Сдвоенные прямодействующие насосы имеют общие четырехкамерные клапанные коробки

А Б

Рис. 16. Характеристики взаимосвязи напора и подачи насоса.

Рассмотрим два способа регулирования подачи центробежных насосов:

А – количественный.

Б - качественный.

Количественное регулирование осуществляется при постоянной угловой скорости рабочего колеса насоса, изменением характеристики трубопровода, что осуществляется изменением положения нагнетательного или всасывающего клапанов (дросселированием), или перепуском жидкости из нагнетательного трубопровода во всасывающий (рис.16.а). Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при коли­чественном регулировании:

· 1, 2, 3 - характеристики трубопровода при различном положении регулирующего кла­пана;

· 4 -характеристика насоса.

Качественное регулирование осуществляется изменением частоты вращения вала приводного двигателя (n1< n2 < n3). Т.е. с переходом с одной скоростной характеристики на другую, параметры насосной установки принимают новые величины (рис.16.б.).

Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при качест­венном регулировании:

· 1,2,3 - характеристики центробежного насоса при разной частоте вращения ра­бочего колеса;

· 4 – характеристика трубопровода.

Этот способ более экономичен и применяется в насосах грузовых систем танкеров.

Осевые, вихревые, струйные насосы: устройство, принцип действия, обслуживание в работе, правила технической эксплуатации.

Область применения.

Лопастные насосы с коэффициентом быстроходности n_s > 500 характеризуются малым отношением диаметров D2/D1,жидкость в их рабочем колесе движется в осевом направлении. Поэтому их называют осевыми. Конструктивная схема осевого насоса очень проста. Рабочее колесо осевого насоса, напоминающее гребной винт, состоит из втулки и лопастей, число которых составляет обычно 3 - 4. За рабочим колесом устанавливается выправляющий аппарат. В нем часть кинетической энергии потока за колесом преобразуется в энергию давления.

Осевые насосы имеют низкие напоры и большие подачи по сравнению с центробежными. Вследствие отсутствия потерь на дисковое трение они имеют высокий к. п. д., достигающий у насосов большой мощности 0,90--0,92. За редким исключением осевые насосы изготовляют одноступенчатыми консольными.

Различают следующие основные виды осевых насосов:

по типу установки лопастей рабочего колеса –

· жестколопастные,

· поворотно-лопастные;

по расположению вала –

· с горизонтальным и

· вертикальным расположением вала;

по способу подвода жидкости –

· с осевым и

· камерным подводом;

по типу привода механизма разворота лопастей –

· с электроприводом и

· электрогидравлическим приводом.

Рис. 17. Осевой насос.

Осевые насосы широко применяют в шлюзах судоходных каналов. На судах осевые насосы применяют в качестве циркуляционных насосов главных конденсаторов, в балластных системах транспортных судов и плавучих доков, в качестве водоотливных, для создания подпора на линии всасывания грузовых насосов танкеров, в водометных движительно-рулевых устройствах, а также в подруливающих устройствах крупных судов.

Регулирование подачи ОН можно производить следующими способами: дросселированием на нагнетании с помощью клинкета (в небольших пределах); изменением частоты вращения приводного двигателя (более эффективный способ); поворотом лопастей с изменением угла установки лопасти при постоянной частоте вращения (наиболее совершенный способ).

Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения. Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного при тех же размерах и частоте вращения. Большинство вихревых насосов отличается свойством самовсасывания. Вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Они непригодны для работы на жидкостях, содержащих твердые частицы, так как при этом быстро увеличиваются торцовые и радиальный зазоры на перемычке, что приводит к снижению подачи и к. п. д. Их изготовляют на небольшие подачи (до 0,01м3/с) и большие напоры (до 250 м). Коэффициент быстроходности вихревых насосов находится в пределах 6--40. Их применяют для перекачивания жидкости и газа. На судах вихревые насосы применяются в санитарных, питательных системах, в холодильных установках

Рис. 18. Вихревые насосы.

Вихревые насосы бывают закрытого и открытого типа. Наиболее широкое применение на судах получили вихревые насосы закрытого типа.

Принцип действия вихревого насоса. При вращении рабочего колеса в его ячейках возникает поток, обладающий радиальной и окружной составляющими скорости. Под действием центробежной силы поток выходит из ячеек и поступает в канал, сообщая импульс силы в направлении вращения колеса находящейся в канале жидкости. Одновременно с выходом потока из ячеек в них поступает новое количество жидкости у корневой части лопаток.

При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается, и жидкость вновь выбрасывается в канал. В результате многократного обмена энергия жидкости в канале повышается по мере удаления от всасывающего патрубка.

В связи с тем, что частицы жидкости движутся в канале с разными скоростями, наблюдаются интенсивное вихреобразование и значительные потери энергии.

Рис. 19. Струйный насос.

Струйным называется динамический насос трения, в котором жидкая среда перемещается внешним потоком жидкой среды. Для перемещения перекачиваемой жидкой среды необходимо передать ей энергию внешнего потока. Передача энергии от одного потока другому производится силами, действующими на поверхности рабочей струи.

Принцип действия струйного насоса заключается в следующему Рабочая струя выходит из сопла с высокой скоростью. В результате взаимодействия сил турбулентного трения, вызывающего появление вихрей рабочей струи и перемещаемой среды, во входном сечении камеры смешения устанавливается давление Р₁, которое ниже давления перемещаемой среды Р_вх. Сложение вихревого и поступательного движения создает по теореме Кутта - Жуковского подъемную силу, поперечную по отношению к поступательному движению. В результате разности давлений перемещаемая среда поступает в камеру смешение через приемную камеру. В приемную камеру рабочая струя и перемещаемая среда входят в виде двух раздельных потоков. В общем случае они могут различаться по скорости, температуре, плотности и агрегатному состоянию. При смешении турбулентных потоков эти параметры приобретают осредненные значения по живому сечению.

Различают следующие виды струйных насосов. По состоянию взаимодействующих сред - равнофазные, разнофазные и с изменяющейся фазностью одной из сред; по свойствам взаимодействующих сред - со сжимаемыми средами, с несжимаемыми и сжимаемо-несжимаемы ми (разнофазные); по назначению - эжекторы, откачивающие среду из какого-либо резервуара, и инжекторы, подающие среду в резервуар.

Основное достоинство струйных насосов заключается в простоте конструкции. Они не имеют движущихся частей и несмотря на низкий к. п. д., получили широкое применение. Струйные насосы удобно использовать в труднодоступных местах, они надежно работают на загрязненных и агрессивных жидкостях, обладают свойствами самовсасывания. В связи с простотой и компактностью струйные насосы часто применяют в качестве подпорных на входе в лопастные насосы для предотвращения кавитации. На речных судах струйные насосы используют в качестве вакуум-насосов для удаления воздуха из крупных центробежных насосов перед их пуском. Однако наиболее широко струйные насосы (эжекторы) применяются в осушительной и водоотливной системах для удаления воды из трюмов.

Объёмные насосы: поршневые, шестерённые, винтовые, пластинчатые, радиально- и аксиально-поршневые. Классификация, принцип действия, устройство, правила технической эксплуатации, обслуживание в работе. Область применения.

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

Рис. 20. Схема насосной установки поршневого типа.

а – насос простого действия; б - насос двойного действия.

1- нагнетательный патрубок; 2- нагнетательная полость; 3- цилиндр; 4- поршень; 5- шток; 6- шатун; 7- всасывающий патрубок; 8- колодец; 9- всасывающий клапан; 10- нагнетательный клапан.

б)

Рис.21. Паровой поршневой насос.

1- паровой цилиндр; 2- паровой золотник; 3- паровой сальник; 4- водяной сальник; 5- шток; 6,7- рычаги парораспределения; 8- клапаны; 9- водяной цилиндр.

Поршневым называют возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней.

Поршневые насосы различаются по следующим показателям:
1. по кратности действия (отношениеобъема жидкости, подаваемого насосомза два хода поршня, к объему, описанному поршнем за один ход):

· простого,

· многократного (двойного, тройного, четверного, дифференциального) действия;

2. по быстроходности- частота вращения вала, или число двойных ходов поршня в секунду:

· тихоходные(<14),

· нормальные(14 — 25),

· быстроходные(25 — 60),

· особо быстроходные(60—130);

3.по давлению нагнетания, МПа:

· низкого(<0,5),

· среднего(0,5—5,0),

· высокого(>5,0);

4.по подаче, м³/ч:

· малой(до 20),

· средней(20—60),

· большой(>60);

5.по роду перекачиваемой жидкости:

· водяные (для пресной и морской воды),

· масляные,

· топливные,

· кислотные;

6.по конструктивному исполнению:

· поршневые,

· скальчатые,

· одинарные,

· сдвоенные,

· строенные,

· горизонтальные,

· вертикальные,

· наклонные;

7. по типу привода:

· электрические,

· паровые;

8.по способу соединения с двигателем:

· приводные (редукторные, безредукторные),

· прямодействующие.

Конструкция поршневых насосов.

Поршневые насосы выполняют горизонтальными и вертикальными.
На рис. 21 представлена конструкция горизонтального парового насоса. Поршень водяного цилиндра 9 приводится в движение непосредственно штоком 5 парового поршня 1. Такие насосы обычно выполняют двухцилиндровыми для обеспечения равномерности подачи и удобства осуществления нужного парообеспечения. Каждый из штоков пары цилиндров (парового и водяного) управляет парораспределением соседнего цилиндра.
Поршневые насосы с электрическим приводом могут быть как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением цилиндра (число цилиндров бывает 1—3).
Насосы с электрическим приводом при различных диаметрах цилиндров охватывают области напоров до 700 м вод. ст. и подачи до 60 м3/ч.

Основные детали поршневых насосов и материалы для них.

К главным деталям насоса относятся следующие.

1. Поршни гидравлических цилиндров:

• дисковые (цельные и составные),
• скальчатые.

2. Материал:

• чугун,
• бронза,
• сталь.

3. Скалки (открытые и закрытые) снабжены бронзовой рубашкой.
4.Уплотнения поршней:

• самопружинящие кольца (из чугуна, бронзы, стали, пластмассы),
• неразрезные кольца (из эбонита, фибры),
• заливка белым металлом подшипников с проточенными лабиринтными канавками, манжеты (из кожи, резины, прорезиненной ткани),

5.Набивки сальников:

· мягкие из хлопчатобумажных тканей,

· пеньковые асбестовые (в виде плетеных шнуров и колец, пропитанных графитожировой смазкой);

· манжетные металлические и полуметаллические стыки полуколец набивки должны быть разнесены на расстояние 1/4 окружности штока.

· мягкая набивка - насосах со скоростью поршня 1 м/с и давлением до 3,0 МПа допускаются уплотнения любого типа; в насосах с высоким давлением нагнетания применяются только манжетные уплотнения.

6.Клапанные коробки и клапаны:

· для насосов многократного действия клапанные коробки имеют отдельные камеры;

· для насосов двойного действия характерно наличие одной разделительной перегородки клапанной коробки.

8.Клапаны (самодействующие):

· металлические (латунь, бронза, сталь),

· неметаллические (кожа, резина, пластмассы), композитные (металлические клапаны с облицовкой из кожи, пластмассы, бакаута и др.). Резиновые клапаны не выдерживают высокой температуры и разрушаются под действием масла, попадающего в конденсат.

9. По конструкции клапаны бывают:

· тарельчатые,

· конические,

· пластинчатые (одна или несколько пластин волнистых или плоских толщиной 2—5 мм, набор латунных пластин толщиной 1—1,5 мм, нижние пластины имеют отверстия диаметром 4 мм, сдвинутые одни относительно других),

· кольцевые (одно- и многокольцевые),

· шаровые.

· откидные.

К.п.д. и мощность поршневого насоса.

Полезную мощность N (кВт) поршневого насоса определяют по формуле:

N=QρgH/1000,

где (Q — подача насоса, м³/с; ρ — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

g - ускорение силы тяжести, м²/с;

Н — напор, создаваемый насосом, м; 1000 — переводной коэффициент).

Полезную мощность насоса в условиях эксплуатации можно определить по выражению
N_п = p_мQ_с

Где: p_м = р_ман + p_вак — манометрический напор, развиваемый насосом кПа;

р_ман и p_вак — показания манометра и мановакуумметра, кПа;

Q_c — подача насоса, м²/с.
Для определения мощности насоса необходимо знать величины

гидравлических, объемных и механических потерь в насосе.

Гидравлические потериh вызваны вихреобразованием в жидкости и трением ее о стенки

проточных полостей насоса. У поршневых насосов скорости жидкости в проточной части и

гидравлические потери малы, поэтому гидравлический КПД достаточно высок и составляет

0,6—0,98. Объемные потери q складываются из щелевых q_щ и чисто объемных q_ч.о., т. е.
q = q_щ + q_ч.о.

Щелевые потери q_щ, представляют собой протечки жидкости через зазоры в уплотнениях

клапанов, поршней и сальников. Чисто объемные потери q_ч.о. характеризуют степень заполнения

цилиндра перекачиваемой жидкостью вследствие выделения из жидкости растворенных в ней

газов, отрыва жидкости от поршня при чрезмерно большом числе двойных ходов поршня и т.п.

Чисто объемные потери q_ч.о. по сравнению со щелевыми вызывают несущественные потери

энергии, чем практически пренебрегают, тогда q ≈ q_щ.

Действительная подача насоса с учетом объемных потерь составит Q = Qт - q,

Где: Q_т — идеальная (теоретическая) подача.

По ГОСТу величина объемного КПД поршневого насоса должна находиться в пределах

0,82— 0,99. Раздельное определение щелевых и чисто объемных потерь опытом или расчетом

крайне затруднительно. Поэтому у поршневых насосов вместо объемного КПД определяют

коэффициент подачи η_п = Q/Q_т.

Механические потери энергии N_м от механического трения в сальниках, поршнях, подшипниках

и кривошипно-шатунном механизме зависят от конструкции насоса, его технического состояния

и работы системы смазки. У прямодействующих насосов трущихся деталей меньше, чем у

кривошипных, и механический КПД у таких насосов более высок и обычно составляет 0,85 —

0,95, тогда как у кривошипных насосов он составляет 0,65 — 0,90.

Рис. 22 Графики подачи поршневых насосов.

В условиях эксплуатации на судах поршневые насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с насосами других типов.

К достоинствам поршневых насосов относятся:

· способность самовсасывания («сухого» всасывания);

· возможность достижения высоких давлений;

· способность перекачивания разнообразных жидкостей при различных температурах, в том числе многокомпонентных сред большой вязкости;

· к. п. д.; простота конструкции и надежная работа прямодействующих насосов, которые при наличии на судне парового котла не требуют специальных двигателей.

К недостаткам поршневых насосов относятся:

· неравномерность подачи и колебание давления; большие габариты и масса;

· большой расход пара (20--60 кг/ч на 736 Вт) у прямодействующих насосов;

· необходимость применения воздушных колпаков и контроля работы;

· резкое снижение подачи при работе на жидкостях, отличающихся высоким давлением насыщенных паров.

Объёмная производительность (подача) поршневого насоса определится по формуле:

Q = F*s*n*k*η_н ,

где: Р - площадь поршня М² S - ход поршня, м;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;

к - коэффициент подачи насоса.

Поршневой насос (конструкция рис. 21). Насос предназначен для перекачки воды и нефтепродуктов. У насосов, перекачивающих нефтепродукты, поршни 2 чугунные с текстолитовыми уплотнительными кольцами, а у перекачивающих воду, поршни латунные с эбонитовыми кольцами.

Роторными называются насосы, у которых механическая энергия равномерно вращающегося ротора-вытеснителя, создаёт энергию перемещающегося потока жидкости.

РОТОРНО - ШЕСТЕРЁНЧАТЫЕ НАСОСЫ

Конструктивно роторы выполняются в виде сопрягаемых зубчатых шестерен (шестеренные насосы), в виде одного или нескольких сопрягаемых винтов (винтовые насосы), с одной или

Рис. 23 Роторные насосы.

несколькими вращающимися пластинами (пластинчатые насосы). Подача роторных насосов равномерная, им не нужны клапаны для обеспечения всасывания или нагнетания. Роторные насосы используются для перекачивания чистых вязких жидкостей, не приводящих к износу трущихся поверхностей и большим утечкам через зазоры. Насос (рис 23.) состоит из ведущей 4 и ведомой 9 шестерен, входящих в зацепление и вращающихся в корпусе 3. При вращении шестерен, раскрываются их впадины, и в полости всасывания создаётся пониженное давление Р₁. Жидкость заполняет впадины и переносится в полость нагнетания, где вытесняется из неё зубьями входящими в зацепление и отводится при давлении нагнетания Р₂.

Рис.24. Запирание жидкости во впадинах шестерён.

В шестеренном насосе возникают явления запирания жидкости (рис.24). Во впадине зубьями создаётся давление до 40 МПа и жидкость нагревается. При выходе зуба из зацепления давление со стороны всасывания падает и жидкость вскипает, что может сорвать всасывание насоса. Предупреждают закипание жидкости различными конструктивными мерами: создают зазор 0,2-0,5 мм в зацеплении; соединяют впадины ведомой шестерни разгружающими сверлениями; делают соединительные полости на торцевых крышках.

В шестеренном насосе жидкость перекачивается посредством вращающихся шестерен, находящихся в зацеплении. Шестеренные насосы выполняют с внутренним или внешним зацеплением, с прямозубыми, косозубыми и шевронными шестернями. У косозубых и шевронных шестерен зацепление происходит не сразу по всей ширине, как у прямозубых, а постепенно. Такие насосы менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, меньше изнашиваются и работают плавно и бесшумно, обладают высокой равномерностью подачи.

На судах распространены шестеренные насосы с внешним зацеплением. Шестерни насоса находятся под действием разности давлений в полостях нагнетания и всасывания. Кроме того, на них действует реакция от вращающего момента на ведущей шестерне. Результирующая этих сил определяет радиальную нагрузку подшипников насоса. Наиболее нагруженными оказываются подшипники ведомой шестерни.

В шестеренных насосах с коэффициентом перекрытия зацепления, большим единицы, и в насосах, не имеющих зазоров при зацеплении, происходит запирание жидкости во впадинах. При таком зацеплении часть жидкости оказывается запертой во впадине шестерни входящим в нее зубом.

Уменьшение запертого объема, сопровождающееся сжатием жидкости, приводит к появлению дополнительной радиальной пульсирующей нагрузки на шестерни, валы и подшипники. Объемный КПД шестеренного насоса равен 0,7--0,85.

По мере изнашивания деталей это значение уменьшается. Потери энергии на трение также велики; они обусловлены трением торцов шестерен о боковые диски, трением в подшипниках и уплотнении.

Развитые поверхности трения вызывают значительные механические потери, поэтому механический КПД не превышает 0,6--0,7.

РОТОРНО - ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ

Рис. 25. Винтовой насос.
1 — ведущий вал; 2 — ведомые винты; 3 — предохранительно-перепускной клапан.

Эксплуатация роторных насосов (пуск и работа насоса, неполадки в работе насоса). Правила технической эксплуатации.

Перед пуском насоса производят следующие операции:

1. Осматривают насос и его привод;

2. Насос заливают перекачиваемой жидкостью;

3. Открывают приёмный и напорный клапаны на трубопроводе;

4. Открывают арматуру на трубопроводах;

5. Запускают приводной двигатель.

ВНИМАНИЕ! Пуск насоса при закрытом нагнетательном клапане категорически запрещён.

Во время работы насоса следят за показаниями:

1.вакуумметра на приёмном патрубке;

2.манометра на нагнетательном патрубке;

3.амперметра приводного электродвигателя;

4.состоянием сальников и соединительной муфты.

Насос не обеспечивает напора и подачи:

1. Подсос воздуха в приёмном трубопроводе или через сальник;

2. Засорена сетка приёмного фильтра;

3. Нарушена регулировка перепускного (предохранительного) клапана (при ослаблении его пружины жидкость перепускается из нагнетательной во всасывающую полость);

4. Большие зазоры в радиальном и торцевых, направлениях и в зацеплении.

Насос греется или потребляет завышенную мощность:

1. Повышенное давление нагнетания;

2. Имеются механические повреждения в роторе;

3. Нарушены зазоры в зацеплении роторов.

Дата добавления: 2014-12-27