1. Стенд "Лопастные насосы".

2. Насосы.

3. Атласы, плакаты, инструкции

III. Методические рекомендации.

Лабораторная работа выполняется в кабинете СВМ в следующем

порядке:

1. Повторить теоретический материал на тему: "Лопастные насосы"

2. Изучить правила ТБ при выполнении работ.

3. Произвести деление группы. Рекомендуется выполнять работу звеньями по 3 человека.

3. Подготовить необходимое основное оборудование: стенды, насосы, узлы насосов, атласы, плакаты, инструкции.

4. Подготовить вспомогательные материалы и инструмент: бумагу, линейки, карандаши, резинки, гаечные ключи.

5. Установить материал из которого изготовлены детали насосов.

IV. Техника безопасности при выполнении работы.

1. Для выполнения лабораторной работы следует быть в соответствующей рабочей одежде.

2. Отключить неиспользуемое в данной работе электрооборудование Используемый рабочий инструмент должен быть до начала работ осмотрен преподавателем, руководящим работой, при этом следует убедиться в его соответствии правилам техники безопасности.

3. При разборке узлов, снятые детали укладываются на отведенные места, исключающие их падение и закрытие подхода к рабочему месту.

V. Порядок выполнения работы.

1. Произвести внешний осмотр насосов. По внешним признакам определить тип насоса, направление вращения ротора, всасывающий и нагнетающие патрубки, места установки КИП, управляющей арматуры.

2. При необходимости, выполнить разборку насоса с целью изучения внутреннего устройства.

3. Определить материал из которого изготовлены детали насоса и способ изготовления.

4. Выполнить эскизы узлов центробежного насоса с необходимыми разрезами.

5. Описать конструкцию заэскизированного узла, принцип действия, назначение.

VI. Контрольные вопросы для проверки знаний.

1. Какое принципиальное различие у лопастных и роторных насосов.

2. Для чего необходима "улитка" у центробежного насоса.

3. Почему у центробежного насоса возникает осевая сила.

4. Как разгружается насос от осевой силы.

5. Чем принципиально отличается вихревой насос от центробежного насоса.

6. Каковы преимущества осевых насосов перед насосами центробежными и вихревыми.

7. Область применения осевых насосов.

8. За счёт чего осуществляется всасывание у центробежного насоса?

9. За счёт чего осуществляется всасывание у осевого насоса?

. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Центробежные насосы, относящиеся к динамическим, получили наиболее широкое распространение во всех отраслях народного хо­зяйства, а также на судах. Передача энергии от рабочего колеса в центробежных насосах происходит в результате взаимодействия лопастей с обтекающим их потоком, поэтому рассматриваемые насосы относят к лопастным.

На рис. 4 показана схема центробежного насоса консольного типа. Проточная часть состоит из трех основных элементов—подвода 1, рабочего колеса 2 и отвода 4. Через подвод жидкость попадает в рабо­чее колесо из всасывающего трубопровода. Рабочее колесо, сообщаю­щее энергию перекачиваемой жидкости, состоит из двух дисков: ведо­мого 5 и ведущего 3, между которыми имеются лопасти 6. Ведущим диском и соединенной с ним ступицей колесо крепится на валу. Жид­кость движется через колесо от центра к периферии. По отводу и диф­фузору 7 жидкость поступает от рабочего колеса к напорному па­трубку.

Механизм передачи энергии в лопастном насосе можно объяснить следующим образом. При вращении рабочего колеса в насосе, заполненном жидкостью, возникает разность давлений по обе стороны каждой лопастии, следовательно, происходит взаимодействие потока с колесом. Преодолевая возникающий момент, колесо, подключенное к двигателю, при своем вращении совершает работу.

Получаемая колесом энергия расходуется на преодоление сопротивления (происходит потеря анергии) Если сконструировать насос так, что потери энергии в нем будут малы, то основная ее часть пе­редается жидкости. Повышение энергии потока жидкости вызывает увеличение давления и скорости протекания ее при выходе из колеса по сравнению с давлением и скоростью ее при входе на колесо. Для этого необходим непрерывный подвод энергии вращающимся колесом. Взаимодействие колеса лопастного центробежного насоса с жидко­стью вызывает ее движение от центра к периферии. Анализ показы­вает, что в радиальных колесах лопастных насосов взаимодействие между лопастями и потоком жидкости происходит за счет подъемных сил и кориолисовых сил инерции. Момент подъемных сил может быть выражен как циркуляция относительной скорости по контуру лопас­тей при неподвижном колесе, поэтому эти силы называют циркуляци­онными. Соотношение между циркуляционными и кориолисовыми си­лами определяется рядом факторов, в зависимости от чего, те или иные силы являются доминирующими. Например, в осевых лопастных на­сосах кориолисовы силы инерции проходят через ось колеса, и вся-энергия передается жидкости только от циркуляционных сил при об­текании лопастей в относительном движении.

КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Центробежный консольный насос типа К (рис. 33) одноступенчатый, горизонтальный, с односторонним подводом жидкости. Может работать при высокой температуре перекачиваемой жидкости. Насосы выпускаются с подачей от 4,5 до 360 м³/ч и напором от 8,8 до 98м.

Насос состоит из корпуса 2, крышки /, опорной стойки 10, рабочего колеса 4, насаженного на вал 9. Для разгрузки" от осевого давления рабочее колесо имеет несколько отверстий 15 по окружности. Колесо крепится на валу шпонкой и гайкой 5, Вал уплотняется набивкой, 7 и кольцом 13, располагаемыми в корпусе сальника 6 и зажатыми крышкой 8. Сальник смазывается водой, которая подается из нагнетательной полости насоса по специальному каналу. Рабочее колесо уплотняется кольцами 14 и 16 с радиальным зазором в уплотнении 0,2—0,4 мм. Подшипники 11 и 12 вала расположены в опорной стойке и смазываются разбрызгиваемым маслом, заливаемым в корпус стойки. Пробка 3 закрывает отверстие для выпуска воздуха.

Центробежный насос с двусторонним подводом жидкости (рис. 34) имеет горизонтальный вал. Корпус насоса состоит из двух частей: нижней 2 и верхней 12. Оси приемного и нагнетательного патрубков расположены в горизонтальной плоскости и направлены противоположно Друг другу, что упрощает монтажные и ремонтные работы. На валу 9 на шпонке крепится рабочее колесо 11 и удерживается от осевого смещения втулками 14 и* гайками 19. Для защиты деталей насоса от изнашивания ставятся защитные уплотняющие кольца 10 и 1 грунд-букса 15. Кольца сальниковой набивки и гидравлического уплотнения находятся в корпусах 7, они закрыты крышками 5 (с каждой стороны). «Гидравлический затвор» создается подводом перекачиваемой жидкости из нагнетательной полости к сальникам по трубам 8 я 16. Просачивающаяся из затвора жидкость отводится через нарезные отверстия 4 и 20, закрываемые пробками. Вал вращается в подшипниках скольжения 7 и шариковом 6. Вкладыши подшипников скольжения, залитые белым металлом, имеют кольцевые выемки, для смазывания шарикоподшипников — смазка консистентная. Масло в подшипниках охлаждается водой, прокачиваемой через полости 18. Пробка 13 закрывает отверстие для выпуска воздуха или подключения вакуумного насоса. Насос используется в грузовых системах нефтеналивных судов, подача его составляет 750 м³ / ч при напоре 80—100 м. Насос может быть выполнен вертикальным с турбинным приводом. Секционный многоступенчатый насос (рис. 35) состоит из отдельных секций корпуса 2; секции разделяются диафрагмами 3. На вертикальный вал 9 жестко на шпонках насажены рабочие колеса 4 с односторонним входом жидкости. Секции расположены между верхней крышкой 8 и нижней 7, стянутых анкерными болтами. В нижней крышке

устроен приемный патрубок с фланцем, в верхней – нагнетательный. Вал имеет нижний упорный подшипник скольжения 6 и два радиальных шарикоподшипника 1, установленных в кронштейне 10. Подшипники смазываются колпачковыми масленками. Выход вала уплотняется сальником. Возникающее осевое давление разгружается с помощью отверстий 5 в ступицах рабочих колес. Если насос работает в системе забортной воды, детали, соприка­сающиеся с ней, изготавливают из антикоррозийных материалов. Число секций в насосе можно увеличивать, этим достигают более высокий напор.

Самовсасывающий центробежный насос (рис. 36) имеет водокольцевую ступень 1, которая отсасывает воздух из камеры 8 во всасывающей трубе 5. Труба имеет невозвратный клапан 7 и грязеотстойник 2. Через трехходовой кран 3 воздух отводится в атмосферу. При отсутствии воздуха трехходовой кран, направляет воду непосредственно на рабочее колесо б центробежной ступени. Если ожидается большое поступление воздуха из всасывающей полости, трехходовой кран остается открытым в атмосферу.

ПРАВИЛА ОБСЛУЖИВАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Перед пуском насос следует осмотреть (убедиться, что пуску ничего не мешает), проверить крепление, провернуть вручную вал рабочего колеса, открыть воздушный кран на корпусе насоса, открыть всасывающий клапан. Если насос несамовсасывающий и работает с подсосом, залить всасывающий трубопровод, если насос самовсасывающий — залить вакуумную приставку. Пуск насоса производить при закрытом нагнетательном клапане; воздушный кран закрыть, как только из него появится вода; медленно открыть нагнетательный клапан. Обслуживание насоса во время работы заключается в наблюдении за показаниями приборов: манометра, вакуумметра и амперметра. Колебания стрелки манометра свидетельствуют о наличии воздуха в нагнетательном трубопроводе, а резкое возрастание показания амперметра — о механических неисправностях внутри насоса (если показания манометра остаются неизменными); следить за состоянием сальников, проверять поступление жидкости к гидравлическим затворам (если они имеются); периодически открывать воздушные краны на корпусе насоса. При возникновении неполадок в работе насоса его следует остано­вить, неполадки выявить и устранить. Остановку насоса производить в последовательности: остановить двигатель, закрыть нагнетательный и всасывающий клапаны, закрыть краны водяного охлаждения подшипников (если они имеются). Неисправности, возникающие в центробежных насосах, обнаруживаются по уменьшению или прекращению подачи жидкости, ненор­мальным шумам и вибрации, чрезмерному нагреву отдельных частей, увеличению потребляемой мощности. Если при работе подача насоса уменьшается или прекращается, причиной этого может быть: подсос воздуха через приемный трубопровод или сальник, засорение приемной сетки или кингстона, увеличение зазора между рабочим колесом и корпусом насоса, снижение частоты вращения рабочего колеса, увеличение температуры перекачиваемой жидкости. Вибрация и стук в насосе обычно возникают при его неправильной сборке или плохой центровке с приводным двигателем. Нагревание отдельных частей или всего насоса может происходить при чрезмерном или неравномерном обжатии сальниковой набивки, недостаточной смазке или загрязненном масле, длительной, работе при закрытом нагнетательном клапане или неправильной работе диска разгрузочного устройства (там, где оно имеется). Неправильная работа разгрузочного диска обычно связана с загрязнением отводной трубки из разгрузочной камеры в приемный патрубок — следует эту трубку прочистить. Причинами увеличения потребляемой насосом мощности может быть: не уравновешено осевое давление из-за неправильной работы разгрузочного устройства, механические повреждения подшипников или вала. При сравнении центробежных и поршневых насосов можно сделать вывод, что первые имеют меньшую массу и габариты, так как непосредственно приводятся быстроходным электро- или турбодвигателем, и равномерную подачу. Из-за небольшого количества деталей в устройстве центробежный насос проще обслуживать; он менее чувствителен к чистоте перекачиваемой жидкости, так как рабочие клапаны отсутствуют, гидравлические потери при всасывании у него ниже. Однако у центробежных насосов нет сухого всасывания, поэтому их необходимо оборудовать специальными вакуумными приставками для обеспечения самовсасывания. Для этого применяют водокольцевые или вихревые вспомогательные насосы. В центробежных насосах невозможно регулировать подачу независимо от создаваемого напора, в связи с этим их не используют в условиях работы с переменной подачей при постоянном высоком давлении, особенно если подачи небольшие.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВИХРЕВЫХ НАСОСОВ

Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения.

Основным рабочим органом вихревого насоса (рис. 49) является рабочее колесо 7, представляющее собой диск с радиальными или на­клонными лопатками. В показанном на схеме насосе лопатки колеса служат перемычками 3 между пазами, выфрезерованными в диске с обеих сторон. Колесо находится в корпусе 1 с небольшими торцовыми зазорами. В боковых и периферийной стенке корпуса имеется канал 6, начинающийся у всасывающего патрубка 2 и заканчивающийся у напорного 5; перемычка 4 в конце канала служит уплотнением меж­ду напорной и всасывающей полостями. Жидкость поступает через всасывающий патрубок 2 в канал 6, пройдя который уходит в на­порный патрубок 5.

Напор вихревого насоса в 3—7 раз больше, чем центробежного при тех же размерах и частоте вращения. Большинство вихревых на­сосов отличается свойством самовсасывания. Вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Значение частоты вращения вихре­вого насоса, как и лопастного, должно быть таким, чтобы не происходило кавитации. Насос можно соединить непосредственно с электро­двигателем. К недостаткам вихревых насосов относится низкий к. п. д., не превышающий 45%. Вихревые насосы непригодны для работы на вязких жидкостях, так как с уве­личением вязкости их напор и к. п. д. резко падают. Они непри­годны также для работы на жид­костях, содержащих твердые час­тицы, так как при этом быстро увеличиваются торцовые и ра­диальный зазоры на перемычке, что приводит к снижению подачи и к. п. д. Отмеченные свойства вих­ревых насосов определяют область их применения. Их изготовляют на небольшие подачи (до 0,01м³/с) и большие напоры (до 250 м).

Их применяют для пе­рекачивания смеси жидкости и газа. На судах вихревые насосы применяются в санитарных, питательных системах, в холодильных установках и работают на чистых жидкостях, не содержащих меха­нических примесей. Вихревые насосы используют также в качестве одной из ступеней центробежного насоса (рис. 50), обеспечивающей самовсасывание. Такие насосы называют центробежно-вихревыми. Конструкция их сложнее, но они имеют более высокий к. п. д. и лучшие антикавитационные свойства. Жидкость поступает по всасывающему патрубку 6 в корпус насоса и с помощью центробежного рабочего ко­леса 5 по каналу 7 перекачивается в вихревое колесо /, откуда про­ходит по каналу 2 в нагнетательный патрубок 3. Корпус 4 — общий для обоих насосов.

Вихревые насосы бывают закрытого и открытого типа. Наиболее широкое применение на судах получили вихревые насосы закрытого типа.

Принцип действия вихревого насоса можно объяснить следующим образом. При вращении рабочего колеса в его ячейках возникает поток, обладающий радиальной и окружной составляющими скорости. Под действием центробежной силы поток выходит из ячеек и поступает в канал, сообщая импульс силы в направлении вращения колеса на­ходящейся в канале жидкости. Одновременно с выходом потока из ячеек в них поступает новое количество жидкости у корневой части лопаток.

При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается, и жидкость вновь выбрасывается в канал. В результате многократ­ного обмена энергия жидкости в канале повышается по мере удаления от всасывающего патрубка.

В связи с тем, что частицы жидкости движутся в канале с разными скоростями, наблюдаются интенсивное вихреобразование и значи­тельные потери энергии.

На рисунке 52 показан вихревой консольный самовсасывающий на­сос, состоящий из рабочего колеса 1, корпуса 5, опорной стойки 16 и крышек — передней 2 и задней 18. Рабочее колесо насоса крепится посредством шпонки и гайки на валу 19. Опоры 7 и 9 имеют шарико­вые подшипники с жидкой смазкой, заливаемой в корпус опорной стой­ки. Смена смазки производится через отверстия, перекрываемые проб­ками 8 и 14. Лопатки 15 рабочего колеса насоса образованы выступа­ми между фрезерованными пазами. Входной 11 и напорный 13 патруб­ки, отлитые вместе с корпусом, разделены перемычкой 12. В корпу­се предусмотрен двусторонний отливной канал 10 прямоугольной формы со скругленными углами. Узел уплотнения 6 насоса, показан­ный на рисунке в увеличенном масштабе, имеет два нажимных кольца, между которыми находится хлопчатобумажная набивка. Нажимное кольцо со стороны крышки поджимается пружиной, один конец которой упирается в запорное кольцо. Для обеспечения самовсасывания насос оборудован воздушным колпаком 3 с воздухоотводом 4. Слив жидкости при длительной остановке насоса производится через отверстие, пере­крываемое пробкой 17. Зазор между торцом корпуса и колесом регу­лируется с помощью набора регулировочных колец, которые устанавливаются между внутренней крышкой 18 и корпусом 5; зазор между колесом и передней крышкой — паронитовой прокладкой. У обогревных насосов предусматривается дополнительная передняя крышка с отверстиями для подвода и отвода пара. Внутренняя крышка 18 в обогревных насосах также имеет канал для подвода пара, подаваемого по специальным трубам под давлением 0,5 МПа.

На рис. 53 показан продольный разрез насосного агрегата ЭСН, представляющего собой конструкцию, объединяющую в одно целое горизонтальный центробежно-вихревой насос и электродвигатель. Насосы ЭСН предназначены для подачи пресной или соленой воды и имеют подачу Q = 3 ÷ 12 м³/ч, напор H = 12 ÷ 44 м и температуру перекачиваемой жидкости до 35 °С. Насосные агрегаты ЭСН — само­всасывающие; высота самовсасывания 5 м. Входной патрубок 19 насоса, отлитый за одно целое с крышкой 17, направлен вверх и закан­чивается присоединительным фланцем 1. Для присоединения напор­ного трубопровода в верхней части корпуса 2 из бронзы имеется фла­нец 3. Первая ступень насоса выполнена с открытым рабочим колесом центробежного типа, вторая — с вихревым рабочим колесом. Секция второй ступени центробежно-вихревого насоса состоит из двух бронзо­вых вставок 14, образующих рабочую камеру, в которой помещается рабочее колесо 16 второй ступени. Положение вставок в корпусе фиксируется цилиндрическим штифтом 18. Нижний расширенный фла­нец входного патрубка и вставка первой ступени образуют полость, в которой находится колесо первой ступени. Рабочие колеса 16 и 20 с помощью удлинителя 5 из нержавеющей стали монтируются на валу электродвигателя. Удлинитель насажен на стальной вал 4 электро­двигателя и закреплен на нем цилиндрическим штифтом, проходящим через отверстие 6. На удлинителе вала имеется канавка для стального кольца 12, закрепляющего пружину сальникового уплотнения. Узел сальникового уплотнения вала находится в корпусе насоса непосредст­венно за вставками и состоит из подпятника 7, выполненного из нержа­веющей стали, и пяты 8, изготовленной из свинцовистой бронзы; эти де­тали имеют в торцах соответствующее уплотнение. Пята прижимается к подпятнику пружиной 11 через бронзовую втулку 10. Чтобы жидкость не проходила вдоль вала через зазор между валом и пятой, между пя­той и бронзовой втулкой установлено резиновое уплотняющее кольцо 9. Осевая сила воспринимается подшипниками электродвигателя. При продолжительных остановках вода из корпуса сливается через спуск­ные пробки 13 и 15 в корпусе и крышке насоса. Вал насоса вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Агре­гат крепится к фундаменту лапами электродвигателя.

КОНСТРУКЦИИ ОСЕВЫХ НАСОСОВ

Как было сказано, осевые насосы используют для подачи больших количеств жидкости с малыми напорами.

В соответствии с ГОСТ 9366—71 осевые насосы типов О (жестко-лопастные) и Оп (поворотнолопастные) выпускают с параметрами Q = 0,072 ÷ 40,5 м³/с, H = 2,5 ÷ 26 м при п = 250 ÷ 2000 об/мин. Чаще осевые насосы имеют вертикальное исполнение (ОВ и ОпВ), однако известны насосы горизонтального и наклонного исполнения. Наиболее широкое распространение получили одноступенчатые осе­вые насосы.

Насосы вертикального исполнения занимают меньше места, чем горизонтального, так как их привод находится над насосом.

На рис. 48 показан продольный разрез осевого насоса типа О. Он состоит из обтекателя 1, насаженного на вал 7, и входного патрубка 2, внутри которого установлено рабочее колесо 3. В пределах корпу­са вал имеет две опоры 4 и 10 с лигнофолевыми вкладышами 5 и 11. Нижняя опора 4 смазывается перекачиваемой жидкостью, верхняя 10 — жидкостью, подаваемой специальным насосом. Верхняя часть вала находится в защитной трубе 9. Сальник 13 снабжен мягкой набив­кой 12. Из рабочего колеса поток поступает в выправляющий аппарат 6, а затем в отводы 8 и 15. В рассматриваемой конструкции предусмо­трен вал, состоящий из основного 7, в пределах насоса, и промежуточ­ного, который соединяется с валом электродвигателя. В свою очередь основной вал соединяется с промежуточным жесткой муфтой 14. Про­межуточный вал имеет опору с радиально-упорным подшипником, вос­принимающим массу ротора и осевую силу.

В поворотнолопастных насосах лопасти соединяются с втулкой подвижно. Механизм поворота лопастей установлен внутри втулки. Посредством штока, проходящего через полый вал, он соединяется с приводом. В различных конструкциях поворот лопастей произво­дится при остановленном или при работающем насосе (на ходу).

Часто общая длина вала насоса не соответствует габаритам судовых помещений. Укорочение вала допускается при соблюдении строгой центровки вращающихся деталей и тщательной их балансировки. Допускаемый дисбаланс и способ балансировки должны быть согла­сованы с заводом-изготовителем и предусмотрены в проекте судна.

Практическая работа №4

"Изучение конструкции струйных насосов"

I. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний по предмету СВМ по разделу "Судовые насосы". Изучения конструкции, принципа действия струйных насосов.

II. База для выполнения работы.

1. Стенд с макетом струйных насосов - инжектор в разрезе и эжектор. Плакаты, инструкции.

2. Учебник: Колесников О.Г." Судовые вспомогательные ' механизмы и системы" Глава VI § 30.

Ш. Методические указания и рекомендации.

Работа выполняется в кабинете СВМ в следующем порядке:

1. Повторить теоретический материал по теме: "Струйные насосы".

2. Изучить правила по ТБ при выполнении работ.

3. Произвести деление группы. Работу рекомендуется выполнять звеньями по 3-5 человек.

4. Подготовить вспомогательные средства для выполнения работы:

• планшеты, бумагу, карандаши, резинку.

• необходимые инструменты.

5. Подготовить стенды, насосы, детали насосов, плакаты, инструкции Изучить устройство и назначение узлов и деталей насосов.

6. Выполнить эскизы насосов, узлов с необходимыми разрезами и описанием их, согласно указаниям руководителя работ.

IV. Техника безопасности при выполнении работы.

1. Для выполнения лабораторной работы следует быть в соответствующей рабочей одежде.

2. Отключить неиспользуемое в данной работе электрооборудование

3. Используемый рабочий инструмент должен быть до начала работ осмотрен преподавателем, руководящим работой, при этом следует убедиться в его соответствии правилам техники

безопасности.

4. При разборке узлов, снятые детали укладываются на отведенные места, исключающие их падение и закрытие подхода к рабочему месту.

V. Порядок выполнения работы.

1. Произвести внешний осмотр насосов. Определить тип. Отличительные особенности. Способы регулировки.

2. По необходимости, выполнить частичную разборку насосов, с целью изучения внутреннего устройства, материала деталей.

3. Выполнить эскизы узлов насосов в соответствии с указанием преподавателя.

4. Описать конструкцию заэскизированного узла принцип действия, назначение, особенности.