Устройство и принцип действия центробежных насосов

Классификация лопастных насосов.

ЛЕКЦИЯ 4.

Тема: «ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ».

Лопастные насосы относятся к классу динамических машин. В зависимости от направления потока жидкости их можно разделить на центробежные и осевые. Самый большой класс лопастных машин – центробежные насосы. Центробежные насосы могут отличаться конструкцией, основными параметрами (напором, подачей, КПД) и видом перекачиваемой жидкости. Их можно классифицировать по следующим признакам:

1. По числу ступеней или последовательности расположения колес: одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые (высоконапорные).

2. По числу потоков (параллельно расположенных колес): однопоточные насосы, двухпоточные и многопоточные.

3. По условиям подвода жидкости к рабочему колесу: насосы с односторонним и двухсторонним входом.

4. По условиям отвода жидкости от рабочего колеса: насосы со спиральным отводом, с кольцевым отводом, с направляющим аппаратом.

5. По конструкции рабочего колеса: насосы с закрытым рабочим колесом (с двумя дисками), с полуоткрытым рабочим колесом (с одним диском), с открытым колесом (без дисков).

6. По расположению вала: горизонтальные и вертикальные насосы.

7. По способу соединения с двигателем: приводные насосы со шкивом или редуктором, соединенные с двигателем муфтой, имеющие общий вал с электродвигателем (насосы-моноблоки).

8. По создаваемому напору: насосы низконапорные (до 0,2МПа), средненапорные (от 0,2 до 0,6 МПа), высоконапорные (свыше 6 МПа).

9. По степени быстроходности рабочего колеса: насосы тихоходные, нормальные и быстроходные,

10. По роду перекачиваемой жидкости: насосы водопроводные, канализационные, кислотные и щелочные, нефтяные, землесосные и так далее.

Центробежные насосы для перекачки чистой воды (водопроводные)

имеют закрытые рабочие колеса, а для перекачки воды, содержащей взвешенные в ней вещества, рабочие колеса открытого типа. Для подъема воды из шахтных или трубчатых колодцев служат погружные центробежные насосы специальных марок или насосы-моноблоки.

В осевом насосе жидкость перемещается через рабочее колесо в направлении оси. Осевые насосы могут быть жестколопастными и поворотно-лопастными. В жестколопастных насосах положение лопастей относительно ступицы рабочего колеса постоянно, а в поворотно-лопастных насосах его можно регулировать, подавая команды извне (от диспетчера или дежурного).

Рассмотрим наиболее простой по конструкции одноколесный центробежный насос с односторонним входом (рис. 3.1).

В корпусе 4, выполненном в виде улитки, на валу 9 вращается рабочее колесо 5 с криволинейными лопатками. Вал с колесом приводится во вращение от электродвигателя. Корпус насоса состоит из рабочей камеры и двух патрубков: всасывающего 8 и нагнетательного 3. Всасывающий патрубок подходит к центру корпуса насоса, а нагнетательный расположен на периферии и является как бы продолжением улитки.

Всасывающий патрубок насоса соединен с подводящим трубопроводом 6, на конце которого, обычно, устанавливается фильтр 7, предохраняющий насос от попадания в него посторонних предметов и загрязнения, а также обратный клапан, предупреждающий обратное движение жидкости. Нагнетательный патрубок присоединен к напорному трубопроводу 2, отводящему жидкость от насоса к месту назначения, например, к резервуару 1.

Центробежные насосы не обладают свойством самовсасывания, поэтому перед пуском насос и весь подводящий трубопровод заполняют жидкостью. Обратный клапан при этом должен быть закрыт. В крупных центробежных насосах для этих целей служат специальные вакуумные насосы, отсасывающие воздух из подводящего патрубка и создающие в насосе разрежение, необходимое для поступления в него жидкости перед запуском. После заполнения насоса жидкостью включают двигатель, и рабочее колесо начинает вращаться с большой частотой. При этом жидкость, заполняющая пространства между лопастями, перемещается по профилю лопаток от центра насоса к периферии, в нагнетательный патрубок. В результате такого перемещения в центре насоса образуется вакуум, и под действием атмосферного давления P_атм, действующего на свободную поверхность жидкости, открывается обратный клапан и жидкость по всасывающему трубопроводу поступает в насос.

Таким образом, во всей системе создается непрерывное движение жидкости, которое при постоянной частоте вращения рабочего колеса можно считать установившимся.

Одноколесные насосы с односторонним входом применяют в том случае, если требуются небольшие подачи и мощности, так как с увеличением подачи возрастают аксиальные усилия, смещающие рабочее колесо в направлении всасывания. Это отрицательно сказывается на работе подшипников, уменьшает срок службы насоса. Одноколесные насосы относятся к группе низконапорных. Они способны создавать давление не выше 1,0 МПа.

Схема одноступенчатого центробежного насоса с односторонним входом

Рисунок 3.1

1.Резервуар.

2.Напорный трубопровод.

3.Нагнетательный патрубок.

4.Корпус насоса.

5.Рабочее колесо с криволинейными лопатками.

6.Подводящий трубопровод.

7.Фильтр.

8.Всасывающий патрубок.

9.Вал.

Для того, чтобы повысить мощность насоса его изготавливают с двусторонним входом, что устраняет возможность аксиального сдвига ротора. А для увеличения напора на валу устанавливают два, три и более колес. Жидкость, проходя последовательно через каждое колесо, увеличивает давление примерно на одну и ту же величину. Такие насосы называются многоступенчатыми.

Схема многоступенчатого центробежного насоса с односторонним входом

Рисунок 3.2

1.Рабочее колесо.

2.Направляющий аппарат.

3.Гидравлическая пята.

Основными частями насоса являются рабочее колесо 1, направляющий аппарат 2, гидравлическая пята 3. Число колес на одном валу такого центробежного насоса не превышает 12.

Если сравнить поршневой и центробежный насосы, то можно заметить, что в поршневых насосах развиваемое давление ограничивалось только прочностью конструкции и мощностью двигателя. В центробежных насосах развиваемое давление ограничено числом рабочих колес на одном валу и частотой вращения вала насоса.

На тепловых и атомных электростанциях для перекачивания конденсата с температурой до 393К (120⁰С) применяют конденсатные насосы, а для подачи питательной воды в паровые котлы – питательные. В большинстве своем это многоступенчатые центробежные насосы, приспособленные к подаче воды с высокой температурой.

Насосы для кислых и щелочных сред изготавливают из специальных нержавеющих сталей и неметаллических материалов (специальная резина, керамика, стекло, фторопласт). Они обеспечивают подачу от 5 до 300м³/час при напорах от 7 до 500м.

Насосы для подачи смесей жидкостей и твердых частиц имеют свои особенности. Поток жидкости, содержащей твердые частицы, проходя с большой скоростью через проточную часть насоса, стирает его внутренние поверхности. Поэтому рабочее колесо насоса изготавливают из материалов повышенной стойкости к стиранию, и оно имеет особую конструкцию смесепроводящих каналов, рассчитанных на прохождение крупных твердых частиц. Насосы, применяемые для работы со смесями жидкости с песком, имеют напорный патрубок до 200 мм и могут пропускать смеси с твердыми частицами размером до 25 мм и развивать подачу до 500 м³/час.

Дата добавления: 2014-12-16