4. Кавитация в насосах и способы защиты. Осевое усилие и способы его уравновешивания

Кавитация - крайне нежелательное явление, заключающееся в образовании пузырьков из пара перекачиваемой жидкости, поступающей в насос, и резком схлопывании этих пузырьков внутри насоса.

Для того, чтобы правильно устранить кавитацию нужно использовать принцип – на входе в насос должно всегда быть жидкости больше, чем на выходе. Вот несколько простых способов как этого достичь: - замените диаметр всасывающего патрубка на больший; - переместите насос ближе к питающему резервуару, но не ближе 5-10 диаметров всасывающей трубы; - понизьте сопротивление во всасывающей трубе, заменой ее материала на менее шероховатый, задвижки на шиберную, характеризующуюся меньшими местными потерями, удалением обратного клапана; - если всасывающая труба имеет повороты, уменьшите их количество и (или) замените отводы малых на большие радиусы поворота, сориентировав их в одной плоскости (иногда правильно заменить жесткую трубу гибкой); - увеличьте давление на всасывающей стороне насоса повышением уровня в питающем резервуаре либо снижением оси установки насоса, либо использованием бустерного насоса.

Осевое усилие возникает главным образом из-за неодинаковости сил давления, действующих справа и слева на рабочее колесо.

Есть несколько способов, чтобы уравновесить силу центробежного насоса. Наиболее простым способом является использования упорного или радиально-упорного подшипника.

Второй способ, это использование рабочего колеса с двойным всасыванием, которое, по своей сути, является сбалансированным по своей осевой силе из-за своей геометрической и гидравлической симметрии.

Другой метод - использовать противоположно направленные рабочие колеса на одном валу. Это создаст симметричные противоположно направленные осевые силы, эффективно гася или минимизируя нагрузку.

Преимуществом этих методов является отсутствие дополнительных потерь напора в механизме баланса гидравлического напора. Есть утечки через зазоры кольца и втулки, но это не имеет значения для гидравлического баланса.

5. Регулирование работы цб насосов

Количество жидкости, подаваемой насосом в сеть, определяется нуждами потребителей. Поэтому на практике почти всегда приходится прибегать к регулированию подачи, которая достигается дросселированием напорного трубопровода и изменением частоты вращения рабочего колеса.

Дроссельное регулирование. Каждая насосная установка оснащается запорной задвижкой, устанавливаемой за насосом. При уменьшении расхода в сети возникает необходимость изменить подачу насоса. Прикрывая задвижку изменяют (увеличивают) сопротивление системы. Создаваемый насосом напор увеличивается. Это приводит к снижению подачи в соответствии с характеристикой насоса.

На рис. 2.10 показано регулирование подачи задвижкой за счет изменения степени ее открытия. Кривые 1, 2 и 3 называют дроссельными характеристиками трубопровода.

Дроссельным способом регулирования можно менять подачу в широком диапазоне. Этот вид регулирования прост, надежен и наиболее часто применяется при эксплуатации насосных установок. Но он требует дополнительных затрат энергии на преодоление потерь в задвижке.

Регулирование работы насоса изменением частоты вращения рабочего колеса. В основе этого способа лежит закон пропорциональности, из которого следует

С помощью этих уравнений можно произвести перестроение характеристики насоса H₀=f(Q₀) при номинальной частоте вращения рабочего колеса n₀ на любую иную частоту вращения n_i.

Из рис. 2.11 видно, что изменяя число оборотов насоса, можно получить требуемую подачу в сети. Этот способ регулирования не вызывает дополнительных потерь энергии, т.к. напор в сети соответствует напору, развиваемому насосом. Недостаток этого способа изменения подачи состоит в использовании более дорогого привода насоса с регулируемой частотой вращения.

Для увеличения подачи жидкости осуществляют параллельную работу нескольких насосов. Построение результирующей характеристики такой системы производят путем сложения подач каждого из насосов при одинаковых значениях напоров.

Для повышения напора в системе используют последовательное соединение нескольких насосов. В этом случае результирующую характеристику получают сложением напоров каждого из насосов при одинаковых значениях подач.