1.4. Патентный поиск по конструктивному усовершенствованию насосов

Широко распространенным методом регулирования характеристики центробежного насоса является изменение диаметра рабочего колеса (обточка). Имеется в виду, что напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра рабочего колеса при прочих равных условиях.

 Обтачивая (уменьшая) диаметр рабочего колеса можно значительно изменить поле работы насоса. Чтобы получить нужный напор насоса при обточке колеса, необходимо существующий напор умножить на квадратичную величину отношения диаметра обточенного колеса к диаметру обтачиваемого.

 В практике насосные заводы уже предлагают потребителям конкретные модификации с различной обточкой колеса и с меньшей, соответственно, мощностью комплектующего электродвигателя.

 Другим методом регулирования работы центробежного насоса является изменение условий работы насоса на сеть.

Графическое изображение напорной характеристики центробежных насосов представляет собой, как правило, пологую кривую, снижающуюся при большей подаче. Другими словами, при большей подаче мы имеем меньший напор и наоборот. Для каждой конструкции насоса имеется своя напорная характеристика, определяемая крутизной и максимальной величиной к.п.д., т.е. зоной оптимальной работы. Рабочая точка насоса на этой кривой определяется сопротивлением "сети". Если менять сопротивление сети, например закрывая задвижку, то и рабочая точка будет смещаться влево по кривой, т.е. насос будет выбирать режим работы на меньшей подаче, так как "вынужден" работать с большим напором, чтобы преодолеть дополнительное сопротивление (задвижки).

 Существует ещё один способ изменения условий работы насоса на сеть - это байпасирование, т.е. установка регулируемого или нерегулируемого перепуска (байпаса) с напорной линии на всасывание. По отношению к насосу - это аналогично снижению сопротивления, т.е. происходит снижение напора. По отношению к потребительской сети - это аналогично снижению подачи, В результате рабочая точка (Q-H) сместится круто вниз, т.е. можем в потребительской сети получить одновременно меньший напор и меньшую подачу (энергия жидкости идет на сброс).

Рассмотренные два метода регулирования работы относятся непосредственно к насосу. Однако с общей точки зрения потребителя чаще интересует насосная система, обеспечивающая нужный напор и подачу.

Такой системой выступает насосная станция. В отношении насосной станции вопрос регулирования напора и подачи может рассматриваться шире за счет возможностей соединения насосов параллельно и последовательно.

 При параллельном соединении насосов суммируется подача при последовательном - напор. Если на насосной станции необ­ходимо получить нужные рабочие параметры (Q и Н), то всегда существует возможность путем комбинаций набора ряда насосов с ограниченной подачей соединить их параллельно, чтобы получить большую подачу и последовательно - чтобы получить больший напор На насосных станциях это осуществляется всегда. Для получения необходимого напора на автономных насосных станциях последова­тельное соединение (бустерные или напорные насосы) применяется реже. В практике это осуществляется через отдельные каскады насосных станций (станции I,II,III-го подъема).

 Возможность применения насосов с параллельным и последовательным соединением в работе следует учитывать, так как потребитель довольно часто сталкивается с отсутствием нужного насоса по проекту из-за дефицита или снятия его с производства без соответствующей замены, что вошло в практику нашего насосостроения.

 Следует обратить внимание, что последовательное и параллельное соединение центробежных насосов, имеющих пологую напорную характеристику, не дает, как правило, возможность получения двойного значения напора и подачи. Они будут несколько меньше. Это происходит по следующим причинам.

 При параллельном соединении не удается плавно соединить потоки, напорные трубопроводы из-за удобства монтажа заужают, делают лишние повороты. Это всё приводит к дополнительному сопротивлению и соответственно к смещению рабочей точки на меньшую подачу обоих насосов.

 При последовательном соединении насосов уменьшение напора происходит из-за потерь на промежуточном участке между насосами. Это вызвано наличием арматуры на промежуточном участке и уменьшенным диаметром трубопровода, принимаемым, как правило, равным диаметру всасывающего патрубка насоса, в который подает жидкость другой насос.

 При последовательном соединении следует обратить внимание на допустимое давление на входе в насос в зависимости от материала корпуса и типа уплотнения.

 Допустимое давление на входе насоса, корпус которого изготовлен из чугуна, не должно превышать 8 кГс/см² (80 м.в.ст.), в то же время для стального корпуса давление 25 кГс/см² , как правило, является допустимым.

Мягкий сальник допускает давление до 10 кГс/см² , торцевое уплотнение - до 25 кГс/см² ; щелевое и манжетное уплотнение, обеспечивающее самоуплотняющее воздействие за счет давления рабочей жидкости, поддерживает давление только с одной стороны и соответственно при этом типе уплотнения не допускается давление на входе в насос.

Если изложить главные требования при эксплуатации центробежных насосов то следует помнить два основных условия:

- пуск насоса следует производить при заполненных всасывающем трубопроводе и корпусе насоса, и закрытой напорной задвижке;

- запрещается осуществлять пуск насоса при закрытой или не полностью открытой всасывающей задвижке, а также работать более 2-3 минут при закрытой напорной задвижке.

 Параметры насосного оборудования в обзоре будут представляться в обозначениях, действующих до 1991 года.

Q - подача (м3/час - кубометры в час или л/сек - литры в секунду);

Η - напор ( м.в.ст. - метры водяного столба);

Ρ - давление (кГс/см2  - атмоферы или ΜΠa - мегапаскали);

N - мощность (квт);

n - число оборотов в минуту или допускаемый кавитационный запас;

n_Х  - число ходов рабочего органа а минуту (для насосов поршневого типа);

Т - температура в градусах С(по Цельсию) и К (по Кельвину);     

Δh_Д - допустимая вакууметрическая высота всасывания (метры водяного столба);

η - коэффициент полезного действия насосов (к.п.д.) в %.

Завершая общую часть обзора "Насосы центробежные" (описав насосы с позиции гидравлики), следует отметить, что в этой части обзора сделана попытка описать сложные гидравлические процессы и явления упрощенными понятиями и достаточно доходчиво. Потребитель должен иметь это ввиду. Данные рекомендации помогут Вам принять быстрое решение в подборе насоса при дефиците времени,

С целью правильной эксплуатации насосного оборудования и нахождения оптимального технического решения в реальной обстановке целесообразно воспользоваться рекомендацией специалиста.

Если Вы не сможете заполнить отдельные графы, то и при этом условии консультант попытается дать рекомендацию, позволя­ющую избежать отрицательных явлений при эксплуатации в т.ч. избежать гидравлического удара или форсированного кавитационного разрушения насоса.

В обозначении насосного оборудования традиционно заклады­вается много информации.

За последнее время обозначение "центробежных насосов" претерпело ряд изменений и в обзоре показано, как это происходило. Для каждого типа насосов дается таблица с обозначениями насосов, действующих до 1982 г., до 1990 г. и в настоящее время.

До 1982 года обозначения "центробежных насосов" в соответствии с ГОСТами и техническими условиями приведены в графе I этой таблицы.

Буквы и цифры, составляющие марку насоса, например 4Х-6, обозначают:

"4" - диаметр всасывающего патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз;

"X" - тип насоса (К - консольный, Φ - фекальный, X - химический);

"6" - коэффициент быстроходности насоса, уменьшенный в 10 раз и округленный.

Коэффициент быстроходности - условное число оборотов, увязанное с геометрическим размером рабочего колеса. Этот коэффициент пропорционален отношению подачи к напору, т.е. более быстроходные насосы имеют относительно низкий напор.

Это обозначение в большей степени отражало конструктивно-размерные характеристики насосов.

Затем (после 1982 года) было введено параметрическое обозначение насосов. Тот же насос быт обозначен Χ90/85, где:

"X" - тип насоса;

"90" - подача в кубометрах жидкости в час;

"85" - напор в метрах столба жидкости.

Это обозначение в большей степени отражает потребительские свойства насоса.

В настоящее время введено обозначение центробежных на­сосов в соответствии с международным стандартом ИСО 2853; этот же насос обозначается Х100-65-250 К-СД:

"X" - тип насоса;

"100" - диаметр всасывающего патрубка в мм;

"65" - диаметр напорного патрубка в мм;

"250" - номинальный диаметр рабочего колеса в мм.

Если предыдущие обозначения менялись без существенного изменения конструкции, то введение международного стандарта ИСО потребовало значительно изменить конструкцию в соответствии с требованием этого стандарта.

Основным отличием и преимуществом конструкции центробежных насосов (с осевым входом жидкости Б рабочее колесо), разработанных в соответствии с международным стандартом ИСО, является то, что демонтаж насоса можно осуществлять без отсоединения напорного и всасывающего трубопровода.

При этом трубопроводы крепятся к корпусу, а рабочие органы (рабочее колесо) вынимаются со стороны электродвигателя, что предусматривается конструкцией соединительной муфты между насосом и электродвигателем.

Последующая индексация обозначает:

 "а" - индекс обточки рабочего колеса.

Как правило, больше двух обточек не бывает, Поэтому обозначения вводят "а" и "б" (если колесо без обточки - то индекса нет).

"К" - исполнение по материалу проточной части.

В связи с многообразием перекачиваемых жидкостей в насосах применяется большое количество материалов, для которых введены следующие обозначения:

А - углеродистая сталь;

В - чугун, в т.ч. серый чугун (как правило этот материал не показывается);

Б - бронза;

Д - хромистый чугун типа 4X28 или хромистая сталь типа 20X13Л;

К - хромоникелевая сталь типа 12Х18Н9Т;

Ε - хромоникельмолибденовая сталь типа 10Х17НІЗМ2Т;

И - хромоникельмолибденомедистая сталь типа 06ХН28МДТ;

Μ - хромоникелькремнистая сталь типа 15Х18Н12С4ТЮ;

Η - сплав на никелевой основе;

Т - титан и его сплавы;

Ю - сплавы алюминия;

Л - кремнистый чугун типа 4C-15 (ферросилид) ;

Π - пластмасса;

Ρ - резиновое покрытие;

Φ - керамика , фарфор;

Г - графит.

Для качественной оценки воздействия перекачиваемой жидкости на материал насоса в обзоре будет приводится водородный показатель рН.

Этот показатель характеризует реакцию водного раствора

и выражается через отрицательные логарифмы концентрации ионов водорода в растворе. Нейтральная реакция воды соответствует рН = 7, больше 7 - щелочная, меньше 7 - кислая.

"СД" - исполнение по виду уплотнений.

С - одинарное сальниковое уплотнение (без подачи затворной жидкости);    

СД - двойное сальниковое уплотнение (с подачей затворной жидкости);

СП - промывочное сальниковое уплотнение;

2В - торцевое одинарное ;

2Г(55)- торцевое двойное;

Щ - щелевое;

Μ - манжетное.

Если указывается один вид уплотнения, а в скобках другой, то это показывает возможное применение и другого вида, (в скобках менее предпочтительного).