Розділ 3 ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ

3.1. Загальні відомості про енергетичне обладнання

Енергетичне промислове обладнання в основному призна чене для перетворення енергії одного виду в інший (наприк лад, енергії горіння палива в електричну, механічну або тепло ву) або передачі енергії на відстань i широко використовується у всіх галузях народного господарства.

До енергетичного обладнання промислового призначення відносять двигуни, що перетворюють енергію горіння в механ ічну або електричну: двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), дизель генератори, компресори, вентилятори, насоси, калорифе ри, освітлювальну апаратуру, проводи i кабелі та ін.

3.2.Насоси

3.2.1.Загальні відомості про насоси

Насосом називається гідравлічна машина, призначена для перетворення різних видів механічної енергії в механічну енер гію рідини.

Насоси можна розділити на три основні групи: динамічної дії, об’ємної дії та вакуумні насоси. Більш детально класифіка ція насосів представлена на рис.3.1.

93

«Товарознавство»

Рис. 3.1. Класифікація насосів

Основні технічні характеристики насосів

об’ємна подача – об’єм рідини, що подається в одиницю часу, м3/с або м3/г, допускається – л/хв;

тиск, створюваний насосом у системі, МПа або кг/см2;

напір – показує, на яку висоту закачується рідина або висота стовпа рідини, на котру рідина піднімається під дією створюваного насосом тиску, м;

коефіцієнт корисної дії (ККД) Q/Qт, де Q – реальна пода ча насоса; Qт – теоретична подача насоса без врахування опору руху речовини, що перекачується, і інших витрат на тертя.

3.2.2. Насоси динамічної дії

До насосів динамічної дії в першу чергу треба віднести відцентрові й осьові лопатеві насоси.

94

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Відцентрові насоси. Залежно від роду рідини, що перека чується, напору і подачі, а також конструктивних особливостей їх підрозділяють:

за числом робочих коліс – на одно і багатоколісні;

за конструкцією колеса – на колеса закритого і відкритого типів;

за створюваним напором – на низьконапірні (напір до 20 м), середньонапірні (напір 20 60 м) і високонапірні (напір більше 60 м);

за положенням вала – на горизонтальні і вертикальні;

за способом відводу води з робочого колеса – на спіральні і кільцеві з направляючим апаратом;

за родом рідини, що перекачується – на водяні, кислотні, каналізаційні, землесосні.

Схема роботи одноколісного відцентрового насоса приведе на на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема роботи одноколісного відцентрового насоса.

Принцип роботи відцентрового насоса полягає в тому, що рідина подається в робочу камеру завдяки колесу, яке скла дається з двох дисків, між яким розташовані лопаті. Лопаті ро бочого колеса утворюють канали, по яких рухається рідина. Робоче колесо розміщається в спіральній камері у вигляді рав

95

«Товарознавство»

лика, що служить для плавного відводу рідини в напірну тру бу. Перед пуском відцентрового насоса у корпус у всмоктуваль ну трубу обов’язково заливається рідина. ККД відцентрових насосів досягає 92 %.

Осьові насоси. Характерною рисою насосів цієї групи є те, що вхідна труба i обертовий барабан знаходяться на одній вісі. За допомогою цих насосів можна переміщати значні маси ріди ни при порівняно невеликих напорах (2...10 м).

Шнекові насоси. Найбільш часто насоси цього типу засто совують для перекачування в’язких рідин, тому їх головна особ ливість полягає у спеціальній конструкції лопатей. Їх відносять до насосів тертя. Робоче колесо має лопаті, виконані у вигляді шнека (рис. 3.3.). Шнекові насоси – низьконапірні.

Рис. 3.3. Загальний вигляд шнекового насоса i шнека

3.2.3. Насоси об’ємної дії

Поршневі насоси. Насоси цієї групи призначені для подачі води й інших рідин і представляють собою найпростіші гідро машини зі зворотно поступальним рухом поршня. Насоси цієї групи складаються з наступних основних елементів: гідро циліндр (порожня ємність, по якій рухається рідина), рухомий поршень, вхідна труба для всмоктування рідини та вихідна тру ба для подачі рідини споживачу. За конструкцією поршневі насоси бувають односторонньої та двосторонньої дії.

Принцип дії поршневого насоса односторонньої дії розгляне мо за допомогою рис.3.4. Поршень 2, розміщений у гідро циліндрі 1 здійснює зворотно поступальні рухи і приводиться

96

Розділ 3. Енергетичне обладнання

в дію електродвигуном. При русі поршня вправо об’єм робочої камери збільшується, а тиск відповідно знижується. Це призво дить до того, що рідина з резервуара всмоктується в робочу камеру по усмоктувальній трубі. При цьому усмоктувальний клапан пропускає рідину, а напірний клапан Кн закритий i пе рекриває доступ повітря до робочої камери. При русі поршня в зворотному напрямку під дією тиску рідини клапан Кв закри вається, а напірний гідроклапан відчиняється і рідина виштов хується з робочої камери у вихідну трубу 5.

Рис. 3.4. Принцип дії насоса односторонньої дії

Принципова відмінність насосів двосторонньої дії полягає в тому, що робоча камера має дві ємності попереду та позаду поршня. При кожному русі поршня в одній ємності рідина всмоктується, а в іншій виштовхується i навпаки (рис. 3.5.).

Рис. 3.5. Принцип дії насоса двосторонньої дії

97

«Товарознавство»

Таким чином, подача рідини в насосах односторонньої дії проходить за два цикли, а двосторонньої дії за один або в два рази швидше.

Окремим підвидом поршневих насосів є вертикальні зану@ рювальні поршневі насоси, принциповою особливістю яких є робота у вертикальному положенні. Ця група насосів призна чена для підйому рідин із свердловин, шахт і т.ін. Основу кон струкції занурювальних насосів складає зовнішня труба, яка опускається у свердловину, і усмоктувальна труба меншого діа метра. В таких насосах гідроциліндр представлений нижньою частиною зовнішньої труби. Висота підйому рідини в поршне вому насосі залежить від атмосферного тиску, температури ріди ни, її щільності і частоти обертання вала двигуна, який рухає поршень. Зі збільшенням частоти переміщення поршня висота усмоктування зменшується. Теоретично поршневий насос може створити будь який напір. Однак практично напір обме жений потужністю двигуна та міцністю деталей насоса.

Шестерінчасті насоси. Основу конструкції насосів складає робоча камера з розміщеними в ній шестірнями, одна з яких – головна – приводиться в дію зовнішнім приводом, а інша є ве деною. Таким чином, напрям руху потоку рідини забезпечуєть ся напрямком руху шестерень, що надає можливість використан ня таких насосів в обох напрямках. Для створення герметичності корпуса використовують прокладки і кільця із маслостійкої гуми. Схема дії шестерінчастого насоса показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема дії шестерінчастого насоса

98

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Найбільше поширення насоси вказаної групи одержали в будівельних машинах. Це пояснюється простотою їх виготов лення, малими габаритами і масою, високим ККД, легкістю ре версування, надійністю і довговічністю. Шестерінчасті насоси класифікують за характером зчеплення шестерень, формою зубців, числу пар роторів. За формою зубців насоси бувають із прямими, косими і шевронними зубцями. У насосів із косими і шевронними зубцями знижуються шум і пульсація рідини. За числом пар роторів насоси поділяють на двохроторні з одною парою шестерень і секційні (декілька пар шестерень).

Довговічність шестерінчастих насосів — 1500...2000 год. ККД цих насосів складає 80... 95% і залежить від в’язкості рідини, що перекачується.

Гвинтові насоси. Гвинтові насоси призначені для підйому рідини у вертикальному напрямку i представляють собою кор пус із розміщеними в центрі гвинтами, із яких один є про відним, а інші веденими. Гвинтові насоси можуть бути трьох та багатогвинтовими.

На рис. 3.7. представлена схема трьохгвинтового насоса. Перевагами цих насосів є нечут

ливість до динамічних навантажень, висока надійність роботи навіть при недостатньо чистій рідині, що перека чується, безшумність, відсутність пуль сації, тобто високий ступінь рівномір ності подачі, можливість роботи з високою швидкістю. Головним недо ліком є великі габарити.

Пластинчасті насоси. Всередині корпуса насоса знаходиться обертовий

барабан із лопатками, що за рахунок пружин щільно приляга ють до внутрішніх стінок камери насоса. Під час обертання ба рабану лопатки ковзають по внутрішній поверхні камери, за хоплюють рідину із всмоктувальної труби. переміщають її до напірної труби та виштовхують. Одночасно знову відбувається процес всмоктування рідини.

99

«Товарознавство»

Подача пластинчастих насосів залежить від частоти обертан ня ротора. Загальний ККД сучасних пластинчастих насосів дворазової дії – 80...90%.

Всі пластинчаті насоси можна розділити на одно , двох і багатократної дії.

Промисловість також випускає складні (комбіновані) кон струкції насосів. Розглянемо деякі з них.

Радіальні роторні насоси представляють собою більш склад ну форму поршневих насосів і характеризуються тим, що гідро циліндри знаходяться на обертовому барабані та розміщені ра діально. Розміщення вала із барабаном всередині камери можна змінювати, що дозволяє регулювати подачу рідини в систему.

Конструкція радіального роторно поршневого насоса пред ставлена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Варіанти конструкції роторно@поршневого насоса

Роторно поршневі насоси застосовують у будівельних ма шинах і в приводах до гідропресів. Промисловість випускає регульовані радіальні роторно поршневі насоси типу НП на тиск до 20 МПа, із частотою обертання ротора 0,01 с, із пода чею 0,25...6,6 дм3/с і загальним ККД 70...90%.

За способом керування подачею рідини насоси класифіку@ ють на насоси з електрогідравлічним дистанційним управлін ням (НПМ), із гідравлічним автоматичним управлінням (НПС), із ручним механічним управлінням (НПР), із управлі

100

Розділ 3. Енергетичне обладнання

нням тиску (НПД). Для будівельних машин в основному зас тосовують насоси НПД.

В даний час все більше поширення одержують насоси, ос нащені пристроями, що дозволяють регулювати подачу автома тично, залежно від зміни тиску в гідросистемі преса. Насоси з автоматичним управлінням тиску мають марку НПД.

Аксиальні роторно$поршневі насоси. На відміну від роторно поршневих насосів, в насосах даної групи гідроциліндри розмі щені по діаметру робочої камери. Кут нахилу гідроциліндрів впливає на обсяг подачі рідини та напрям руху рідини.

Ці насоси призначені для роботи у важких режимах при значних перевантаженнях і при необхідності частого вмикан ня, відносно інших насосів вони стійкіші до пульсуючих наван тажень, практично нечутливі до забруднення рідини.

Аксиальні роторно поршневі насоси розраховані на тиск до 32 МПа, а ККД їх досягає 97%.

Поршневі ексцентрикові насоси. Головною особливістю ексцентрикових насосів є можливість створення високого тис ку перекачуваної рідини, тобто великого напору. Тому, такі насоси широко поширені в будівельних машинах. Ексцентри кові насоси з клапанним розподілом потоків рідини виготов ляють на тиск 30... 50 МПа і вище.

Найбільше поширення у вітчизняному машинобудуванні одержали ексцентрикові насоси серії Н 4.

Об’ємний ККД поршневих ексцентрикових насосів дорів нює 75... 80%, а повний – 60... 75%.

Перевагами поршневих насосів є можливість застосування порівняно великих тисків при невеликих подачах, а також, можливість запуску насоса без попереднього заливання робо чих камер. До основних недоліків можна віднести: великі розм іри, масу і вартість, наявність у системі гідроклапанів, що швид ко зношуються, засувок, ущільнювачів і іншої арматури, нерівномірність подачі рідини, малий ступінь автоматизації і складність в обслуговуванні.

101