Вінницьке вище професійне училище цивільного захисту

Роздатковий матеріал із дисципліни «Основи гідравліки та протипожежне водопостачання» на тему: «Класифікація насосів та їх використання в пожежній справі»

Розробив

викладач циклу ПТ та АРО

ст. лейтенант служби

цивільного захисту

Ткаченко Руслан Станіславович

м. Вiнниця 2010

Питання 1. Класифікація, улаштування і принцип дії відцентрових насосів.

Насосом називають гідравлічну машину, призначену для надання рідині кінетичної енергії.

Насоси застосовують у багатьох галузях народного господарства: водопостачанні, опалюванні, вентиляції, транспорті. Практичні завдання по подачі води для цілей пожежегасіння вирішуються з урахуванням спільної роботи водопровідної мережі, насосів і рукавних систем. За принципом дії насоси ділять на об'ємні і динамічні.

До об'ємних відносять поршневі, плунжерні, роторні, шестерінчасті, діафрагмові насоси. У них енергія надається рідині шляхом періодичної зміни замкнутого об'єму при переміщенні рідини від всмоктуючої до напірної порожнини насоса.

До динамічних відносять насоси, в яких рідина переміщується під впливом гідродинамічних сил, причому рідина, що проходить по насосу, утворює суцільний потік від входу до виходу. Динамічними є насоси лопатеві (відцентрові і осьові), електромагнітні, тертя і інерції (вихрові, шнекові, струменеві насоси).

У протипожежному водопостачанні переважного поширення набули відцентрові насоси, в яких передача енергії здійснюється шляхом динамічної взаємодії лопотів колеса з оточуючою їх рідиною. Основними перевагами відцентрових насосів є простота і компактність конструкції, відносно невелика маса, зручність їх з'єднання з електродвигунами і двигунами внутрішнього згорання, здатність перекачувати сильно забруднені рідини, висока продуктивність і здатність до «саморегулювання». Остання властивість виявляється в тому, що при зміні витрати рідині або припиненні її подачі відцентровий насос продовжує працювати протягом деякого часу, не виходячи з ладу, тоді як поршневий насос при закритій засувці на напірному патрубку дуже швидко ушкоджується.

Проте відцентрові насоси мають і істотний недолік, що полягає в тому, що вони не є самовсмоктуючими. Тому для їх запуску необхідно передбачати додатковий вакуум (роторні, струменеві) або використовувати пристрої (напірні баки), що дозволяють заповнювати всмоктуючи лінії і корпус насоса водою.

Класифікація, пристрій і принцип дії відцентрових насосів

Відцентрові насоси прийнято класифікувати по створюваному напору, числу робочих коліс, способу підведення рідини до робочого колеса, розташування валу насоса, коефіцієнта швидкохідності та інших ознак.

По напору розрізняють насоси низьконапірні (до 20 м), середньонапірні (від 20 до 60 м) і високонапірні (більше 60 м).

По числу робочих коліс насоси діляться на одноступінчаті (з одним робочим колесом) і багатоступінчасті (з декількома робочими колесами). Одноступінчаті насоси можуть виконуватися з консольним розташуванням валу (консольні насоси).

У багатоступінчатих насосах відбувається поступове збільшення натиску рідини при її проходженні через послідовно сполучені робочі колеса. Це, як правило, високо напірні насоси. Продуктивність багатоступінчатого насоса дорівнює подачі одного робочого колеса.

За способом підведення рідини до робочого колеса розрізняють насоси з одностороннім і двостороннім підведенням. При однаковому натиску подача насосів з двостороннім підведенням більша, ніж у насосів з одностороннім підведенням, оскільки двосторонній вхід, по суті, представляє паралельне з'єднання двох односторонніх коліс.

По розташуванню валу робочого колеса насоси бувають горизонтальні і вертикальні.

Насоси з вертикальним валом використовують зазвичай для забору води з глибинних колодязів і свердловин на насосних станціях першого підйому.

По коефіцієнту швидкохідності робочого колеса насоси бувають тихохідні, нормальні, швидкохідні. Коефіцієнт швидкохідності n₃ характеризує конструктивні особливості даного типу насосів і виражає частоту обертання такого еталонного робочого колеса, яке будучи геометрично подібно до заданого, при потужності N = 0,736 кВт, напору Н=1 м, забезпечує подачу Q = 0,075 м³/с

Коефіцієнт швидкохідності знаходять по формулі

n_s = 3,65 n Q / H^0,75

де Q — подача насоса, м3/с; Н — напір, що створюється насосом, м; п — частота обертання робочого колеса.

Для тихохідних насосів коефіцієнт швидкохідності складає n_s =40 – 80, нормальних 80—140; швидкохідних 130 – 300. З даної формули виходить, що при заданій частоті обертання коефіцієнт швидкохідності збільшується із зростанням подачі і зменшенням напору. Тому тихохідні насоси служать для створення великих напорів при малій подачі, а швидкохідні дають велику подачу при порівняно низьких напорах. Найчастіше застосовують в пожежній техніці тихохідні і нормальні відцентрові насоси.

Принципова схема відцентрового насоса. Основними елементами, загальними для всіх різноманітних конструкцій відцентрових насосів є робоче колесо 1, його лопаті – 2, корпус – 3, вал – 4, всмоктуючий трубопровід – 5, нагнітаючий – 6, патрубок – 7.

Перед пуском насос і всмоктуючий патрубок заповнюють водою, після чого двигун приводить до обертання колесо насоса. Під дією відцентрових сил, які знаходяться в насосі рідина починає переміщуватися по каналам між лопатями робочого колеса в напрямку від центру до перефірії. Внаслідок цього при вході до робочого колеса в центральній частині насоса утворюється вакуум. Тоді під дією зовнішнього (атмосферного) тиску рідина із резервуара по всмоктуючому трубопроводу поступає в центральну зону робочого колеса. Таким чином, при постійному обертанні робочого колеса через насос подається безперервний потік рідини.