Способы автоматического регулирования гидротранспортных установок

Насосы

Для транспортирования жидкого сырья и полуфабрикатов при­меняются шестеренные, центробежные и другие насосы.

Шестеренный насос. Насосная установка с шестеренным насосом (рис. 9, а) применяется для перекачивания вязкого сырья и полуфабрикатов к местам потребления. Установка состоит из насоса 2, редуктора 3 и электродвигателя 4, смонтированных на станине 1.

Принцип действия шестеренного насоса показан на рис. 9, б. Перекачиваемый продукт всасывается через патрубок 1 в корпус 5, в котором вращаются две шестерни 3 с зубьями крупного профиля. Шестерни плотно пригнаны к поверхности корпуса. Одна шестерня (ведущая) через вал 4 получает вращение от редуктора, а другая поворачивается за счет зацепления с ведущей. При вращении шестерен в патрубке создается разрежение и происходит всасывание продукта. Продукт затекает во впадины между зубьями, перемещается вверх, где выдавливается из впадин входящими туда зубьями и удаляется через нагнетательный патрубок 2.

Рис. 9. Шестеренный насос: а - общий вид; б - схема

Рис. 10. Центробежный насос

Центробежный насос. Состоит из электродвигателя 4 и собственно насоса 2, прикрепленного к электродвигателю болтами (рис. 10). Насос одноступенчатый, одностороннего всасывания. Внутри корпуса на конце вала электродвигателя установлены изогнутые лопасти 7 из нержавеющей стали.

При работе лопасть 7 вращается против часовой стрелки (если смотреть со стороны крышки насоса) и плотно заходит в паз наконеч­ника. Лопасть располагается в корпусе с минимальными зазорами.

Корпус снабжен нагнетательным патрубком 5 и фланцем сальника. Корпус и крышка отштампованы из листовой стали. Необходимое уплотнение в месте соединения вала с рабочей зоной насоса обеспе­чивается резиновой манжетой 3, установленной в гнезде на фланце корпуса. Перед пуском насоса 2/3 его рабочей емкости необходимо заполнить перекачиваемой жидкостью. Насос легко разбирается, для чего следует открыть замок 1 затяжного устройства с хомутом.

Перед пуском в эксплуатацию всасывающий патрубок 6 и трубо­провод центробежного насоса заливают транспортируемой жидкостью вплоть до нагнетательного патрубка 5, а также необходимо удостове­риться в соответствующем направлении вращения колеса и электро­двигателя. Вращение от электродвигателя передается рабочим лопастям 7. Залитая в насос жидкость увлекается лопастями, под дейст­вием центробежной силы движется от центра лопасти 7 к ее периферии и подается через спиральную камеру в нагнетательную трубу через нагнетательный патрубок 5.

Ротационный насос. Предназначен для перекачивания вязких масс.

Насос (рис. 11) состоит из корпуса 4, в котором предусмотрена рубашка 1 для обогрева его горячей водой, двух приводных валов 2 с фасонными лопастями луночного типа 3, вращающимися от передаточ­ных шестерен. При работе насоса полуфабрикат, поступающий через всасывающее отверстие, захватывается и с силой выталкивается вра­щающимися фасонными лопастями ротора насоса в продуктопровод.

Эксцентриковый лопастный насос. Применяют для транспортиро­вания жидкостей различной вязкости. Он может работать как под заливом, так и за счет всасывания массы из емкостей, находящихся ниже насоса.

В корпусе насоса 9 (рис. 12), снабженном рубашкой для обогре­ва 8, вращается ротор 6, эксцентрично посаженный на приводной вал. Внутри ротора находятся пазы 5, в которых могут свободно переме­щаться пластины 3. При быстром вращении ротора пластины под воздействием центробежной силы выходят из пазов, захватывают и проталкивают массу от всасывающего отверстия 2 к выбрасывающему отверстию 4. Горячая вода для обогрева насоса подается через патру­бок 1. Отверстие 7, закрытое пробкой, используется для очистки насоса.

Вода из рубашки

Рис. 11. Насос с лопастями луночного типа. Рис. 12. Эксцентриковый лопастный насос

Плунжерный насос. Сиропные продуктовые насосы-дозаторы благодаря регулированию хода плунжера используются как в качест­ве дозатора, так и для перекачки фруктово-ягодных масс, начинок, какао-масла и других густых, вязких пищевых масс.

Производительность насоса можно регулировать с помощью кулисного устройства, приводимого в движение рукояткой и винтом. На кулисе регулирующего устройства прикреплена шкала с делениями для установки необходимого хода плунжера. Насос смонтирован на вертикальной стойке. Привод насоса осуществляется от электродви­гателя через редуктор, кривошип и шатун.

Принцип работы плунжерного насоса-дозатора состоит в следу­ющем. Электродвигатель 9 (рис. 13, б)через муфту 8 приводит в движение червячный редуктор 7. Выходной вал редуктора снабжен кривошипом 6, который посредством шатуна 5 приводит в колеба­тельное движение рычаг 4, поворачивающийся относительно опоры, установленной на подвижной гайке 12. Положение гайки 12 можно изменять вращением винта 11с помощью рукоятки 13 (тонкой линией показано крайнее левое положение гайки). При изменении положения гайки 12 ползун 3, сквозь который свободно проходит рычаг 4, может совершать большее или меньшее перемещение в вертикальной плоско­сти (S_min и S_max - соответственно минимально и максимально возмож­ный ход плунжера). С ползуном 3 жестко связаны шток 10 и плунжер 2, скользящий в цилиндре 1. При движении плунжера вверх происходит засасывание жидкости через клапан 16 в цилиндр 1, а при обратном движении плунжера жидкость перетекает через нагнетательный клапан 14. Клапаны располагаются в клапанной коробке 15, которая подсоединяется к патрубкам продуктового трубопровода.

16

Продукт

Рис. 13. Плунжерный насос-дозатор: а - общий вид; б - кинематическая схема

Винтовой насос. Позволяет плавно перекачивать продукты без пульсации, ровным потоком. Рабочая часть насоса - стальной винт, вращающийся в резиновой обойме, внутренняя полость которой представляет собой винтовую поверхность.

На рис. 14 представлен винтовой насос, состоящий из следу­ющих основных частей: рабочей части, станины, подшипникового узла и привода (на рис. 14 не изображен). Основным элементом насоса (см. рис. 14) является рабочая часть, состоящая из всасывающего патрубка 1, однозаходного винта 2, выполненного из коррозионно-стойкой стали и вращающегося в резиновой с металлическим кожу­хом 4 обойме 3. При вращении винта продукт перемещается вдоль оси винта в нагнетательный патрубок 6.

Рис. 14. Винтовой насос

Любое поперечное сечение (А- А) винта 2, перпендикулярное оси вращения, представляет собой круг. Центры этих кругов лежат на винтовой линии, осью которой является ось вращения винта. Рассто­яние от центра поперечного сечения винта до его оси называется эксцентриситетом и обозначается буквой е. Сечение внутренней полости обоймы образовано двумя полуокружностями и двумя каса­тельными. Ширина полости обоймы на 0,5-0,8 мм меньше диаметра винта, что обеспечивает герметичность камер, образующихся во время вращения винта в обойме. Ось винта перемещается по окружности диаметром D=2e.

Крутящий момент от приводного устройства через шпонку 15 и вал 16, выполненный с полым левым хвостовиком 10, передается кардан­ным валом 11 винту 2. Карданный вал 11, снабженный шарнирными пальцами 5 и 14, создает условия для вращения винта 2 и перемещения его оси с максимальным отклоненнием от оси кожуха 4 на величи­ну 4е. Пальцы 5 и 14 фиксируются в гнездах пробками-заглушками 17. Чтобы заглушки не отвинчивались в процессе работы насоса, они закрепляются специальными упорными шайбами 18.

Полый хвостовик 10 вращается в шарикоподшипниках 13, заклю­ченных в корпусе 12, который крепится на станине 19. В том месте, где хвостовик 10 входит в кожух 4, установлено герметизирующее саль­никовое уплотнение, которое состоит из фетровых колец 7, нажимной втулки 8 и накидной гайки 9.

Простота конструкции и небольшое число деталей рабочего органа при правильной эксплуатации обеспечивают бесперебойную работу насоса. И только сальниковое уплотнение нуждается в периодическом наблюдении.

Основной задачей автоматического регулирования гидротранспортных уста­новок это поддержание оптимального режима работы. В общем случае это достигается при работе с такой консистенцией и скоростью движения пульпы по трубопроводу, при которых расход жидкости для перемещения на­сыпного груза не превышает расход, не­обходимый для достижения требуемой производительности по твердой фрак­ции, при обеспечении устойчивой и на­дежной работы установки. При опти­мальном режиме, как правило, умень­шается расход энергии на транспорти­рование пульпы, а также на перекачку воды для последующего ее использова­ния.

Для одной и той же установки расход энергии зависит от потери напора на единицу длины трубопровода. В гори­зонтальном трубопроводе потеря напо­ра обусловлена только сопротивления­ми при движении пульпы.

Из полученной эксперимен­тальной диаграммы рис. 15, потери напора растут с увеличением консистенции пульпы, но общий объем перекачиваемой пульпы и воды с увеличением консистенции уменьшает­ся значительно быстрее, поэтому в об­щем случае рациональной является ра­бота с гидросмесью, имеющей высокую (до известного предела) консистенцию. Потери напора для воды растут почти пропорционально скорости, а для пульпы сначала умень­шаются (до значения, при котором ча­стицы груза в основном начинают дви­гаться в пульпе во взвешенном состоя­нии), а затем возрастают тоже почти пропорционально скорости. Таким образом, устойчивый экономический ре­жим работы достигается при скоростях пульпы, несколько превышающих на­именьшие ее значения, т. е. примерно по пересекающей прямой на рис. 15.

Рис. 15. Зависимость потерь напора от концентра­ции пульпы (%) и скорости ее движения

Допускаемая концентрация гидросме­си зависит главным образом от свойств перемещаемого насыпного груза. Для установки гидравлического транспорта нетяжелых и легко перемещаемых гру­зов (например, торфа, мелкого угля) она может быть выше, чем для трудно пере­мещаемых (например, руды). Если свойства груза не остаются неизменны­ми; в этом случае изменяются потери напора и потому следует соответствен­но регулировать и концентрацию ги­дросмеси.

Рассмотрим автоматическое измене­ние концентрации пульпы в зависимо­сти от действительной потери напора в горизонтальном трубопроводе, и сопротивления в нем на примере установки с естественным на­пором в вертикальном (или наклонном) трубопроводе (рис. 1 б).

Давление на выходе из трубопровода близко к атмосферному, следовательно, в начале горизонтального трубопровода скоростной напор выходящей струи приблизительно равен сопротивлению по всей его длине. Установленный в этом месте дистанционный манометр может служить датчиком, регистрирую­щим сопротивление, и через соответ­ственную аппаратуру по кабелю переда­вать импульс вверх к погрузочной стан­ции. Последняя состоит из бункера, питателя под бункером, смесительной воронки и трубопровода.

При постоянном количестве подавае­мой в систему воды автоматическое ре­гулирование концентрации пульпы мо­жет производиться изменением количе­ства загружаемого в воронку груза, что достигается перестановкой над питате­лем заслонки или изменением режима работы питателя (наиболее просто это осуществляется на питателе вибрацион­ного типа). При увеличении сопротивле­ния в трубопроводе сверх определенно­го предела питатель должен уменьшать количество загружаемого в воронку гру­за, а при уменьшении сопротивле­ния - увеличивать.

Рис. 16. Схемы гидро­транспортных установок с пульпонасосом с автоматиче­ским регулированием про­изводительности: а - с применением гидро­муфты; б - с применением регулируемого электродвига­теля

Еще одна задача регулирования ги­дротранспортной установки состоит в обеспечении нормального режима при неравномерном по техническим при­чинам поступлении твердой фракции и пульпы (например, при подаче от кот­лов гидросмеси со шлаками). Наиболее просто это выполняется на установке с пульпонасосом регулированием ча­стоты вращения его рабочего колеса. Две схемы таких установок с автомати­чески регулируемой производитель­ностью в зависимости от указателя уровня пульпы в резервуаре 1, из кото­рого она засасывается пульпонасосом, показаны на рис. 16. На установке, по­казанной на рис. 16, а, частота враще­ния рабочего колеса пульпонасоса 8 из­меняется регулированием гидромуфты 3, соединяющей вал колеса с коротко-замкнутым асинхронным двигателем 4; на установке, изображенной на рис. 16, б, - регулированием частоты вращения электродвигателя 4 с фазным ротором. В обоих случаях импульс для регулирования передается от указателя уровня 1 пульпы в резервуаре 2, сигнал от указателя уровня воспринимается контрольным аппаратом 7. В установке, изображенной на рис. 16, а, кон­трольный аппарат посылает соответ­ствующий импульс на исполнительный механизм, изменяющий с помощью сер­вомотора 6 положение рычага регулято­ра 5 скорости ведомого вала гидравли­ческой муфты 3.

В установке, показанной на рис. 16, б, контрольный аппарат 2 передает им­пульс на барабанный контролер 3, ре­гулирующий частоту вращения двига­теля 4 с фазовым ротором.

Для плавного регулирования частоты вращения рабочего колеса пульпонасоса в широком пределе можно использо­вать имеющую высокий КПД объем­ную гидропередачу. Для этой цели при­меняют гидротрансформаторы и уста­новки с выпрямителем и двигателем постоянного тока.

На некоторых установках автомати­ческим регулированием соотношения твердого и жидкого компонентов под­держивается определенная консистенция пульпы. На установках с камерным пи­тателем может регулироваться степень заполнения или продолжительность ци­кла работы питателя, а также количе­ство нагнетаемой в трубопровод воды. Датчиками в обоих этих случаях могут служить специальные приборы для ав­томатического определения консистен­ции пульпы - консистомеры. Из них на­иболее перспективны радиометрические датчики, производящие просвечивание трубопровода гамма-лучами. Действие одного из таких приборов основано на том, что при прохождении через пуль­попровод гамма-лучей происходит их ослабление в зависимости от насыщен­ности гидросмеси твердым компонен­том.

Дата добавления: 2014-01-06