Консольного відцентрового насоса

Дифузор – це конічний патрубок, що розширюється і в якому швидкість рідини знижується, а її тиск зростає. Внаслідок руху рідини від осі до периферії робочого колеса біля його входу (біля вала насоса) створюється зона пониженого тиску. В результаті цього відбувається постійний притік рідини до робочого колеса.

У відцентрових насосах з двостороннім входом рідини потік при вході ділиться на дві частини (рис. 4) і з двох сторін поступає в колесо. Обидві частини потоку знову з’єднуються при виході із колеса і поступають в спіральний відвід. Така конструкція насоса компактна і має ряд переваг. Насоси такої конструкції відносяться до насосів типу Д.

При послідовному з’єднанні коліс кожне з них створює тільки частину повного напору, причому величина напору насоса збільшується від колеса до колеса до сумарного значення на виході. Такі насоси називаються багатоступеневими насосами типу М. На рис. 5 показано багатоступеневий насос 5МС‑710, який складається з десяти робочих коліс 9, вала 12, вхідного патрубка 7, корпусів направляючих апаратів 8, корпуса ущільнення 11, вихідного патрубка 10, стяжних шпильок 2, ущільнення вала 1, кришки фланця 5, муфти 3 та підшипників 4 і 13.

1 – колесо; 2 – корпус; 3 – ущільнення вала;

4 – вал; 5 – підшипниковий вузол

Рисунок 4 – Відцентровий насос з двостороннім входом рідини в робоче колесо

1 – ущільнення вала; 2 – стяжні шпильки; 3 – муфта;

4, 13 – підшипники; 5 – фланець; 6 – шпильки; 7 – вхідний

патрубок; 8 – корпуси направляючих апаратів; 9 – робочі колеса; 10 – вихідний патрубок; 11 – корпус ущільнення;

12 – вал; 13 – підшипниковий вузол

Рисунок 5 – Відцентровий насос 5МС-7х10

При обертанні колеса відбувається силова взаємодія потоку з лопатевим колесом, при цьому в потоці рідини виникає різниця тисків по обидві сторони кожної лопаті. Сили тиску лопатей на потік створюють вимушений обертовий і поступальний рух рідини, збільшуючи її механічну енергію.

Позначення відцентрового насоса, наприклад, 8НГД-93, розшифровується таким чином:

8 – зменшений в 25,4 раз діаметр вхідного патрубка в мм (1"=25,4мм); Н – нафтовий; Г – для гарячої нафти; Д – робоче колесо з двостороннім входом рідини; 9 – коефіцієнт швидкохідності, зменшений в 10 раз (n_s= 90); 3 – кількість ступеней (коліс).

Деталі відцентрових насосів

Ущільнення – встановлюють у місцях виходу вала з корпуса назовні з напірної і всмоктувальної сторін. Призначення ущільнення на всмоктувальній стороні – не пропускати повітря в насос, що працює з додатною висотою всмоктування, а ущільнення на напірній стороні – не пропускати рідину із насоса. Тому розрізняють напірні і всмоктувальні ущільнення.

Зазвичай ущільнення складається з таких деталей: запресованої на вал грундбукси, м’якої набивки, притискної кришки, пробки зі шпильками які мають гвинтову нарізку. Ступінь ущільнення регулюється кришкою, а саме затягуванням гайок. У всмоктувальних ущільненнях встановлено кільце гідравлічного ущільнення. До нього через канал під тиском підводиться рідина, яка, розходячись в обидві сторони від нього, створює гідравлічний затвор, який перешкоджає проникненню повітря в насос. Такі ущільнення використовують у високонапірних насосах.

Під час роботи відцентрового насоса вал може сильно нагріватися від тертя його до набивки, тому на це звертають велику увагу. З цією метою використовують м’яку, пружну, прографічену і промаслену бавовняно-паперову набивку. Термін служби набивки при роботі насоса на чистій воді складає 500…600 годин, а при роботі на брудній – 150…200 годин. Набивку замінюють після втрати нею початкової пружності.

Вали насосів виготовляють з литої сталі, а в окремих випадках із спеціальної сталі з добавками хрому, нікелю тощо.

При високій частоті обертання вала можна отримати додаткове навантаження від відцентрової сили, що виникне внаслідок неякісного балансування робочих коліс та вала, тому що добитися точного співпадання центру маси коліс з їх віссю досить важко. Тому вал перевіряють на критичну частоту обертання n_к, при якій згин вала буде супроводжуватися його зломом.

У потужних насосах, вали яких з’єднані муфтою з валом електродвигуна, може виникнути вібрація валів. Вібрація може призвести до поломки окремих деталей і виходу агрегата з ладу.

Причини виникнення вібрації наступні: не збалансування ротора; неспівпадання осей валів електродвигуна та насоса; торкання частин, що обертаються, до нерухомих частин; великі зазори в направляючих підшипниках; співпадання критичної частоти обертання вала з частотою агрегата; кавітація в насосі; масляна плівка від мастила в підшипниках; дефекти при виготовленні насоса; послаблення затягування різьбових з’єднань.

Радіальні і осьові зусилля сприймаються підшипниками чи п’ятами ковзання або кочення (кулькові і роликові). Використання того чи іншого типу підшипника обумовлюється коловою швидкістю вала, навантаженням і необхідним ресурсом неперервної роботи. Хоча підшипники кочення мають малі габарити, високу взаємозамінність, прості при монтажі та інші переваг, вони менш довговічні в порівнянні з підшипниками ковзання, які при правильній експлуатації (змащування і догляд) більш довговічніші, ресурс їх роботи практично необмежений. До їх переваг відносяться безшумність роботи, погашення коливань вала завдяки утворенню масляної плівки. Кільцеве змащування використовується при швидкості шийки вала до 8 м/с, а при більших швидкостях переходять на примусове змащування.

У великогабаритних насосах звичайно встановлюють підшипники ковзання. При роботі на холодній воді підшипники мають текстолітові та гумові вкладиші. Змащування у даному випадку здійснюється водою. При змащуванні мастилом застосовують вкладиші бронзові, чавунні з бабітовою заливкою та інші. Ці підшипники виготовляються роз’ємними та складаються з двох половинок.

В насосах типу ЦНС осьові зусилля сприймаються гідравлічними п’ятами, а радіальні – сферичними роликопідшипниками, а в більш потужних насосах – підшипниками ковзання.

Робочі колеса найчастіше виготовляють литими з чавуна або сталі, рідше із бронзи, а в окремих випадках, для перекачування агресивних середовищ із свинця, каучука, ебоніта, кераміки і тому подібних матеріалів. Через малу доступність внутрішніх каналів робочих коліс обробка їх можлива тільки ручним способом, а тому необхідно мати чисту відливку. Від того, наскільки ретельно може бути виконана обробка і зачистка робочих поверхонь колеса залежать ККД та ступінь кавітаційної стійкості насоса. За умовами міцності в чавунних колесах колові швидкості допускаються не більшими 40…50 м/с., в бронзових – до 80 м/с.

Корпуси насосів виготовляють чавунним литвом, і тільки при тисках вищих 4…5 МПа використовується сталеве литво. Внутрішні канали корпуса повинні мати гладкі стінки, тому що велика шорсткість при значних швидкостях руху рідини може значно знизити ККД насоса. Корпус насоса може бути суцільним з роз’ємом тільки по осі насоса або у вигляді окремих секцій, скріплених стяжними шпильками.

Лопатеві насоси мають також додаткові стандартні деталі та вузли: гайки, контргайки, гвинти, шпильки, муфти, ущільнюючі втулки, пробки, крани тощо.

Пуск відцентрових насосів та способи регулювання режиму його роботи

Перед пуском відцентровий насос та вхідний патрубок заповнюють рідиною. Пуск насоса проводиться при відкритій засувці на вхідному і закритій засувці на вихідному трубопроводах (пуск при відкритій засувці на вихідному трубопроводі викликає перевантаження приводного двигуна). Після пуску необхідно поступово відкривати засувку на вихідному трубопроводі та виводити насос на робочий режим.

Під регулюванням режиму роботи насосної установки розуміють зміну основних параметрів насоса – напору та подачі. Регулювання можна забезпечувати такими способами:

– дроселюванням при незмінній частоті обертання;

– зміною частоти обертання вала насоса;

– шляхом перепуску рідини з вихідного трубопроводу у вхідний (байпасування);

– переключенням насосів з паралельної роботи на послідовну і навпаки;

– модифікацією (обточуванням) робочих коліс.

Найпростішим способом регулювання робочих параметрів насосної установки є дроселювання, яке полягає в прикриванні чи відкриванні засувки на вихідному трубопроводі. Регулювання дроселюванням змінює гідравлічний опір засувки, тобто змінює крутизну характеристики трубопроводу.

Характеристика відцентрового насоса – це графічна залежність напору, потужності і коефіцієнта корисної дії від подачі насоса при постійній величині частоти обертання робочого колеса, в’язкості та густини рідини на вході в насос (рис. 6).

Н-Q – напірна характеристика;

N-Q – характеристика потужності;

η-Q – характеристика ККД

Рисунок 6 – Характеристика відцентрового насоса

Об’ємна подача насоса Q – це кількість об’єму рідини, що подається через вихідний патрубок за одиницю часу.

Для визначення подачі насоса при вимірюванні її за допомогою діафрагми використовують розрахункову формулу:

,

(1)

де – коефіцієнт витрати діафрагми, встановленої на вихід

ній лінії насоса;

– площа отвору діафрагми;

– густина перекачуваної рідини;

– перепад тиску на діафрагмі, який вимірюється пру

жинним дифманометром.

Напір насоса H – це енергія, яка надається насосом одиниці ваги рідини.

Напір насоса – це різниця напорів на виході та вході насоса і визначається за формулою:

,

(2)

де – різниця рівнів установки манометра на виході і мано

вакууметра на вході насоса;

– тиски відповідно у вхідній та вихідній лініях

насоса;

– швидкості руху рідини у вхідній та вихідній лініях

насоса.

, .

(3)

Доданок при вакуумі на вхідній лінії береться зі знаком “–”

Корисна потужність – це потужність, яка передається насосом рідині і визначається залежністю:

.

(4)

Потужність насоса – це потужність, яка споживається насосом та визначається за формулою:

,

(5)

де – потужність, яка споживається електродвигуном

привода насоса від однієї фази, заміряна за допомогою

комплекту К505;

– коефіцієнт корисної дії електродвигуна.

Коефіцієнт корисної дії насоса – це відношення корисної потужності до потужності насоса.

.

(6)

Коефіцієнтом швидкохідності або питомою частотою обертання називається частота обертів за хвилину такого еталонного насосного колеса, що перекачує воду, яке маючи однаковий ККД з геометрично подібним йому колесом, при затраті потужності =0,736 кВт та розвиває напір = 1 м.

Коефіцієнт швидкохідності визначають за формулою:

.

(7)