Лекционный курс
«НАСОСЫ И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ»
I семестр.
«ГИДРОМАШИНЫ»
ЛИТЕРАТУРА
Насосы и насосные станции. Чебаевский В.Ф., Вишневский К.П.и др. М., Агропромиздат, 1989-416с.
Проектирование насосных станций и испытание насосных установок Чебаевского в.Ф. Вишневский к.П.И др. М., Колос, 2000-376с.
Насосы и насосные станции. Методическое пособие по выполнению курсового проекта Манушин А. Т. М 1985
Насосы и насосные станции. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ. Часть 1,2 Бегляров Д. С. М 1989
В настоящее время осуществление гидромелиорации повсеместно осуществляется при помощи машинного водоподъема, т.к. естественные ресурсы подачи воды самотеком исчерпаны.
Насосная станция – комплекс гидротехнических сооружений, с помощью которых осуществляется подача воды из источника потребителю.
Рис.1 Схема гидроузла насосной станции
1 – водоисточник
2 – подводящий канал
3 – водозаборное сооружение
4 – подводящий (всасывающий) трубопровод
5 – здание насосной станции
6 – напорный трубопровод
7 – водовыпускное сооружение
8 – отводящий канал
В реальных условиях компоновка гидроузла насосной станции может быть несколько иной. Существуют несколько типов компоновок, с которыми Вы ознакомитесь во второй части курса. На рис. 2 показана одна из компоновок гидроузла насосной станции в аксонометрической проекции, в котором имеется головное водозаборное сооружение и водозаборное сооружение, примыкающее к зданию насосной станции.
Рис.2 Гидроузел насосной станции
1 – водоисточник
2 – головное водозаборное сооружение
3 – подводящий канал
4 – аванкамера
5 – водозаборное сооружение
6 – здание насосной станции
7 – напорный трубопровод
8 – водовыпускное сооружение
9 – отводящий канал
Насосная станция может состоять из нескольких насосных установок, в том числе основных и вспомогательных (дренажные, осушительные, противопожарные, вакуум насосные установки).
Насосная установка включает насосный агрегат и примыкающие к нему всасывающие и напорные трубопроводы с арматурой (задвижки, обратные клапаны), а также измерительные приборы (манометры, вакуумметры, расходомеры и др.)
Рис.3. Насосная установка
1 – всасывающий трубопровод
2 – конфузор
3 – вакуумметр
4 – насосный агрегат
5 – монтажная вставка
6 – манометр
7 – обратный клапан
8 – задвижка
9 – напорный трубопровод
Насосный агрегат – насос и двигатель, валы которых соединены через муфту или другие устройства. Является основным узлом насосной установки – рис.4.
Рис.3. Насосный агрегат с насосом типа Д
1 – электродвигатель
2 – муфта (для соединения вала насоса с валом двигателя)
3 – насос
4 – монтажная рама
Рис.4. Насосный агрегат с насосом типа Д
1 – электродвигатель
2 – защитный кожух
3 – муфта (для соединения вала насоса с валом двигателя)
4 – насос
5 – монтажная рама
Насос – гидравлическая машина, в которой жидкость приобретает энергию, подводимую к нему извне. Благодаря приобретенной энергии жидкость может быть поднята на определенную высоту или перемещена по трубопроводной системе из одного места в другие.
Параметры насоса:
Подача Q – объем жидкости, проходящий через насос в единицу времени.
Q = [м3/с], [м3/ч], [л/с].
Напор H – приобретенная жидкостью в насосе удельная энергия.
, где
P1, P2 – соответственно давления в трубопроводе перед и за насосом,
V1,V2 – скорости перед и за насосом,
Z – расстояние по вертикали между точками замера давлений P1 и P2.
Полезная мощность N – мощность, приобретенная жидкостью в насосе.
Для воды = 1000 [кг/м3], g = 9,81 [м/с2], Q = [м3/с], H = [м],
следовательно:
[кВт]
Потребляемая мощность для привода насосной установки
ну – коэффициент полезного действия (КПД) насосной установки
Коэффициент полезного действия насоса
, где
Nпотр – потребляемая мощность насоса
N – потребляемая мощность насоса
Классификация насосов.
Насосы классифицируют по принципу действия, конструкции, назначению, напору (если Н<20 м – низконапорные, Н=20…30 м – средненапорные, Н>60 м – высоконапорные), по расположению вала (горизонтальные, вертикальные, наклонные), числу рабочих колес (одноколесные, многоколесные) и т.д.
По принципу действия насосы делятся на две группы: объемные и динамические.
Объемные насосы работают по принципу периодического изменения объема рабочей камеры, попеременно сообщающиеся всасывающимися и напорными линиями (поршневые).
Поршневой насос
1 – водоисточник
2 – всасывающий трубопровод
3 – впускной клапан
4 –рабочая камера
5 – выпускной клапан
6 – напорный трубопровод
7 – поршень
8 – цилиндр
9 – шток
10 – ползун
11 – кривошип
Роторныенасосы: с вращающимися несколькими зубчатыми колесами (шестернями) или винтами. Роторные насосы всасывают и нагнетают воду при вращении рабочих частей-вытеснителей вокруг неподвижной оси. Вытеснители, вступая один за другим в рабочую область своего пути, отсекают определенный объем перемещаемой ими жидкости.
всасывающее пространство
ведущая шестерня
нагнетательная часть корпуса
напорный
ведомая шестерня
6. вал
7. всасывающий патрубок
Достоинства – простота конструкции.
Недостатки – пульсация подачи, шум, вибрация, ограниченное давление.
Крыльчатые насосы: с возвратно-поступательной пластиной (крылом).
всасывающий патрубок
неподвижная диаграмма
откидной всасывающий клапан
нагнетательный патрубок
корпус
откидной напорный клапан
крыло
Капиллярные насосы (ленточные и шнуровые). Вода заполняет капилляры (ленты, шнуры).
Водокольцевые вакуумные насосы.
В корпус насоса заливают воду, которую при вращении рабочего колеса отбрасывается к периферии корпуса. При этом образуется водяное колесо, касающейся верхней части втулки рабочего колеса, а ниже втулки – воздушная камера 1, 2, 3, 4, 5, 6, разделяющая на две области – всасывающую 1, 2, 3 и напорную 4, 5, 6. Объемы камер 1, 2, 3 постепенно увеличиваются, в них создается вакуум, и из всасывающего трубопровода через серповидный вырез А поступает воздух. Одновременно объемы камер 4, 5, 6 уменьшаются, и воздух из них вытесняется через серповидный вырез Б в нагнетательный трубопровод.
Водоподъемные колеса.
Черпаковые насосы состоят из вращающихся шнеков или винтов. Шнек – представляет собой плоскую трехзаходную спираль, навитую на вал и соединенную с ним.
