Конструкции центробежных насосов Исполнитель

Конструкции центробежных насосов

Конструкции насосов и их деталей весьма разнообразны, однако они имеют много общего. Рассмотрим несколько примеров конструкций центробежных насосов и их деталей. Основными деталями насосов является рабочие с, вал, корпус, сальники и подшипники.

{spoiler=Продолжать Читать}

Рабочие колеса. Рабочие колеса выполняют содностороним или двухсторонним подводом жидкости. Рабочие колеса бывают закрытыми и открытыми.

 Закрытое рабочее колесо состоит из двух дисков, между которыми расположены лопатки. В рабочих колесах открытого типа отсутствует передние диск, они применяются при перекачке загрязненных жидкостей. В большинстве случаев  практики применяются закрытые рабочие колеса.

Неравномерные распределение скоростей приводит к дополнительным гидравлическим потерям и ухудшению кавитационных качеств насоса.

Конструктивные формы подводов следующие:

Прямолинейный конфузор – это сходящийся конический участок простейшей формы подвода, которая возможна только при консольном расположении рабочего колеса на валу насоса.

Кольцевой подвод – канал постоянного сечения, расположенный по окружности входа в рабочее колесо.

При наличии кольцевого подвода вал насоса обтекается жидкости, что приводит к образованию вихревой зоны за валом. По этому кольцевой подвод не обеспечивает равномерного поля скоростей перед входом в рабочее колесо.

Кольцевые подводы применяются в ряде конструкций многоступенчатых насосов секционного типа.

Полуспиральный подвод – канал  переменного сечения, расположенный по окружности входа в рабочее колесо.

Сечение степенно увеличивается от радиального носика а

При наличии полуспирального подвода половина потока жидкости попадает во всасывающее отверстие рабочего колеса, не обтекая вала, а другая половина потока плавно обтекает вал и равномерно распределяется по полуокружности. При  этом вал обтекается без образования вихревой зоны. Полуспиральный подвод находит в настоящее время широкое применение в многоступенчатых насосах и в одноступенчатых насосах с двухсторонним подводом  жидкости.

Отводящие устройства насосов. Вода вытекает из рабочего колеса насоса с большой скорость. Для  уменьшения гидравлических потерь напора необходимо уменьшить скорость воды , преобразовав при этом кинематическую энергию жидкости в энергию давления.

Поток жидкости, отбрасываемой рабочим колесом, закручен. Для уменьшения гидравлических потерь напора необходимо этот поток раскрутить. Отводящее устройство насоса предназначено для   сбора жидкости, отбрасываемой рабочим колесом, раскручивания потока, преобразования кинетической энергии жидкости в энергию давления с возможно меньшими потерями и для направления потока в нагнетательный трубопровод или в следующее рабочее колесо.

Конструкции шахтных центробежных  насосов.

А) одноступенчатые насосы применяются для лавного водоотлива из неглубоких шахт и  для участкового водоотлива.

Кроме рассмотренных ранее одноступенчатых насосов с односторонним подводом воды к рабочему колесу , широкое распространение получили  спиральные насосы с двухсторонним подводом жидкости. Корпус этих насосов имеет разъем в горизонтальной плоскости. Это облегчает сборку и разборку насоса и создает ряд дополнительных технологических преимуществ.

Б) многоступенчатые насосы являются основным типом насосов для шахтного водоотлива. Многоступенчатые насосы секционного типа имеют поперечный относительно вала разъем корпуса. В качестве отводящих устройств используется  направляющие аппараты.

Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций имеется возможность менять напор путем установки нужного число рабочих колес и направляющих аппаратов. При этом изменяется только длина валов и стяжных шпилек.

Шахтные центробежные насосы типа МС имеют скорость вращения вала до 3000 об/мин, сравнительно меньший вес и габариты, более высокий к.п. д., чем ранее выпускавшиеся и снятые с производства насосы типа КСМ и АЯП со скоростью вращения вала до 1500 об/мин.

  Недостатки секционных насосов следующие: для ремонта необходима полная разработка насоса, а также отсоединение всасывающего и нагнетательного трубопроводов: система уравновешивания сил от осевого давления недостаточно надежна в эксплуатации:

Трудности контроля зазоров при сборке.

Специальные типы центробежных насосов. Кроме насосов, рассматреных выше,  в горной промышленности применяются центробежные насосы специального назначения.

В вертикальных насосах непогружного типа насос 1 находится в скважине с водой, а электродвигатель  располагается у устья скважины. Наличие длинного трансмиссионного вала 2 ограничивает глубину откачки. Этот недостаток устранен в вертикальных насосах погружного типа, у  которых двигатель погружается в воду вместе с насосом.

Артезианские насосы непогружного типа АТН, А и НА  выпускаются для напоров до 100 м вод.ст. и подачи от 18 до 1200 м³/ч при диаметрах скважин от 200 м³/ч при диаметрах скважин от 200 до 600 мм.

Погружные вертикальные насосы типа АП, ПМНЛ и АПТ выпускаются для напоров до 100 м вод.ст. и подачей от 7 до 200 м³/ч при диаметрах скважин от 150 до 300 мм. Осваиваются погружные насосы с подачей до 300 м³/ч при напоре до 600 м вод.ст. для водоотлива при проходке вертикальных стволов и откачке затопленных выработок применяются подвесные вертикальные центробежные насосы. Насос 1 и электродвигатель 2 находятся на общей раме 3, подвешиваемой на канате при помощи шкива 4.

При гидравлической добыче полезных искапаемых для откачки воды, содержащей большое количество твердых примесей, служат углесосы. Рабочее колесо углесоса выпускаются одно и двухступенчатыми.

Условия нормальной работы центробежных насосов в сети

Нормальная эксплуатация центробежных насосов возможна при соблюдении следующих условий:

1. статическое противодавление во внешней сети должно быть меньше напора насоса при нулевом расходе Н₀. При  выполнении этого требования обеспечивается однозначный режим работы насосной установки.

На  практике возможны небольшие колебания скорости вращения электродвигателя насоса. Уменьшение скорости вращения вала насоса может привести к появлению неустойчивых режимов работы.

Для того чтобы исключить  возможность появления неустойчивых режимов работы насоса, необходимо обеспечить следующее условие:

2. режим работы центрабежного насоса должен быть в области его промышленного использования.

Выполнение этого условия обеспечивает экономическую работу насоса.

3. отсутствие кавитации. Кавитация будет отсутствовать в этом случае, когда вакуумметрическая высота всасывания Н_всвак окажется меньше ее допустимого значения Н^доп_всвак

Выполнение этого условия обеспечивается рядом мероприятий.

В ряде случаев практики для обеспечения нормальных условий эксплуатации центробежных насосов приходятся регулировать режим их работы для приспособления насосов к конкретным шахтным условиям.

Возможно применение следующих способов регулирования:

1. дросселирование в нагнетательном трубопроводе:
2. изменение скорости вращения вала насоса:
3. подрезка рабочих колес:
4. уменьшение числа рабочих колес.

Дросселирование в  нагнетательном трубопроводе. При этом способе регулирования напорная

Характеристика насоса не изменяется. Прикрывая задвижку на нагнетательном трубопроводе, увеличивают сопротивление трубопровода.

Этот способ регулирования весьма неэкономичен, но он применяется благодаря своей простоте.

В практике рудничного водоотлива этот способ регулирования не находит применения, так как при снижении  число оборотов уменьшается высота подъема воды насоса, которая в условиях стационарного – водоотлива должна быть практически постоянной.

Подрезка рабочих колес. Подрезкой рабочих колес можно изменить индивидуальную характеристику насоса.

Уменьшая внешне диаметр рабочего колеса D₂ до значения D^’₂, изменяют характеристики насоса при сохранении постоянного числа оборота в соответствии со следующими соотношениями:

Используя эти формулы, можно построить приближенно новые характеристики насоса для различных значений внешнего диаметра рабочего колеса.

Для изменения режим работы насоса следует иметь несколько комплектов роторов или рабочих колес и заменять их. При  уменьшении внешнего диаметра рабочего колеса на 20% к.п.д. Насоса снижается на 4 %.

Уменьшение числа рабочих колес. Число рабочих колес z’ определяется величинами манометрического напора Н и  напора, создаваемого одним колесом h_к’

Зная необходимое число рабочих колес z’ , можно определить, сколько следует удалить лишних колес. Регулирование центробежных насосов уменьшением числа рабочих колес широко применяется в шахтных условиях.

{/spoilers}