Динамические Объёмные
Лопастные Насосы трения Поршневые Шестерённые
Центробежные Осевые Вихревые Струйные Плунжерные Пластинчатые
Диафрагмовые Винтовые

· В динамических насосах жидкость перемещается при воздействии сил на незамкнутый объём жидкости, который непрерывно сообщается с входом в насос и выходом из него.

· В лопастных насосах энергия передаётся жидкости при обтекании лопастей вращающегося рабочего колеса насоса.

— в центробежных насосах давление создается центробежной силой, действующей на жидкость при вращении лопастных колес. Жидкость движется от центра колеса к периферии.

— в осевых насосах жидкость движется в направлении оси колеса при вращении в ней устройства типа гребного винта.

· В насосах трения жидкость перемещается под воздействием сил трения.

— в вихревых насосах в энергию давления трансформируется энергия вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса.

— в струйных насосах перемещение жидкости производится движущейся струей воздуха, пара или воды.

· В объемных насосах разность давлений возникает при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно или вращающимися. К машинам этого типа относятся поршневые и ротационные (шестеренчатые, пластинчатые и винтовые) насосы.

— в поршневых, плунжерных, диафрагмовых насосах жидкость вытесняется телом, движущимся возвратно-поступательно.

— в шестерённых, пластинчатых, винтовых насосах жидкость вытесняется телом, совершающим вращательные движения.

Основные параметры насосов

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность или подача, Q, (м³/сек) определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает, на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли. Напор можно представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей насосом.

Мощностью насоса (мощностью, потребляемой насосом) назы­вается энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу вре­мени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобре­тает энергию в количестве Н, за единицу времени через насос про­текает жидкость весом pgQ. Следовательно, энергия, приобретен­ная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса:

Nп = ρgQН

Мощность насоса на валу N больше полезной мощности Nпна величину потерь в насосе, которые учитываются коэффициентом полезного действия насоса:

N = Nп / ηн =ρgQН/ηн

Величина механических потерь (потери на трение в подшипниках, в уплотнениях, трение поверхности рабочих колес о жидкость) оценивается механическим КПД ηмех, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности к мощности, потребляемой насосом.

Объемные потери (потери энергии жидкости из-за разницы давлений на входе и выходе рабочего колеса, потери производительности при утечке жидкости через зазора насоса) оценивают объемным КПД ηv, равным отношению действительной производительности насоса Q к теоретической Qт.

Гидравлические потери (потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочего колеса и отвода, потери напора) оцениваются гидравлическим КПД ηГ, который равен отношению действительного напора насоса к теоретическому.

Тогда КПД насоса равен:

Коэффициент полезного действия насоса характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и отражает относительные потери мощности в самом насосе.

Для центробежных насосов КПД насоса ηн – 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности — 0,93 – 0,95.

Номинальная мощность двигателя больше мощности на валу вследствие механических потерь в передаче от электродвигателя к насосуи в самом электродвигателе:

ηпер— к.п.д. передачи,

ηдв к.п.д. двигателя.

ηн ηпер ηдв — полный к.п.д. насосной установки η, т.е.

Полный КПД характеризует полные потери мощности насосной установкой.

Установочная мощность двигателя Nуст рассчитывается по величине Nдвс учётом возможных перегрузок в момент пуска насоса:

Nуст = βNдв

гдеβ– коэффициент запаса мощности

Nдв, кВт Менее 1 1-5 5-50 Более 50
β 2 – 1,5 1,5 –1,2 1,2 – 1,15 1,1

Центробежные насосы

В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в спиралеобразном корпусе. В результате воздействия рабочего колеса жидкость выходит из него с более высоким давлением и большей скоростью, чем при входе. Выходная скорость преобразуется в корпусе насоса в давление перед выходом жидкости из насоса. Преобразование скоростного напора в пьезометрический частично осуществляется в спиральном отводе, а главным образом в коническом напорном патрубке и в направляющих каналах.

Лопастные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенча­тыми. Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, много­ступенчатые — несколько последовательно соединенных рабочих ко­лес, закрепленных на одном валу.

На рис. изображена простейшая схемацентробежного насоса — одноступенчатый насос консольного типа. Рабочее колесо у этих насосов закреплено на конце (консоли) вала. Вал не проходит через область всасывания, что позволяет применить простейшую форму подвода в виде прямоосного конфузора.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов — повода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода.

Назначением рабо­чего колеса является передача жидкости энергии от двигателя. Рабочее колесо центробежного насоса состоит из ведущего а и ведо­мого (обода) б дисков, между которыми находятся лопатки в, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направле­нию вращения колеса. Ведущим диском рабочее колесо крепится на валу. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии. По отводу жидкость отводится от рабочего колеса к напорному патрубку или, в многоступенчатых насосах, к сле­дующему колесу.

В одноступенчатом центробежном насосе (рис.) жидкость из всасывающего трубопровода 1 поступает вдоль оси рабочего колеса 2 в корпус 3 насоса и, попадая на лопатки 4, приобретает вращательное движение. Центробежная сила отбрасывает жидкость в канал переменного сечения между корпусом и рабочим колесом, в котором скорость жидкости уменьшается до значения, равного скорости в нагнетательном трубопроводе 5. При этом, как следует из уравнения Бернулли, происходит преобразование кинетической энергии потока жидкости в статический напор, что обеспечивает повышение давления жидкости. На входе в колесо создается пониженное давление, и жидкость из приемной емкости непрерывно поступает в насос. Давление, развиваемое центробежным насосом, зависит от скорости вращения рабочего колеса. Вследствие значительных зазоров между колесом и корпусом насоса разрежение, возникающее при вращении колеса, недостаточно для подъема жидкости по всасывающему трубопроводу, если он и корпус насоса не залиты жидкостью. Поэтому перед пуском центробежный насос заливают перекачиваемой жидкостью. Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающего трубопровода при заливке насоса или при кратковременных остановках его, на конце всасывающей трубы, погруженном в жидкость, устанавливают обратный клапан, снабженный сеткой

Читайте также:  Обороты двигателя и скорость шевроле авео

Напор одноступенчатых центробежных насосов (с одним рабочим колесом) ограничен и не превышает 50 м. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы,

имеющие несколько рабочих колес в общем корпусе, расположенных последовательно на одном валу

Схема многоступенчатого секционного центробежного насоса

Каждая ступень такого насоса состоит из рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 2, который направляет поток к следующему рабочему колесу. В таком насосе напор повышается пропорционально числу колес.

Число рабочих колес в многоступенчатом насосе обычно не превышает пяти.

Производительность и напор центробежного насоса зависят от числа оборотов рабочего колеса. Из уравнения следует, что производительность насоса прямо пропорциональна радиальной составляющей абсолютной скорости на выходе из колеса.

Поршневые насосы

Поршневые насосы относятся к классу объемных насосов.

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями. Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины. В поршневом (плунжерном) насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм).

— По конструкции вытеснителя поршневые насосы разделяют на собственно поршневые и плунжерные. В поршневых насосах основным рабочим органом является поршень, снабженный уплотнительными кольцами, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра. Плунжер не имеет уплотнительных колец и отличается от поршня значительно большим отношением длины к диаметру.

— Приводные механизмы поршневых насосов принято разделять на кривошипные и кулачковые.

По роду привода поршневые насосы делятся на приводные (от электродвигателя) и прямодействующие (от паровой машины). Прямодействующие паровые насосы имеют привод непосредственно от паровой машины, поршень которой находится на одном штоке с поршнем насоса. Насосы этого типа используют главным образом на установках, где по условиям безопасности применение насосов с электрическим приводом недопустимо (огне- и взрывоопасные производства), а также при наличии дешевого отбросного пара (подача воды в паровые котлы и т. п.).

— По числу оборотов кривошипа (числу двойных ходов поршня) различают тихоходные, нормальные (60-120 мин в мин) и быстроходные (120-180 в мин) поршневые насосы. У прямодействуюших насосов число двойных ходов составляет 50-120 в минуту.

— По числу всасываний или нагнетаний, осуществляемых за один оборот кривошипа или за два хода поршня, поршневые насосы делятся на насосы простого и двойного действия.

На рисунке изображена схема горизонтального поршневого насоса простого действия:

1- поршень;

3 — крышка цилиндра;

4 — всасывающий клапан;

5 — нагнетательный клапан;

6 — кривошипно-шатунный механизм;

7 — уплотнительные кольца.

В поршневом насосе всасывание и нагнетание жидкости происходят при возвратно-поступательном движении поршня 1 в цилиндре 2 насоса. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой 3 цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений в приемной емкости и цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через открывающийся при этом всасывающий клапан 4. Нагнетательный клапан 5 при ходе поршня вправо закрыт, так как на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается клапан 4 и открывается клапан 5. Жидкость через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод и далее в напорную емкость. Таким образом, всасывание и нагнетание жидкости поршневым насосом простого действия происходит неравномерно: всасывание — при движении поршня слева направо, нагнетание — при обратном направлении движения поршня. В данном случае за два хода поршня жидкость один раз всасывается и один раз нагнетается. Поршень насоса приводится в движение крнвошипно-шатунным механизмом 6, преобразующим вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение поршня.

В плунжерном горизонтальном насосе простого действия роль поршня играет плунжер 1, двигающийся возвратно-поступательно в цилиндре 2; плунжер уплотняется при помощи сальника 3. Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой набивкн сальника без демонтажа насоса. В связи с тем, что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной пригонке поршня и цилиндра, их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений. В химической промышленности плунжерные насосы более распространены, чем поршневые.

Более равномерной подачей, чем насосы простого действия, обладают поршневые и плунжерные насосы двойного действия. Горизонтальный плунжерный насос двойного действия можно рассматривать как совокупность двух насосов простого действия. Он имеет четыре клапана — два всасывающих и два нагнетательных.

При ходе плунжера вправо жидкость всасывается в левую часть цилиндра через всасывающий клапан и одновременно через нагнетательный клапан поступает из правой части цилиндра в напорный трубопровод; при обратном ходе поршня всасывание происходит в правой части цилиндра через всасывающий клапан, а нагнетание — в левой части цилиндра. Таким образом, в насосах двойного действия всасывание и нагнетание происходят при каждом ходе поршня, вследствие чего производительность насосов этого типа больше и подача равномернее, чем у насосов простого действия.

Еще более равномерной является подача насоса тронного действия, или триплекс-насоса. Триплекс-насосы представляют собой строенные насосы простого действия, кривошипы которых расположены под углом 120° друг относительно друга. Общая подача триплекс-насоса складывается из подач насосов простого действия, при этом за один оборот коленчатого вала жидкость три раза всасывается и три раза нагнетается.

Неравномерность подачи

Скорость поршня, приводимого в движение кривошипно-шатунным механизмом, не является постоянной. Она изменяется от нуля (в левом и правом крайних положениях) до некоторого максимального значения (при среднем положении поршня)

Как следует из теории кривошипно-шатунного механизма, поступательная скорость движения поршня изменяется пропорционально синусу угла поворота кривошипа. Жидкость следует за поршнем безотрывно, поэтому подача насоса простого действия будет изменяться в соответствии с законом движения поршня. Таким образом, подача насоса неравномерна по величине и прерывиста во времени.

Насосы двойного и тройного действия (триплекс-насосы) отличаются более равномерной подачей, представляющей собой сумму подач двух или трех насосов простого действия, у которых периоды нагнетания и всасывания сдвинуты во времени Графически подача этих насосов может быть изображена синусоидами, смещенными по фазе соответственно на 180° у насосов двойного действия и 120° у насосов тройного действия.

а — простого действия;

б — двойного действия;

в — тройного действия (триплекс-насос).

Неравномерность подачи насоса принято харак­теризовать коэффициентом:


Где Qи – идеальная подача.

Для насоса простого действия

σ = π

Большинство потребителей не может использовать столь сильно пульсирующую подачу. Быстрое нарастание и уменьшение расхода в трубах, перемежаемое состоянием покоя во время цикла всасы­вания, вызывает в них и в насосе пульсации давления, что ведет к шуму, вибрациям и усталостным разрушениям в насосной уста­новке.

Для уменьшения неравномерности применяют два способа.

Пер­вый сводится к применению многопоршневых машин с общей при­водной частью и общими магистральными трубопроводами.

Для поршневого насоса двойного действия При этом длительные перерывы

подачи устраняются, но мгновенные режимы сохраняются. Следовательно, сохраняются и предельные значения инерционных пульсаций давления.

При трех поршнях циклы вытеснения перекрывают один другой так, что жидкость в трубах никогда не останавливается. В этом случае величина σ резко сни­жается до 0,14.

Уменьшаются и предельные значения инерционных пульсаций давлениявследствие уменьшения максимальных ускорений по­тока. Выравненность подачи и связанное с этим улучшение качества рабочего процесса увеличиваются с применением нечетных чисел поршней больше трех. Для насосов с разными числами поршней, можно показать, что у насосов с нечет­ным числом поршней равномерность подачи большая, чем у насосов с четным числом (следующим за данным нечетным) поршней. Поэтому числа поршней как правило выбирают нечетными.

Истинная неравномерность подачи в установках с объемными насосами может значительно превышать идеальную неравномер­ность из-за запаздывания клапанов и сжимаемости жидкости.

Вторым способом выравнивания подачи является применение гидропневматических аккумуляторов (воздушных колпаков).

Воздушные колпаки

Воздушный колпак представляет собой буферный промежуточный сосуд, в котором примерно 50% объема занимает воздух.

Воз­душные колпаки устанавливают на подводя­щей и отводящей линиях непосредственно перед и после рабочей камеры, так, чтобы путь от нее до колпаков был минимален. При­меняют колпаки, как правило, с одно- и двухцилиндровыми насо­сами.

а — на всасывающей линии;

б — на нагнетательной линии.

Работа колпаков основана на стремлении длинных столбов жид­кости в трубах сохранять

из-за инерции среднюю скорость, соот­ветствующую средней подаче насоса Q= Qи. При цикле вытесне­ния избыток подачи сверх задер­живается в колпаке, сжимает газовую подушку. Давление газастановится больше среднего значения. Когда подача насоса меньше Qи газ в колпаке расширяется и колпак отдает накопленный избыточный объем в отводящую линию. При разрядке давление в колпаке падает ниже среднего значения. Таким образом, в трубах поддерживается непрерывное движение жидкости и величина инерционных пульса­ций давления снижается до пренебрежимо малых величин, обусловленных малой длиной патрубков от ци­линдра до колпака. Из-за растворения газа в жидкости объем газовой подушки в напорном колпаке уменьшается во времени тем быстрее, чем больше среднее давление. По­этому колпаки необходимо пополнять газом или разделять жидкостную и газовую поло­сти поршнем или мембраной.

При ускорении движения поршня, т е когда в воздушный колпак поступает наибольшее количество жидкости, воздух, находящийся в последнем, сжимается Избыток жидкости поступает в колпак и удаляется из него, когда подача становится ниже средней При этом давление воздуха, находящегося в колпаке, изменяется незначительно (поскольку его объем гораздо больше объема поступающей жидкости) и движение жидкости в нагнетательном (или всасывающем) трубопроводе становится близким к равномерному

Лопастные насосы

Центробежные насосыявляются наиболее распространёнными и предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса. Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Крупнейшие центробежные насосы отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м3/ч при напоре 18,5 м, потребляя мощность 7,5 Мвт, максимальный кпд равен 88-92%. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт.

Читайте также:  При нажатии на тормоз перебои работы двигателя

«+»Преимущества центробежных насосов:

— высокая производительность и равномерная подача,

— компактность и быстроходность (возможность непосредственного присоединения к электродвигателю),

— простота устройства, что позволяет изготавливать их из химически стойких, трудно поддающихся механической обработке материалов,

— возможность перекачивания жидкостей, содержащих твёрдые взвешенные частицы, благодаря большим зазорам между лопатками и отсутствию клапанов,

— возможность установки на лёгких фундаментах.

— К.п.д. наиболее крупных центробежных насосов до 0,95

Однако центробежные насосы небольшой и средней производительности имеют к.п.д. на 10-15% ниже. Это обусловлено наличием больших зазоров между полостями всасывания и нагнетания, через которые возможен переток жидкости, а также затратами энергии на неизбежное вихреобразование вблизи кромок лопаток вращающегося с большой скоростью рабочего колеса, которая преобразуется в тепло и рассеивается в окружающей среде. Такие потери резко возрастают для высоковязких жидкостей, перекачивание которых центробежными насосами, вследствие резкого снижения к.п.д., экономически невыгодно.

«-»К недостаткам центробежных насосов следует отнести:

— относительно низкие напоры

-уменьшение производительности при увеличении сопротивления сети

-резкое снижение к.п.д. при уменьшении производительности.

Специальные типы центробежных насосов:

Бессальниковые насосы.

Для центробежных насосов большое значение имеет надежная конструкция сальников — уплотнений вала, обеспечивающих устранение утечек перекачиваемой жидкости. Неудовлетворительная работа сальников влечет за собой также повышенный износ вала, длительные и частые простои насоса, резкое увеличение эксплуатационных расходов.

Полное устранение утечки перекачиваемой жидкости, неизбежной при эксплуатации насоса с сальниковым уплотнением, достигается в бессальниковом насосе. В корпусе 1 помещается рабочее колесо 2. На нем укреплено добавочное колесо 3, снабженное радиальными лопатками, которое откачивает протекшую за колесо жидкость в полость нагнетания насоса, устраняя тем самым утечку перекачиваемой жидкости через зазоры между валом и корпусом при работе насоса. При остановке насоса утечка жидкости предотвращается специальным (стояночным) уплотнением, которое запирает зазор между корпусом и валом в момент выключения насоса. Герметичность этого уплотнения достигается с помощью двух конических поверхностей — удлиненной втулки рабочего колеса 2 и втулки 5. Плотное прилегание конических поверхностей этих втулок обеспечивается посредством пружины 4. В момент пуска насоса вал несколько перемещается влево, и уплотняющие поверхности отходят друг от друга, размыкая стояночное уплотнение.

Все детали насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, изготовляются из антикоррозионных материалов.

Погружные насосы. Разновидностью бессальникового центробежного насоса можно считать погружной насос. Рабочее колесо укреплено на нижнем конце вертикального вала и погружено в перекачиваемую жидкость. Привод насоса размещен значительно выше уровня жидкости в приемной емкости.

Осевые насосы предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Существуют две основных разновидности осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах.

1 – втулка, 2 — лопасти, 3 – направляющий аппарат

Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности (от 500 до 1500 об/мин). Крупнейший отечественный осевой поворотно-лопастной насос рассчитан на Q = (45 — 50)10 3 м3/ч при H от 13 до 10 м, N = 2 Мвт и кпд 11 = 86%. Марка этого насоса: ОП2-185. где ОП — осевой поворотно-лопастной, 2 — тип рабочего колеса и 185 — диаметр рабочего колеса (по концам лопастей, в см).

Пропеллерные насосы применяют в области больших подач (до 1500 м3/мин) при небольших напорах (до 10-15 м), отличаются

-высоким гидравлическим к.п.д.

Эти насосы пригодны для перемещения загрязнённых и кристаллизующихся жидкостей.

Насосы трения

Вихревые насосы обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе насоса.

А — входное окно

В — уплотняющий участок

Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными насосами, также применяют для перемещения чистых маловязких жидкостей с небольшими подачами (до 40 м3/ч) и сравнительно высокими напорами (до 250 м), в несколько раз превосходящими напоры центробежных насосов.

Существуют две разновидности вихревых насосов: закрытого и открытого типа.

В этих насосах для передачи энергии от рабочего колеса к жидкости и создания напора используется энергия вихревого движения жидкости. Создаваемый напор частично обеспечивается центробежными силами, но большая его часть определяется энергией вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса. Жидкость поступает через окно А к основаниям лопастей, отбрасывается центробежной силой в кольцевой какал, в котором приобретает вихревое движение, и перемещается вдоль канала к выходному патрубку. На этом пути жидкость неоднократно попадает в пространство между лопастями, где ей дополнительно сообщается механическая энергия. В результате многократного контакта между перекачиваемой жидкостью и рабочим колесом достигаются более высокие напоры, чем у центробежных насосов.

Вихревые насосы по сравнению с такими же (по размерам и скорости вращения) центробежными насосами развивают в 3-7 раз больший напор, но работают с более низким (в 2-3 раза) кпд. В зарубежной литературе вихревые насосы называются фрикционными, регенеративными, турбулентными, самовсасывающими.

«+»К достоинствам вихревых насосов следует отнести:

-возможность получения более высоких напоров, чем в центробежных насосах.

«-» Недостатком вихревых насосов является:

-низкий к.п.д. (20-50%), что обусловлено значительными потерями при переносе энергии вихрями

-непригодность для перекачивания вязких жидкостей и жидкостей, содержащих твёрдые взвеси.

Отличительной особенностью вихревых насосов является также резкое возрастание напора и потребляемой мощности с уменьшением производительности.

Лабиринтные насосы отличаются простотой форм рабочих органов и отсутствием механического трения между винтом и втулкой, что позволяет изготавливать эти насосы из различных материалов (пластмасс, керамики, графита, резины и т п.) и применять их для перекачивания различных химически активных сред (например, плавиковой кислоты)

Струйные насосыимеют наиболее широкую область применения и наибольшее разнообразие конструкций. Одним из них является водоструйный насос, действие которого состоит в основном из трёх процессов — преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую, обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и подаваемой среды, а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную.

II- перекачиваемая жидкость, III — смесь,

1-сопло, 2-корпус, 3-диффузор

«+» —простота устройства,

-надёжность и долговечность в эксплуатации

-могут быть изготовлены из химически стойких материалов

«-» —кпд не превышает 30%.

-высокий шум при использовании пара в качестве рабочей жидкости

Струйные насосы используют в производствах, где наличие движущихся и трущихся частей недопустимо и лишь в тех случаях, когда допустимо смешение перекачиваемой жидкости с рабочей, используются для подачи воды в паровые котлы.

Объемные насосы

Область применения объемных насосов — сравнительно малые подачи при больших давлениях.

Поршневые насосы отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре насоса при соответствующем направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени.

«+» —сравнительно высокий кпд (0,9)

-независимостью (в принципе) подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве дозировочных.

Поршневые насосы могут создавать при нагнетании жидкости давления порядка 100 Мн/м2 (1000 кгс/см2) и более.

«-»-по сравнению с центробежными насосами имеют более сложную конструкцию

-массой на единицу совершаемой работы

Поршневые насосы целесообразно применять при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях (в диапазоне 50-1000 атм. и выше), для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей (паровые насосы), а также при дозировании жидких сред.

Специальные типы поршневых насосов:

Диафрагмовые (мембранные) насосы относятся к поршневым насосом простого действия и применяются для перекачивания суспензий и химически агрессивных жидкостей. Цилиндр и плунжер насоса отделены от перекачиваемой жидкости эластичной перегородкой — диафрагмой (мембраной) из мягкой резины или специальной стали, вследствие чего плунжер не соприкасается с перекачиваемой жидкостью и не подвергается воздействию химически активных сред или эрозии. При движении плунжера вверх диафрагма под действием разности давлений по обе её стороны прогибается вправо, и жидкость всасывается в насос через шаровой клапан. При движении плунжера вниз диафрагма прогибается влево и жидкость через нагнетательный клапан вытесняется в напорный трубопровод. Все части насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью – корпус, клапанные коробки, шаровые клапаны, изготавливают из кислотостойких материалов или защищают кислотостойкими покрытиями.

Роторные насосы применяются главным образом для осуществления небольших подач жидкости. По особенностям конструкции рабочих органов роторные насосы можно подразделить на зубчатые — шестерённые, винтовые, шиберные, коловратные, аксиально- и радиально-поршневые, лабиринтные. Каждый из них имеет свои разновидности, но объединяющий их признак — общность принципа действия, в основном аналогичного действию поршневых насосов. Зубчатые насосы используют для подачи нефтепродуктов и др. жидкостей без абразивных примесей.

«+»Роторные насосы отличаются отсутствием всасывающего и нагнетательного клапанов, что является их большим преимуществом и упрощает конструкцию.

Винтовые насосы могут быть использованы для перекачивания высоковязких жидкостей, топлив, нефтепродуктов. Эти насосы применяют в области подач до 300 м3/ч и давлений до 175 атм. при скорости вращения до 3 000 об/мин.

Рабочим органом винтового насоса являются ведущий винт 1 и несколько ведомых винтов 2, заключенных в обойму 3, расположенную внутри корпуса 4. Соотношения размеров винтов выбраны таким, что в

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник

Adblock
detector