§ 32. Схема установки центробежных насосов

Центробежные насосы используют для перекачивания жидко­стей, находящихся в открытых (колодцах) и закрытых резервуа­рах, аппаратах, трубопроводах. При перекачивании жидкостей из открытых резервуаров насосы устанавливают либо выше уровня жидкости (рис. 44, а), либо ниже — под заливом (рис. 44, б).

В некоторых насосах на нижнем конце всасывающего трубопро­вода 8 монтируют сетку и приемный затвор (рис. 44, а). Сетка слу­жит для задержания частиц, находящихся в перекачиваемой жид­кости. Приемный обратный затвор удерживает жидкость в насосе и всасывающем трубопроводе при заливке насоса перед пуском или при его остановке. Обратные затворы устанавливают в насо­сах, располагаемых выше уровня перекачиваемой жидкости.

В насосах, перекачивающих жидкость из закрытого резервуара или трубопровода (рис. 44, в), давление на линии всасывания мо­жет быть выше или ниже атмосферного.

Для нормальной работы насос оснащен следующей арматурой и контрольно-измерительными приборами: задвижкой, или клапа­ном 1, па всасывающем трубопроводе; краном, устанавливаемом в верхней части корпуса насоса, для выпуска воздуха при заливке насоса; вакуумметром 2, который устанавливают на насосах, рас­положенных выше уровня жидкости, перекачиваемой из открытых резервуаров, или на насосах, перекачивающих жидкость из закры­тых резервуаров с давлением ниже атмосферного (манометр уста­навливают на насосах, всасывающих жидкость под напором); ма­нометром 3, присоединенным к напорному патрубку и служащим для измерения напора насоса; обратным затвором 4, который не допускает движения жидкости из напорного коллектора 6 в насос

при параллельной работе нескольких насосов; задвижкой, или кла­паном 5, на напорном трубопроводе 7, их используют при пуске и остановке насоса, а также для регулирования подачи и напора;

устройством для заливки насоса перед его пуском; расходомером для измерения расхода жидкости.

При автоматическом управлении работой насоса на линиях вса­сывания и нагнетания устанавливают задвижки с пневматическим или электрическим приводом и устройства для дистанционного управления пуском и остановкой двигателя насоса.

§ 33. Основные параметры центробежного насоса

Основными параметрами центробежного насоса служат подача; напор, мощность, КПД и частота вращения вала.

Подача насоса Q — это действительный объем жидкости, пере­качиваемый в единицу времени. Массовая подача G представляет собой отношение массы подаваемой жидкости ко времени.

Для приближенной оценки максимальной подачи центробежно­го насоса пользуются формулой Q=KD², где D — диаметр нагне­тательного патрубка; К — коэффициент, который для насосов с на­гнетательным патрубком менее 100 мм равен 13—16, а более 100 мм — 20—25.

В центробежных насосах встречаются объемные потери, которые обусловлены вытеканием жидкости через различные уплотнения. У современных крупных центробежных насосов объемный КПД

η₀ = 0,96/0,98, а у небольших и средних насосов η₀= 0,85/0,95.

Гидравлические потери в центробежных насосах обусловлены несовершенством изготовления проточной части и рабочих колес. Эти потери учитывают гидравлическим КПД. Для современных на­сосов

η_г=0,85/0,96. Небольшие насосы с плохой обработкой внут­ренних поверхностей имеют η_г =0,8/0,85.

Механические потери обусловлены трением в уплотнениях и подшипниках, а также трением жидкости о поверхности рабочих колес и других частей насоса. Механический КПД крупных насо­сов η_м=0,92/0,96.

Общий КПД различных насосов может быть η= 0,6/0,92, его определяют по формуле η= QρH/(102 N), где ρ — плотность жид­кости, кг/м³; H— напор, м; N — мощность насоса, кВт; Q — пода­ча, м³/с.

Напор насоса H — это прирост удельной энергии жидкости, по­дученной ею в насосе. Числовое значение напора зависит от конст­рукции колеса и его размеров, от частоты вращения вала и свойств жидкости.

Напор можно подсчитать по формуле H=p/(pg), где р — дав­ление, Па; р —плотность жидкости, кг/м³; g — ускорение свобод­ного падения, м/с².

Полезную мощность насоса N_a определяют по формуле N_n= =pgQH, где Q — подача насоса, м³/с; р — плотность жидкости, кг/м³; g — ускорение свободного падения, м/с²; H—напор насо­са, м.

В центробежных насосах различают вакуумметрическую и гео­метрическую высоту всасывания. Вакуумметрическая высота вса­сывания любого насоса слагается из геометрической высоты вса­сывания H_г.в(см. рис. 44, а), потерь напора во всасывающем тру­бопроводе Н_с.в , скоростного напора во всасывающем патрубке на­соса v²/(2g) и может быть определена по формуле H_вак=H_г.в +

+ v²/(2g)+ Н_с.в

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания — это та высота, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей. Допустимую вакуумметриче­скую высоту всасывания указывают при определенной температуре перекачиваемой жидкости, давлении на ее поверхность, подаче и частоте вращения вала насоса.

Полную высоту подъема (напор насосной установки) определя­ют по формуле H=H_г+H_с, где H_г=H_г.в+H_г.н — общая геомет­рическая высота подъема жидкости, которая складывается из гео-

метрической высоты всасывания и пьезометрической высоты нагне­тания; НС= НС.В + НС.Н— сумма потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах.

Потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах со­стоят из потерь напора на преодоление сопротивления трения о стенки труб и потерь на преодоление местных сопротивлений при прохождении жидкости через задвижки, клапаны и т. д.

Если центробежный насос установлен так, что вакуумметриче-ская высота всасывания больше, чем необходимо для данного на­соса, если температура перекачиваемой жидкости высокая, а так­же негерметичен всасывающий трубопровод, увеличено сопротив­ление на линии всасывания, то может наступить явление, назы­ваемое кавитацией.

Кавитация — это разрушение лопаток и корпуса центробежного насоса под действием множества микроударов, возникающих при захлопывании пузырьков паров жидкости при попадании потока из области низкого давления (всасывание) в область высокого дав­ления (нагнетание). Пузырьки паров образуются тогда, когда дав­ление в потоке жидкости становится меньше давления паров жид­кости при данной температуре.

Кавитация сопровождается характерным шумом при работе на­соса, вибрацией, снижением КПД, напора и подачи.

При возникновении кавитации насос необходимо немедленно' выключить, найти и устранить причину кавитации.

Для предотвращения кавитации следует правильно устанавли­вать насос и обеспечивать нормальные условия его эксплуатации.