16. Насосные установки и гидростанции

Насосной установкой называют гидравлический агрегат, в котором конструктивно объединены гидробак, насосный агрегат (насос с приводным электродвигателем), устройства для очистки масла и поддержания его температуры, аппаратура регулирования и контроля давления.- Внешними гидролиниями насосной установки являются одна или более напорных линии, линии слива и дренажа.

Таким образом, от насосной установки можно только питать гидросистему рабочей жидкостью. Если же в этом гидроагре­гате предусмотрена возможность размещать контрольно-регулирующую и распределительную аппаратуру для управления гидродвигателями, то его называют гидростанцией или стан­цией гидропривода. Гидростанции соответственно соединяют со станком большим числом гидролиний, чем насосные уста­новки.

Конструирование и производство насосных установок и гид­ростанций имеет специфику и на современном этапе оказалось экономически целесообразным организовать серийное производ­ство типовых насосных установок и гидростанций на специа­лизированных заводах по производству гидрооборудования. Благодаря наличию достаточно широкой номенклатуры этих агрегатов, при проектировании станков на этапе' составления принципиальной гидросхемы и проведения расчетов обычно производятся анализ возможности использования какой-либо типовой насосной установки или гидростанции и выбор ее ти­поразмера.

Познакомимся с наиболее распространенными в станках отечественного производства типовыми насосными установками и гидростанциями. В насосной установке (НУ) типа Г48-22Н пластинчатый насос ПН нагнетает масло в напорную линию через фильтр (Ф) и обратный клапан (КО). Наибольшее давление в системе настраивается регулировкой клапана КП и контролируется по манометру МН, который мо­жет подключаться к напорной и сливной линиям переключе­нием распределителя РМ. Из гидросистемы масло возвращается в гидробак (Б) через линию слива. При этом масло проходит через подпорный клапан КС и воздушный теплообменник AT. Утечки из системы по линии дренажа могут отводиться в бак без какого-либо подпора. Существуют насосные установки с подачей насоса 8 - 35 л/мин и мощностью приводного электродвигателя 2,2 и 3 кВт. В зависимости от подачи насоса и мощности электро­двигателя наибольшее рабочее давление составляет 2,5...

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ НАСОСА МЕТОДОМ ДРОССЕЛИРОВАНИ

Метод регулирования подачи насоса изменением числа оборотов вала наиболее эффективен с позиции экономии энергоресурсов. Вместе с тем, для привода насосов часто используются относительно дешевые, надежные и простые в эксплуатации асинхронные электродвигатели. Изменение числа оборотов таких двигателей сопряжено с необходимостью изменения частоты питающего переменного тока. Этот способ оказывается сложным и требующим значительных затрат. В связи с этим, для регулирования подачи насосов преимущественно используется дросселирование.

Этот способ хорошо знаком всем. Каждый раз, закрывая водопроводный кран, мы уменьшаем давление воды на выходе, а, следовательно, и уменьшаем подачу воды. Изменение положения маховика вентиля сопровождается изменением коэффициента местного сопротивления. Если изменение числа оборотов – это воздействие на характеристику насоса, то дросселирование – это изменение характеристики сети.

Что произойдет, если, например, прикрыть вентиль, тем самым увеличив потери напора в сети. Как видно из уравнения для расчета местных потерь напора, рост коэффициента местного сопротивления приведет к росту потерь напора. Соответственно, потребный напор также вырастет (см. формулу для расчета потребного напора). Новая характеристика сети пройдет круче (показана пунктирной линией). При этом, рабочая точка сместиться в сторону меньших расходов.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ.

Иногда возникает необходимость совместной работы нескольких насосов одновременно. При этом возможны два способа их соединения: последовательное и параллельное.

Параллельное соединение.

 ПОТРЕБИТЕЛЬ

ПИТАТЕЛЬ

Н, м

Н_раб.

Н_{геометр.}

 

 

0 Q_рабQ, м³/с

При параллельном соединении каждый из насосов создает одинаковый напор, т.к. напор, создаваемый насосом – это разность напоров на выходе и входе. Т.к. они у параллельно соединенных насосов совпадают

 

Н₁ = Н₂

Каждый из насосов подает определенное количество жидкости потребителю. Для потребителя расход насосной установки будет складываться из расходов насосов. Таким образом, получим:

Q = Q₁ + Q₂

Последовательное соединение.

ПОТРЕБИТЕЛЬ

ПИТАТЕЛЬ

Иная зависимость характерна для последовательного соединения. При движении жидкости от питателя к потребителю, она последовательно проходит все насосы. При этом, каждый насос добавляет жидкости какое то количество энергии (напора). Суммарный напор насосной установки будет складываться из напоров, создаваемых насосами.

Н = Н₁ + Н₂

Расходы, наоборот будут одинаковы.

Н , м

Н_раб

 

 

 

 

_.

 

 

Н_{геометр.}

 

 

 

0 Q_рабQ, м³/с

17.кавитация в лопастных насосах. Кавитационный запас и кавитационные характеристики. Формула С.С. Руднева и ее применение.

Кавитация (пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

Как правило, зона кавитации наблюдается вблизи зоны всасывания, где жидкость встречается с лопастями насоса. Вероятность возникновения кавитации тем выше, — чем ниже давление на входе в насос; — чем выше скорость движения рабочих органов относительно жидкости; — чем более неравномерно обтекание жидкостью твердого тела (высокий угол атаки лопасти, наличие изломов, неровностей поверхности и т. п.)

Кавитационный запас, т. е. превышение удельной энергии потока энергии, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, равен:

где h — абсолютное давление на входе в насос.

Величина h зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого насоса экспериментально устанавливается минимальное значение кавитационного запаса hмин. Но в технической характеристике насоса указывается значение допустимого кавитационного запаса, т. е. такого кавитационного запаса, который надежно обеспечивает работу насоса без изменений его основных технических показателей. Допустимый кавитационный запас h_доп=Kд_h. Коэффициент запаса Кд в зависимости от конструкции, типа и назначения насоса принимают в пределах 1,1 — 1,5.

Кавитационные характеристики снимают на спе­циальных установках. Схема такой установки показана на рис. 1-9. Установка представляет собой замкнутую

Рис 1-9. Схемакавитационной установки. 1- центробежный насос; 2-резервуар; 3- вакуум-насос; 4 - расходомер;   5 - задвижки;   5 -манометр;   7 - вакуумметр.

ц иркуляционную систему, состоящую из испытываемого центробежного насоса 1, герметического резервуара 2, верхняя часть которого заполнена воздухом. Вакуум-на­сос 3 служит для откачки воздуха из резервуара и по­зволяет установить перед входом в насос любое давле­ние. Расход в системе регулируется задвижкой 5. Кавитационная характеристика насоса (рис. 1-10) представляет собой совокупность

Рис. 1-10.Кавитационная характеристика.

кривых Q,Н,Nи  в функции переменной вакуумметрической высоты вса­сывания. Установка, представленная на рис. 1-9, позволяет при помощи вакуум-насоса и регулирующих задвижек 5 и 6 задавать различные значения полной вакуумметри­ческой высоты всасывания при постоянном значении производительности Q и числа оборотов рабочего коле­са п. Приборы, которыми оснащена кавитационная уста­новка, позволяют определять значение Н, N_и , соот­ветствующие различным значениям вакуумметрической высоты  всасывания. Из кавитационной характеристики представленной на рис. 1-10, нетрудно видеть, что пре­дельное значение вакуумметрической высоты всасывания, составляет 6 м вод. ст.Дальнейшее увеличение вакуум­метрической высоты всасывания поведет к разрыву сплошности потока перекачиваемой жидкости и далее к прекращению работы насоса.

  – критический кавитационный запас, рассчитываемый по формуле Руднева (6):

     где n – частота вращения рабочего колеса насоса ЦНС-300-120/600, n=1475 мин-1;

     c – кавитационный запас быстроходности насоса (7):