Системы капельного полива и уличные фонтаны здесь www.sadovnik.ru

Аналитика



Глава 4 совместная работа насосов и сети

ГЛАВА 4

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАСОСОВ И СЕТИ

§ 18. ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБОПРОВОДА И ФАКТИЧЕСКАЯ ПОДАЧА НАСОСА

Работа насоса и трубопровода связайа следующими зависимостями:

ff = /(Q);    ‘    ‘    '

h6 = [(Q-q); hw = f(Q),

где Я — напор насоса;

. Q — подача воды насосом;    -

Ы — уровень воды в баке водонапорной башни; q — расход воды в системе; hw — гидравлическое сопротивление коммуникаций насосной станции, водоводов и сети.

Аналитический расчет режимной точки работы насоса довольно трудоемкий процесс, так как приходится оперировать четырьмя переменными величинами, которые находятся между собой в функциональной зависимости.

При расчете системы «насос — водопроводная сеть» используют ме тод последовательного приближения или производят расчет на элект ронно-вычислительных машинах. Однако эти вычисления не дают наг лядности, анализ работы насоса весьма затруднен.

В практике проектирования и анализа режимов работы насосов-ши роко применяется метод графо-аналитического расчета совместной ра боты системы «насосы—сеть».

Требуемый напор для подачи воды потребителю

Я = Яст + h-zvi вс

+ h W1 н

-\-hw, Хр    (4.!

где hw>вс — потери напора во всасывающей линии;

hw,н—потери напора в нагнетательной линии от насоса до точк присоединения водоводов; hw,тр — потери напора в водоводах и сети.

Потери hW)н и hWjTр, как правило, объединяют, т. е. hn=hWiSJrh-WiT9.

Насосы в системе работают в соответствии с характерной для них зависимостью между Q и Я, т. е. график работы насоса определяется его рабочей характеристикой Q—Я. Для построения графической характеристики Q—Ятр системы подачи и распределения воды воспользуемся известными уравнениями гидравлики.

¦Потери напора в трубопроводах складываются из потерь на преодоление трения при движении жидкости по трубопроводу hi и потерь на преодоление сопротивлений в его фасонных частях (местных сопротивлений) Ьи, т. е.

1 D 2 g 1 D*

где I — длина трубопровода;

D — расчетный внутренний диаметр трубы;

v — средняя скорость движения воды;

Q — подача;

g1 ускорение свободного падения;

X и k — коэффициенты потерь напора.

Для определения потерь напора по длине трубопровода'при построении его характеристики Q—Ятр удобно воспользоваться формулой

h[ = SQz,    .    (4.3)

где 5 — сопротивление, трубопровода; S — S,Ql (So— удельное сопротивление; приложение II).

Исследования Ф. А. Шевелева показали, что пропорциональность сопротивлений квадрату расход при движении воды по трубам при ско-' роста менее 1,2 м/с нарушается и в значения удельных сопротивлений необходимо вводить поправку1.

Скорости движения воды принимают в зависимости от диаметра трубопровода (табл. 4.1).

- ТАБЛИЦА 4.11

Скорость в трубопроводе, м/с

Диам-етр труб, мм

всасывающем

капюр'нам

До 250.

0,7-Л.

1—1,5

250—800

•1—1,5

1,3—2

Более 800

..¦1/5—2

1,8—3

Местные сопротивления вычисляют по формуле

где ? — коэффициент местных сопротивлений (приложение I); v — средняя скорость движения жидкости по трубопроводу.

Значения потерь напора в коммуникациях, вычисленные по формуле

(4.2), весьма значительно расходятся с экспериментальными данными. Исследования гидравлических сопротивлений в коммуникациях насосной станции показывают, что отклонение фактических потерь напора от расчетных зависит от вида и взаимного расположения местных сопротивлений, а также от расстояния между ними.

‘ Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных и пластмассовых водопроводных труб. Изд. 4. М.. Стройиздат, 1970.

На основании исследований, проведенных во ВНИИ ВОДГЕО и МИСИ им. В. В. Куйбышева, рекомендуется к потерям напора в местных сопротивлениях вводить коэффициент запаса, который принимается для всасывающих коммуникаций 1,5 м, а для напорных 3 м.

,В напорных водоводах и в наружных водопроводных сетях обычно определяют только потери напора на трение по длине трубопровода, так как местные потери в фасонных частях и армату,ре в этих сетях относительно малы. Однако последние исследования показали, что местные сопротивления следует учитывать,'принимая их в размере 5—10% потерь по длине.

При построении графической характеристики Q—#тр сложной системы «водоводы — сеть» удобнее пользоваться формулой

# = tfcx + (SB + Sc)Q2,    (4.4)

сопротивление водовода и

соответственно приведенное сети.

Приведенное сопротивление водовода

о __    ^

~    9

где т — число водоводов.

Приведенное сопротивление сети

2 ft,

сум


S,=

Q2


где 2/гСум — суммарная потеря напора;

Q—расчетный расход воды в сети, при котором определена /Хсум-

На оснований формулы (4.4) напор насоса можно выразить как функцию расхода:    •

(4.5)-

Я = ЯСТ + 5ВС Q2 + SHQ2 Н — Sbc Q2 — Ясх SH Qa, ГДе Sbc


или


(4.6)


приведенные сопротивления всасывающего и напорного трубопроводов.

Из формулы (4.6) следует, что напор в нагнетательном трубопроводе равен напору, развиваемому насосом и уменьшенному на величину потерь во всасывающем трубопроводе. '

Графическая характеристика насоса Q—Н' (рис. 4.1), построенная с учетом потерь ео ‘ всасывающем трубопроводе, носит название приведенной характеристики. Для построения графической характеристики всасывающего трубопровода воспользуемся уравнениями (4.2). При заданном расчетном расходе Qp определим потери hWtвс.р, которые можно выразить как функцию расхода:

-_ = SbcQJ.    (4.7).

w, вс.р

Задаваясь подачей Qx, получим:

(4.8>


W, ВС, X

Разделив почленно левые н правые части равенств (4.7) и (4.8), найдем:

'0.x х2

(4.9)


lw, ВС, х ^tz;, вс.р \ пWr

Приняв ряд значений Qь Q2,..., Qi, нз уравнения (4.9) определяем

hw,вс,г- В координатной сетке Q—Я отложим

значения h


ги,вс,1.> ^го,вс,2>


ординаты hWtвс,ь hw,вс,2.    /*го,вс,г для соответствующих подач. Соединяя

точки плавной линией, получим параболическую кривую, т.е. графическую характеристику Q—Я ^ всасывающего трубопровода (см. рис. 4.1).

Вычитая ординаты кривой Q—Я?р из ординат кривой Q—Я и соединяя полученные точки плавной кривой, получим приведенную характеристику Q—Я'.

Аналогично можно построить графическую характеристику напорного трубопровода:

'О.*

(4.10)


h    _и

rLw, н, х nw, н.р

Складывая полученные значения hw,s,i, hw,н,2, •••> hW;St* для ряда принятых подач Qi, Q2, ..., Qi'Со статическим напором, получим графическую характеристику напорного трубопровода Q—Я?0,    имеющую форму па

раболы с вершиной на оси ординат. Вершина параболы имеет координаты Q = 0 и Я=ЯСТ. Точка 7 (см. рис. 4.1) пересечения характеристики насоса Q—Н' с характеристикой напорного трубопровода Q—Ятр является режимной точкой работы насоса. Координаты этой точки Q=Qi и H=Hi соответствуют фактической подаче и фактическому ^требуемому напору при работе насоса на данный трубопровод.

Пример. Определим потери напора во. всасывающих и напорных коммуникациях насосной станции и в водоводе длиной ’1200 м (см. рис. 4Л). Подача одного насоса 160 л/с; длина всасывающей линии 30 м; диаметр всасывающего патрубка насоса 350 мм; длина напорной линии (от насоса до присоединения водовода) 6 м.

Решение. По табл. Ф. А. Шевелева в соответствии с рекомендуемыми .скоростями принимаем: для всасывающей линии с? = 400 мм; и = 1,24 м/с; 1000 t=5,41 м; для напорной линии с? = 350 мм; и=|1,55 м/с; 1000 i = 9,55 м.

Потери по длине:

hw, вс= ЮОО = 5,41-0,03 = 0,16 м;

0,06 м.


V н == Ю00 i I = 9,55-0,006

Местные потери напора определяем по табл. 4.2.

ТАБЛИЦА 4.2

Местное согороти'вление

с

V, м/с

М

2g

С— , м 2g

Во всасывающей линии

Приемная сетка без клапана . . .

Колено 9Ю° (3 шт.).......

Переход суживающийся 400X350

3

0,5-3

0,1

1.24

1.24 1,55

0,08

0,08

0,16

0,24 0,12 • 0,02

Итого . . .

0,38

В напорной линии

Колено 90° (2 шт.) . . . и . . . Обратный клапан ......

0,5-2

1,7

1.55

1.55

0,12

0,12

0,12

0,15

Тройник в направлении ответвления {2 шт.) . . .

1,5-2

1,55

0,12

0',36

Итого . . .

0,63

hw,    во=016 + °’38 + 1,5 = 2,04 м;

hw,    н = °>06 + °-63 + 3 = 3-69 м.

Подставляя    в    формулу    (4.2) Лм = 1,1 hi, определяем потери в водоводе при его

диаметре 400 мм:

Лтр=5,41 • 1,2+1,1 (5,41-1,2) =7,14 м.

§ 19. РЕГУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ НАСОСОВ

Регулированием работы насоса называется процесс искусственного изменения характеристики трубопровода или насоса для обеспечения работы насоса в требуемой режимной точке, т. е. для сохранения материального и энергетического баланса системы.

С развитием и укрупнением систем водоснабжения и канализации возрастает необходимость регулирования подачи насосных станций, поскольку они являются одним из крупнейших энергопотребителей. Кроме того, поддержание требуемого напора в сети приводит к уменьшению утечек и аварий на трубопро-Н    водах.    В    связи    с    этим    в современном

Н,,

СР

Q-Htp

Q-

""J

Нст

f Q

03

гр

Рис. 4.2. Графическая характеристика системы «насос—сеть» при регулировании работы дросселированием


насосостроении разрабатываются способы плавного " регулирования параметров насосов.

н9


Работа системы «насос — сеть» регулируется изменением характеристики сети, скорости вращения рабочего колеса' насоса, геометрии проточных каналов насоса- и кинематики потока на входе в рабочее колесо.

Одним из наиболее распространенных методом изменения характеристики сети является способ дросселирования задвижкой, установленной на напорной линии насоса. Установки дополнительного оборудования не требуется, что яз-ляется основным достоинством этого способа.

Дроссельное регулирование представляет собой введение добавочного сопротивления в напорный трубопровод системы, благодаря чему характеристика Q—Ятр сети поднимается более круто (рис. 4.2) и пересекает характеристику насоса в режимной точке 2, соответствующей требуемой подаче ф3..При этом напор в системе равен Я3, а насос развивает напор Я2. Следовательно, энергия N=Q3p, где р — Я2—Я3, теряется вследствие увеличения местного сопротивления в задвижке.

Полезная мощность насоса для обеспечения работы системы в точке 3

N3 Q3 Рз •

Затрачиваемая, мощность насосной установки в этом случае

Q3 Рч

# = ¦

Тогда КПД насосной установки

iV3

Рз

Отсюда видно, что КПД насосной установки уменьшается с увели-г чением разности между напором, развиваемым насрсом, и напором, требуемым в сети.    •    .    1

Из-за существенных недостатков (неэкономичность и возможность регулирования только в сторону уменьшения подачи) способ дроссельного регулирования можно применять только на имеющих плавную характеристику небольших насосных агрегатах, где регулирование требуется в течение короткого времени.

Регулирование подачи насоса перепуском жидкости из напорной линии во всасывающую применяют с целью устранения неустойчивой работы насосов. Наиболее часто такое регулирование применяется в осевых насосах, у которых кривая мощности снижается с увеличением подачи.-    .

¦Перепуск жидкости во всасывающий трубопровод улучшает кавитационные качества насоса, но наличие циркуляции снижает КПД системы, требует устройства циркуляционного трубопровода и установки дополнительной арматуры, что усложняет коммуникации трубопроводов в помещении насосной станции. Поэтому данный способ не получил распространения в практике городского водоснабжения.

Регулирование впуском воздуха во всасывающий трубопровод является более экономичным, чем дросселирование, но позволяет только ограниченно изменять расход из-за резкого ухудшения кавитационных качеств насоса. В системах водоснабжения этот способ вообще не применим, так как нельзя подавать в сеть воду, смешанную с большим объемом воздуха.

Регулирование режима работы насоса изменением частоты вращения рабочего колеса является наиболее экономичным способом. Изменение. частоты вращения ведет к -изменению характеристики Q—Я насоса (по закону пропорциональности) таким образом, что точка, пересечения кривой Qx—Ях насоса с характеристикой трубопровода соответствует требуемой подаче Qx при напоре Ях, т. е. сохраняется материальный и энергетический баланс системы. '    •

Частоту вращения рабочего колеса насоса можно изменять двигателями с переменной частотой вращения (электродвигателями постоянного тока, электродвигателями переменного тока с переключением обмотки на различное число пар полюсов, коллекторными электродвигателями, паровыми и газовыми турбинами,’ двигателями внутреннего сгорания).    '    ’

На насосных станциях городского и промышленного водоснабжения наиболее широко применяют короткозамкнутые асинхронные электродвигатели переменного тока, которые не допускают изменения частоты вращения. В этом случае для изменения частоты вращения рабочего колеса насоса можно соединить насос с электродвигателем с помощью регулируемой гидромуфты или- электромагнитной муфты .скольжения (ЗМС) либо применить каскадное включение двигателя. Введением сопротивления (реостата) в цепь фазного ротора асинхронного' электродвигателя переменного тока также можно изменять чаетоту вращения.

Регулирование частоты вращения двигателя введением сопротивления в цепь ротора дает существенный экономический эффект по сравнению с дроссельным регулированием.

При малых мощностях регулирование включением сопротивления достаточно просто и надежно. При больших мощностях приходится включать крупные реостаты, и экономическая эффективность применяемого способа резко снижается.

Кроме того, этот способ обладает следующими недостатками: умень-

шаются пределы регулирования при малых нагрузках- и усложняются конструкции двигателя вследствие добавления колец и щеток для подключения реостатк.

При применении асинхронных электродвигателей, имеющих обмот-ку-на статоре, которая переключается во время работы двигателя на различное число пар полюсов, экономическая эффективность регулирования параметров Н и Q насосов возрастает. Двигатели этого типа выпускаются двух-, трех- и четырехскоростными.

Наиболее простым способом изменения частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя является изменение частоты тока. В настоящее время разработаны частотные приводы с .полупроводниковыми преобразователями, применение которых значительно повышает экономическую эффективность регулирования параметров насоса/

Регулирование скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя возможно также с помощью каскадного соединения,его с другими машинами. Различают два типа каскадного соединения:

1)    электромеханический каскад — энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя через выпрямитель подается на якорь двигателя постоянного тока и возвращается (за вычетом потерь) на вал регулируемого электродвигателя с помощью механической связи между ними;

2)    электрический каскад — энергия скольжения с ротора регулируемого электродвигателя возвращается непосредственно в электросеть.

, Экономическая эффективность этого способа регулирования за пос-леднее- время значительно возросла в связи с применением полупроводниковых выпрямителей.

Регулирование частоты вращения рабочего колеса насоса при постоянной частоте вращения электродвигателя можно осуществить с помощью гидродинамической передачи (регулируемой гидромуфты).

Рабочими элементами гидромуфты являются колесо центробежного насоса (рис. 4.3) и колесо турбины, размещенные в общем корпусе и предельно сближенные (зазор 3—>10 мм). Рабочее колесо центробежно- . го насоса насажено на ведущий вал (электродвигателя). Колесо турбины закреплено на ведомом валу (валу насоса), соосном с ведущим валом. При вращении ведущего вала рабочая жидкость, находящаяся в каналах колеса насоса, получает приращение механической энергии и передает ее лопаткам колеса турбины.

При выходе из колеса турбины рабочая жидкость вновь попадает во всасывающие отверстия колеса насоса, и цикл повторяется. Основным способом регулирования частоты вращения ведомого вала является изменение наполнения рабочего пространства колес гидромуфты из бака рабочей жидкости. Потери в гидромуфте- составляют около 2—3%, поэтому полного равенства между частотой вращения ведущего и ведомого валов быть не может.

Разность частоты вращения ведущего и ведомого валов, отнесенная к частоте вращения ведущего вала, называется скольжением гидромуфты:

ПлПл

S = --- *

пх

где пх —частота вращения ведущего вала (двигателя);

п2 — то же, ведомого вала (насоса).

Следовательно, частота вращения ведомого вала будет:

/

Л2 = "Пг Ч '

или

71г = «2/«х-    (4.11)

Из выражения (4.1'1) следует, что потери энергии в гидромуфте увеличиваются с уменьшением передаточного числа, т. е. они увеличиваются при возрастании глубины регулирования. Это обстоятельство является недостатком гидравлических муфт. Кроме того, гидравлические муфты конструктивно более сложны, чем насосы, и имеют слишком большие размеры, почти одинаковые с размерами насосов.

С экономической точки зрения регулирование включением сопротив.-ления в цепь ротора асинхронного электродвигателя и регулирование с помощью гидромуфты равноценны, так как в том и другом случае потери энергии привода прямо пропорциональны передаточному числу

Основным достоинством регулирования частоты вращения с помощью гидромуфт является бесступенчатое, автоматическое и быстрое изменение частоты вращения ведомого вала.

В последнее время созданы новые системы регулируемого электропривода, которые могут быть применены для изменения частоты вращения рабочего колеса центробежного насоса. К ним относятся приводы с электромагнитными муфтами скольжения (ЭМС). Электромагнитная муфта состоит из двух вращающихся частей — индуктора и якоря. Якорь жестко соединен с валом электродвигателя, имеющего постоянную частоту вращения, а индуктор — с валом насоса. Якорь и индуктор максимально сближены и имеют между собой небольшой воздушный зазор. При отсутствии электротока в обмотке индуктора крутящий момент электродвигателя не передается на вал насоса. При включении индуктора возникает электромагнитное^поле, под воздействием которого индуктор с некоторым скольжением вращается вслед за якорем и передает крутящий момент от электродвигателя рабочему колесу насосу. Частота вращения индуктора зависит от силы тока возбуждения.

Промышленность Советского Союза выпускает асинхронные, панцирные, индукторные и порошковые ЭМС. Анализ механических характеристик и конструкций ЭМС показывает, что в системах водоснабжения : я канализации наиболее приемлемы ЭМС индукторного типа. Коэффициент полезного действия электромагнитных муфт скольжения индукторного типа при полном возбуждении тр ЭМС = 0,98.

Регулирование параметров насоса изменением геометрии проточных каналов применяется в осевых насосах типа ОП (изменение угла установки лопастей рабочего колеса см. в § 2).

Регулирование режима работы насоса изменением кинетики потока¦ на входе в рабочее колесо насоса осуществляется установкой поворотно-'лопастного направляющего аппарата у входа в рабочее колесо.

Поворотно-лопастной направляющий аппарат изменяет момент скорости (закрутку) потока на входе в рабочее колесо. При этом закрутка яо направлению вращения рабочего колеса (положительная) уменьшает напор насоса, а против вращения (отрицательная) увеличивает напор. •Этот способ регулирования допускает изменение подачи на 25% при понижении напора на Г5% и уменьшении потребляемой мощности на -30°/о номинальной. КПД насоса при указанной глубине регулирования снижается на 2—3%. Регулирование параметров насоса входным направляющим аппаратом, наиболее эффективно в системах с малым статическим напором.

На основании анализа работ по регулированию частоты вращения рабочего колёса центробежного насоса можно сделать следующие выводы:    -

1.    Применение регулируемого центробежного насоса • позволяет уменьшить число насосов на насосных станциях.

2.    На группу из трех-четырех~рабочих насосов достаточно иметь один регулируемый насос.

3.    Из существующих способов регулирования электропривода следует рекомендовать привод с ЭМС индукторного типа, каскадные приводы различных типов и многоскоростные электродвигатели. Каскадные приводы следует применять для регулирования мощных агрегатов на крупных насосных станциях. На средних и малых насосных станциях более целесообразно применять простые и дешевые приводы с ЭМС индукторного типа.

4.    Применение входных направляющих аппаратов экономически целесообразно и конструктивно осуществимо на крупных насосных агрегатах в системах, где статический напор составляет незначительную часть напора насоса. .

, § 20. ВЛИЯНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДОИСТОЧНИКА И КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СЕТИ НА РЕЖИМ РАБОТЫ НАСОСОВ

Напор насосов, устанавливаемых на насосных станциях I подъема, зависит от разности уровней воды в источнике и в смесителе водопроводных очистных сооружений. Однако уровень воды в поверхностных источниках не остается постоянным и зависит от гидрологического режима источника. Рассмотрим режимы работы насоса при изменениях уровня воды в источнике от минимального до максимального.

На рис. 4.4, а даны характеристики насоса Q—Н и характеристика еапорного водовода Q-^Нтр при статическом напоре Яст. Точка А пересечения характеристик насоса и водовода соответствует режиму работы системы «насос—водовод» при минимальном уровне воды в источнике. Координаты точки А должны удовлетворять требуемым подаче QA" и напору На- Потребляемая мощность в этом режиме работы NА и КПД

ти-

С повышением уровня воды в источнике статический напор Яст, РаБ~ ный разности отметок уровней свободных поверхностей воды в источнике и в смесителе, будет уменьшаться, т. е.

На — Яунв ^>'^0 "-^УВВ 11)10 ^вт^-^ст’    "

где Нс — отметка уровня воды в смесителе;

Яунв—низкий уровень воды в источнике;

Яувв—высокий (паводковый) уровень воды в источнике.

Потери напора в трубопроводе практически остаются постоянными при данном расходе. Из анализа уравнения характеристики трубопровода #=#ct+<S>Q2 следует, что Яст есть координата вершины квадратичной параболы при Q= 0. Следовательно, при уменьшении Нсг уменьшается координата вершины характеристики трубопровода на величину i?©-вышения уровня воды в источнике, т. е^    •

^ст =^с~ Яувв •

В этом случае режим работы системы «насос—сеть» характеризуется новой режимной точкой В, имеющей координаты QB, Нв, NB и i\B. Следовательно, при повышении уровня воды в источнике напор насос© уменьшается, подача и мощность увеличиваются, КПД насоса снижа- . ется.

Увеличение мощности насоса приводит к перегрузке электродвигателя, его нагреву и уменьшению КПД двигателя, что может привести я выходу двигателя из строя.. Во избежание перегрузки двигателя необходимо регулировать подачу насоса (см. § 19).

При значительных колебаниях уровня воды в источнике целесообраз*-но применять насосы с круто падающей характеристикой Q—Я, при конторой изменение подачи и мощности насоса будет меньшим, чем при пологой. Однако надо иметь в виду, что—такие насосы имеют небольшую; рабочую часть характеристики и изменение уровня воды может привести к работе насоса вне рекомендуемого поля.

Если насосы подают воду в резервуары, то в момент повышения уровня воды в источнике следует рекомендовать поддерживать максимально возможный уровень воды в резервуарах. Это мероприятие поз,-воляет снизить увеличение мощности электродвигателя, т. е. его пере-, грузку.    “•


Рис. 4.4. Режимы работы яасоса

а — щт изменении уровня воды а вст очанке; б — при поаьыпеН'Н» уровня воды в баке водсяапс^-ной башни

На рис. 4.4, б представлен метод графического определения режима работы насоса на водонапорную башню.

Характеристики трубопровода АБ, А\—и Л2Б2 построены для соответствующих уровней воды в баке при статических напорах Яст,о. Яст,1 и Я

ст,2-

Из анализа графика работы системы «насос—сеть» следует, что при увеличении уровня воды в баке вследствие саморегулирующей способности насоса напор его увеличивается, а подача и мощность уменьшаются.

При увеличении статического напора до Яст,2 подача насоса Q2 меньше критической подачи QKp, и режим работы насоса будет находиться в области неустойчивой работы со всеми последствиями, вытекающими из этого (см. § 17).

Следовательно, насосы, работающие на напорные резервуары и безбашенные системы водопроводной сети, должны иметь пологие характеристики Q—Я без западающей ветви. При анализе режима работы насоса необходимо уточнить продолжительность работы насоса при различных уровнях воды в баке и в зависимости от этого подбирать насос с оптимальным КПД на диктующий уровень воды в баке.

§ 21. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА НАСОСОВ

„ Параллельной работой насосов называется одновременная подача перекачиваемой жидкости несколькими насосами в общий напорный коллектор (рис. 4.5). Необходимость в параллельной работе нескольких одинаковых или разных насосов возникает в тех случаях, когда невозможно обеспечить требуемый расход воды подачей одного насоса. Кро-

Рйс. 4.5. Характеристики параллельной работы трех одинаковых насосов на два водовода

ме того, поскольку водопотребление в городе неравномерно по часам су-. ток и по сезонам года, можно регулировать подачу насосной станции изменяя число одновременно работающих насосов.

' При проектировании совместной работы центробежных насосов нужно хорошо знать их характеристики; подбирать насосы следует • с учетом характеристики трубопровода.

Центробежные насосы .могут работать параллельно только при усло-~ вии, что все они имеют одинаковый напор. Если один из насосов имеет большую подачу и более высокий напор, то насос, имеющий меньшие ' подачу и напор, будет «задавлен» первым насосом и его подача на общий трубопровод будет равна нулю. Кроме того, может случиться, что частично вода от большего насоса будет поступать обратным током через меньший насос в резервуар. Поэтому для параллельной работы следует подбирать насосы однотипные, в крайнем случае с незначительно отличающимися напорами и подачами.

Различные схемы параллельной работы насосов применяются весьма часто для водоснабжения й'Перекачивания сточных вод, где целесообразно подачу от нескольких насосов или станций объединять в общий коллектор. Расчет режима работы по таким схемам можно производить' аналитическим или графическим способом. В практике проектирования ' насосных станций наибольшее распространение получил графический способ.    ¦

При параллельной работе насосов в сеть возможны следующие варианты компоновки системы «насосы—сеть»:

1)    в системе работает несколько насосов с одинаковыми характеристиками;

2)    в системе работает несколько насосов с разными характеристиками;

3)    насосы подключены к общему трубопроводу на близком расстоянии друг от-друга (см. рис. 4.6), т. е. потери напора от насоса до напорного водовода считают равными \для всех установленных насосов, или же насосы находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, т. е. разности потерь напора от насоса до присоединения к общему напорному трубопроводу необходимо учитывать.

Параллельная работа нескольких насосов с одинаковыми характеристиками

При построении суммарной характеристики Q—Я^п, щ нескольких насосов, работающих параллельно на общий напорный коллектор, складывают подачу насосов при одинаковых напорах.

На рис. 4.5 представлен график параллельной работы трех насосов Г2Д-1.3 на два параллельных водовода. Так как все насосы одинакового типа, их характеристики Q—Я совпадают.

Для построения суммарной характеристики Q—Я1+111 утраиваем абсциссы характеристики при произвольно выбранных значениях напора ЯА, Нб и Нв• По полученным четырем точкам строим кривую характеристики Hq,A", Б" и Б" при параллельной работе трех насосов. По тбчкам Но, А', Б' и Б' можно построить кривую QЯц-пхарактеристику двух параллельно работающих насосов.

Аналогичным построением находим . характеристику параллельной работы двух водоводов Q—Ятр i+tP2- '

Суммарную фактическую подачу трех насосов определяем по режимной точке А", т. е. по точке пересечения характеристики Q—Hi+n+m и характеристики водоводов Q—Ятр1+тр2. Для определения подачи каждого насоса при их совместной работе следует провести из точки А" линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с характеристикой Q—Я1,п,ш в точке Л. Координаты точки Л определяют подачу Q i+ц+ш/З-

и напор На каждого! насоса при их одновременной работе на систему с характеристикой Q—Ят р1+тр2- Для нахождения КПД насоса .из точки Л восставляем перпендикуляр до пересечения с кривой Q—ti в точке 1. Координаты этой точки определяют' КПД насоса при параллельной работе трех насосов. Для определения потребляемой мощности и допускаемой вакуумметрической высоты всасывания опускаем ¦ перпендикуляр до пересечения с кривыми Q—Ni,п,т и (2—Явдл,ш в точках 2 и 3. Координаты этих точек соответственно определяют потребляемую мощность и допускаемую ва-куумметрическую высоту всасывания насоса при совместной их р'аботе. Из рис.-4.5 следует, что подача каждого насоса при параллельной работе равна Уз их 'суммарной подачи, т. е. Qi—Qi+п+ш/З.

При параллельной работе двух из рассматриваемых насосов их по-' дача, напор, потребляемая мощность, КПД и вакуумметрическая высота всасывания определяются по режимной точке Б. При работе одного яз рассматриваемых насосов режим его работы определяется рабочей точкой В. Из рис. 4.5.видно, что суммарная подача трех и двух параллельно работающих насосов меньше суммарной подачи этих же насосов зпри раздельной их работе на данную систему напорных трубопроводов, s1. е. Qi+n+m<;3 Qi и Qi+n<C‘2,Qi.

400Qz.g &Q Q.nfc

IPac. -4-6. Характеристики параллельной работы двух разных насосав


, Снижение суммарной подачи объясняется тем, что' при увеличении подачи возрастает напор в трубопроводе (Яа>Яв и Нб ~>Hb), что ведет к уменьшению подачи каждого насоса при их совместной работе по сравнению с подачей при одиночной работе насоса на данную систему.

Уменьшение подачи зависит как от увеличения напора в трубопроводе, так и от крутизны кривой Q*—H насоса. Поэтому параллельная работа насосов может быть достаточно эффективной при пологих характеристиках трубопроводов.

^Параллельная работа нескольких насосов -с разными характеристиками

¦Параллельная работа насосов с различными характеристиками воз-•'можна в том случае, когда напоры, развиваемые насосами, будут равны. ;На рис. 4.6 приведены характеристики насоса 12Д-‘19 (Q—Hi) и насоса 12Д~13а (Q—Яд). Второй насос развивает больший напор. Первый ‘насос может начать работу параллельно со вторым лишь после того, как. шапор второго насоса уменьшится в связи с увеличением подачи до максимального напора Я а, развиваемого первым насосом при закрытой задвижке. От точки А и должно быть начато построение суммарной характеристики Q—Я1+Ц путем сложения абсцисс обеих характеристик, соответствующих точкам с равными напорами. Точка Б, полученная пересечением кривой QWiTi+ii с характеристикой трубопровода ¦•Q—*’Ятр1-+?р2, является режимной точкой совместно работающих насосов.

Если характеристики насоса и трубопровода пересекутся выше точки А, ' то их совместная работа станет невозможной*

Режим работы каждого насоса при их совместной работе определяется следующим образом: из точки Б проводим линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с характеристиками Q—Яп и Q—Hi в точках 1 и 2. Через точки 1 я 2 проводим вертикальные линии, точки пересечения которых с кривыми Q—т] и Q—N определяют КПД и мощность каждого насоса при их совместной работе.

Точки 3 и 4 пересечения характеристик QHi и Q—Яп насосов с характеристикой Q—Ятр1+тр2 трубопровода определяют режим работы каждого насоса при одиночной работе.

Для устойчивой параллельной работы насосов необходимо, чтобы их характеристики были плавно снижающимися. При параллельной работе насосов, имеющих возрастающие характеристики Q—Я (с подъемом вначале работы; см. рис. 3.7), работа насосов будет устойчивой только з том случае, если режимная точка работы системы «насосы—сеть» расположена на одной линии или ниже точки А, т. е. при напоре, равном или меньшем напора, развиваемого насосом при закрытой задвижке.

Если на насосной станции установлены насосы с пологой характеристикой Q—Я и расположены они несимметрично относительно напорного трубопровода, то для определения более точных режимных точек работы каждого насоса при параллельной работе необходимо построить приведенные характеристики Q—Н', для чего строят характеристики всасывающего и напорного трубопроводов в пределах насосной станции и вычитают ординаты полученных характеристик из ординат характеристик соответствующих насосов.

Параллельная работа насосов, расположенных на разных насосных станциях

В системах водоснабжения, имеющих несколько источников питания, применяют схему подачи воды несколькими насосными станциями в об’-щие коллекторы. В этом случае необходимо рассчитывать систему параллельно работающих насосов, расположенных на разных насосных станциях.

¦Подобные схемы часто применяют и при перекачивании сточных вод отдельных районов канализования в напорный трубопровод другой канализационной насосной станции. Такие схемы позволяют значительно сократить протяженность напорных трубопроводов и уменьшить капитальные затраты.

Для расчета системы необходимо определить характеристику параллельной работы насосов, установленных на каждой станции. Этот расчет производится так же, как и для параллельно работающих насосов, установленных на близком расстоянии друг от друга.

Получив суммарную характеристику параллельной работы насосов на первой насосной станции Q—Hjs,c и на второй насосной станции Q—Я пн. с (рис. 4.7), строим характеристики трубопроводов от первой Q—Ятрдн.с-А и второй Q—ЯТр,дн.с-А насосных станций до точки А с учетом разности статических напоров станций. Вычитая ординаты характеристик трубопроводов Q—Яtp.ih.c-a и Q—Ятр,пн.с-А из ординат соответствующих суммарных характеристик Q—Яih.c и Q—Япн.с, получим приведенные суммарные характеристики первой Q—Яхн. си второй Q—Я пн. с—а насосных станций применительно к точке А (слияние двух потоков).

Строим характеристику Q—Нтр,а—б трубопровода от точки А до заданной точки подачи воды Б. Складываем приведенные характеристики первой и второй насосных станций, для чего при произвольно выбранных напорах Яь Я2 и Я3 складываем абсциссы характеристик. По получен-

ным точкам 1, 2 и 3 строим' кривую суммарной характеристики параллельной работы, двух насосных станций. Точка В пересечения характеристики во-. довода Q—Ятр, а-б и характеристики параллельной    работы насосных

станций Q—tfiH.c+nir.c является режимной точкой работы системы «насосные станции — водовод».

im.c+kh.c

Рис. 4.7. Характеристики параллельной работы двух «асосных станций


Для определения подачи каждой станции необходимо от точки В провести линию, параллельную оси    Абсцисс до пере

сечения с кривыми Q—#ih.c-a    и    Q—#цн.с—а'    соответственно    в    точках    4    и 5. Напор насосоз

на каждой    насосной    станции    определяется    точками    6 и 7, полученными

пересечением .перпендикуляров, восставленных из точек 4 и 5, с кривыми характеристик параллельной работы насосов на каждой насосной станции. Для опрделения рабочей точки каждого насоса следует снести режимные точки 6 и 7 работы каждой станции на индивидуальные характеристики насосов, работающих на насосной станции.

§ 22. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ РАБОТА НАСОСОВ    .

Последовательной называется работа насосов, при которой один на-’ сое (первая ступень) подает перекачиваемую жидкость во всасывающий патрубок (иногда во всасывающий трубопровод) другого насоса (вторая ступень), а последний подает ее в натюрный водовод (рис. 4.8).


В условиях проектирования и строительства насосных станций последовательную работу насосов применяют в тех случаях, когда жидкость подается по трубам на очень большие расстояния или на большую высоту. Иногда же условия перекачивания жидкости ставят такие задачи, которые можно решить только применением последовательно работающих насосав. Так, наятример, на насосных стацциях, перекачивающих осадок, в момент запуска рабочего насоса требуется создать напор, который превышает натюр, требуемый при работе насоса.

Последовательное соедине-    ^^ .Характеристики последовательной работы

ние применяют И В тех слу- двух одинаковых насосов

чаях, когда необходимо при постоянном (или почти постоянном расходе) увеличить напор, который не может быть создан одним насосом.

Рассмотрим случай последовательной работы рядом установленных двух однотипных центробежных насосов (см! рис. 4.8). Для построения суммарной характеристики Q—#i+n последовательной работы двух однотипных насосов необходимо сложить ординаты характеристики Q—Hi,и при одинаковых подачах. Возьмем произвольно подачи Qa, Qb и Qb и сложим напоры. При закрытой задвижке напор Я=2 Я0, при подаче Qa напор Я а'—2 аг, соответственно Нб =2 бд и Яв = 2- ее. Полученные точки А, Б к В соединяют плавной кривой, которая является суммарной характеристикой последовательной работы центробежных насосов.

Из рис. 4.8 видно, что напор одного насоса недостаточен даже для подъема воды на геометрическую высоту Яст. При подключении второго однотипного насоса с такой же характеристикой оказывается, что насосы развивают напор Нк, достаточный, чтобы поднять воду на высоту Яст и преодолеть сопротивление в трубопроводе при заданной подаче.

' Режимная точка работы последовательно соединенных насосов определяется точкой К, полученной пересечением суммарной характеристики Q—Hi+u с характеристикой трубопровода.

Если насосы установлены последовательно на одной станции, то при построении характеристики трубопровода необходимо учесть потери на участке от напорного патрубка насоса / до всасывающего патрубка на насосе II и внести поправку в характеристику Q—Яп. Игнорировать потери в соединительном участке недопустимо, так как обычно арматуру и , диаметр трубопровода,- соединяющего насосы, принимают равными диа-/ метру'всасывающего патрубка насоса II. Вследствие больших скоростей движения жидкости'потери напора на этом участке относительно велики. По этой же причине следует стремиться к максимальному упрощению соединительного трубопровода, по возможности избегая' поворотов.    .    •

Следует отметить, что последовательное соединение насосов обычно экономически менее выгодно, чем применение одного насоса с требуемым напором.

Два последовательно соединенных насоса приводят в действие следующим образом. При закрытых задвижках 1 и 2 (см. рис. 4.8) включают насос /. После того как насос I разовьет напор, равный напору при закрытой задвижке, открывают задвижку 1 и пускают насос II. Когда насос II разовьет напор, равный напору 2 Я0, открывают задвижку 2.

При последовательной работе насосов следует обращать особое внимание на выбор насосов, так как не все они могут быть использованы для последовательной работы по условиям прочности корпуса. Эти условия оговариваются в техническом паспорте насоса. Обычно последовательное соединение насосов допускается не более чем в две ступени.

Последовательно соединенные насосы можно расположить в одном машинном зале, значительно сократив эксплуатационные затраты и капитальные вложения на строительство здания станции. Но в этом случае необходимо устанавливать арматуру повышенной прочности и выполнять более массивные крепления и упоры труб. Поэтому иногда целесообразнее размещать насосы на определенном расстоянии друг от друга при транспортировании воды на большое расстояние.

КОНСТРУКЦИИ НАСОСОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ

§ 23. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ КОНСОЛЬНОГО ТИПА

Центробежные консольные насосы (ГОСТ 8337—57) изготовляются двух типов: К — с 'горизонтальным валом и отдельной опорной стойкой; КМ — с горизонтальным валом, моноблочные, с электродвигателем179. Эти насосы (предназначены для перекачивания воды питьевой и промышленного назначения, а также других чистых нейтральных жидкостей с температурой до 80°С. По специальному заказу насосы типа К и КМ могут быть изготовлены для -подачи воды и других чистых нейтральных жидкостей с температурой до 105°С.

На рис. 5.1 изображен горизонтальный одноступенчатый консольный насос с осевым входом жидкости типа К. Рабочее колесо, закрепленное на консольной части Бала, 'состоит из двух дисков, соединенных пространственными или цилиндрическими лопатками. Для выравнивания осевого усилия в заднем диске рабочего колеса имеются разгрузочные отверстия (рис. 5.2) (исключением являются насосы 1,5К-6 и 4К-18, осевое усилие в которых воспринимается подшипниками).

Вал насоса изготовляют из высококачественной стали. Для предотвращения износа вал имеет защитную втулку. Опорами вала служат два .-подшипника, находящиеся в масляной ванне, которая размещена в опорном кронштейне. Насосы 1ДК-6 и 4К-18 имеют одну внешнюю шарикоподшипниковую опору с густой смазкой, которая подается из 'масленки, и другую внутреннюю в' виде бронзовой втулки, запрессованной в корпусе насоса. Внутренняя опора смазывается и' охлаждается перекачиваемой жидкостью. , 'j

Все насосы типов К и КМ имеют сальник с мягкой набивкой- (из промасленного хлопчатобумажного шнура), которая уплотняется подтягиванием гаек крышки сальника. Для обеспечения работы насоса в условиях всасывания сальниковая набивка разделена кольцом гидравлического уплотнения. Вода в кольцо1 гидравлического уплотнения, поступает по трубочке, установленной в корпусе насоса, представляющем собой чугунную фигурную отливку, внутренняя полость' которой выполнена в виде, опирали с диффузорным каналом, переходящим в напорный патрубок. Корпус насоса крепится к фланцу опорной станины четырьмя 'болтами. В нормальном исполнении напорный патрубок направлен вертикально вверх; в зависимости от условий эксплуатации может быть повернут вокруг оси насоса на 90, 180'и 270°. Передняя крышка корпуса насоса (отлитая за одно целое с входным патрубком) съемная, что позволяет осматривать рабочие органы насоса без его демонтажа.

'.Для разделения в корпусе насоса полостей низкого и высокого давления предусмотрен узел уплотнения лопастного колеса, который образован кольцевыми выступами на дисках лопастного колеса и защитными уплотняющими кольцами, закрепленными винтами. Зазор в узле уплотнения не должен быть более 0,3 мм. Превышение этой величины приводит к увеличению объемных потерь и снижению КПД насоса.

Рис. 5.1. Насос 2К-6

/—(корпус насоса; 2—'Передняя .крышка корпуса;- 3—рабочее колесо; 4 — защитные кольца; 5 — зал; 6 — выходной патрубок; 7—'кольцо гадравлетческого .уплотнения; 8 — набивка сальника; 9 — крышка сальника; J0—подшипник; И—опора подшипника; 12—муфта вала,; 13—втулка вала

3    9    3


Рис. 5.2. Насосы типов КМ (а) и ЕКМ (б)


1 — разгрузючлые отверстая; 2—<промежуточлый фонарь; 3 — фланец электродвигателя; 4— резиновая манжета; 5 — корпус насоса

!

Рабочие- колеса, разгруженные от осевых сил, имеют двустороннее уплотнение, остальные— одностороннее (со стороны входного патрубка).

Насосы типа К поставляются 'комплектно с электродвигателем, муфтой и фундаментной рамой. По заявке заказчика насос может 'быть изготовлен со шкивом для ременной передачи. Вал насосов типов К и ДМ вращается против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода.

Насосы типа К изготовляются 13 типоразмеров и обеспечивают подачу 2,4—80 л/с; напор 10—87 м; КПД 62—83%; допустимая вакуум-метрическая высота всасывания 5—6 м; быстроходность 'колес ns колеблется от 60 до 250.

Насосы типов КМ и ЕКМ (см. рис. 5.2) представляют собой насосные агрегаты, у которых центробежный одноступенчатый насос консольного типа и фланцевый электродвигатель соединены в один узел, называемый моноблок-насосом. Моноблокнасосы типов КМ и ЕКМ значительно короче и меньше, чем обычные консольные насосы с опорной стойкой; они компактны и занимают небольшие площади, что позволяет более эффективно использовать производственные помещения, в которых монтируются насосные установки и другое оборудование. Лопастное колесо моноблокнасосов крепится на валу стандартных электродвигателей с помощью призматической шпонки и колпачковой гайки или винта. Вал электродвигателя моноблокнасосов типа КМ удлиненный, а типа ЕКМ — нормальной длины.

По конструкции проточной части эти насосы аналогичны консольным насосам типа К. Поэтому параметры моноблокнасосов и насосов типа К одинаковы.

Моноблокнасосы типа ЕКМ предназначены для перекачивания чистых жидкостей с температурой '50°С. Вал этих моноблокнасосов уплотнен резиновой манжетой, запрессованной в расточенное отверстие корпуса насоса. Спиральный корпус моноблокнасосов типа ЕКМ крепится к фланцу оболочки электродвигателя с помощью крышки-щитка, а моноблокнасосов типа КМ — с помощью промежуточного фонаря.

Все насосы типа К (ГОСТ 8337—57) будут выпускаться как на опорной стойке, так и в ‘моноблочном исполнении.

Насосы типов К, КМ и ЕКМ широко применяют в городских и промышленных системах водоснабжения, на транопорте, в сельском хозяйстве, для водоснабжения микрорайонов и жилых до'мов, школ, больниц, а также в качестве циркуляционных насосов для подачи горячей воды в системах центрального отопления.

§ 24. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ ДВУСТОРОННЕГО ВХОДА

Центробежные насосы двустороннего входа типов Д .и НД (ГОСТ 10272—73) являются весьма распространенной и конструктивно совершенной группой одноступенчатых насосов с осевым разъемом 'корпуса180.

Горизонтальные центробежные насосы этого типа с полуширальным подводом жидкости к двустороннему рабочему колесу имеют ряд преимуществ по сравнению с другими насосами, а именно хорошую всасывающую способность и разгруженность вала от осевых гидравлических сил за счет раздвоения общего потока на входе в насос и симметричяо-. сти конструкции рабочего колеса.

Рабочее колесо с двусторонним подводом жидкости обладает по сравнению с колесом одностороннего подвода (.ори одинаковых значениях напора, подачи .и частоты вращения) существенно лучшими кавитационными качествами; одновременно достигается ' уравновешивание давления жидкости на опорный ведущий диск колеса. Случайные осевые усилия воспринимаются дальней от муфты роликовой опорой вала. На рис. 5.3 изображен центробежный насос с двусторонним подводом воды. Лопастное рабочее колесо у насосов этих типов состоит из трех дисков— ведущего (опорного) и двух ведомых, соединенных 'пространственными или цилиндрическими лопатка'ми, загнутыми в сторону, обратную вращению вала. Колеса насосов типа Д с коэффициентом быстроходности лд=1Э0..Л90 и типов НДс и НДн имеет' шесть — восемь пространственных лопаток, а типа Д (при ns ,60...90) и типа НДв—>восемь цилиндрических лопаток. Рабочее колесо уплотнено сменными защитными кольцами. Во избежание возможных осевых смещений рабочее колеса насосов типов Д и НД закреплено на валу с помощью защитных втулок с резьбой.

Вал рабочего колеса изготовляется из высокопрочной стали. Опорами вала служат шарикоподшипники (у насосов 14Д-6,    20Д-6 и

48Д-22 — баббитовые подшипники скользящего типа с разъемом по осч насоса). Корпус подшипников прикреплен к кронштейнам, отлитым за одно целое с корпусом насоса. В нижней части кронштейнов высверлены отверстия для отвода воды, просачивающейся через сальник. КорпУс подшипников насосов типа НД имеет камеру, куда может 'быть подана вода для их охлаждения.

Корпус насоса, (представляет собой сложную чугунную отливку с входным патрубком и спиральным отводящим каналом, переходящим в напорный патрубок. Входной и напорный 'патрубки расположены' в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны иод углом 90° к оси насоса. Такое расположение патрубков, а также разъем корпуса по оси насоса 'позволяют осматривать, ремонтировать .и заменять различные детали без демонтажа насосной установки. Вал в местах его выхода .из корпуса уплотнен сальниками с хлопчатобумажной

Рис. 5.3. Насос типа Д

1—'кронштейн; 2—ша^-акогаодшшишки; 3— сальники; 4, 11—тр.убюи; 5, 10 — защитные и уплотняющие .кольца; 6—.корпус наюоса; ^—канал; 8, 9—.ведомые и ведущий диски; 12 — отверстие; 13 — вал рабочего колеса; 14 — муфта; 15 — кольцо гидроуплотнения

набивкой и гидравлическим уплотнением. Против отверстия в крышке насоса, через которое по трубкам подводится, вода из верхней части корпуса насоса, установлено кольцо гидравлического уплотнения.

Привод насосов типов Д и НД осуществляется электродвигателем с помощью упругой муфты. В нормальном исполнении вал вращается против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода; входной патрубок расположен с левой стороны насоса. По особому заказу насосы этих ¦типов поставляются с обратным; вращением вала.

Отличительной особенностью насосов типов -Д и НД являются высокие значения'КПД (73—88%, которые сохраняются в течение всего срока службы насоса, гарантийный ресурс 20 тыс. ч — без ремонта рабочих органов). Работают эти насосы плавно, без вибраций; онй удобны и надежны в эксплуатации.

Насосы типов Д и НД предназначены для перекачивания воды, нефтепродуктов и других.чистых жидкостей от 90 до 12 500 м3/ч при н ап о-ре

10—137 м и температуре до 100°С. Допустимая вакуумметрическая вы-.сота всасывания для рабочей части характеристики H3—Q,5...7 м. Насосы типа НД выпускаются 14 типоразмеров, насосы типа Д — 10 типоразмеров.

ГОСТ 10272—73 регламентирует давление на входе в насос, что в, некоторых случаях позволит применять эти насосы для последовательной работы.    .

Широкое применение насосов типа Д на оросительных системах при перекачивании сбросных и дренажных вод ставит перед насосостроите-лями задачу по созданию насосов, способных работать в условиях'повышенного содержания взвешенных частиц абразивного и агрессивного характера.

§ 25. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ НАСОСЫ

¦Центробежные вертикальные насосы (ГОСТ 4241—62) консольные* одноступенчатые, с осевым входом жидкости в рабочее колесо предназначены для перекачивания воды,и других чистых жидкостей181.

Основными деталями насоса (рис. 5.4) являются корпус, вал и рабочее колесо. Корпус насоса стальной, спиральный, с верхней, крышкой (у насоса 28В-12 две крышки — верхняя и нижняя), изготовляют из углеродистой стали (у насоса 28В-12 крышки чугунные). У насосов 52В-11 ¦и 72В-22 корпус с двухзавитковым спиральным отводом, а у насоса 82В-17 —с трехзавитковым, разделенным перегородками. Такая конст-'рукция корпуса позволяет значительно снизить радиальное усилие, действующее на вал насоса и направляющие подшипники. Одновременно перегородки увеличивают жесткость корпуса.

Корпус насоса опирается лапами на две'фундаментные плиты и закрепляется анкерными болтами. Насосы 52В, 70В и 82В после установки и выверки оси заливаются бетоном до оси насоса.

Входной патрубок насоса 28В-12 отлит за одно целое с нижней крышкой корпуса и направлен вертикально вниз. У насосов 32В-12т 40В-16 и 26В-22 перекачиваемая жидкость подводится ,по металлической всасывающей трубе и переходному патрубку, который присоединяется к нижней части корпуса на болтах. У насосов 52В-11, 52В-17, 72В-22 и 82В-17 вода подводится по бетонной всасывающей трубе, присоединяющейся к корпусу насоса с помощью нижнего закладного чугунного кольца.

На верхней крышке корпуса крепится направляющий подшипник и сальниковое уплотнение вала.

Вал насоса кованый стальной, около подшипника и сальника защищен электроналлавкой из нержавеющей стали. К 'подшипникам вала с. лигнофолевым вкладышем подводится .чистая вода под напором на 7—10 м выше рабочего с расходом 0,5—1 л/с.

Уплотнение вала выполняют в двух взаимозаменяемых вариантах: двойное торцовое и сальниковое с 'мягкой набивкой. Оба варианта требуют .подвода чистой воды для защиты уплотнения от нагрева и износа абразивными частицами.

Рабочее колесо стальное (у насосов 28В-12, 32В-12 и 36В-12 чугунное) с осевым входом жидкости крепится 'к фланцу вала. Фланец закрывается колпаком, который улучшает гидравлику потока в проточной части 'колеса.

Уплотнение, рабочего колеса (щелевое) состоит .из двух колец: стальное защитное кольцо прикреплено к колесу, а чугунное уплотняющее — к корпусу насоса (у насоса 28В-12 к нижней крышке). Вследствие того что крышка и переходный патрубок съемные, можно ремонтировать уплотнение колеса без разборки насоса.

Привод насосов типа В осуществляется вертикальными электродвигателями. Соединение валов двигателя и насоса жесткое фланцевое. Фланцы отковываются за одно целое с валом. Осевые усилия и вес ротора агрегата воспринимаются пятой электродвигателя.

Не рекомендуется применять центробежные вертикальные, насосы с длинным валом, так как это требует установки нескольких валов-про-

Рис. 5.4. iHacoc 28В-12

1 — рабочее -колесо; й — яиисняя .крышка; 3—лапы; 4—корпус насоса; 5—верхняя крышка; 6 — направляющий шадшилгаик; 7 — подвод чистой воды; 8—обвод дренажных вод; 9 — фланец; '№ — вал насоса; J1—сальниковое уплотнение; 12—фланец; 13 — фундаментная плтгга; <14—ушлотняю-Чее кольца; 15—входной патрубок; 16—«защитное кольцо; 17—колпак

ставок и дополнительных направляющих подшипников. Весьма трудно выполнить тщательную центровку длинного вала с промежуточными сочленениями. Излом же осевой линии вала приводит к вибрации и быстрому выходу из строя направляющих подшипников.

Центробежные вертикальные насосы применяют на заглубленных насосных станциях I подъема городских и промышленных систем водоснабжения, а также на насосных станциях оросительных и судоходных каналов. Насосы изготовляют и для перекачивания морской воды, применяя другой материал для основных деталей.

> Насосы выпускаются 14 типоразмеров с подачей 1 —16 м3/с при напоре 25—100 м и температуре 35°С; вакуумметрическая высота всасывания На= .10—Ah (ДА — кавитационный запас, равный 812 м).

Насосы 28В-12 и 32В-12 изготовляются серийно, остальные — по индивидуальным заказам.

§ 26. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

В многоступенчатых насосах поток перекачиваемой жидкости перемещается последовательно несколькими рабочими колесами, 'смонтированными на одном валу, в одном 'корпусе. Напор этих насосов равен сумме напоров, создаваемых каждым установленным рабочим колесом.

Многоступенчатые насосы (ГОСТ 10407—70), предназначенные для перекачивания чистой воды с температурой до 60°С, разделяются на нормальные и высокооборотные1.

Корпус многоступенчатого секционного насоса (рис. 6.5) состоит из отдельных секций, число которых равно числу ступеней минус один, так. как одно колесо, расположено в передней крышке.

Уплотнение между секциями обеспечивается резиновыми прокладками. Секционная конструкция корпуса насоса позволяет увеличивать или уменьшать 'число секций и тем самым увеличивать или уменьшать напор, не изменяя подачи.

Рис. 5.5. Насос ЦНС180-212

1 —роликовый Iподшипник; -2 — втулка сашьника; 3 — трубка разгрузки; 4—диок разгрузки; 5 — кольцо разгрузки; 6 — втулка |разпрузл<и; 7 — задняя крышка с .напорным .патрубком; о корпус направляющего аппарата; 9— направляющий аппарат; 10 — кольца уплотняющие,; И — рабочее колесо; <12—кольцо пид-роутлсхт.неняя; 13—стяжной болт; 14—передняя асрьышса со .всасывающим патрубкам


1 Условное обозначение насоса: буквы — наименование насоса; первая цифра — номинальная подача насоса, м3/ч; вторая цифра — напор, развиваемый насосом в расчетном режиме.


Крьгшки насоса отлиты за одно .целое с всасывающим (задняя крыш- \ ка) и напорным (передняя крышка, дальняя от электродвигателя) патрубками.

Многоступенчатые на'сосы типа ЦНС выпускаются с числом рабочих колес от 2 до 10. Перекачиваемая жидкость передается от одного рабочего колеса к следующему :по внутреннему каналу ,и лопастям направляющего аппарата. Уплотнение направляющего аппарата и рабочих колес осуществляется уплотняющими кольцами.

Ввиду того что в секционных наоосах устанавливается большое число рабочих колес о осевым входом воды, возникают большие гидравлические осевые усилия, для разгрузки которых применяют автоматические разгрузочные устройства в виде уравновешивающего диска (гидравлическая пята). Некоторые насосы типа ЦНС выпускаются с двумя рабочими колесами осевого входа левого и правого вращения. Осевые усилия уравновешиваются симметричным расположением колес. Спиральные отводы и диффузоры выполнены в общей отливке корпуса.

Нормальные насосы изготовляют одного типа — секционные с рабочими колесами осевого входа. Подача этих насосов 8—850 м3/ч; напор 40—1440 м; допустимая вакуумметрическая высота всасывания 4—7 м;

КПД 60-78%.'

¦Высокооборотные накосы имеют лодачу 38—1000 м3/ч три напоре 136—2000 м. Насосы устанавливают с подпором на 2—6 м; их КПД 72—

78%.

Насосы типа ЦНС -предназначены для откачивания воды из шахт угольной и горнорудной промышленности. Они находят применение в высоконапорных системах пожаротушения, для подачи воды в высотные здания, для питания паровых котлов, ъ строительной промышленности, на транспорте и т. д.

§ 27. СКВАЖИННЫЕ НАСОСЫ

Установка скважинных насосов в трубчатых колодцах и буровых скважинах предопределяет особенности их конструкции. Эти насосы должны иметь ‘минимальные поперечные габариты, а их внешняя форма должна соответствовать форме круглых обсадных труб, внутри которых устанавливают насосы.

Скважинные насосы изготовляют двух типов: насосы с трансмиссионным валом .и погружные насосы.

У насосов с трансмиссионным валом (ГОСТ 14835—69) приводящий электродвигатель устанавливается над устьем скважины и соединяется с насосом промежуточным трансмиссионным валом. Первый в мире насос с трансмиссионным валом, изобретенный и изготовленный под руководством русского инженера В. А. Пушечникова, был установлен в 1899 т. на Мытищинском водопроводе.

¦ В настоящее время насосостроительные заводы изготовляют трансмиссионные насосы182 типов НА, А, АТН. и ВЛ, предна/эначенные для подъема воды из трубчатых колодцев (глубиной, не более 125 м) с подачей 30—1200 м3/ч яри напоре 30—125 -м. Трансмиссионные насосы состоят из трех основных узлов (рис. 5.6): 'насосного узла, напорного трубопровода с трансмиссионным валом, приводной головки.

Насосный узел (рис. 5.7,а) представляет собой группу, соединенных шпильками секций корпусов,, внутри которых находится вал с насаженными на нем центробежными рабочими колесами.

Вода поступает в нижний направляющий корпус насосного узла через защитную сетку и всасывающую трубу. Потери в защитной сетке обычно не превышают 0,25—0,5% потребляемой мощности. Снижение потерь зависит главным образом от правильного выбора размера и конструкции защитной сетки. Корпус насоса чугунный; во внутренней полости его отлит за одно целое с корпусом направляющий аппарат. "При движе

ного трубопровода, который подвешивается к нижней части колена; к верхней его части присоединяется напорный трубопровод.



Рис. 5.7. .Скважинный насос

а—на-сосный узел АТН8-<1-22:' •/— вал; 2 — корпус верхний; 3 — кориус средний; 4 — направляющий аппарат; 5 —ipa-бояее колесо; 6— корпус нижний; 7—обтекатель; 8—всасывающая труба; 9—¦резиновый тодпгашвик; *10— резиновый вкладыш; 1J—шпилька; б — промежуточный подшипник: 12— обод; 13—центральная втулка; 14—рейро; в—щривощная головка:    15— станина провода; 16 — трубка

для заливки воды; 17 — бронзовая втул-ка; 18— масленка; 19 — сальних вала; 20 — вентилятор; 21 — храповик; 22 — муфта контрреверса; 23— гайка регулировочная; 24 — стопор; 25 — полый вал электродвигателя; 26 — шарикоподшипник радиально-упорный


В верхней образующей колена имеется пр.илив, где установлен сальник. В иижнюю часть сальникового устройства запрессована втулка, над •которой находится направляющая 'бронзовая, трубка с уложенной на нее в несколько витков сальниковой набивкой. Между витками набивки помещена смазочная втулка.

Электродвигатели, применяемые для трансмиссионных насосов, имеют следующие особенности:

Рис. 5.6. Схема установки иасоса АТН

1—насосный    узел;

2—    напорная труба; 3 — промежуточный подшнпк'вк трансмиссионного вала;, 4 — опорная станина; 5— ал ежгтрюд а иг агг е л ь


1)    для восприятия гидравлического усилия и веса вращающихся деталей насосной установки в электродвигателе установлен радиально-упорный подшипник;

2)    вал электродвигателя выполнен полым для возможности прохода трансмиссионного вала к регулировочной гайке. С помощью гайки, опирающейся на муфту стопорного устройства, регулируются зазоры между рабочими колесами и направляющими аппаратами в насосном узле;

Рис. 5.8. Насос ЭЦВ8-25-300

1 — кабель;    2 — перфорирован

ный лист; 3—муфгга; 4 — обойма; 5—отвод; 6—втулка; 7 — промежуточный подшипник; 8 — средний корпус; 5 — .рабочее колесо; 10 — вал; 1.1 —колонка водоподъемных ируб; 12 — клапанная коробка; 13, 114—варжтай и нижгаий опорные подшипники


3)    в верхнюю часть электродвигателя вмонтировано стопорное устройство (храпового типа), не допускающее вращения ротора двигателя в направлении, противоположном заданному.

Насосы типа ВП (скважинные пропеллерного типа) применяют для подачи воды с большим содержанием песка (до 1000 мг/л). Эти насосы широко распространены в ирригационных сооружениях и предназначены для подачи боды 240— 480 м3/ч с напором 4—24 м. ¦

Долголетняя практика,, эксплуатации скважинных трансмиссионных насосов показала их надежность, но одновременно были установлены и их недостатки. Насосный узел обладает высоким КПД (80%), однако длинная трансмиссионная передача, отклонения в центрировании вала и другие недостатки приводят к снижению КПД насосного агрегата до 20—'25%. Монтаж трансмиссионного вала и установка промежуточных опорных подшипников значительно усложняют монтаж насосного агрегата. Расположение насосного узла в скважине не позволяет точно отрегулировать зазоры между рабочими колесами и направляющими аппаратами, что приводит к большим объемным потерям, снижению подачи, напо-' ра и КПД насоса. Наблюдения за работой насоса АТН12-1-101 показали, что при изменении зазора от 0,4 до 2,33 мм КПД насосного узла уменьшается на 18%.

Погружной насос представляет собой агрегат, состоящий из центробежного многоступенчатого насоса (рис. 5.8) и погружного электродвигателя. Таким образом, отпадает необходимость в длинном трансмиссионном вале.

Насосный агрегат подвешивают в скважине на колонне водоподъемных труб .и опускают в воду на такую глубину, чтобы верхний фланец клапанной коробки находился ниже динамического уровня в скважине не менее чем на 1,5 м. Днище электродвигателя должно находиться выше фильтра скважины не менее чем на 1 м.

В настоящее время насосостроительные заводы Советского Союза-изготовляют .погружные насосы восьми типов: ЭЦВ (Э — электродвигатель погружного типа, Ц — центробежный, В—для подъема воды); АПТ (А — артезианский; П— погружной, Т — турбинного типа); АП, АПВ и АПВМ (А — артезианский; П — погружной; В — высоконапорный; М — модернизированный); АЭНП (А — артезианский; ЭН — электронасос; П — погружной); ЭНП (ЭН — электронасос, П—'погружной) и ГНОМ (Г — грязевой, Н — насос, О — осушительный, М — моноблочный) .

Погружные насосы ЭЦВ выпускаются в соответствии с ГОСТ 10428— 71, который предусматривает изготовление насосов 112 типоразмеров для скважин диаметром 100—400 мм.

На. рис. 5.8 показан многоколесный насос ЭЦВ8-25-300183. Каждая ступень насоса состоит из рабочего колеса, лопаточного отвода и обоймы.

Вода поступает в насос через корпус основания, защищенный перфорированным листом из нержавеющей стали.

'Рабочее колесо (радиальное, закрытого типа, с гидравлической разгрузкой) фиксируют на валу относительно лопаточных отводов с помощью распорных втулок и закрепляют шпонкой. Материал рабочих колес — ударопрочный .полистирол.

Лопаточные отводы имеют радиальные лопатки на всасывающей и нагнетательной стороне, которые образуют межлопастные каналы для отвода воды от рабочего колеса предыдущей ступени и подвода воды к колесу последующей ступени. Их выполняют из полипропилена и армируют чугунными кольцами в местах уплотнительных узлов.

•Стальные обоймы, составляющие корпус насоса,устанавливают между корпусами основания и шарового клапана и стягивают четырьмя стяжками.

Опорами вала служат-два резинометаллических подшипника (нижний и верхний). При числе ступеней больше'10 устанавливают дополнительный средний корпус, в котором размещают дополнительный промежуточный подшипник. Подшипники насоса смазываются откачиваемой водой, а электродв'игатель — водой, залитой в полость статора перед его установкой в скважину. Электронасос никогда не должен работать «всухую»—даже кратковременное включение насоса в работу без воды приводит к повреждению подшипников и обмотки двигателя.

В верхней части насоса расположен шаровой клапан, состоящий из пластмассового обрезиненного шара и корпуса со специальной расточкой под шар. Клапан служит для разгрузки агрегата от давления столба воды в 'напорном трубопроводе _и для предохранения от обратного вращения колес'насоса и двигателя при-внезапном отключении электродвигателя.

Для привода насоса применяется электродвигатель типа ПЭДВ (П — погружной, ЭД — электродвигатель, В — заполненный водой). Электродвигатель относится к типу мокрых двигателей, т. е. перед опусканием в скважину он должен быть заполнен чистой профильтрованной водой.

Кабель для питания электродвигателя опускают в скважину одновременно с монтажом колонны водоподъемных труб.

Насосы ЭЦВ других типоразмеров по своей конструкции значительно отличаются от описанного насоса. Так, например, секщия насоса ЭЦВ8-40-65 имеет корпус, отлитый за одно целое с направляющим аппаратом, т. е. она подобна секции трансмиссионного насоса типов А и АТН.

Насосы ЭЦВ предназначены для подъема неагрессивной воды при температуре 25°С с содержанием механических примесей в ней не более 0,01 % по весу, с подачей 2,5—670 м3/ч и напором 25—650 м.

Поскольку содержание механических примесей более 0,01% приводит к повреждению резинометаллических подшипников, насосы типа ЭЦВ запрещается применять для промывки скважин. Для этой цели рекомендуются насосы типа ЗПН, так как ими можно перекачивать воду с содержанием механических примесей до 0,05% :по весу. Для смазки резинометаллических подшипников и полости электродвигателя используется перекачиваемая жидкость, часть которой очищается центробежным очистителем, расположенным над верхней ступенью насоса. Очищенная вода по полым валам насоса и электродвигателя поступает в камеру подпятника и оттуда через лабиринтный замок направляется в полость электродвигателя.

Московский завод «Энергомеханизация» (по чертежам института Гидропроект) изготовляет насосы ГНОМ трех типоразмеров с подачей 14—60 м3/ч при напоре 10—20 м. Эти насосы служат для откачивания воды с содержанием механических примесей до 10% по весу в виде песка, глины, цемента и т. д. Рабочие поверхности насоса обрезинены,' что защищает их от быстрого абразивного истирания. Рабочее колесо —¦ открытого типа. Корпус насоса выполнен из алюминиевого сплава.

Насосы ГНОМ прошли испытания на многих стройках Советского Союза. Продолжительная эксплуатация в самых разнообразных производственных условиях подтверждает их надежность!

Погружные насосы.по сравнению с трансмиссионными имеют ряд преимуществ:    ¦    *

1)    исключается необходимость применения длинного вертикального вала с промежуточными подшипниками;

2)    отсутствие трансмиссионного вала позволяет применять погружные насосы в искривленных скважинах;

3)    упрощается конструкция водоподъемного трубопровода, монтаж и демонтаж насосной установки.

.Вследствие этих преимуществ погружные насосы находят широкое применение для подъема воды из трубчатых колодцев и постепенно вытесняют трансмиссионные насосы.

§ 28. ОСЕВЫЕ НАСОСЫ

Осевые насосы (ГОСТ 9366—71) изготовляют двух типов: О — с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса; ОП — с поворотным? лопастями рабочего колеса. Насосы обоих типов выпускают в двух исполнениях (Г — с горизонтальным расположением вала, В — с вертикальным расположением вала) с семью моделями рабочего колеса. На сосостроительные заводы СССР поставляют осевые насосы восьми модификаций: К — с камерным подводом; МК — малогабаритные с камер ным подводом; МБК— моноблочные с камерным подводом; Э — с элек троприводом разворота лопастей; ЭГ — с электрогидраприводом раз ворота лопастей; КЭ — с камерным подводом и электроприводом разво рота лопастей; МЭ — малогабаритные с электроприводом разворота ло пастей; МКЭ — малогабаритный с камерным .подводом и с электропри водом разворота лопастей.

Рабочее колесо (рис. 5.9) осевого насоса состоит из втулки с закреп ленными на ней профилированными лопастями (число лопастей от ^ до 6). Лопастное колесо насоса как бы встроено в цилиндрическую тру бу со сферической камерой. Такая форма проточной части обусловлизг ет максимальную конструктивную простоту осевого насоса по сравнению с другими типами лопастных насосов и обеспечивает минимальные габариты насосной установки при больших .подачах.

Корпус насоса состоит из диффузора и отвода. Отвод у насосов основного исполнения направлен >под углом 60°, а у малогабаритных насосов — под углом 90°.

I — лопасти рабочего юолеса; 2 — камера; 3—люпаста выправляющего алла,рата; 4 — подвод воды дл» смазки; 5, 10 — нижияя и верхняя опоры вала; 6—диффузор; 7—опора верхнего тодшшшшка; 8 —¦ уплотнение вала; 9 — шггок; 11 — привод механизма разворота лопастей "


На корпусе отвода устанавливают опору верхнего подшипника и торцовое уплотнение вала. Вал полый, внутри его проходит шток, связывающий привод механизма разворота лопастей с самим механизмом.

Опоры вала (нижний и верхний направляющие подшипники с лигнофолевыми

• или резиновыми вкладышами) смазываются водой, подаваемой насосом. Если содержание взвешенных частиц в перекаливаемой жидкости более 50 мг/л, то подшипники изолируют от жидкости манжетами, и вода для смазки подводится пс> трубам от специального источника. Расход воды дл53/смазки составляет 0,5—

2 л/с, напор должен -быть выше напора, развиваемого насосом, на 7 м.

Осевая сила и вес вращающегося ротора воспринимаются пятой электродвигателя.

« На рис. 5.10 приведена универсальная рабочая характеристика осевого насоса, имеющего колесо с регулируемым углом установки лопастей.' Рекомен-' дуемое поле работы насоса ограничено толстой линией. Для того чтобы рабочая точка не попала в область неустойчивой работы осевого.насоса, на характеристике показана линия 1 допустимого статического напора (при заполненном напорном трубопроводе во время пуска насоса). •Углом ф = 0° обозначают расчетное положение лопастей. Положительные значения ср соответствуют увеличенным углам установки лопастей, а отрицательные — уменьшенным.

Форма рабочего колеса осевого насоса в общем ряду лопастных колес является предельной (/is=600... 1800). Поэтому колеса работают с отрицательной высотой всасывания, т. е. для обеспечения поступления жидкости в рабочее колесо давление на всасывании должно быть

10

8


Н,п

/4

12

S 4-

Рве. 5.Ю. Характе- ? ристта насоса j 6"    7    3    9    10    11    12    13    П    15    9,/г/с


больше атмосферного. Для этого ось колеса насоса устанавливают «иже расчетного уровня воды в источнике на величину требуемого подпора.

В настоящее время разработаны самовсасывающие насосы. К особенностям характеристик осевых насосов относят:

1)    крутое падение кривой Q—Я и наличие на ней перегиба; максимальный напор, соответствующий подаче Q = 0, примерно в 1,5—2 раза превышает напор при максимальном КПД;

2)    уменьшение потребляемой мощности с увеличением подачи; в отличие от центробежных насосов потребляемая мощность при Q = 0 достигает максимального значения (примерно в 1,5—2 раза больше мощ-' НОСТИ при <2макс);

3)    небольшая область рабочей части характеристики насоса.

Исходя из указанных свойств характеристики, пуск осевого насоса

производят при открытой задвижке, так как в этом случае он потребляет наименьшую мощность. Подачу осевого насоса регулируют изменением частоты вращения (многоскоростные двигатели, гидромуфты, индукционные муфты) или применением рабочих колес с поворотными лопастями. Воду к рабочему колесу подводят по плавно изогнутой трубе или камерным способом. Применение малогабаритных насосов с камерным подводом снижает КПД на 2—3%.

Насосостроительные заводы Советского Союза изготовляют насосы типов О и ОП с подачей 0,63—46 м3/с при напоре 2,5—2,8 м и КПД 77— 87%.

I Осевые насосы предназначены для перекачивания пресной воды с температурой не более 35°С и содержанием взвешенных частиц не более 1000 мг/л (из них абразивных частиц допускается не более 2%). По особому заказу могут быть изготовлены насосы в морском исполнении.

Осевые насосы широко применяются в качестве циркуляционных на тепловых электростанциях, в шлюзовых установках, в ирригационных системах, на станциях I подъема городских и промышленных систем водоснабжения, на канализационных насосных станциях.

§ 29. ФЕКАЛЬНЫЕ НАСОСЫ

Фекальные насосы предназначены для перекачивания сточных вод городской и производственной канализаций и других загрязненных нейтральных жидкостей с pH =6...8, плотностью ,1050 кг/м3, температурой до 100°С и содержанием абразивных частиц по объему не более 1%.

Характер перекачиваемой жидкости, которая содержит большое количество загрязнений, предъявляет к конструкции фекальных насосов особые требования. Основными из них являются: незасоряемость'насо-са загрязнениями, содержащимися в жидкости, и обеспечение быстрого и сравнительно легкого устранения засорений при попадании их в насос.

По ГОСТ 11379—73 фекальные насосы должны выпускаться четырех видов: горизонтальные (ФГ; рис. 5.11), вертикальные (ФВ_, рис. 5.12), одноступенчатые и двухступенчатые. Цифры, входящие в условное обозначение насоса, обозначают: в числителе — подача, м3/ч; в знаменателе— напор, м. Для двухступенчатых насосов к обозначению добавляется цифра 2. Например, фекальный горизонтальный двухступенчатый насос с подачей 540 м3/ч и напором 95 м обозначается: ФГ 540/95-2 (ГОСТ 11379—73).

Корпус насоса имеет спиральный отвод упрощенной формы без выступающих частей. Проточные каналы насоса выполняют более широкими по сравнению с каналами насосов, перекачивающих чистые жидкости. Обтекаемые поверхности рабочего колеса (передний и задний диски) устанавливают заподлицо с поверхностью спирального канала.

Рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа имеет от двух до пяти лопаток обтекаемой формы. Благодаря уширению колеса и малому числу лопаток образуются межлопастные каналы значительных

Рис. 5.11. Насос типа ФГ

1—вал; 2 —коргцус; 3—рабочее колесо; 4—входной ‘патрубок; 5 — ревизии; 6, 7—передний и задний дяаки; S—выходной патрубок; 9 — поддаод гаиютой воды; М — сальниковое уплотнение; 11 — вггулка

Рис. 5.12. Насос типа ФВ

размеров, через которые можно пропускать жидкость с крупными механическими примесями.

Всасывающий патрубок расположен по оси насоса, напорный направлен вертикально вверх. При необходимости напорный патрубок может быть установлен .под углом 90° в любую сторону.'^ У насосов Ф 2400/75,5 напорный патрубок расположен в нижней части корпуса под углом 90° к вертикальной оси насоса (конструкция насоса не позволяет разворачивать патрубок). Всасывающий патрубок насоссв Ф 146/10,5: Ф 216/24 и Ф 450/22,5 подвижен, что дает возможность заменять рабочее колесо не снимая насос с плиты. У насосов Ф 2400/75,5 он отлит за одно целое с передней крышкой корпуса насоса. На всасывающем патрубке и корпусе насоса (у вертикальных насосов и в нижней крышке корпуса) предусмотрены люки-ревизии, через которые можно очищать колесо и корпус насоса при засорении отбросами.

Для предохранения от износа верхней .и нижней крышек корпусов крупногабаоитных насосов устанавливают, сменные защитные диски, изготовленные из стали или из отбеленного чугуна.

Вал насоса вращается в подшипниках качения, у крупногабаритных насосов — в подшипниках скольжения, имеющих разъемный резиновый или лигнофолевый (у насоса Ф 900/45) вкладыш. Подшипник скольжения смазывается и охлаждается чистой водой, которая подается из про- ¦ изводственного водопровода под давлением, на 0,1 МПа превышающим давление в напорном патрубке насоса. Подшипник скольжения защищен от проникания транспортируемой жидкости резиновым уплотнением.

Вал вертикального насоса соединяется с валом электродвигателя фланцами через трансмиссионный вал-проставку длиной не менее 1,5 м. Осевая сила и вес вращающихся деталей воспринимаются пятой электродвигателя.

Для защиты вала от износа под' сальником предусмотрена защитная втулка. У крупногабаритных насосов вал около подшипника и торцового уплотнения имеет защитное покрытие ¦ из коррозионностойкой стали, нанесенное методом электронаплавки. Для охлаждения сальникового уплотнения и создания гидравлического затвора во время, работы насоса к сальнику из системы производственного водопровода подводится чистая вода под давлением, превышающим давление в напорном патрубке на 0,02—0,03 МПа (для крупногабаритных на 0,1 МПа).

Фекальные насосы выпускаются с подачей 1,8—3000 л/с при напоре

5—100 м и КПД 0,52—0,83.

Для перекачивания бытовых и близких им по’ составу производственных сточных вод помимо насосов типа Ф можно использовать насосы типов ФСД, ФМ и ФМД, рассчитанные на перекачивание жидкости с содержанием взвешенных механических примесей. Насосы этих типов обычнб применяют для перекачивания бумажно-целлюлозной массы, водной суспензии, волокон целлюлозы. Конструкция их в основном такая же, как и фекальных насосов, потому что к ним предъявляют одни и те же требования в отношении незасоряемости и удобства прочистки. Эти насосы одноколесные с рабочим колесом открытого типа двустороннего входа и осевым разъемом корпуса. По обе стороны рабочего колеса установлены защитные диски (из стали или из отбеленного чугуна). Всасывающий и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны под углом 90° ’< оси насоса. Такое расположение патрубков и осевой разъем корпуса обеспечивают возможность осмотра, ремонта и замены рабочих органов насоса без демонтажа трубопроводов н электродвигателя.

Насосы типов ФСД (фекальный смесительный двустороннего входа), ФМ (фекальный массный) и ФМД (фекальный массный двустороннего входа) выпускаются с подачей 45—610 л/с при напоре 11—39 м.

На Рыбницком насосном заводе изготовлен опытный образец насоса-дробилки (кон-    1    z

струкция разработана НИКТИ горхоза МКХУССР),

Рис. 5.13. Рабочее колесо насоса СР

1—передний днск;; 2—лопасть


В Швеции для перекачивания сильно загрязненных жидкостей широко применяют погружные насосы фирмы «Флюгт» типа СР. Насосы имеют одноканальное рабочее колесо (рис. 5.13), обеспечивающее хорошую пропускную способность и крутую характеристику насоса. С помощью направляющей трубы и скользящего кронштейна насос устанавливают в приемном резервуа-

Ргас. 5.14. Схема установки насоса СР

1—опорное жалено; 2—яа-оос; 3 —икронштейн; 4—направляющая труйа


• ре на опорное колено, которое одно&ремеч-но служит фундаментом для . насоса и конструкцией соединения напорного патрубка насоса с отводящим напорным трубопроводом (рис. 5.14). . Фланцы соединения насоса с напорным трубопроводом прижимаются друг к другу под действием массы насоса. Чтобы разъединить фланцы при профилактическом осмотре насоса, не требуется спускаться в приемный резервуар, что значительно упрощает эксплуатацию.    ."

§ 30. ВОДОКОЛЬЦЕВЫЕ НАСОСЫ

Водокольцевые вакуумные насосы (ГОСТ 10889—64) предназначены для создания вакуума в насосах или в других аппаратах. Ойи также могут быть использованы как воздуходувки для создания невысокого напора (3—22 м) при использовании сжатого воздуха в технологическом процессе очистки воды.    ’    [

Спроектированы водокольцевые насосы по очень простой схеме (рис. 5.15). Вал ¦рабочего-'колеса установлен эксцентрично в цилиндрическом корпусе насоса. Перед пуском корпус насоса заполняется водой примерно до оси вала. При вращении лопасти рабочего колеса захватывают воду, и под действием центробежных сил она отбрасывается к стенкам' корпуса насоса, образуя концентрическое водяное кольцо. В месте, где рабочее колесо ближе всего к стенке корпуса, водяное кольцо соприкасается с втулкой рабочего колеса, а в диаметрально противоположной точке водяное кольцо максимально удалено от ступицы колеса, и погруженными в воду остаются лишь концы лопаток. Образовавшееся серповидное пространство между втулкой рабочего колеса и водяным кольцом и является рабочей полостью. Эта полость разделена лопатками рабочего колеса на отдельные ячейки (а, б, в, г).

При вращении рабочего колеса (по ходу часовой стрелки) объемы ячеек на участке а—б увеличиваются и создается вакуум. Под действием вакуума воздух по патрубку 7 через окно 8 всасывается в рабочую полость. При дальнейшем вращении рабочего колеса объемы ячеек на участке в—г уменьшаются, воздух в них сжимается и через окно 2 по патрубку 3 нагнетается в воздухосборник.

Для поддержания постоянного объема водяного кольца и для отвода тепла, образующегося при сжатии воздуха и трении уплотнителей, в корпус насоса непрерывно подается вода из водопровода или из циркуляционного бачка.

I 1

Рис

насос ВВН

1 — вал; 2 — иагнетаггельное окно; 3 — нагнетательный патцуубок; 4 —«соргаус; 5 — рабочее колесо; б — водяное «ольцо; 7 — всасывающий патрубок; 5 — всасывающее окно

Рис. 5.16. Схема установки ¦воздуходувки ВВН-6

1 —,возд'уходувк.а; 2 — электродвигатель; 3 — воздухосборник; 4 — псшлалюк водо отводчик а

Охлаждающая вода вводится в корпус насоса через полость гидравлического затвора сальника в месте максимального выхода лопаток колеса из водяного кольца. Расход охлаждающей воды составляет для насосов типов ВВН и BiK 0,07 1 л/с и для насосов типа РМК 0,5—2 л/с. Чтобы избежать износа торцов крышек и корпуса насоса, охлаждающая вода должна быть чистой, без механических примесей.

При применении вакуум-насоса для заливки насосов, перекачивающих загрязненные жидкости, необходимо устанавливать предохранительный бак для устранения возможности попадания загрязненной воды в водокольцевой насос.

Водокольцевые насосы выпускаются следующих типов: КВН — консольный вакуум-насос; ВВН — водокольцевой вакуум-насос; ВК—во’-докольцевой компрессор; РМК — ротационная машина — компрессор; ДВН — водокольцевой вакуум-насос двойного действия. Подача насосов составляет 6У6—450 л/с (0,4—27 м3/мин), максимальный вакуум — 80—97%, максимальный напор—3—22 м. Подача насосов указана для температуры воздуха, перед всасывающим патрубком 20°С и для температуры воды, поступающей в водокольцевой насос, 15°С; напор перед всасывающим патрубком 10 м.

Заводы-изготовители по заказу потребителей поставляют водокольцевые насосы РМК как вакуум-насосы или как воздуходувки (газодув-ки) с соответствующим комплектующим оборудованием' Различие в комплектующем оборудовании между вакуум-насосами и воздуходувками состоит лишь в устройстве бака.    '    .

Для вакуум-насоса поставляется водосборник, оборудованный рефлектором для удаления отделившегося воздуха в атмосферу и сливной трубой для отвода воды в канализацию, а для воздуходувки — воздухо-- сборник, в котором создается давление для удаления отделившейся воды через поплавковый регулятор уровня — водоотводчик. Водосборник, или воздухосборник устанавливают около насоса на полу или на фундаменте насоса (рис. 5.16). При необходимости изменить место их установки следует иметь в виду, что увеличение длины напорного трубопровода, соединяющего насос с баком, увеличивает противодавление на нагнетательной 'стороне, что снижает подачу и вакуум. _

В соответствии с ГОСТ 10889—64 водокольцевые насосы должньь выпускаться только двух типов: В — простого действия и ДВ —двойно-

го действия. Оба типа насосов будут изготовляться в двух исполнениях: ВН—для работы в качестве вакуум-насоса и К—для работы в качестве компрессора.

Компрессоры отличаются от вакуум-насосов при одной и той же подаче размерами и расположением распределительных окон, что позволяет уменьшить удельные затраты мощности при работе компрессора на ¦нагнетание воздуха.

Водокольцевые насосы не чувствительны к запыленности воздуха {газа), не требуют очистки воздуха, допускают попадание в насос жидкости вместе с засасываемой средой. Они могут применяться для отсасывания взрывоопасных газов, так как в рабочем пространстве насоса отсутствуют трущиеся металлические поверхности и масло.

§ 31. ВОЗДУХОДУВКИ

На станциях аэрации и на сооружениях, где требуются большие расходы сжатого воздуха с напором до 9,5 м, применяют турбовоздуходувки (ТВ) и нагнетатели типов 360 и 750. При напорах свыше 10 м применяют многоступенчатые турбовоздуходувки (до 30 м) или турбокомпрессоры (30—100 м). Турбовоздуходувки, турбокомпрессоры и нагнетатели работают по такому же принципу, что и центробежные насосы. Сжатие и нагнетание воздуха в них происходит под действием центробежной силы, которая возникает при вращении рабочего колеса.

Турбовоздуходувки бывают одно- и многоступенчатые. Одноступенчатые турбовоздуходувки развивают-напор 3—6 м, многоступенчатые —

6—30 м. Многоступенчатые турбовоздуходувки изготовляют с числом ступеней не более четырех (рис. 5.17).

Корпус турбовоздуходувки чугунный литой с осевым разъемом; состоит из секций, отделенных друг от друга перегородками (так называемыми диафрагмами). Внутри корпуса вращается ротор, состоящий

"Рис. 5.17. Четырехступенчатая турбовоздуходувка ! — опоры; i2 —вал; 3—6 —(рабочие .колеса

из вала и насаженных на него рабочих колес. Вал ротора ступенчатой ' формы с утолщением от кондов к середине (для удобства прессовой посадки колес на вал) изготовляют из углеродистой стали. Вал имеет две шарикоподшипниковые опоры (в некоторых конструкциях встречаются три опоры).

Рабочие колеса турбовоздуходувных машин, как правило,'бывают закрытыми с лопатками, отогнутыми назад относительно направления .вращения вала. Колеса с такими лопатками отличаются более высоким гидравлическим КПД и обеспечивают более широкую зону устойчивой работы. Для изготовления лопаток используют никелевую, дисков — хромомолибденовую стали (в менее ответственных случаях — высококачественную углеродистую сталь).

Турбовоздуходувки работают 'без охлаждения сжимаемого воздуха, так как при развиваемых давлениях сжатия температура воздуха повышается только до 170—200QC. Для турбокомпрессоров применение охлаждения является обязательным.

Смазка подшипников кольцевая, жидким маслом; масло заливается через сетку-фильтр, помещенную в верхней крышке корпуса подшипника. ]М.асло в подшипниках охлаждается водой, подаваемой в нижнюю часть корпуса опоры подшипника. Расход воды на охлаждение составляет от 2,1 м3/ч (для ТВ) до 20—40 м3/ч (для нагнетателей типов 360 и 750).

В системах воздухоподачи может возникнуть неустойчивая работа (явление помпажа), так как характеристика турбовоздуходувки имеет западающий'участок — зону неустойчивой работы (см. § 17). Явление помпажа обусловлено целым рядом причин и крайне нежелательно при параллельной работе¦нескольких турбовоздуходувок.' Нарушение постоянства рабочего режима системы особо-опасно ввиду резкого скачкообразного повышения давления в потоке и как следствие увеличения давления в воздухопроводе и в рабочих узлах установки. •

Для защиты установок'от помпажа заводы-изготовители поставляют противопомпажные устройства с выпускным клапаном, обеспечивающие автоматический сброс избыточного количества воздуха при достижении нагнетателем критической подачи.

Опыт эксплуатации турбовоздуходувок и нагнетателей показывает, что при постоянстве режима работы установок — потребителей воздуха— помпаж не наблюдается. Например, уровень воды в аэротенках, куда подается воздух, сравнительно постоянный,' и поэтому объем и i давление подаваемого воздуха не изменяются в больших пределах. Это создает для турбовоздуходувки или нагнетателя постоянный режим работы системы и при надлежащем выборе режимной точки работы исключает возможность возникновения помпажа. Институт Союзводока-налпроект применил ряд конструктивных узлов для - нагнетателей 360-21-1, исключающих противопомпажные устройства: на основном нагнетательном воздухопроводе устанавливается задвижка, а также отвод с задвижкой для сброса воздуха в атмосферу184.

Отечественная промышленность изготовляет турбовоздуходувки 10 типоразмеров с подачей 2500—18 000 м3/ч при напоре 3,6—9,5 и нагнетатели двух типов с подачей 22 500—45 000 м3/ч при напоре 8—6,6 м; мощность электродвигателя'630 и 1300 кВт.

§ 32. НАСОСЫ-ДОЗАТОРЫ

В реагентном хозяйстве станций водоподготовки и очистки питьевой воды применяют насосы типа НД (насос дозировочный).

Рис. 5.18. Насос дозировочный НД

1 — шток; 2 — плунжер; 3 — гидроцилиндр; 4 — коробка’ регулирующего механизма; 5 — коробка привода; 6 — элецспродБИгатель

Насосы типа НД приводные'- горизонтальные (или вертикальные) одноплунжерные одинарного действия применяют для перекачивания чистых нейтральных «.агрессивных жидкостей, эмульсий и суспензий с температурой не более 85QC.

Конструкция насосов этого типа максимально унифицирована. Вся серия насосов создана на базе одного регулирующего механизма и гидроцилиндра семи типоразмеров.

Насос состоит из гидроцилиндра, коробки регулирующего механизма, коробки привода, электродвигателя (рис. .5.18). Проточная часть гидроцилиндра выполнена из хромоникелевой стали. Уплотняющие манжеты плунжера изготовлены из маслобензостойкой резины или из фторопласта.

Подача насоса регулируется от 0 до максимума изменением длины хода штока и плунжера. Регулирующий механизм обеспечивает плавное бесступенчатое изменение подачи как на ходу, так и при выключенном электродвигателе. Регулирующий механизм имеет микрометрическую шкалу с ценой деления, равной 0,1 мм, и устройство для компенсации люфта в резьбе регулировочной гайки, что исключает самопроизвольное разрегулирование насоса. Погрешность в дозировании не превышает 0,5%.

Насосы-дозаторы с помощью переходных фонарей и муфт можно объединять в двухплунжерные и многоплунжерные агрегаты, присоединяя последовательно регулирующие механизмы с гидроцилиндрами к

'одному электродвигателю. Такие дозаторные агрегаты (ДА) выпускают двух-, трехцилиндровыми, и они могут дозировать одновременно два или три реагента. Например, на станции очистки воды можно одновременно дозировать коагулянт, полиакриламид и известковое молоко. Насосы-дозаторы выпускают семи типоразмеров с подачей 2,5—100 л/ч и развиваемым напором 100—4000 м.

§ 33. ВОДОСТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

.К струйным насосам относятся: водоструйные насосы, работающие на воде; эжекторы — на газе или на .воздухе; инжекторы — на паре; гидроэлеваторы — на горячей воды; газо- или пароструйные компрессоры — на газе или на паре,-

Все перечисленные струйные насосы и аппараты работают по общему принципу: кинетическая энергия рабочей жидкости передается перекачиваемой жидкости для ее засасывания и подъема.

Принцип работы водоструйного насоса описан в § 4. Здесь сообщаются дополнительные, в основном опытные, данные об определении некоторых размеров и конструктивных элементов водоструйных насосов .(рис. 5.19).

Расстояние между плоскостями выхода из насадка и входом жидкости в камеру смешения водоструйного насоса принимается:    l=2d0

{d0 — диаметр выходного отверстия из насадка).

Насадок водоструйного насоса принимают конусоидальным, сходя-

¦ щимся с криволинейным профилем со -следующими размерами: г= (3...5) d0) /1=i(0,25...0,i5).<io (1{—длина цилиндрической части насадка; г — радиус сопряжений между цилиндрическими участками насадка) .

Диаметр выходной цилиндрической части насадка d0 определяют по заданному Qc:

nd2 т Г Рт-¦ Qc = v —- У 2 -,

4 V    р

где Qc — расход рабочей жидкости, м3/с;

pi — коэффициент расхода, принимаемый равным 0,96;

Pi—давление рабочей жидкости, Па; р — плотность, кг/м3.

Размеры камеры смешения оказывают большое значение на КПД водоструйного насоса. Камера смешения должна принять потоки рабочей и засасываемой жидкости и преобразовать их в единый турбулентный поток с характерным распределением скоростей.

Профессор П. Н. Каменев рекомендует смесительную камеру выполнять цилиндрической формы постоянного сечения, длиной

lK = (9...12) (d3-dQ),

Рис. 5.19. 'Водоструйный насос

/ — подвод рабочей жидкости; 2 — насадок; 3 — цилиндрическая часть яасадка; 4 — камера смешения; 5 — диффузор

где d3 — диаметр камеры смешения, который проф. Е. А. Замарин рекомендует принимать равным (1,5... 2,5) do.

Длина диффузора

Рис. 5.20. Схема автоматической -установке для псщъем.а воды из скважины

1 — всасывающая труба; й—насадок; 3— камера смешения и диффузор; 4—труба, под вод яиц а я рабочую воду; 5—труба, отводящая эоду; б — вертикальный лаюос; 7 —напорный 'резертаушр


dj

2tga

где оЦ—диаметр напорного трубопровода; а — угол конусности диффузора; рекомендуется принимать равным 4—8°.

Приведенных выражений достаточно, чтобы определить основные размеры водоструйного насоса185. Остальные размеры принимают конструктивно.

Водоструйные насосы широко применяют .при производстве земляных работ способом гидромеханизации и при добыче нерудных ископаемых (песок, гравий): на насосных станциях — для заливки насосов перед пуском их в работу, для повышения высоты всасывания насосов; на канализационных очистных сооружениях — для выгрузки песка из песколовок, для перемешивания осадка в метантенках; на водопроводных очистных станциях — для выгрузки и загрузки фильтрующего слоя в фильтрах. Применяют их также для откачки воды из глубоких трубчатых ко-' лодцев и артезианских скважин, в иглофильтровых установках.

На рис. 5.20 приведена схема автоматической водоподъемной установки с водоструйным насо-

сом (в комплекте с вертикальным насосом, устанавливаемым на поверхности земли), ‘изготовляемой фирмой «Grundfoss pumper». Такие установки применяют для подъема воды из скважин глубиной до 80 м. К достоинствам водоструйных насосов следует отнести: легкость изготовления в условиях строительной площадки, так как насос состоит из трех основных частей:    насадка, камеры смешения и

диффузора; все эти части легко изготовить из труб, всегда имеющихся на строительной площадке;

отсутствие движущихся частей, что обеспечивает надежность работы, простоту эксплуатации и большую продолжительность работы без ремонта;

возможность установки электродвигателя отдельно от насоса (рабочая жидкость подается за несколько десятков или сотен метров от одного нагнетателя к нескольким водоструйным насосам);

возможность перекачивания гравийно-щебеночных смесей крупны: фракций;

бесшумность работы.

Недостатками водоструйных насосов являются низкий коэффициент полезного действия (15—27%) и необходимость подачи большого объе ма рабочей жидкости (опыт эксплуатации показывает, что объем рабо чей жидкости в 1,5—3 раза превышает объем откачиваемой).

§ 34. СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ

Насосы для химически агрессивных жидкостей (ГОСТ 10168-68)

Центробежные насосы типа X (химические)186, горизонтальные консоль ные одноступенчатые, с рабочим колесом одностороннего входа жидкое ти, предназначены для перекачивания агрессивных жидкостей, не содер жащих взвешенных частиц или содержащих до 0,2% по весу тверды* включения размером до 0,2 мм, с температурой от —40 до +80°С, удель яым весом 1,3-103 — 1,85-103 Н/м3. Насосы можно устанавливать как : закрытых помещениях, так и на открытых площадках.

Такие насосы применяют в системах очистки питьевой воды и водо ¦подготовки для перекачивания коагулянта (сульфата алюминия), хлор ной извести, регенерационных кислот, растворов и других коррозионны: жидкостей. В канализационных системах их применяют для перекачи вания агрессивных сточных вод промышленных предприятий.

Выпускаются насосы типа X в шести различных -исполнениях в за виси мости от материала деталей проточной части:

Исполнение насоса выбирают исходя из коррозионной стойкости ма териала деталей проточной части в перекачиваемой жидкости (на водо проводно-канализационных сооружениях применяют обычно насосы ис полнения К). Центробежные насосы типа X выпускают с мягким сальни ком и торцовым или стояночным уплотнением.

Поле работы насоса может быть расширено обточкой рабочего кс леса по диаметру.

При эксплуатации насосов типа X необходимо помнить о следующем при пуске корпус насоса и всасывающий трубопровод должны быть за полнены жидкостью; пуск насоса следует производить только при закры той напорной задвижке; во избежание нагрева жидкости в корпусе на сос может работать при закрытой напорной задвижке не более 2—3 мин нельзя производить пуск насоса при закрытой или неполностью откри той задвижке на всасывающем трубопроводе.

Рабочее колесо насоса может быть изготовлено с разгрузочными от верстиями или с закрытым импеллером, диаметр которого равен диамет ру рабочего колеса или больше его (у насосов со стояночным уплотнена ем). Рабочее колесо и тип уплотнения вала выбирают в зависимости о давления на входе в насос.

Для образования гидрозатвора, а также для смазки и охлаждени сальника.с мягкой набивкой в него подается 30—50 л/ч затворной жю кости под давлением, которое на 0,1 МПа превышает давление всасывг

Рис. 5:21. Насос 2Х-6Л-5

/—рабочее колесо; 12 — импеямгар; 3— салнаиковая аабишка; 4 — центробежный .регулятор; 5 — возвратная 1щуэкина

ния. В качестве затворной жидкости можно применять любую нейтральную нетоксичную жидкость с температурой не более 50°С без механических взвешенных частиц. Просачивание затворной жидкости в'рабочую допускается в размере не более 20—30 л/ч.

При перекачивании агрессивных, токсичных, дорогостоящих и других жидкостей, утечка и разбавление которых недопустимы или нежелательны, следует применять торцовое уплотнение.

У насосов со стояночным уплотнением вал насоса свободно перемещается в осевом направлении и вращается в .роликовом и шариковом подшипниках качения.

Стояночное уплотнение состоит из сальника (рис. 5.21) и импеллера. Когда насос не работает, конусная часть ступицы рабочего колеса под действием возвратной .пружины плотно прижата к сальниковой набивке.. При включении насоса начинает работать импеллер и центробежный регулятор, который преодолевает силу возвратной пружины и смещает ротор в осевом направлении — в сторону всасывания. Между конусной частью защитной втулки и сальниковой набивкой образуется зазор до 0,5 мм. Импеллер создает разрежение в предсальниковой камере и тем самым предотвращает утечку жидкости через зазор. Для перекачивания дымящихся или испаряющихся жидкостей насосы со стояночным уплотнением применять нельзя, так как пары могут проникнуть через зазор в помещение.

Насосы типа X с деталями проточной части из металла выпускают с ¦подачей 2,2—700 м3/ч при напоре 10—90 м.

Насосы винтовые. Отечественная промышленность изготовляет одновинтовые насосы типа 1В (ГОСТ 18863—73) и трехвинтовые насосы типа ЗВ (ГОСТ 10056—70).

Рабочими органами у одновинтовых насосов являются однозаходный винт и двухзаходная обойма. У трехвинтовых (рис. 5.22) — три двухза-ходных винта с циклоидальным зацеплением, которые плотно замкнуты капсульным корпусом. Винты уплотняются между собой в аксиальном; направлении. Оба ведомых (прицепных) винта приводятся в действие при вращении ведущего винта, который через эластичную муфту соединен с электродвигателем.

При включении электродвигателя и вращении ведущего винта промежутки между ним и ведомыми винтами заполняются перекачиваемой' жидкостью, которая без сдавливания направляется беспрерывно со стороны всасывания к нагнетательной стороне насоса.

Насосы типов 1В и ЗВ изготовляют с односторонним подводом воды, насосы типа ЗВХ2 — с двусторонним подводом .воды.

Винтовые насосы преимущественно применяются в химической промышленности, в системах гидропередач, в производстве минеральных масел и т. д. Насосы в химичеакам исполнении, например 1В6/10Х, применяют для перекачивания и дозирования коагулянта на (водопроводных станциях. Между таким, насосом и электродвигателем установлен ручной вариатор, позволяющий регулировать скорость вращения в зависимости от необходимой подачи дозируемого реагента (подача насоса 1,4—6 м3/ч, напор 40 м). Предполагается перевести эти насосы на автоматическое дозирование, пропорциональное расходу воды, путем замены ручного вариатора на электрический.

Рис. 5.22. Насос ЗВ

1 — ведущий бинт; 2 — ведомые винты


Лабиринтные насосы (рис. 5.23). По принципу действия лабиринтный «асос — вихревой. Проточная часть насоса состоит из спирального корпуса, напорной крышки, гильзы корпуса и рабочего колеса.

Рабочее колесо лабиринтного насоса изготовляют в виде цилиндра. На внешней поверхности цилиндра имеются винтовые каналы; на внутренней поверхности гильзы корпуса насоса также выполнены винтовые •каналы, но противоположного направления. Между неподвижной гильзой корпуса и вращающимся рабочим колесом установлен зазор 0,3— 0,4 мм (практически он достигает 0,7—0,8 мм).

При вращении рабочего колеса относительно корпуса с гребня канала срываются вихри и в результате получающегося обмена количеством движения жидкость увлекается по винтовым каналам корпуса; в то же время в относительном движении каналы корпуса увлекают жидкость .« каналы рабочего колеса.

Всасывающий патрубок (в зависимости от условий монтажа) может «быть расположен горизонтально или вертикально в плоскости, перпендикулярной оси насоса, напорный — горизонтально по оси насоса.

Лабиринтные насосы выпускают с подачей 0,9—6 л/с при напоре 21 — 150 м. Поле работы насоса может быть расширено обточкой рабочего гколеса по длине.

‘Рис. 5.23. Лабиринтный яасос

I — напорная ипрышяса; 2 — гильза; Л — рабочее колесо; 4


корлус


Значение КПД лабиринтных насосов такое же, как и у большинства вихревых насосов, однако их конструктивные формы позволяют изготовлять эти насосы с меньшей затратой материалов на те же параметры.

Глава 6 насосы, применяемые при производстве строительных работ  »
Библиотека »