5.2 Уравновешивание ротора насоса ко 50-56 на расчетном режиме работы

Расчетная схема уравновешивания ротора насоса применением гидростатического уплотнения ступени приведена на рисунке 2.6. Исходные данные для расчета сведены в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 – Параметры насоса КО 50-56

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Величина
подача насоса		м3/с	0,01389
напор насоса		м	56
КПД насоса		-	0,65
мощность насоса		кВт	11
частота вращения ротора		с-1 (об/мин)	304 (2900)
количество ступеней		-	2
температура перекачиваемой жидкости		°С	125
плотность перекачиваемой жидкости		кг/м3	939
вязкость перекачиваемой жидкости		м2/с	2,106·10-7
Геометрия рабочего колеса
наружный радиус рабочего колеса		м	0,1045
радиус переднего уплотнения		м	0,055
длина переднего уплотнения		м	0,035
радиус вала		м	0,0275
радиус заднего уплотнения		м	0,0575
длина заднего уплотнения		м	0,025
радиальный зазор в щелевых уплотнениях		м	0,2·10-3

В соответствии с приведенной в пункте 4.1 методикой статического расчета параметры узла осевой разгрузки (гидростатического уплотнения) следующие:

; ; ; ; ; .

Из уравнения осевого равновесия ротора ( ) и уравнения расхода жидкости ( ), параметры уравновешивающего устройства на номинальном режиме работы насоса равны:

торцовый зазор гидростатического уплотнения ;

объемные потери (утечка жидкости через уплотнение) .

По результатам расчетов, зависимости параметров уравновешивающего устройства от режима работы насоса приведены на рисунке 5.12, здесь же показана остаточная неуравновешенная осевая сила на нерасчетных режимах. Статическая и расходная характеристики гидростатического уплотнения ступени приведены на рисунке 5.13. Зависимость параметров гидростатического уплотнения ступени от дросселируемого давления приведена на рисунке 5.14.

Рисунок 5.12 – Зависимость параметров узла разгрузки

от режима работы насоса

Рисунок 5.13 – Статическая и расходная характеристики

гидростатического уплотнения ступени

Рисунок 5.14 – Зависимость параметров гидростатического уплотнения

ступени насоса от дросселируемого давления

Из полученных результатов следует, что гидростатическое уплотнение ступени обеспечивает постоянный торцовый зазор на всех режимах работы насоса, при этом объемные потери на узле разгрузки снижаются в 5 раз по сравнению с исходным вариантом конструкции. Неуравновешенная часть осевой силы на нерасчетных режимах работы не превышает 10%. Влияние дросселируемого давления на торцовый зазор уплотнения наблюдается до 0,4 МПа. При дальнейшем росте давления зазор мало изменяется.

Приведем исследования эффективности применения предложенного конструктивного решения узла осевого уравновешивания ротора насоса. Согласно полученным результатам пункта 5.1, изменение конструкции узла осевой разгрузки мало влияет на величину потерь мощности на трение (механический КПД), поэтому можно ограничиться оценкой величины изменения объемного КПД.

Утечка жидкости через переднее уплотнение ступени насоса равна . Утечка жидкости через узел разгрузки исходной конструкции равна . Объемный КПД насоса исходной конструкции по (5.7) равен . Объемный КПД насоса новой конструкции равен . Таким образом, применение узла осевой разгрузки предложенной конструкции приводит к повышению объемного КПД насоса на 5,2%.

Общий КПД насоса с новой конструкцией узла осевого уравновешивания ротора по (5.20) равен .

Согласно полученным результатам, применение уравновешивающего устройства данного типа в одно и двухступенчатых насосах, в которых ротор уравновешивается симметричными радиальными уплотнениями, приводит к повышению КПД насоса. К примеру, в рассмотренном насосе на 3,7%.