книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

67

2) насосы во время работы должны быть затоплены водой, для чего верхний агрегат нужно размещать в скважине в специальном кожухе;

3) пуск насосов производить последовательно, начиная с нижнего; верхний агрегат вступает в работу после того, как кожух, в котором он помещен, заполнится водой.

Преимущества погружных насосов:

1)отсутствие длинного вертикального вала с промежуточными подшипниками;

2)возможность установки в искривленных скважинах;

3)простота монтажа;

4)отсутствие необходимости возведения сооружения над сква­

жиной .

§ 1.22. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ НАСОСЫ

Эти насосы служат для перекачки хозяйственно-фекальных вод, а также вод, содержащих абразивные примеси. Условия работы та­ ких насосов весьма специфичны. Поток жидкости, содержащей твер­ дые частицы, проходя с большой скоростью через проточную часть, истирает внутреннюю поверхность насоса. Поэтому к конструкции и материалам таких насосов предъявляются особые требования.

Канализационные насосы марки НФ (фекальные) представляют собой одноколесные горизонтальные насосы консольного типа.

Рабочие колеса - закрытые, с односторонним подводом жид­ кости. В отличие от насосов для чистой воды колеса канализа­ ционных насосов имеют две - четыре лопатки и широкие каналы между дисками колеса, допускающие проходы через насос крупных механических примесей.

Для возможности прочистки насоса в его корпусе предусматри­ вается специальный люк.

Рабочее колесо насоса и спиральный корпус отливаются из белого чугуна, хорошо противостоящего истиранию.

Насосы типа НФ имеют производительность от 36 до ЭОДОм^ас при напоре от 7 до 105 ы.

Выпускаются также насосы марки НФВ (насосы фекальные вер­ тикальные;. Эти насосы - одноколесные, с односторонним осевым подводом жидкости и спиральным горизонтальным отводом. Двига­ тель вертикального типа расположен над насосом и соединяется с валом насоса либо непосредственно, либо с помощью промѳжу-

68

точного вала. Отдельные звенья вала соединяются жесткими муф­ тами. В опоре двигателя установлен радиально-упорный подшипник, воспринимающий осевые усилия, а также вес рабочего колеса и вала насоса.

Насооы этого типа выпускаются производительностью от 36 до 9000 м3/час с напором от 10 до 105 м и высотой всасывания до 6 м.

Кроме того, для перекачки загрязненных жидкостей могут быть использованы насосы типа ФМ (фекально-массные). Это одноколес­ ные горизонтальные насосы консольного типа с открытым рабочим

колесом одностороннего входа. Харак­ терной особенностью насосов данного типа (рис.1.48) является то, что по обеим сторонам рабочего колеса уста­ навливаются сменные защитные диски, образующие канал для протока жид­ кости. Корпуса насосов ФМ имеют разъ­ ем по оси насоса в горизонтальной плоскости.

Центробежные насосы для перекач­ ки агрессивных жидкостей изготовляют­ ся из специальных сплавов. Это гори­ зонтальные одноколесные насосы кон­ сольного типа с рабочим колесом одно­ стороннего входа. Они перекрывают об­ ласть расходов от 5 до 300 м3/час при напорах от 7 до 500 м.

Основными преимуществами центро­ бежных насосов являются:

1) равномерная подача и постоянство напора при данном ре­ жиме работы;

2)высокая быстроходность, позволяющая соединять насос не­ посредственно с быстроходным двигателем, что приводит к умень­ шению веса, габаритов насоса и увеличению к.п.д.;

3)простота устройства,а следовательно, и легкость обслу­ живания;

4)простота регулирования;

5)возможность перекачивания загрязненных жидкостей;

6)широкие пределы изменения основных параметров работы.

69

К недостаткам центробежных насосов следует отнести:

1)неспособность к всасыванию без предварительной эаливки;

2)необходимость герметизации всасывающего трубопровода;

3)зависимость к.п.д. от режима работы;

4)малый к.п.д. для насосов с небольшой подачей.

§1.23. ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Вслучае, если насос установлен выше уровня жидкости в за­ борном резервуаре, перед пуском производится его валивка.

Существуют следующие способы заливки насосов:

1.Вручную. Таким способом заливают центробежные насосы в простейших установках при отсутствии воды в напорном трубопро­ воде и наличии приемного клапана во всасывающем патрубке. Насос заливают до тех пор, пока из заливного отверстия или открытого воздушного краника не пойдет вода без пузырьков воздуха.

2.Из напорного трубопровода. При этом способе насос зали­ вают путем открытия регулировочной задвижки на напорном трубо­ проводе или при помощи специального обводного трубопровода ма­ лого диаметра, который при включении насоса должен быть пере­ крыт вентилем.

3.Путем отсасывания воздуха из рабочей полости насоса раз­ личными способами. Для этой цели могут применяться эжекторы, вакуумные и вихревые вспомогательные насосы, отсасывающая тру­ ба которых подсоединяется к верхней точке заливаемого насоса.

При подготовке к пуску насоса необходимо закрыть напорную задвижку и проверить, закрыты ли краны манометра и вакуумметра.

Затем необходимо проверить сальниковые уплотнения, смазать их и,наконец, проверить наличие масла в подшипниках насоса и двигателя. Если сальники имеют гидроуплотнение, а подшипники водяное охлаждение, то следует установить нормальную циркуля­ цию жидкости.

При пуске насоса включают электродвигатель и открывают кран у манометра. Когда наоос разрвьѳт полное число оборотов,

аманометр будет показывать давление холостого хода, открывают кран у вакуумметра и напорную задвижку. При закрытой напорной

задвижке допускается работа насоса не более 2 - 3 мин.

При открытой напорной задвижке пуск насоса возможен только при наличии обратного клапана и средств для гашения гидравли­ ческого удара.

-наблюдать за тем, чтобы температура подшипников не пре­ вышала температуру помещения более чем на 40 - 50°;

-поддерживать уровень масла в подшипниках на требуемом уровне;

-своевременно подтягивать сальники. При правильной работе сальника через него должна просачиваться вода редкими каплями.

Для остановки насоса необходимо медленно закрыть напорную задвижку, закрыть кран вакуумметра, выключить двигатель, а за­ тем закрыть кран у манометра и на трубопроводах, подводящих воду для охлаждения подшипников и гидроуплотнения сальников.

Если насос находится в неотапливаемом помещении, то зимой необходимо следить за тем, чтобы насос не оставался заполнен­ ным водой.

Г л а в а 2

ВПЛПКОЛЫ1ЕВЫЕ И ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ

§ 2.1. О Б Щ Е СВЕДЕНИЯ

Водокольцевые и вихревые насосы в последнее время получили широкое применение в качестве самовсасывающих устройств для центробежных насосов, насосных установок для перекачки летучих жидкостей, а также охлаждающих насосов двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и холодильных машин. Во всех перечислен­ ных случаях от насосов требуется надежность пуска после частых остановок даже при наличии в подводящем трубопроводе воздуха или паров летучих веществ.

Этим требованиям отвечают водокольцевые и вихревые насосы, которые обладают способностью самовсасывания и способностью перемещать эмульсии. Кроме того, вихревые насосы обеспечивают создание больших напоров, приходящихся на одно колесо (превы­ шающих напор центробежных насосов от 2 до 10 раз), и имеют ма­ лые габариты и вес. Основным недостатком этих насосов является низкий к.п.д., не превышающий 20 - 40%.

72

вых каналов на обеих стенках корпуса. Простейшая схема вихре­ вого насоса представлена на рис.2.2. В корпусе 2 расположено рабочее колесо 4 с прямыми радиальными лопатками. С обеих сто­ рон колеса в корпусе имеются боковые каналы I, простирающиеся не по всей окружности, а по дуге, примерно соответствующей

73

равной нулю в начале и в конце канала (см.развертку на рис.2.2). Процесс удаления воздуха из подводящего трубопровода проис­

ходит так же, как в водокольцевом насосе, но в этом случае из­ менение объема в ячейках происходит за счет переменного сечения боковых каналов I.

При нормальном режиме работы насоса жидкость через всасываю­ щее окно 3 парциально поступает на лопатки колеса (т.ѳ. только на те лопатки, которые в данный момент находятся около всасы­ вающего окна;. Попав в межлопастные пространства жидкость на­ правляется в боковые каналы. При этом она получает энергию, соответствующую напору, который создал бы центробежный насос при тех же окружных скоростях рабочего колеса. Далее жидкость увлекается лопатками вдоль по каналам к нагнетательному окну 6. На участке каналов между всасывающим и нагнетательным окнами происходит дальнейшее увеличение напора.

Это увеличение напора объясняется следующим образом. Перед передней плоскостью лопатки по ходу вращения создается повышен­ ное давление, а на противоположной поверхности, наоборот, - по­ ниженное давление. Частицы жидкости, заполняющие кольцевые ка­ налы, устремляются в зоны пониженного давления. Далее, вследст­ вие меньшей скорости движения жидкости в каналах по сравнению со скоростью вращения лопаток, эти частицы попадают в зоны по­ вышенного давления перед очередными набегающими лопатками и снова отбрасываются в каналы, получая при этом дополнительный запас энергии. Жидкость попадает несколько раз в межлопастные полости, и каждый раз происходит приращение ее энергии. В ме­ ридианном сечении частица жидкости совершает вихревое движение

впроцессе которого осуществляется передача энергии от колеса

кжидкости и значительное повышение напора последней. Следст­ вием интенсивного вихрѳобразбвания (и последующего разрушения вихрей при выталкивании жидкости из каналов в напорное окно)

являются большие потери энергии, что резко снижает к.п.д. на­ соса.

По конструктивным особенностям вихревые насосы подразделяют ся на насосы открытого типа и насосы закрытого типа. Насосы от

74

крытого типа (см.рис.2.2) имеют открытое рабочее колесо со сравнительно длинными лопастями, пространство между которыми на периферии ограничено кольцевыми каналами, а ближе к центру - плоскими стенками корпуса.

Насосы закрытого типа (рис.2.3) имеют рабочее колесо I, представляющее собой диск с короткими лопастями, расположенны­ ми на периферии. Пространство между лопастями закрыто перемыч­ кой 2 и ограничено со всех сторон каналом насоса 3. Подвод

Рис.2.3. Схема вихревого насоса закрытого типа:

I - рабочее колесо; 2 - перемычка; 3 - канал; 4 - корпус

жидкости в этих насосах осуществляется на периферии непосред­ ственно в канал 3, вследствие чего данный тип насоса не обла­ дает способностью самовсасывания. Поэтому такие насосы как са­ мостоятельные применяются редко.

Распространение получили насосы комбинированные, состоящие из основного рабочего колеса закрытого типа и вспомогательного колеса открытого типа, соединенных последовательно. Комбиниро­ ванные вихревые насосы имеют хорошую самовсасывающую способ­ ность и их к.п.д. достигает величины 0,4.

В вихревых насосах (особенно в насосах закрытого типа), по сравнению с центробежными, жидкость подводится к рабочему ко­ лесу в зоне повышенных скоростей. Поэтому возможность возник­ новения кавитации на входе в вихревое колесо весьма велика.

Предупредить возникновение.кавитации можно повышением давления на входе. Для этого устанавливают дополнительное центробежное колесо. Насос, состоящий из двух последовательно включенных

75

центробежного и вихревого колес, называется центробежно-вихре­ вым насосом. В насосе такого типа часть полного напора разви­ вается центробежным колесом, к.п.д. которого выше, чем у ви­ хревого. Поэтому к.п.д. центробежно-вихревого насоса несколько выше, чем к.п.д. вихревого насоса.

В виду противоречивости данных о механизме взаимодействия жидкости в рабочем колесе до настоящего времени теория вихре­ вых насосов разработана недостаточно.

лопаток; 1} - гидравлический к.п.д.

Примерная рабочая характеристика вихревого.насоса приве­ дена на рис.2.4. Как видно из рисунка, у вихревых насосов при малой производительности резко возрастает напор. Это происхо­ дит вследствие того, что при малом расходе скорости движения лопаток рабочего колеса значительно превышают скорости движе­ ния жидкости в каналах и лопатки более интенсивно воздействуют на поток жидкости.Бла­ годаря интенсивному вихреобразованию в по­ токе к.п.д. насоса при небольших производи­ тельностях мал.

С увеличением про­ изводительности насоса напор быстро падает. Происходит это потому, что раэность скоростей движения лопаток и жид­ кости в кольцевых кана­ лах уменьшается и ин-

76

тѳнсивность воздействия лопаток на поток снижается. К.п.д. на­ соса с увеличением производительности повышается и при некото­ ром значении расхода достигает максимума. Происходит это как из-за роста величины расхода, так и из-за уменьшения гидравли­ ческих потерь в самом насосе вследствие меньшего вихрѳобразования и турбулизации потока в каналах. Характерным для вихревых насосов является и то, что при уменьшении производительности потребляемая мощность возрастает почти по линейному закону. Следовательно, вихревые насосы, так же как и насосы комбиниро­ ванного типа, имеющие характеристики, сходные с характеристи­ ками вихревых насосов, должны запускаться только при полностью открытой задвижке.

Регулирование производительности вихревых насосов достигает­ ся изменением оборотов рабочего колеса или дросселированием по­ тока на выходе. Однако последний способ невыгоден, так как при этом будут расти напор и потребляемая мощность. Поэтому иногда регулирование производительности обеспечивают за счет пере­ пуска части жидкости через обводную линию, открывая на ней задвижку и прикрывая задвижку на напорном трубопроводе. Насос при этом работает с полной производительностью, в напорную же сеть поступает только необходимое количество жидкости,а осталь­ ная ее часть возвращается обратно во всасывающую линию.

Самовсасывающие вихревые насосы заливают жидкостью только один раз после монтажа, в дальнейшем их пуск осуществляется бе8 заливки, так как благодаря конструктивным особенностям на­ соса в корпусе постоянно имеется необходимое количество жид­ кости.

Г л а в а 3

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

§3.1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Поршневые насосы принадлежат к классу объемных насосов,ра­ бота которых основана на всасывании и вытеснении жидкости поршнями, движущимися в рабочих полостях.

На рис.3.1 изображена простейшая схема поршневого насоса, который состоит из всасывающего трубопровода I, клапанной ко­