Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосные станции. Учебное пособие
.pdf
2. По развиваемому напору: низконапорные (до 50–60 м);
средненапорные (до 150–200 м); высоконапорные (более 200 м).
3. По способу подвода жидкости к рабочему колесу: с од-
носторонним подводом (всасыванием); с двусторонним подводом.
4. По расположению вала насоса: горизонтальные, верти-
кальные.
5. По способу соединения с двигателем: соединяемые с
двигателем через ускоритель; соединяемые с двигателем напрямую (через упругую муфту).
6. По назначению: для перекачки воды, нефти, холодных и
горячих нефтепродуктов, сжиженных газов, масел, органических растворителей и др., для транспортировки по магистральным трубопроводам нефти и нефтепродуктов.
На рис. 1.3 представлена схема насосной установки с центробежным насосом, приводимым в действие электродвигателем.
Рис. 1.3. Схема насосной установки: 1 — фильтр; 2 — обратный
клапан; 3 — всасывающая труба; 4 — электродвигатель; 5 — улитка;
6 — задвижка; 7 — напорный трубопровод; 8 — манометр-
вакуумметр; 9 — манометр
Центробежный насос консольного типа с горизонтальным
валом и односторонним подводом жидкости предназначен для
перекачивания воды из нижнего резервуара в верхний. Жид-
11
кость из приёмного резервуара через фильтр 1 всасывающей
g
ww
g
рр
zzH
2ρ
2
в
2
нвн
вн
н
z
в
z
н
р
в
р
н
w
в
w
трубы 3 с обратным клапаном 2 подводится к рабочему колесу
центробежного насоса. Фильтр предохраняет насос от засасывания крупных твёрдых включений, а обратный клапан препятствует вытеканию жидкости из всасывающей трубы. Подача
насоса регулируется задвижкой 6. С помощью этой же задвижки
насос заливается жидкостью из напорной линии перед первым
запуском. Насосная установка оборудуется манометром, вакуумметром и расходомером, позволяющими контролировать
нужный режим её работы.
Насосы имеют следующие основные параметры: подача,
напор (давление), число оборотов, с которым работает насос,
момент на валу, потребляемая мощность и коэффициент полезного действия (КПД).
Подачей насоса Q называется количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени.
Напором, созданным насосом, называется удельная (отнесённая к единице веса 1 Н) механическая энергия жидкости.
Напор, развиваемый насосом, равен геометрической высоте подачи, сложенной со скоростным напором и потерями напора в
трубопроводе. Напор насоса, м вод. ст., согласно уравнению
Бернулли, равен разности энергий жидкости после насоса (сечение «н», рис. 1.4) и перед ним (сечение «в», рис. 1.4):
, (1.1)
где
выхода и входа в насос (сечения «н» и «в»);
жидкости в сечениях «н» и «в»;
и
— высота центра тяжести сечения соответственно
и
— давления
и
— линейные скорости
жидкости в сечениях «н» и «в»; — плотность жидкости; g —
ускорение свободного падения; «н» — нагнетание; «в» — всасывание.
Давление р измеряется манометром 1. Трубка, соединяющая манометр с трубопроводом, заполняется жидкостью. Поэтому манометр измеряет давление, отличное от давления в точ-
12
ке замера на величину h. Введя эту поправку на положение ма-
ghMр ρ
н
нометра, получим избыточное давление после насоса:
, (1.2)
где М — показание манометра с введённой поправкой на систематическую погрешность (поправка вводится по тарировочному
графику манометра).
Рис. 1.4. Схема измерения напора (а, б)
При наличии на стороне всасывания вакуума (рис. 1.4 а)
давление р перед насосом измеряется вакуумметром 2. Поправка на положение вакуумметра не вводится, так как соединительная трубка при продувке заполняется воздухом. Учитывая, что
вакуум является отрицательным избыточным давлением, получаем избыточное давление перед насосом:
р = -В, (1.3)
где В — показание вакуумметра с введённой поправкой на систематическую погрешность.
Отсюда при наличии вакуума в подводящем трубопроводе
напор насоса:
13
g
ww
g
В
h
g
M
zzH
2ρρ
2
в
2
н
нвн
. (1.4)
нвнв
hzzh
g
ww
g
В
h
g
M
H
2ρρ
2
в
2
н
в
ghMр ρ
п
п
h
22
в н в
н в н
ρ ρ 2
M w w
M
H z z h
g g g
н в н вM
h z z h h
M
в
M
22
в н в
н
ρ ρ 2
M w w
M
Hh
g g g
22
22
2
нв
2 2 4 4
н в н в
1 4 4 1 1
0,0827
22
ππ
ww
QQ
Q
gg
d d d d
н
d
в
d
Обозначив
— разность уровней установки
манометра и точки включения вакуумметра, получим:
. (1.5)
Если в подающем трубопроводе не вакуум, а избыточное
давление (рис. 1.4 б), то:
, (1.6)
где М — показание манометра, установленного на подводящем
трубопроводе насоса, с введённой поправкой на систематическую погрешность;
.— поправка на положение манометра.
Следовательно, при наличии у входа в насос избыточного
давления напор насоса:
. (1.7)
Обозначив через
установки манометров
и
, получим:
— разность уровней
. (1.8)
Разность скоростных напоров, входящих в приведённые
выше уравнения, составляет:
где Q — подача насоса, м
провода, м;
— диаметр подводящего трубопровода, м.
, (1.9)
3
/с;
— диаметр напорного трубо-
14
Полезная гидравлическая мощность насоса, Вт, определяет-
п
ρN g Q H
эл
N
эл
ηNN
η
п
N
п
N
н
η
н
эл
ρρ
η
η
g Q H g Q H
NN
ся по формуле:
. (1.10)
Потребляемая насосом мощность N вычисляется по изме-
ренной мощности на зажимах электродвигателя
:
, (1.11)
где
— КПД электродвигателя.
Затрачиваемая насосом мощность или мощность, подводимая к валу насоса, больше полезной мощности
полезной мощности
коэффициентом полезного действия
к затраченной мощности N называется
насоса:
. Отношение
. (1.12)
Перечисленные параметры чаще всего взаимозависимы.
Кривые графика, характеризующие зависимости H = f(Q),
N = f(Q), = f(Q) при n = const — частоте вращения рабочего
колеса, об/мин, называются главными характеристиками насоса.
Они носят название внешних, в отличие от внутренних, или кавитационных, характеристик.
Построить точную характеристику центробежного насоса
путём расчёта невозможно, так как трудно учесть все действующие факторы. Поэтому характеристика H-Q строится по данным испытаний. При этом регулированием нагнетательной задвижки при полностью открытой всасывающей задвижке устанавливают различные значения подачи и соответствующие давления при постоянной частоте вращения. Подача насоса определяется с помощью расходомера.
По данным испытания строятся графики зависимости напора, мощности и КПД от подачи насоса (рис. 1.5).
15
Рис. 1.5. Характеристика центробежного насоса:
Н
, Qм — рабочие значения подачи и напора; М — рабочая точка;
м
Hw — характеристика сети; Q-Н — характеристика насоса;
Н
— линия статического напора; N — мощность; — КПД насоса
ст
1.4. Осевые насосы
Осевые насосы могут быть как горизонтальными (рис. 1.6),
так и вертикальными (рис. 1.7).
Рассмотрим конструкцию горизонтального насоса. Литой
корпус 1 с двумя фланцами 2 выполнен в виде отвода. В корпусе
на валу 3 консольно расположено лопастное колесо 4 с обтекателем 5, за колесом расположен неподвижный направляющий
аппарат 6, состоящий из ряда лопастей и уменьшающий вращательное движение жидкости. Вал выпущен наружу через сальник 7 и соединен с валом фланцевого электродвигателя 8.
Конструкции вертикальных насосов аналогичны (рис. 1.6).
На этом рисунке:
1 — корпус; 2 и 3 — соответственно, ступица и лопасти рабочего колеса; 4 — направляющий аппарат; 5 — вал.
Количество лопастей обычно не более шести. Осевые насосы могут быть жестколопастными и поворотно-лопастными,
где положение лопастей может изменяться. Достоинства осевых
насосов: большая подача, компактность, простота конструкции,
возможность перекачивания загрязненных жидкостей. Недостаток — маленький напор.
16
Рис. 1.5. Осевой насос
Рис. 1.6. Схема рабочего органа осевого насоса
Осевые насосы чаще всего применяются в качестве погружных. Поэтому наиболее распространен вертикальный вариант их конструкции. Регулирование подачи жестколопастных
насосов производится изменением частоты вращения, поворотно-лопастных — изменением угла наклона лопастей. Регулиро-
вание дросселированием крайне невыгодно из-за резкого падения КПД и возрастания мощности и напора при уменьшении
подачи, что видно из характеристики осевого насоса (рис. 1.7).
Осевые насосы применяются на тепловых электростанциях
в качестве циркуляционных, для водяного охлаждения оборудования, подачи морской и загрязненной воды и в других целях.
17
Рис. 1.7. Характеристика осевого насоса
1.5. Контрольные вопросы
1. Привести классификацию гидравлических машин.
2. Устройство и принцип действия центробежного насоса.
3. Какими основными параметрами характеризуются насосы?
4. Поясните энергетический смысл понятия «напор насоса».
5. Приведите пример формулы для определения напора
насоса.
6. Дайте определение КПД насоса.
18
2. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
2.1. Цель работы
1. Снять рабочие характеристики центробежного насоса при
различных режимах работы и построить графики зависимостей
Р = f(Q), N = f(Q), = f(Q).
2. Установить рабочую зону насоса.
Лабораторная работа проводится на установке, которая
состоит из двух центробежных насосов LRP25-80/180 с мокрым
ротором, рис. 2.1.
Рис. 2.1. Стенд для изучения совместной работы насосов
19
Схема стенда насосной установки показана на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема насосной установки:
1, 2 — насосы центробежные; 3, 4, 5, 6, 7, 8 — манометры-
вакуумметры; 9, 10 — электронные расходомеры; 11, 12, 13, 14 —
датчик расхода жидкости с импульсным выходом; 15, 16, 17, 18, 19,
20 — краны; 21, 22 — вентили; 23 — щиток управления насосами
и расходомерами; 24 — пластиковая труба; 25 — щит для крепления
трубопроводов и оборудования
Для того чтобы произвести подбор насоса для конкретных
условий, используют рабочие характеристики, которые
представляют собой зависимость полного давления,
создаваемого насосом P, мощности на валу N и полного КПД
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]