Характеристика поршневого насоса

Зависимость между напором H и производительностью Q поршневого насоса имеет вид вертикальной прямой. Характеристика показывает, что производительность поршневого насоса есть величина постоянная, не зависящая от напора. Практически, вследствие увеличения утечек жидкости через неплотности, возрастающие с повышением давления, реальная характеристика (изображенная пунктирной линией) не совпадает с теоретической. С увеличением давления действительная производительность поршневого насоса несколько уменьшается.

11.Выбор типа основного насоса и их количества.

Выбор насосов. Определив потребные (номинальные) расчетные напор и подачу насоса Нн и QH, обращаются к сводным графикам полей насосов соответствующего типа. Рабочие зоны каждого типоразмера насосов, выпускаемых отечественной промышленностью, представлены на этих графиках в виде криволинейных параллелограммов. Верхняя линия каждого поля — характеристика насоса с наибольшим, а нижняя — с наименьшим заводским диаметром рабочего колеса.

Определив марку насоса, более подробные сведения о нем и его характеристиках отыскивают в приложениях к настоящей работе, в каталогах, в справочной литературе Характеристики насосов типа ДиВ вприл. 1 и 3 приводятся в виде таблиц, выражающих основные технические показатели для трех значений подачи насоса. По этим данным строятся соответствующие графики. Напор подобранного насоса при подаче QH должен быть равен требуемому расчетному напору Ян или превосходить его не более, чем на 10%. Если это условие не обеспечивается, прибегают к обточке рабочего колеса.

Допустимая величина обточки рабочего колеса и формулы для пересчета рабочих характеристик зависят от коэффициента быстроходности насоса

При полном подобии насосов точки, лежащие на этих параболах, должны

характеризоваться одинаковыми КПД. Практикой установлено, что для ns = 60... 120 КПД уменьшается на 1 % на каждые 10 % обточки, а для ns > 120 — на каждые 4 % обточки рабочего колеса.

12.Осевое усилие на рабочее колесо центробежного насоса и меры борьбы с ним.

Осевые силы в центробежном насосе являются результатом разности давлений действующих на передний и задний диски рабочего колеса. В большинстве случаев эта сила направлена в сторону всаса насоса. Есть случаи, когда в результате применения в процессах с высоким давлением на всасе осевое усилие направлено от всасывающей стороны насоса. В данной статье этот случай не рассматривается.

Есть несколько способов, чтобы уравновесить силу центробежного насоса.

Наиболее простым способом является использования упорного или радиально-упорного подшипника. Очевидно, этот способ имеет определенные ограничения, такие как величина осевой силы, и соответственно размер подшипника, его тепловыделение и срок службы.

Второй способ, это использование рабочего колеса с двойным всасыванием (Goulds Pumps серии 3400), которое, по своей сути, является сбалансированным по своей осевой силе из-за своей геометрической и гидравлической симметрии. В теории в данном случае - радиально-упорные подшипники не нужны, но на практике есть небольшая остаточная тяга, которая проявляется от небольших отличий в геометрии рабочего колеса, контуров улитки, переходных режимов потока и монтажа всасывающего трубопровода. На самом деле может быть полезно создать некоторое количество осевой нагрузки внутри насоса, чтобы стабилизировать ротор.

Другой метод - использовать противоположно направленные рабочие колеса на одном валу. Это создаст симметричные противоположно направленные осевые силы, эффективно гася или минимизируя нагрузку. Простейшим примером является двухступенчатый насос с горизонтальным разъемным корпусом (Goulds 3316), где рабочие колеса расположены оппозитно. Чем больше добавлено ступеней, тем конструкция насоса становится сложнее. Как правило, комплектуется серия рабочих колес в одном направлении, а затем серия в обратном (насос Goulds 3600) с подачей, пересекающейся внутри отливки корпуса или во внешне установленных перекрестных трубопроводах. Можно установить серию рабочих колес двойного всасывания, но это увеличит размеры и сложность отливки, что становится непрактичным при использовании более двух ступеней.

Преимуществом этих методов является отсутствие дополнительных потерь напора в механизме баланса гидравлического напора. Есть утечки через зазоры кольца и втулки, но это не имеет значения для гидравлического баланса.

Есть и другие способы, чтобы уравновесить осевую нагрузку от гидравлических сил.

Могут быть установлены рабочие колеса с балансировочными отверстиями (как в насосе Goulds 3355). Это уменьшает давление на нагнетающей стороне рабочего колеса, соединяя область за лопаточным пространством со всасывающей стороной рабочего колеса. Это будет прокачивать поток от задней части рабочего колеса к передней. Это уменьшает эффективность насоса, потому что полная всасывающая способность больше, чем установленный поток на выходе. Кроме того, балансировочные отверстия не полностью устраняют осевые нагрузки. Полный объем этого рециркуляционного потока и нагрузки увеличиваются с количеством ступеней, делая данный подход проблематичным для многоступенчатых насосов.

Во многоступенчатых насосах высокого давления с диффузором и рабочими колесами в ряд часто можно встретить использование балансировочного барабана или балансировочного диска. Оба используют падение высокого давления и уравнительный трубопровод, соединяющий всасывающую и напорную стороны насоса. Они различаются по разряжающему направлению потока: перпендикулярно к валу - в корпусе балансировочного диска, и параллельно к валу насоса - в корпусе балансировочного барабана. Другим отличием является то, что балансировочный диск работает, как отверстие с переменным сечением, а балансировочный барабан, как отверстие постоянного сечения, перепуская балансирующий поток по обводной линии от нагнетания ко всасу. В любом из случаев камера насоса с обратной стороны балансировочного барабана или диска соединена со всасывающей стороной насоса, это соединение называется балансировочной линией. Обратный поток, проходящий через эту линию называется балансирующим потоком. Чем ниже балансировочный поток, тем более эффективен насос, потому что при той же входной мощности в систему поступает большее количество перекачиваемой жидкости.

Балансировочный диск (Goulds 3311) исключает необходимость использования упорного подшипника, поскольку зазор между вращающимися и неподвижными поверхностями балансировочного диска изменяется вместе с давлением напора. В зависимости от увеличения давления напора, осевые силы на ротор растут, и ротор будет перемещаться в сторону всаса. Это перемещает вращающуюся часть балансировочного диска, который закреплен на валу - вперед, уменьшая зазор между ним и неподвижной частью диска. В результате, давление в камере между вращающейся и неподвижной частями балансировочного диска увеличивается, отодвигая ротор от всасывающей стороны насоса, в конечном счете, в устойчивое положение. Это означает, что есть некоторое осевое смещение вала и, как результат - изменение давления, но благодаря этому отлично сбалансированно усилие на ротор.

У балансировочного диска будет меньшее количество уравновешивающего потока и его применение будет самым эффективным способом уравновесить гидравлические нагрузки в многоступенчатом насосе с рабочими колесами расположенными в ряд (in-line). Однако, существует возможность контакта во время пуска или при работе в неустановившихся режимах, что может привести к повреждению. Изучение надежности насосов на подпитке котла показали, что основное количество выходов из строя может быть связано с использованием балансировочного диска. API-610 не разрешает использовать балансировочный диск в этих типах насосов по аналогичным причинам.

Балансировочный барабан (Goulds 3393), главным образом, втулка с малым зазором (ротор балансировочного барабана, который закреплен на валу) действующий внутри неподвижной части (статор барабана, который прикреплен к корпусу нагнетания). Такая компоновка будет уравновешивать около 85%-90% сформированных осевых усилий и тут по-прежнему будет необходим упорный подшипник. Спад давления - функция радиального зазора и длины барабана, это и будет определять уравновешивающий поток. Нет никаких перемещений ротора в ответ на изменение давления, кроме того, что допускается упорным подшипником. Это простое устройство у которого нет рабочих режимов, где может возникнуть контакт.

Гидравлическое равновесие основано на рассчитанной площади сечения барабана таким образом, что балансирующая сила будет увеличиваться или уменьшаться вместе с давлением нагнетания, но так как уравновешивающая сила не имеет саморегуляции, как у диска, то останется свободная осевая сила, которая будет приходиться на упорный подшипник.

13.Передвижные и съемные (сезонные) насосные станции.

Для водоснабжения временных сооружений, хозяйств и строительных площадок широко применяют передвижные насосные установки и станции небольшой подачи. Опыт строительства и эксплуатации систем водоснабжения указывает на явную экономическую целесообразность крупных насосных станций, у которых себестоимость подаваемой воды, как правило, в 2—4 (и более) раза ниже, чем у станций малой подачи. Тем не менее существование небольших насосных установок, и в частности передвижных, является вполне закономерным и оправданным, несмотря на их сравнительно малую экономичность. Следует иметь в виду, что серийное изготовление передвижных насосных станций на заводах снижает их стоимость, позволяет быстро вводить в действие и сводить до минимума потребность в строительных материалах.

В связи с особенностями работы передвижных насосных станций, заключающимися в значительном изменении действительных высот всасывания, частых перемещениях, монтажах и демонтажах, для установки на этих станциях наиболее пригодны центробежные насосы. В настоящее время почти все передвижные насосные станции оборудованы одноступенчатыми центробежными насосами консольного типа или двустороннего входа.

Существует достаточно много различных типов и конструкций передвижных насосных станций. В зависимости от системы привода и способа передвижения различают: сухопутные насосные станции с внешним приводом, сухопутные насосные станции с собственным двигателем и плавучие насосные станции.

Наиболее типичными для первой группы являются станции, приводимые в действие трактором через вал отбора мощности или непосредственно от вала двигателя. Насосы монтируют на раме, прикрепляемой сзади или спереди трактора (навесные насосные станции), либо на салазках и тележках Трактор же и передвигает станцию на место ее работы.

Передвижные насосные станции с собственным двигателем выполняют в виде прицепа. В качестве приводных двигателей используют двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели. Серийно выпускаемая промышленностью электрифицированная насосная станция со сборно-разборными трубопроводами, оборудована насосом К 290/18.

Всасывающий и напорный трубопроводы станции состоят из гибких резиновых шлангов и стандартных металлических труб. Все соединения трубопроводов фланцевые. Насос с задвижкой на напорном патрубке и приводной электродвигатель смонтированы на раме, которая установлена на автоприцепе. Управление агрегатом ручное. Трансформаторная подстанция устанавливается на самостоятельном шасси. Плавучие насосные станции относятся к наиболее мощным передвижным станциям. Все оборудование плавучих насосных станций размещается на понтоне — металлическом или железобетонном. Для привода насосов используют двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели. Плавучая электрифицированная насосная станция, оборудованная двумя центробежными насосами Д1250-65. Агрегаты расположены в трюме железобетонного понтона сборной конструкции. Вода забирается насосами через днище понтона с помощью приемных коробок, выполненных по типу кингстонов. На корме понтонов над перекрытой частью трюма расположено электротехническое оборудование станции. Никаких жилищно-бытовых помещений на понтоне не предусмотрено.

14.Схемы узлов машинного водоподъема на системах водоснабжения и канализации.

Комплекс, который состоит из сооружений, предназначенных для забора воды, подвода воды к зданию насосной станции, самого здания насосной станции, напорных трубопроводов и построек для приема поднятой воды, называется гидротехническим узлом машинного водоподъема.