4.1.7 Характеристики. Регулирование подачи

Аналогично центробежным машинам характеристики осевых машин дают зависимость напора (давления), мощности на валу и КПД подачи. Характеристики обычно получают путём испытания при постоянной частоте вращения и пересчитывают на различные частоты вращения по формулам пропорциональности.

Форма характеристик определяется конструкцией и аэродинамическими свойствами машины.

В отличие от центробежных машин характеристика напора (давления) осевой машины часто имеет седлообразную форму (рис. 4.9), однако у низконапорных машин встречается падающая форма этой характеристики.

Рисунок 4.9 Характеристика Н=f(Q) осевых вентиляторов: 1 – вентилятор серии У – 12 № 16; 2 – вентилятор серии ВС.

Седловина на характеристике объясняется снижением подъёмной силы лопастей при малых подачах и повышенных углах атаки и наличием вторичных течений.

Характеристик мощности осевых машин показывают уменьшение мощности при увеличении Q или близки, как у вентиляторов, к горизонтальной линии (рис. 4.10). Поэтому пуск осевых машин допустим при открытой задвижке на напорной трубе, т. е. под нагрузкой.

Рисунок 4.10 Характеристика осевого вентилятора при п= const

Характеристики КПД осевых машин с рабочими лопастями, жестко закреплёнными на втулке. Имеют резко выраженный максимум; при отклонении режима машины от оптимального КПД резко изменяется.

В некоторых случаях осевые насосы выполняют с поворотными (на ходу) рабочими лопастями. В этих случаях возможно значительное изменение расхода без существенного снижения КПД.

Рабочий участок характеристики устанавливается в её стабильной части правее горба Б (рис.4.10). Максимально допустимое давление составляет 0.9 давления в точке Б характеристики. Допустимое понижение значения КПД составляет до 0,9 .

Характеристики осевых машин, так же как и центробежных, могут быть даны в безразмерных координатах.

Регулирование подачи осевых машин может производится изменением частоты вращения, поворотом рабочих лопаток, направляющим аппаратом на входе и дросселированием. Первый способ наиболее эффективен. Дроссельное регулирование особенно неэкономично, потму что при этом понижении подачи мощность остаётся постоянной или возрастает (рис.4.10). Поэтому расход энергии на единицу объёма перемещаемой среды при регулировании этим способом увеличивается.

При регулировании осевых машин поворотом лопастей рабочего колеса или направляющим аппаратом на входе достигается очень экономное расходование энергии привода.

При регулировании осевых машин поворотом лопаток рабочего колеса или направляющим аппаратом удобно пользоваться типовыми регулировочными характеристиками. Рабочая область характеристик, ограничиваемая значениями допустимых КПД, выделяется на характеристике (заштрихованная площадка на рис. 4.11).

Рисунок 4.11 Рабочая область характеристики

Тема 4.2 Конструкции осевых насосов и вентиляторов

4.2.1 Осевые насосы

Осевые насосы большой подачи выполняются с вертикальным расположением вала.

Рассмотрим конструкцию насоса, представленного на рис. 4.12. К станине 1, опирающейся на раму из швеллеров 2, крепится корпус 3 с направляющим аппаратом 4. На коническую заточку нижнего конца вала сажается ступица 5 рабочего колеса, крепящаяся при помощи врезной шпонки и гайки. Лобовая часть ступицы обработана в виде тела с малым сопротивлением при обтекании.

Рисунок 4.12 Вертикальный одноступенчатый осевой насос

Лопасти направляющего аппарата 4 поддерживают своими внутренними кольцами криволинейную втулку 6(задний обтекатель), на внутреннем фланце которого крепится нижний подшипник 7.

Ротор насоса, соединяющий вал с облицовкой 8, рабочего колеса, соединительной муфты и упорного кольца, подвешен на упорном подшипнике, помещённом в корпусе 9. Таким образом, вся осевая нагрузка передаётся на станину насоса. В корпусе 9 расположен также и верхний подшипник. В тумбе 10 смонтирован сальник.

Смазка верхних производится густой консистентной смазкой при помощи пресс – маслёнок. Нижний подшипник имеет водяную смазку.

При небольших подачах все детали насоса , кроме вала и крепёжных частей (колец, втулок, болтов, гаек), выполняются из чугунного литья.

В насосах значительной подачи рабочее колесо выполняется из стального литья. Лопасти могут изготовляться отдельно от втулки и крепится к ней одним или несколькими болтами.

Известны конструкции осевых насосов, выполненные из листовой и фасонной стали сварным способом.

Насос приводится в движение вертикальным электродвигателем.

Конструкции осевых двухступенчатых насосов значительно сложнее и выполняются с корпусом, имеющим разъём в меридиональной плоскости.

Промышленность выпускает осевые насосы типов О и ОП. Насосы типа О имеют жёсткое крепление лопастей к втулке, типа ОП – поворотное крепление (поворот – перестановка лопастей – производится при остановленном насосе).

Имеются конструкции крупных осевых насосов с лопастями, поворачивающими на ходу насоса через полый вал аналогично поворотно – лопастным гидротурбинам. Это удобно при регулировании подачи при сохранении высокого КПД. Однако этот способ усложняет и удорожает конструкцию и оправдан только для крупных насосов.

На рис. 4.13 показано рабочее колесо насоса типа ОП.

Рисунок 4.13 Лопастное колесо насоса ОПВ – 110

При диаметрах рабочего колеса от 295 до 1850 мм насосы типов О и ОП имеют рабочие параметры в следующих диапазонах:

Частота вращения, об/мин………………………………………960 – 210

Подача, м/ч……………………………………………………..4450 – 54700

Напор, м………………………………………………………….1,9 – 20,9

Мощность, кВт…………………………………………………..44 – 3000

Коэффициент полезного действия, %..........................................81 – 86