 |
Регулирование подачи центробежных насосов
|
|
|
|
Существует два основных способа регулирования подачи центробежных насосов — изменение характеристики системы (дросселирование задвижками на напорной или на всасывающей линиях, перепуск части жидкости из напорного трубопровода во всасывающий, впуск воздуха во всасывающий патрубок насоса) и изменение частоты вращения рабочего колеса насоса. Первым способом можно только уменьшать подачу насоса. Как правило, этот способ неэкономичен, однако на практике им приходится часто пользоваться. Кроме того, следует иметь в виду, что системы с центробежными насосами могут непроизвольно регулироваться при изменении характеристики системы.
Насос перемещает жидкость по трубопроводу из расходного резервуара в приемный. Для регулирования подачи в этой трубопроводной сети используется байпас, то есть перевод жидкости из напорного трубопровода во всасывающий. Байпас снабжен задвижкой (вращайте и наблюдайте!). Чем больше открыта задвижка, тем больше жидкости поступает в байпас и меньше жидкости проходит в напорный трубопровод. Изменение подачи можно наблюдать по дифманометру Д1, показывающему суммарную подачу в напорный трубопровод и в байпас (подача насоса), и дифманометру Д2, показывающему подачу жидкости в приемный резервуар по напорному трубопроводу.
При данном способе регулирования растет мощность, потребляемая насосом, если задвижка открывается, так как производительность насоса возрастает, а к.п.д. уменьшается. Следовательно данный способ регулирования энергетически менее эффективен, чем регулирование изменением скорости вращения рабочего колеса. Широко распространенным методом регулирования характеристики центробежного насоса является изменение диаметра рабочего колеса (обточка). Имеется в виду,что напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра рабочего колеса при прочих равных условиях.Обтачивая (уменьшая) диаметр рабочего колеса можно значительно изменить поле работы насоса. Чтобы получить нужный напор насоса при обточке колеса,необходимо существующий напор умножить на квадратичную величину отношения диаметра обточенного колеса к диаметру обтачиваемого. В практике насосные заводы уже предлагают потребителям конкретные модификации с различной обточкой колеса и с меньшей,соответственно,мощностью комплектующего электродвигателя.
|
|
|
КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ
Под насосами в общем случае понимают энергетические машины или установки, которые для перемещения перекачиваемой среды (жидкой, твердой и газообразной) при статическом или динамическом воздействии увеличивают ее давление или кинетическую энергию. Историческое развитие насосостроения как способа транспортирования химических и физических веществ, а также постоянно возрастающие требования к параметрам износостойкости, всасывающей способности и специальные условия монтажа привели к большому количеству типов, которые обусловили разные определения понятий и типов насосов. В результате возникали случаи, когда заказчик, разработчик и поставщик применяли три различных определения для одного и того же насоса. Для устранения этого очевидного недостатка была разработана система классификации насосов, по конструктивным признакам и принципу действия, а также по виду перекачиваемой жидкости.
Насосы по принципу действия подающего элемента подразделяют на насосы возвратно-поступательного действия, роторные и динамические.
НАСОСЫ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Перемещение жидкости происходит в результате осевого двиижения поршня или мембраны в цилиндре насоса, который через всасывающий и нагнетательный клапаны периодически соединяется с подводящим и напорным трубопроводами. При увеличении рабочего объема насоса вследствие движения поршня или мембраны жидкость всасывается через всасывающий клапан или вентиль, а при обратном ходе поршня из-за уменьшения рабочего объема через нагнетательный клапан или вентиль вытесняется в напорный трубопровод.
По виду вытеснителя насосы подразделяют на поршневые и мембранные
|
|
|
Признаками классификации поршневых насосов могут служить:
а) способ действия поршня
б) положение поршня и цилиндра
в) форма поршня
г) вид привода
Соответственно этому различают насосы простого или двойного действия, горизонтальные или вертикальные, радиальные или аксиальные, клапанные, крыльчатые, дисковые, плунжерные многоступенчатые с рычажным, кулачковым приводом или с качающимся приводным диском, а также прямодействующие. Мембранные насосы классифицируют по расположению и колиичеству мембранных цилиндров, а также по типу привода.
ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ В отличие от поршневых и роторных эти насосы работают по динамическому принципу. В результате вращения рабочих колес внутри рабочего пространства насоса кинетическая энергия от рабочего колеса передается перекачиваемой жидкости, которая в последующих элементах (диффузоре, направляющем аппарате, спирали) в большей части преобразуется в энергию давления.
Роторные насосы работают главным образом по принципу вытеснения, причем один или несколько вращающихся поршней или винтов образуют друг с другом в цилиндре насоса рабочие полости, причем размеры полости всасывания наибольшие, а наапорной полости - наименьшие; поэтому жидкость из полости всасывания и выталкивается в напорную полость. Однако некоторые роторные насосы имеют постоянные рабочие полости (объем вытеснения) как на входе, так и на выходе.
Принципиальные различия и некоторые преимущества роторных насосов над поршневыми заключаются:
а) во вращающихся поршнях;
б) в отсутствии клапанов в цилиндрах;
в) в уравновешивании масс или моментов.
По конструктивному исполнению рабочих органов все роторные насосы делят на пять основных типов, а именно: шестеренные, винтовые, коловратные, пластинчатые, роликовые.
|
|
|
Шестеренные насосы подразделяют в основном по числу шестерен (на двух- и многошестеренные), по типу зацепления (с наружным и внутренним зацеплением) и по числу потоков жидкости (на одно- и многопоточные насосы).
Винтовые насосы подразделяют в основном по количеству рабочих органов на одно- и многовинтовые, а по направлениюпотока жидкости на одно- и двухпоточные винтовые (рис. 8). В противоположность шестеренным насосам процесс перемещения жидкости в винтовых насосах происходит в осевом направлении по свободным межвинтовым полостям от стороны всасывания к напорной стороне.
Коловратные насосы выпускают в настоящее время самых различных конструкций. Для конструкции этого вида xapaктерны так называемые двухвальные насосы с одно- или многоопрофильными роторами различной формы поперечного сечения (рис. 9). Почти все коловратные насосы перемещают перекачиваемую жидкость от стороны всасывания к напорной стороне без изменения объема полости вытеснения.
Пластинчатые насосы - типичные представители одновальных насосов, по принципу действия подразделяют на простого и двойного действия (рис. 10), а по виду ротора на одно- и многоопластинчатые насосы (шиберные).
Рабочий процесс этих типов характеризуется изменяющимся (серповидным) рабочим объемом полостей всасывания и напора. Уплотнение между входным и напорным патрубками осуществляется плоскими пластинами или лопатками, помещенными в пазах ротора, при минимальных радиальных и торцовых зазоорах между ротором и корпусом.
Роликовые насосы подразделяют только по принципу действия на одно- и двукратного действия (рис. 11). В данном случае эффект нагнетания обусловливается вращающимися поршнями, эксцентрично расположенными в корпусе, которые приводят эластичную оболочку в колебательное движение и перемещают жидкость вследствие быстрого изменения (пропорционально частоте вращения) рабочего объема полостей всасывания и напора. По принципу действия насосы прежде всего подразделяют на лопастные и вихревые. Если лопастной насос не обладает, как правило, свойством самовсасывания, то вихревой - обычно работает по принципу самовсасывания. Кроме того в вихревых насосах в подавляющей степени происходит непрямой обмен энергии между вторичным потоком жидкости, находящейся в рабочем колесе, и перекачиваемой жидкостью в боковом канале корпуса насоса.
|
|
|
Лопастные насосы подразделяют: по направлению потока на выходе из рабочего колеса - на центробежные насосы радиального, диагонального типов и на осевые.
по прохожденио жидкости за рабочим колесом - с направляяющим аппаратом, спиральным или кольцевым отводом;
по направлению потока жидкости в рабочем колесе или между рабочими колесами - на одно - и двухпоточные. В многооступенчатых насосах применяют одностороннее или симметричное расположение рабочих колес
В заключение следует еще указать на деление, или классифиикацию, насосов по всасывающей способности:
самовсасывающие, частично самовсасывающие (с предвключенными ступенями всасыывания или всасывающими устройствами) и не самовсасывающие.
Вихревые насосы по форме рабочего колеса можно классифиицировать на открытые (звездообразные), закрытые (с периферийнообоковым каналом) и чисто вихревые (рис. 16), а по прохождению потока на одно- и многоступенчатые насосы.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ К этой группе относятся прежде всего небольшие насосы, которыe по классическим признакам (наличие вращающегося или перемещающегося вдоль оси рабочего органа) нельзя отнести к обычным насосам.
Струйные насосы характеризуются наличием трубы Вентури, в центр которой подводится струя рабочей среды (вода, пар или газ). Рабочая струя образует пограничный слой и вследствие высокой скорости вначале захватывает частички окружающего воздуха, а затем вследствие обменных процессов всасывает перекачиваеемую жидкость из подводящего трубопровода. Пневматические насосы (газлифты) подают жидкость в результате образования водовоздушной смеси малой плотности при поступлении воздуха под давлением в зааглубленную под уровень жидкости трубу. Окружающая жидкость большей плотности проникает во всасывающую трубу, обеспечивая тем самым процесс подъема жидкости (рис. 18). К циркуляционным или насосам охлаждения относятся насосы, которые, как правило, работают в замкнутых системах. Под реакторными насосами подразумевают в настоящее время главные циркуляционные насосы, которые включены в первичный контур реактора атомной электростанции.
47 Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.
|
|
|
Рис. 1 Принципиальная схема центробежного насоса:
1 - рабочая камера; 2 - рабочее колесо; 3 - направляющий аппарат; 4 - вал;
5 - лопатка рабочего колеса;
6 - лопатка направляющего аппарата; 7 - нагнетательный патрубок;
8 - подшипник; 9 - корпус насоса (опорная стойка);
10 - гидравлическое торцовое уплотнение вала (сальник);
11 - всасывающий патрубок.
На рабочем колесе имеются лопатки (лопасти), которые имеют сложную форму. Жидкость подходит к рабочему колесу вдоль оси его вращения, затем направляется в межлопаточный канал и попадает в отвод. Отвод предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, и преобразования кинетической энергии потока жидкости в потенциальную энергию, в частности в энергию давления. Указанное выше преобразование энергии должно происходить с минимальными гидравлическими потерями, что достигается специальной формой отвода.
Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом. При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, лопатками отбрасывается к периферии, выходит в отвод и далее в напорный трубопровод.
Шестеренчатые насосы
|
|
|
