8549

20

ретает вид пропеллера, и поток жидкости под его воздействием перемещается в осевом направлении, приобретая также вращательное движение. При выходе из рабочего колеса жидкость попадает в направляющий аппарат, где вращательное движение прекращается.

Далее жидкость отводится в напорный трубопровод. Вал насоса свободно проходит через втулку направляющего аппарата.

Рис. 12. Пропеллерный насос. 1 – рабочее колесо; 2 – камера рабочего колеса; 3 – выправляющий аппарат; 4 – отвод (трубчатое колено)

Пропеллерные насосы являются наиболее быстроходными из вращательных лопастных машин (ns=500-1200). Они применяются при относительно больших подачах от Q=0,1 м3/с до Q = 25-30 м3/с и напорах до H = 12-15 м. Высота их всасывания незначительна до Hвс=2-3 м. Чаще всего они работают погруженными в жидкость, не требуя специальной заливки перед пуском.

Эти насосы, работающие с подпором, в значительной степени ограждены от кавитации. КПД пропеллерных насосов довольно высок и для крупных насосов достигает значений =0,9-0,92. У таких насосов лопасти рабочего колеса делаются поворотными. Это дает возможность регулировать подачу насоса без снижения его КПД.

По сравнению с другими типами пропеллерные насосы имеют следующие преимущества: компактность и конструктивную простоту; малую металлоемкость; возможность применения большой частоты вращения для уменьшения размеров насоса и электродвигателя; малую чувствительность к загрязненным жидкостям; уменьшение строительных работ особенно в условиях погружения насоса в перекачиваемую жидкость.

Вихревые насосы

В практике часто требуется подача небольшого количества жидкости при относительно большом напоре. Использование центробежных насосов в этих целях приводит к применению тихоходных машин или к использованию многоступенчатых насосов. Добиться высокой экономичности такой насосной установки не удается. Для создания относительно высоких напоров при малой подаче чистых невязких жидкостей применяют вихревые насосы (рис. 13). Наиболее распространенным является насос типа В- одноступенчатый с вихревым рабочим колесом, консольно посаженным на вал насоса.

21

Рис. 13. Самовсасывающий открыто-вихревой насос серии FAS NZ

Вихревые насосы предназначены для перекачки воды н других невязких жидкостей с подачей Q = l-35 м3/ч при напоре от H=9,5 м до H=90 м с температурой до 90° С без абразивных примесей. Вязкость жидкости не должна превышать 0,36 см2/с, при большей вязкости характеристика насоса значительно изменяется.

Вентиляторы

В общем случае вентилятор — ротор, на котором определенным образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух.

в) г)

Рис 14. Типы конструкций вентиляторов: а) осевой; б) центробежный; в) диаметральный; г) безлопастной.

22

Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:

∙осевые (аксиальные)

∙центробежные (радиальные)

∙диаметральные (тангенциальные)

∙безлопастные (принципиально новый тип).

Также вентиляторы разделяют по способу исполнения:

∙многозональные

∙канальные

∙крышные

∙потолочные

Многозональные вентиляторы

Многозональные центробежные вытяжные вентиляторы имеют специальный корпус, позволяющий подключить несколько всасывающих воздуховодов, вытягивающих воздух из разных зон. Зоной может быть отдельный вентканал, комната или даже часть большого помещения. Такие вентиляторы могут быть незаменимы на объектах, где следует сделать вытяжку из нескольких мест, а канал для выброса воздуха всего один. Многозональные вытяжные вентиляторы позволяют оптимизировать сеть воздуховодов, сократить количество дорогих фасонных изделий, используя при этом однотипные гибкие воздуховоды.

Рис 15. Многозональные вентиляторы.

Канальные вентиляторы (прямоточные)

Предназначены для монтажа в вентиляционный канал круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе с использованием виброизолирующих прокладок. Вентилятор может быть осевым, многолопастным или радиальным, с лопатками загнутыми как вперед так и назад, одностороннего или двухстороннего всасывания. Корпус канальных вентиляторов может изготавливаться из специального пластика, из гальванизированной стали и даже быть смешанным. Из-за небольших габаритных размеров канальные вентиляторы могут устанавливаться непосредственно в сети воздуховодов, встраиваться в канальные системы вентиляции и кондиционирования воздуха и скрываться за подшивным потолком или в специальных вертикальных шкафах. Возможно любое (горизонтальное, вертикальное или наклонное) положение вентилятора при его установке. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха.

23

Рис 16. Канальные вентиляторы: а) прямоугольного сечения; б) круглого сечения.

Вентиляторы крышные радиальные

Крышные вентиляторы монтируются непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице, к ним предъявляются особые требования по влаго- и пылеустойчивости. Обычно они выполняются из высококачественной стали с эпоксидным коррозиестойким покрытием, либо гальванизированной. Существуют крышные вентиляторы как для систем общей вентиляции, так и специальные жаропрочные вентиляторы для высокотемпературных систем, например, систем дымоудаления при пожаре, организация вытяжки для камина или газового котла.

Рис 17. Крышные вентиляторы

Турбины

Под турбиной понимают ротационный тепловой двигатель, в котором тепловая энергия рабочего тела преобразуется в механическую работу.

Основным элементом паровой турбины (рис. 18) является металлический вал (ротор), на который крепятся рабочие лопатки. Вал помещается внутрь корпуса (кожуха), также к корпусу крепится диафрагма – диск с неподвижными сопловыми лопатками (направляющими соплами). В соплах тепловая энергия пара преобразуется в кинетическую энергию, а затем на рабочих лопатках в механическую работу, передавая вращательное движение ротору турбины. Ротор турбины соединяется с ротором электрогенератора для выработки в последнем электрического тока.

24

Рис. 18. Принцип работы паровой турбины Стоит отметить, что для работы турбины необходим источник пара, как правило -

паровой котел (в ТЭЦ температура пара для турбин варьируется в пределах 450-550ºС). Совокупность этих элементов представляет собой достаточно громоздкую конструкцию, в то время как современные газовые турбины, как правило, уже содержат все элементы для их работы внутри одного корпуса. Газотурбинная установка условно делится на три области: область компрессора, в которой происходит забор и сжатие воздуха; камера сгорания, в которую подается сжатый воздух и топливо, и впоследствии осуществляется сжигание газо-воздушной смеси; турбина, где тепловая энергия дымовых газов (температура достигает 1500ºС) преобразуется в механическую работу на лопатках соединенных с валом. Как и в паровой турбине, вращательное движение ротора турбины передается на вал электрогенератора (рис 19).

Рис. 19. Схематичное сравнение паровой и газовой турбин.

25

Рис. 20. Общий вид паровой турбины

Рис. 21. Общий вид стационарной газовой турбины

26

Виды паровых турбин.

Когенерационные системы классифицируются по типам основного двигателя и генератора:

-паровые турбины, газовые турбины;

-поршневые двигатели;

-микротурбины.

Наибольшим преимуществом пользуются паровые турбины. Они отличаются высокой производительностью, относительно низким объемом начальных инвестиций, широким выбором моделей по выходной мощности, возможностью работы в автономном режиме, быстрым запуском, использование различных видов топлива.

Рассмотрим подробнее виды паровых турбин.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.

Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта.[4]

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. [3]

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.

Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.

Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин

27

направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.

Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Паровые турбины по праву заслужили свое место в современной промышленности. Их высокая эффективность определяется рядом существенных преимуществ, благодаря которым паровые турбины остаются конкурентоспособными по сей день.

К таким преимуществам относят:

возможность использования различных видов топлив

доступность теплоносителя

высокий ресурс работы

быстроходность и способность развивать большие мощности

экономичность и высокая эффективность

компактность в паровых турбинах могут использоваться любые виды топлива. Они не зависят от

поставок конкретного вида топлива и не требуют конструктивных или технологических изменений при переходе с одного вида топлива на другой. Главное – бесперебойная подача пара с заданными параметрами. Точнее, для перехода на новый вид первичного топлива изменений требует только парогенератор, если рассматривать его как составную часть агрегата. Такая гибкость позволила паровым турбинам получить широкое распространение, как в отраслевом, так и географическом смыслах.

Использование водяного пара в качестве рабочего тела также имеет ряд преимуществ, сказывающихся на эксплуатационных качествах турбин. Перегретый водяной пар, использующийся в качестве рабочего тела, не несет с собой твердых частиц, которые могут стать причиной сильного абразивного износа лопаток. Кроме того, в отличие от паровых машин, отсутствие возвратно-поступательных движений в механизме турбины также положительно сказывается на сроке службы, потому как постоянно меняющиеся с высокой периодичностью нагрузки способствуют быстрому износу подвижных деталей и могут вызвать из повреждения и разрушение.

Паровые турбины снискали большую популярность в энергетике не в малой степени из-за своей высокой эффективности, особенно развитой в многоцилиндровых турбинах, а также возможностью создавать значительные мощности и скорости вращения. При всем этом, несмотря на огромные размеры промышленных паровых турбин, они достаточно компактны. Близкое расположение лопаток, занимающих собой большую долю проточной части, позволяет рационально использовать занимаемое турбиной пространство. Эта отличительная особенность становится особенно востребованной как раз при создании паровых турбин большой мощности, которые могут достигать в длину более 50 м.

Помимо неоспоримых достоинств, паровые турбины наделены также и рядом недостатков, учет которых необходим при подборе и проектировании турбины.

Инертность установки Высокие требования к условиям эксплуатации и уровню обслуживания

Относительно малая доля производимой электрической энергии в сравнении с тепловой энергией Пуск в работу паровой турбины – ответственный и не быстрый процесс, так как предвари-

тельно требуется запуск в работу котельной установки для создания потока перегретого пара и приведение в работу циркуляционного контура теплоносителя (воды, переходящей

28

в паровую фазу и далее вновь конденсирующейся). Это не позволяет в короткие сроки запускать и останавливать турбину. Кроме того, сложность конструкции требует особо тщательного подхода к вопросам выбора и проектирования. В противном случае эксплуатация паровой турбины в ненадлежащих условиях может повлечь за собой значительное сокращение срока службы, что перечеркнет одно из важных преимуществ этого типа двигателей – высокий ресурс работы

Примерный перечень вопросов:

Предмет изучения. Классификация нагнетателей. Определение капельных и газообразных жидкостей

Давление нагнетателя работающего в сети. Понятие о полном, статического и динамическом давлении

Объемные нагнетатели. Принцип действия, достоинства и недостатки. Область применения

Метод наложения характеристик. построение графической зависимости Струйные нагнетатели. Принцип действия, достоинство и недостатки. Область при-

менения Анализ работы нагнетателей при изменении характеристики сети - расчет сети с за-

пасом Лопастные нагнетатели. Принцип действия, достоинства и недостатки. Область при-

менения Анализ работы нагнетателей при изменении характеристики сети - расчет сети с не-

достатком потерь Уравнение неразрывности потока. Уравнение Бернулли

Анализ работы нагнетателей при изменении характеристики сети - отключение части сети

Уравнение сохранения импульса. Кинематика потока в рабочем колесе Устойчивая работа нагнетателя в сети Основная формула давления центробежного насоса

Неустойчивая работа нагнетателя с седлообразной характеристикой. Помпаж Уравнение Эйлера Анализ работы нагнетателей при изменении характеристики сети - изменение плот-

ности жидкости Назначение и конструкция направляющих устройств

Способы изменения характеристики нагнетателей. Качественное регулирование Назначение и конструкция диффузора. Роль спирального кожуха Способы изменения характеристики нагнетателей. Количественное регулирование

Влияние профиля лопаток и их конечного числа на величину давления нагнетателя Совместная работа нагнетателей. В каких случаях применяется. Варианты включе-

ния

Характеристика лопаточных машин Параллельное включение нагнетателей. Построение характеристик. Анализ работы

Пересчет характеристик нагнетателя. Коэффициент быстроходности Последовательное включение нагнетателей. Построение характеристик Универсальные характеристики Кавитация. Причины возникновения. Способы предупреждения

Характеристика сети. Коэффициент характеристики сети. Определение потерь давления в сети

Подбор электродвигателей. Определение мощности электродвигателей Конструкция и устройство центробежных вентиляторов Мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией центробежных вентиляторов

29

Соединение с электродвигателем центробежных вентиляторов Конструкция и устройство центробежных насосов

Мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией центробежных насосов. Соединение с электродвигателем центробежных насосов

Основные виды тепловых машин Паровые турбины. Основные узлы и конструкции

Тепловой и гидравлический расчет паровых турбин Газовые турбины Тепловой и гидравлический расчет газовых турбин Парогазовые установки

Принципиальные схемы ТЭС Принципиальные схемы АЭС

Расчет и построение основных циклов паровых, газовых, парогазовых ТЭС и АЭС Двигатели внутреннего сгорания. Основные элементы и конструкция Тепловой и гидравлический расчет двигателей внутреннего сгорания Комбинированная выработка теплоты и электроэнергии Классификация турбин Преобразование энергии в турбинной ступени

Характеристики решеток турбинных степеней Сопловые и рабочие лопатки Внутренний относительный КПД ступени

Тепловой процесс в многоступенчатой паровой турбине Сепарация влаги в турбине Эрозия деталей паровых турбин и способы ее снижения Конденсационные турбины

Процесс течения пара в проточной части турбины Влажно-паровые турбины Не расчетный режим работы ступени Турбины с противодавлением

Регулирование теплофикационных турбин Схема устройства и принцип действия центробежных насосов. Классификация насо-

сов.

Параметры центробежных насосов (подача, напор, мощность, КПД). Характеристики центробежных насосов.

Характеристики водоводов. Принципы построения.

Влияние частоты вращения на параметры и характеристики центробежных насосов. Влияние диаметра рабочего колеса на параметры и характеристики центробежных

насосов.

Влияние потерь напора во всасывающем трубопроводе на параметры и характеристики центробежных насосов.

Совместная работа насосов и водоводов.

Назначение, классификация и схемы насосных станций.

Режимы работы, расчетная схема и подача насосной станции первого подъема. Режимы работы, расчетная схема и подача насосной станции второго подъема. Режимы работы, расчетная схема и подача канализационной насосной стации. Последовательная работа насосов в систему водоводов.

Параллельная работа насосов в систему водоводов. Способы регулирования подачи центробежных насосов. Кавитация в центробежном насосе. Способы защиты насосов. Способы «заливки» центробежного насоса.

Элементы водопроводной насосной станции Назначение элементов станции. Элементы канализационной насосной станции Назначение элементов станции.