Водонапорное оборудование

Из водоприемных сооружений воду подают потребителю с помощью насосов и водоподъемников. Из большого спектра насосов, выпускаемых нашей промышленностью, в практике сельскохозяйственного водоснабжения больше всех востребованы центробежные и вихревые насосы. Объясняется это их достоинствами: простотой в обслуживании, надежностью в эксплуатации и долговечностью.

Центробежные насосы консольного типа п р е д н а з н а ч е н ы для всасывания и нагнетания воды из поверхностных водоисточников.

У с т р о й с т в о консольного центробежного насоса (рис. 8.5): в корпусе 6, выполненного в виде спирали Архимеда, находится рабочее колесо 2. Оно жестко закреплено на валу 9 и представляет собой два диска, между которыми находятся профилированные лопасти 3. Рабочее колесо приводится во вращение от электродвигателя. Благодаря специальной геометрии лопастей при вращении рабочего колеса возникают центробежные силы.

1– нагнетательный трубопровод; 2 – рабочее колесо; 3 – лопасть; 4 – приемный клапан с фильтром; 5 – всасывающая труба; 6 – корпус; 7 – задвижка; 8 – пробка; 9 – вал; 10 – спиральный отвод Рисунок 8.5 – Технологическая схема центробежного насоса

У корпуса имеются два патрубка: всасывающий и напорный. К всасывающему патрубку подводится всасывающая труба 5, на конце которой закреплен обратный клапан с сеткой 4, а к напорному – нагнетательный трубопровод 1, по которому вода транспортируется потребителю.

П р и н ц и п р а б о т ы : перед пуском корпус насоса и всасывающую трубу полностью заполняют водой. Для этого в самой верхней точке корпуса предусмотрено отверстие, закрываемое пробкой 8. После этого включают электродвигатель, который приводит во вращение вал и рабочее колесо. Вода, находящаяся в каналах между лопастями рабочего колеса, под действием центробежных сил отбрасывается от центра колеса к его периферии. В результате этого в центральной части рабочего колеса создается разрежение, а на периферии давление, намного превышающее атмосферное. Под действием этого давления вода вытесняется по спиральному отводу 10 в нагнетательный трубопровод 1, присоединенный к напорному патрубку. Одновременно за счет разрежения в центре рабочего колеса вода из водоисточника поступает по всасывающей трубе в корпус насоса. Таким образом, создается беспрерывный поток воды в водонасосной установке, в которую включен центробежный насос.

Погружной центробежный насос п р е д н а з н а ч е н для подъема подземных вод из трубчатых колодцев. Они многоступенчатые, вертикального исполнения. Агрегат (рис. 8.6, а) с о с т о и т из насоса 2, электродвигателя 1, водоподъемной трубы 4, станции управления (на рис. не показана) и кабеля 3 для питания электродвигателя 1. Электродвигатель имеет специальную конструкцию, соединен с валом насоса и работает в воде, то есть непосредственно в межпластовом водоносном слое.

а б

а – схема установки погружного насоса: 1 – электродвигатель; 2 – насос; 3 – кабель; 4 - водоподъемные трубы; 5 – опорное колено; 6 – кран; 7 – манометр б – разрез погружного насоса 1 – соединительная муфта; 2 – ступица основания; 3 – вал; 4 – диск; 5 – обойма; 6 – направляющий аппарат; 7 – рабочее колесо; 8 – ступица верхнего подшипника; 9 – клапан; 10 – стяжка; 11 – головка Рисунок 8.6 – Погружной центробежный насос

Насос (рис. 8.6, б) с о с т о и т из нескольких ступеней рабочих колес 7, установленных в направляющих аппаратах 6 и разделенных перегородками (дисками) 4. Благодаря последовательному соединению рабочих колес эти насосы могут обеспечивать большой напор до 300 м вод. ст.

П р и н ц и п р а б о т ы (рис. 8.6, б): при включении электродвигателя приводится во вращение вал насоса 3 с закрепленными на нем рабочими колесами 7. Под действием центробежной силы вода выбрасывается на перифирию, поступает в каналы направляющих аппаратов 6. При этом в центре рабочего колеса так же, как у консольного центробежного насоса, создается разрежение, за счет которого вода из трубчатого колодца через приемные окна с сеткой поступает к первому (нижнему) рабочему колесу. Это колесо передает воду по каналам направляющего аппарата к центру второго рабочего колеса, затем последовательно она проходит все секции насоса, постепенно наращивая напор, и направляется через водоподъемную трубу в водопроводную сеть.

Наибольшее распространение в животноводстве имеют консольные центробежные насосы типа К и КМ и погружные насосы типа ЭЦВ. В настоящее время в нашей стране принята маркировка насосов по основным техническим показателям: подаче и напору.

Большинство насосов маркируется следующим образом: после буквенного обозначения (марки) ставят через тире или косую черту две цифры – номинальную подачу, м³/ч и номинальный напор столба жидкости, м. Например, консольный насос с подачей 125 м³/ч и напором 30 м обозначается так: К125-30 или К125/30. Погружные насосы типа ЭЦВ, например ЭЦВ 4-1-45, имеют следующую расшифровку: Э – электрический, Ц – центробежный, В – для чистой воды, 4 – минимальный диаметр буровой скважины в дюймах (d_скв = 4∙25=100 мм), 1 – подача, м³/ч; 45 – напор, м вод.ст.

Вихревой насос – это разновидность насосов трения из числа динамических насосов. Он п р е д н а з н а ч е н для перекачки чистой воды с относительно небольшой подачей, но с достаточно большим напором (в 2…3 раза больше, чем у центробежного при одинаковом диаметре рабочего колеса).

У с т р о й с т в о (рис. 8.7): в корпусе насоса 2 на валу 4 жестко закреплено рабочее колесо 3. Оно представляет собой диск толщиной 8…10 мм с радиальными лопатками. Внутри между корпусом и рабочим колесом имеется кольцевой зазор (канал) 7. Вихревой насос в отличие от центробежного является самовсасывающим, поэтому вход и выход у него взаимозаменяемы.

1 – флянец; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 – вал; 5 – всасывающий патрубок;

6 – нагнетательный патрубок; 7 – кольцевой зазор; 8 – межлопаточная полость

Рисунок 8.7 – Вихревой насос

П р и н ц и п р а б о т ы: перед самым первым пуском насоса его корпус заполняют водой. Затем приводят во вращение рабочее колесо, лопатки которого оказывают силовое воздействие на воду, приводя ее в движение. Характер движения при этом сложный по двум причинам:

• частицы воды вращаются вместе с рабочим колесом;

• под действием центробежных и центростремительных сил создается вихревое циркуляционное движение частиц воды в пространстве между межлопаточными полостями и кольцевым каналом.

Таким образом, при прохождении межлопаточных полостей колеса на пути от входа в кольцевой канал до выхода из него жидкость получает многократное приращение энергии. По этой причине при одном и том же диаметре рабочего колеса вихревые насосы развивают напоры большие, чем центробежные. Благодаря этому вихревые насосы имеют меньшие габариты и массу по сравнению с центробежными насосами таких же рабочих параметров.

Недостатком вихревых насосов является низкий КПД, не превышающий 45 %. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35…38 %.

На рис. 8.7 показано, что всасывающий патрубок имеет вертикальный участок. Это исключает вытекание воды при неработающем насосе. При повторном пуске воздух из всасывающей трубы удаляется самим насосом, в результате чего в ней создается разрежение, и вода из источника под действием атмосферного давления поступает в корпус насоса.

Вихревые насосы получили в настоящее время широкое распространение в системах водоснабжения для перекачивания чистых жидкостей. Их применяют, когда требуется получить большой напор при малой подаче.

Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 дм³/с. Напор вихревых насосов достигает 100 м, мощность доходит до 20 кВт, коэффициент быстроходности 6…40.

Промышленность выпускает одноступенчатые вихревые насосы типа ВК, ВКС и ВКО. Насосы типа ВКС – самовсасывающие, типа ВКО – с обогревом. В обозначении насоса буквы указывают тип насоса, первые цифры подачу, вторые – напор. Например, обозначение насоса ВКС-2/26 означает: насос вихревой консольный самовсасывающий с номинальной подачей 2 дм³/с и номинальным напором 26 м вод.ст.

Промышленность выпускает центробежновихревые насосы в едином корпусе. Центробежное колесо, как правило, располагают перед вихревым, то есть вода сначала попадает в центробежное колесо, где создается небольшое давление, которое затем повышается вихревым колесом. При таком сочетании достигаются большие напоры при относительно малой подаче. Промышленность выпускает центробежновихревые насосы типа ЦВК с указанием подачи (первая цифра) и напора (вторая цифра). КПД у этих насосов несколько выше, чем у вихревых, и достигает 0,45…0,48.