Практикум по гидравлике гидрологии. Учеб-метод пособ.Ч.3. Работа насосов различных типов. 2021

Устройство роторно-пластинчатого насоса двукратного действия

Внутренняя поверхность статора 1 (рис. 3.04.5) имеет овальную форму. Ротор 2 установлен соосно статору. В пазах 3 ротора установлены пластины 4, которые могут свободно перемещаться внутри пазов. При вращении ротора пластины за счет центробежной силы пластины прижимаются к поверхности статора, образуя рабочие камеры. В связи с тем, что внутренняя поверхность статора имеет овальную форму, при вращении ротора объем рабочих камер будет изменяться. В зонах 6 и 7 увеличения объема камеры выполнено отверстие для всасывания рабочей жидкости, в зонах 5 и 8 уменьшения объема камеры – отверстие для нагнетания.

В насосах двойного действия устанавливается четное число пластин не менее 8.

Регулируемые пластинчатые насосы. В конструкции регулируемых насосов предусмотрена возможность изменения рабочего объема. Подачу насосов этого типа можно регулировать объемным способом.

Рисунок 3.04.5 – Устройство роторно-пластинчатого насоса двукратного действия

Рисунок 3.04.6 – Роторно-пластинчатый насос однократного действия

На рисунке 3.04.6 статор 3 установлен в корпусе 2 с зазором. Винт 1 позволяет перемещать статор внутри корпуса, тем самым меняя эксцентриситет между ротором 4 и статором. Если эксцентриситет будет равен 0, то объем рабочих камер при вращении ротора меняться не будет, подача насоса будет равна 0. При максимальном эксцентриситете подача будет максимальной. Пружина 5 прижимает статор к регулировочному винту.

21

Порядок выполнения лабораторной работы

1Прочитать и изучить теоретические сведения к лабораторной работе.

2Внимательно изучить описание лабораторного оборудования и технику безопасности.

3Подключить стенд к шине защитного заземления.

4Подключить стенд к сети электропитания 220 В, 50 Гц.

5Открыть краны (З-3), (З-7) и вентиль (В-1), все остальные краны должны быть закрыты.

6Включить автомат «Сеть» для подачи электроэнергии.

7Кнопкой «Вкл./Выкл.» включить стенд.

8В течение 10 секунд измерительная система производит самодиагностику, после чего стенд готов к работе.

9Кнопкой «Режим отображения» выбирать дисплей с выведением данных роторно-пластинчатого насоса.

10Переключателем «Роторно-пластинчатый насос» включить насос. Дожидаться установившегося режима датчиков.

11Снять показания датчика расхода (Q-1) и мощности двигателя ( дв) записать данные в табл. 3.04.1.

12Снять показания датчиков давления на входе ( вх) в насос и выходе ( вых) из него. На схеме они обозначены (Р-5) и (Р-6). Все данные записать в табл.

3.04.1.

13После проведения эксперимента выключить насос при помощи переключателя «Роторно-пластинчатый насос».

14Закрыть кран (З-3).

15Кнопкой «Вкл./Выкл.» выключить стенд.

16Выключить тумблер «Сеть». Отключить стенд от электропитания 220 В, 50 Гц.

17Навести порядок на рабочем месте.

Обработка результатов

Определить основные характеристики роторно-пластинчатого насоса.

1Напор насоса ( ) определить по формуле (3.01.1).

2По формуле (3.01.2) определить полезную мощность насоса ( п).

3По формуле (3.01.3) определить коэффициент полезного действия (ɳп).

4Результаты занести в табл. 3.04.1.

Таблица 3.04.1 – Результаты измерений и вычислений

22

Контрольные вопросы

1Понятие роторно-пластинчатого насоса.

2Область применения роторно-пластинчатых насосов.

3Устройство роторно-пластинчатого насоса.

4Принцип работы роторно-пластинчатого насоса.

5Понятие регулируемого роторно-пластинчатого насоса.

6Понятие нерегулируемого роторно-пластинчатого насоса.

Лабораторная работа № 3.05

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Цель работы: изучить конструкцию и работу погружного насоса.

Основные теоретические положения

Погружной насос – насос, погружаемый ниже уровня перекачиваемой жидкости. Это обеспечивает подъём жидкости с большой глубины, хорошее охлаждение узлов насоса, и позволяет поднимать жидкости с растворенным в ней газом. Устанавливается в буровых скважинах, шахтных колодцах, технологических ёмкостях.

По виду двигателя выделяют штанговые и бесштанговые модели. В первых мотор располагается отдельно от самого насоса, а передача энергии происходит через штанговый привод. Во втором варианте электродвигатель находится в водозаборной шахте. К таким насосам относятся скважинный насос, колодезный насос, а также фекальный насос и дренажный насос.

Скважинный погружной водяной насос имеет вытянутую цилиндрическую форму корпуса, у которого небольшой диаметр основания (рис. 3.05.1).

Рисунок 3.05.1 – Общий вид насосов для скважин

Благодаря такой конструкции оборудование помещается внутри скважины и опускается на большую глубину. Незаменимое оборудование в местах, не обеспеченных центральным водопроводом, позволяющее использовать подзем-

23

ные воды, залегающие иногда на достаточно большой глубине. Производители выпускают модели, различающиеся по таким рабочим характеристикам, как:

мощность;

глубина погружения;

материал изготовления корпуса;

высота подачи воды; производительность;

диаметр корпуса;

длина сетевого шнура.

Иногда скважины являются единственно возможным источником водоснабжения. Особенно это важно при разработке системы противопожарной безопасности и при организации орошения сельскохозяйственных угодий.

Колодезные насосы (рис. 3.05.2) погружные для дачи или частного небольшого дома позволяют осуществлять перекачку питьевой воды, имеющей малую степень загрязнения. В отличие от скважинных моделей насосы для колодцев эксплуатируют на малой глубине. Данные приборы не опускают на самое дно колодца, чтобы не поднять осадок, который может загрязнить воду, а также засорить фильтры насоса.

Рисунок 3.05.2 – Общий вид колодезных насосов

Обычно насос дренажный погружной применяют в целях откачивания загрязненной воды, скопившейся в канавах, ямах, затопленных погребах и подвалах (рис. 3.05.3). Использование данного оборудования эффективно борется с проблемами затопления, которые периодически повторяются на дачных участках в период весеннего снеготаяния. Также подобные проблемы возможны во время паводков на участках, расположенных на берегах больших рек.

Рисунок 3.05.3 – Общий вид дренажных насосов

24

Возможно попадание воды в подвальные помещения во время сильных и продолжительных дождей. Не исключены случаи подтопления и во время возникновения аварийных ситуаций в системе центрального водопровода при прорыве труб. Насосное оборудование этого типа используется при организации полива и орошения. Конструкция позволяет откачивать воду, содержащую мелкие загрязнения, при этом размер частиц не должен превышать 30 мм.

Для очищения выгребных ям, удаления бытовых отходов используют насос погружной для грязной воды. Внутреннее устройство погружного насоса данного вида схоже с конструкцией дренажных моделей. Однако оборудование отличается большей мощностью и потому способно отвести сильно загрязненные сточные воды. При этом не имеет значение большое количество примесей, имеющихся в канализационных стоках. Фекальные насосы имеют конструктивную особенность, позволяющую им тщательно перемалывать попадающие в поле деятельности загрязнения. Это позволяет защитить оборудование от засорения. Более широкое устройство проточных каналов также препятствует возникновению засоров.

Рисунок 3.05.4 – Общий вид фекальных насосов

По принципу работы насосы делятся на: вибрационные; центробежные; вихревые; шнековые.

Основные элементы погружного вибрационного насоса (рис. 3.05.5):

1Силовой агрегат, внутри которого располагается электрический магнит.

2Вибратор или вторая часть электромагнита, приводящего в действие ходовой поршень.

3Камера для набора воды, соединенная с выводящим патрубком.

4Всасывающая камера. Отсек, куда в первую очередь попадает вода из источника.

5Амортизатор, необходимый для обеспечения плавного хода рабочего поршня.

6Шайбы, влияющие на производительность погружного устройства. За счет увеличения или уменьшения количества шайб можно самостоятельно изменять мощность насоса.

7Шток или основа для движения поршня.

8Обратный клапан. Устройство устанавливается для того, чтобы предотвращать обратный отток жидкости из насоса. За счет обратного клапана можно увеличить номинальную производительность оборудования.

25

9Гайка, необходимая для фиксации поршня на штоке.

10Поршень, являющийся основным рабочим элементом насоса.

11Каналы, предназначенные для перевода воды из сборной камеры в водопроводную систему.

Рисунок 3.05.5 – Основные элементы оборудования вибрационного типа

Работа погружного насоса вибрационного типа происходит за счет движения поршня. При подаче электрического питания создается электромагнитное поле в силовом агрегате, и вибратор притягивается, придавая поршню движение. В это время в наборной и всасывающей камерах создается разряженное давление, и свободное пространство заполняется водой через обратные клапаны. Аналогичным образом жидкость проходит через каналы и попадает в трубопровод.

За секунду происходит несколько движений поршня, что обуславливает напор воды в трубопроводе.

Центробежный погружной насос (рис. 3.05.6) состоит из следующих элементов:

1Рабочее колесо – основной элемент оборудования;

2Лопасти рабочего колеса, создающие центробежную силу для всасывания воды;

3Корпус, защищающий рабочее колесо от механических повреждений;

4Всасывающая область, через которую нагнетается жидкость;

5Напорный трубопровод, передающий воду от насоса к системе водопровода;

6Обратный клапан, предотвращающий выход воды из насоса в источник;

7Защитная сетка, необходимая для предохранения рабочей части насоса от

примесей, негативно влияющих на работу устройства.

Эксплуатация погружных насосов центробежного типа, оснащенных защитной сеткой, возможна и в слегка загрязненной воде.

Принцип работы погружного насоса с такой конструкцией достаточно прост. За счет подачи электроэнергии рабочее колесо начинает вращаться. По периметру лопастей создается центробежная сила, которая заставляет воду перемещаться от всасывающего трубопровода к напорному, соединенному с системой водоснабжения дома.

26

Порядок выполнения лабораторной работы

1Прочитать и изучить теоретические сведения к лабораторной работе.

2Внимательно изучить описание лабораторного оборудования и технику безопасности.

3Подключить стенд к шине защитного заземления.

4Подключить стенд к сети электропитания 220 В, 50 Гц.

5Открыть краны (З-5) и вентиль (В-1), все остальные краны должны быть закрыты.

6Включить автомат «Сеть» для подачи электроэнергии.

7Кнопкой «Вкл./Выкл.» включить стенд.

8В течение 10 секунд измерительная система производит самодиагностику, после чего стенд готов к работе.

9Кнопкой «Режим отображения» выбирать дисплей с выведением данных погружного насоса.

10Переключателем «Погружной насос» включить насос. Дожидаться установившегося режима датчиков.

11Снять показания датчика расхода (Q-1) и мощности двигателя ( дв) записать данные в табл. 3.05.1.

12Снять показания датчика давления на выходе ( вых) из насоса. На схеме он обозначен (Р-9). Все данные записать в табл. 3.05.1.

13После проведения эксперимента выключить насос при помощи переключателя «Погружной насос».

14Кнопкой «Вкл./Выкл.» выключить стенд.

15Выключить тумблер «Сеть». Отключить стенд от электропитания 220 В 50 Гц.

16Навести порядок на рабочем месте.

Обработка результатов

Определить основные характеристики погружного насоса. 1 Определить напор насоса:

= выхg ∙ 1000, м,

где вых – давление в нагнетательном патрубке, кПа; ρ – плотность воды, кг/м3, ρ = 997 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2; 1000 – переводной коэффициент.

2Определить полезную мощность насоса по формуле (3.01.2):

3По формуле (3.01.3) определить коэффициент полезного действия (КПД) насоса:

4Результаты измерений занести в табл. 3.05.1.

Таблица 3.05.1 – Результаты измерений и вычислений.

28

Контрольные вопросы

1Какой насос называется погружным?

2Какие выделяют модели погружных насосов в зависимости от вида двигателя?

3Принцип работы и область применения скважинных насосов.

4Принцип работы и область применения колодезных насосов.

5Принцип работы и область применения фекальных насосов.

6Принцип работы и область применения погружных вибрационных насосов.

7Принцип работы и область применения погружных центробежных насосов.

8Принцип работы и область применения шнековых насосов.

9Приведите основные характеристики погружного насоса.

29

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1Насосы и насосные станции / В. Ф. Чабаевский, К. П. Вишневский, Н. Н. Пакладов, В. В. Кондратьев ; под ред. В. Ф. Чабаевского. – Москва : Агропромиздат, 1989. – 416.

2Карелин, В. Я. Насосы и насосные станции : учебник для вузов / В. Я Карелин, А. В. Минаев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Стройиздат,

1986. – 320 с.

3Центробежный насос. – Текст : электронный / Грундфос. – 2013. – URL: https://ru.grundfos.com/content/dam/GMO/Documentation/books/Centrifugal- Pump-70160132-1113.pdf.

4Центробежные насосы. Типы, виды, применение центробежных насосов.

– Текст : электронный / ЭлектроТехИнфо. – 2012. – URL: https://gsom.spbu.ru/files/upload/library/list_of_literature.pdf.

5Пластинчатый насос принцип работы. – Текст : электронный / ООО Сер-

вис-Прибор. – 2018. – URL: https://servicepribor.ru/plastinchatyj-nasos- princip-raboty/.

30