Устройство и работа центробежного насоса
Основным рабочим органом центробежного насоса (рисунок1.3) является свободно вращающееся внутри корпуса колесо.
Рисунок 1.3 – Рабочее колесо
Рабочее колесо на саживается на вал (рисунок 1.4)
Рисунок 1.4 - Вал
Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки(рисунок 1.5)
Рисунок 1.5 - Шпонка
Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.
Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые меж лопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.
Принцип работы центробежного насоса
Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно может быть открытого типа (диск на котором установлены лопасти) и закрытого типа - лопасти размещены между передним и задним дисками. Лопасти отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.
Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.
Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса.
Регулирование эксплуатации работы насоса.
При эксплуатации насосных установок не всегда возможно строго соблюдать оптимальный режим работы, так как производственная необходимость заставляет изменять расходы жидкости, а это вызывает отклонения от оптимального режима.
Регулирование производительности насосов может осуществляться тремя способами: количественным, качественным и с использованием байпасирования.
При количественном регулировании развиваемый насосом напор уменьшается до необходимого за счет дросселирования жидкости в регулирующем органе (чаще всего в напорной задвижке). Чем меньше степень открытия задвижки, тем больше дросселируется развиваемый насосом напор, вследствие чего существенно снижается КПД насосной установки.
Качественный метод регулирования достигается при помощи изменения частоты вращения вала насоса. В этом случае потери энергии на дросселирование отсутствуют, и поэтому при всех режимах можно обеспечить высокий КПД установки за исключением случаев изначальной работы насосного агрегата в правой зоне РНХ.
При регулировании подачи насоса байпасированием необходимый расход жидкости в системе обеспечивается за счет отвода части перекачиваемой насосом жидкости из напорного трубопровода во всасывающий по перепускному трубопроводу. Этот способ позволяет эксплуатировать насос в режиме номинальной подачи, поэтому устраняются недостатки, присущие регулированию дросселированием, кроме снижения экономичности. В отношении потерь энергии байпасирование еще менее выгодно, чем дросселирование, так как у большинства центробежных насосов потребляемая мощность увеличивается с ростом подачи.
В свою очередь, сложность применения качественного метода заключается в том, что наиболее простые, широко применяемые асинхронные электродвигатели не позволяют изменять частоту вращения вала для регулирования рабочих характеристик насосных агрегатов и требуют применения дополнительных дорогостоящих электроустройств, усложняющих насосную установку в целом. Однако достигаемая экономия электроэнергии быстро окупает затраты на приобретение дополнительных устройств для изменения частоты вращения и поэтому данный метод регулирования находит все более широкое применение.
К основным направлениям качественного метода регулирования рабочих характеристик насосных агрегатов относятся следующие:
применение специальных электродвигателей (постоянного тока; асинхронных с реостатом в цепи ротора и многоскоростных);
применение гидромуфт и бесступенчатых передач;
применение преобразователей частоты.
Заключение: центробежные насосы, наряду с линейной частью, являются наиболее ответственным звеном в работе технологической цепочки перекачки.
От их рабочих параметров (производительности, давления, числа оборотов, мощности и др.) зависит в целом работа трубопровода.
Однако каждый агрегат имеет определенную наработку в часах гарантирующую безаварийную работу силового оборудования, а далее требует определенной профилактики или ремонта.