Раздел 11
Характеристика насосов и приводов к ним.
Графическая зависимость основных технических показателей (напора, мощности, КПД, допустимой высоты всасывания) от подачи при постоянных значениях частоты вращения рабочего колеса, вязкости и плотности жидкости на входе в насос называется характеристикой насоса. Характеристика зависит от типа насоса, его конструкции и соотношения размеров его основных узлов и деталей. Различают теоретические и экспериментальные характеристики насосов. Теоретические характеристики получают, пользуясь основными уравнениями центробежного насоса, в которые вводят поправки на реальные условия его работы. На работу насоса влияет большое число факторов, которые трудно, а иногда и невозможно учесть, поэтому теоретические характеристики насоса неточны и ими практически не пользуются. Истинные зависимости между параметрами работы центробежного насоса определяют экспериментально, в результате заводских (стендовых) испытаний насоса или его модели. Насосы испытывают на заводских испытательных станциях. Методика испытаний насосов установлена ГОСТ 6134—71. Для испытания насос устанавливают на стенде, оборудованном аппаратурой и приборами для измерения расхода, давления, вакуума и потребляемой мощности. После пуска насоса подачу регулируют изменением степени открытия задвижки на напорной линии. Таким образом устанавливают несколько значений подачи и измеряют соответствующие этим значениям величины напора и потребляемой мощности.
В некоторых случаях насосы испытывают на месте их установки (например, в насосной станции). Это прежде всего относится к крупным насосам, а также к тем случаям, когда характеристики насоса существенно изменяются под влиянием условий эксплуатации.
Особенности работы насосов характеризуются номенклатурными показателями, указывающимися в каталогах насосного оборудования.
Подача насоса – это показатель, который характеризует объем жидкости, которая может быть перекачана в единицу времени. Подача насоса может указываться также в массе. Объем жидкости, характеризующий этот показатель, измеряется на выходе под давлением.
Напор насоса характеризует разность механической энергии движения жидкости на выходе и на входе насоса. Напор может измеряться в различных единицах, чаще всего используются весовые параметры. Для высоконапорных агрегатов параметр напора не указывается, так как его показатели ничтожно малы.
Коэффициент полезного действия (КПД) характеризует отношение полезной мощности к полной мощности. Оптимальный режим работы насоса характеризуется максимальным значением КПД. Номинальный режим работы насоса представляет собой те параметры, при которых работа насоса допустима. Наибольшая эффективность насоса обеспечивается при оптимальном режиме работы.
Параметры кавитации характеризуют избыточное давление жидкости. Указанное в паспорте значение надкавитационного напора обязательно должно соблюдаться, в противном случае существенно снижается напор и КПД. При подавляющием надкавитационном напоре признаков кавитации нет. При эрозионном напоре наблюдается эрозионное воздействие жидкости на рабочие органы. Этот параметр определяется при помощи метода лаковых покрытий. При параметрическом напоре появляются устойчивые каверны, напор уменьшается на 2%. Предельный напор – это минимальное значение, которое определяется при специальных испытаниях.
Номинальная высота самовсасывания характеризует расстояние по вертикали от поверхности жидкости до всасывающих частей насоса.
Минимальное время самовсасывания определяет допустимую продолжительность работы при сохранении других параметров, в том числе и нормальной высоты самовсасывания.
Также насос имеет эргономические показатели, которые относятся к внешним проявлениям в работе насоса.
Внешняя утечка определяет количество жидкости, которая вытекает во внешнюю среду при наличии повреждений или дефектов уплотнителей.
Уровень звукового давления определяет уровень издаваемого насосом шума.
Уровень вибрации характеризует силу вибрации в тех точках, где ее показатели максимальны.
Также насосы имеют показатели надежности, характеризуемые допустимыми отклонениями от показателей, при которых обеспечивается эффективная работа насоса.
Электрический привод насосов
Для электропривода насосных агрегатов и других механизмов насосных станций водоснабжения и канализации применяются асинхронные и реже синхронные электрические двигатели переменного трехфазного тока. Двигатели постоянного тока, как правило, не используются, так как их установка требует преобразовательных устройств и увеличивает затраты по сооружению насосных станций.
По характеру роторных обмоток асинхронные двигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазной обмоткой. Отличие короткозамкнутого ротора от ротора с фазной обмоткой состоит в том, что его обмотка замкнута внутри ротора, а у двигателя с фазным ротором она соединяется через контактные кольца и щетки с пусковым реостатом.
По сравнению с двигателями старых серий они имеют твердую шкалу нарастания мощностей для всех скоростей вращения, меньший вес и более высокие энергетические показатели. Синхронный двигатель отличается от асинхронного исполнением ротора, который возбуждается постоянным током от возбудителя, чаше всего находящегося на одном валу с ротором Отсутствие пускового момента является характерной особенностью синхронного двигателя и требует специальных средств для его разгона.
Каждый двигатель, независимо от его типа, характеризуется номинальными данными, к ним относятся: мощность, напряжение, сила тока, коэффициент мощности, к. п. д. и число оборотов двигателя в минуту. Номинальной мощностью Рн двигателя называется механическая мощность в киловаттах, развиваемая на его валу при номинальном режиме. Номинальный режим двигателя соответствует данным, указанным на его паспорте; при этом режиме двигатель в отношении к. п. д. нагрева, коэффициента мощности, электрической и механической прочности удовлетворяет установленным нормам и требованиям.
Номинальный момент вращения МН — это момент, развиваемый двигателем на валу при номинальной мощности и номинальном числе оборотов; он определяется таким образом:Электрический привод насосов, где F — окружная сила в кг; r —радиус колеса в м Рн— номинальная мощность в кет. Для двигателей переменного трехфазного тока стандартом установлены номинальные напряжения: 220, 380, 500, 3000 и 6000в.
Паровой привод насосов
Паровой привод состоит из парового и гидравлического цилиндров, или лежащие один над другим или большей частью для более легкого надзора за сальниками, соединенных между собой посредством фонаря. Паровой поршень регулирует - я поршневым золотником, действующим непосредственно или через вспомогательный аппарат. Поршневой шток или продолжение его образуют гидравлический поршень. Паровые приводы строятся стоячими с расположенными вверху и внизу гидравлическими цилиндрами и устанавливаются вблизи пресса с целью избегнуть необходимости устройства длинных трубопроводов.
Паровой привод обладает преимуществами перед электроприводом, так как он позволяет экономично регулировать числом оборотов и, как правило, не требует промежуточной
Паровые приводы электрическими следует заменять прежде всего у нефтенасосов. Очень часто на станциях постоянно работают нефтяные насосы Вортингтон, даже при наличии электронасосов для нефти, стоящих в резерве. Насосы с паровым приводом необходимо нормально держать в резерве и переводить в работу лишь в случае прекращения подачи электрического тока, оставляя в постоянной работе электронасосы.
Паровой привод выгоден при перемешивании взрывоопасных веществ. Мешалки этого типа используют для поддержания во взвешенном состоянии материалов при их транспортировке по открытому желобу. Разница между плотностями жидкости и взвешенного материала не должна быть слишком большой. Сокращение или удлинение рабочей длины вала позволяет приспособить мешалку к желобам различной глубины.
Паровой привод ТК с начальным давлением пара 3 5 МПа, 435 С может оказаться оптимальным в том случае, когда имеется много утилизационных установок, выдающих пар таких параметров.
Паровой привод насосов особенно целесообразен на нефтебазах, оперирующих с вязкими и застывающими нефтепродуктами, требующими подогрева, Б этом случае котельные вырабатывают пар как для силовых, так и для технологических нужд, причем выхлопной пар насосов используется для подогрева.
Паровой насос
Сдвоенный паровой насос: 1 — патрубок; 2 — парораспределительный золотник; 3 — паровой цилиндр; 4 — поршень паровой машины; 5 — поршень насоса; 6 — всасывающий патрубок; 7 — впускной клапан; 8 — выпускной клапан; 9 — напорный патрубок.