Центробежные насосы Исполнитель

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

Центробежный насос простейшего типа состоит из следующих основных конструктивных элементов: рабочего колеса 2, корпуса 3, предназначенного для объединения всех элементов конструкции насоса и для подвода и отвода жидкости. С помощью уплотнения 1 значительно уменьшаются утечки жидкости из области повышенного давления в область всасывания.

{spoiler=Продолжать Читать}

Рабочее колесо закреплено на валу 4, который опирается на подшипники 5.

Валы насоса  и двигателя соединяются муфтой 6.

Напор, создаваемый одним рабочим колесом в современных насосах шахтного типа, не превышает 150м вод.ст. для получения больших напоров последовательно соединяют несколько рабочих колес. Такой насос называется многоступенчатым. Все колеса многоступенчатого насоса посажены на общий вал, образуя единый ротор машины.

Лопастные насосы могут быть классифицированы по удельному числу оборотов.

Коэффициент быстроходности n_s связывает рабочие параметры турбомашины с относительными геометрическими размерами колеса.

Наиболее широко распространение в горной промышленности получили центробежные насосы с тихоходными и нормальными рабочими колесами , так как в этом случае могут быть удовлетворены требования, предъявляемые к шахтным  центробежным насосам в отношении напорности и экономичности. В настоящее время стараются использовать для главного водоотлива более быстроходные насосы, так как при этом увеличивается их к.п.д. и уменьшаются габариты и вес.

Допустимая высота всасывания насоса. Кавитация

Условия всасывания жидкости в насос существенно влияют на режим его работы.

Насос может быть   расположен выше уровня воды в водосборнике, т. е иметь положительную геометрическую высоту всасывания Н_вс, или ниже уровня воды в водосборнике, т.е иметь отрицательную высоту всасывания или подпор. 

 В гл. 11. Было получено уравнение (), из которого можно найти абсолютное давление во всасывающем патрубке насоса:

Абсолютное давление на свободной поверхности воды в колодце для шахтных условий равно барометрическому давлению,

Обозначим

Величина Н_всвак называется вакуумметрической высотой всасывания. Ее можно определить по показанию вакуумметра, установленного на всасывающем патрубке насоса.

Таким образом,

Падение давления в потоке жидкости на участке от высасывающего патрубка насоса до входа в рабочее колесоh_а определяется по формуле проф. С.С.Руднева:

Здесь С – коэффициент, зависящий от конструкции насоса:

С= 800-1000.

Следовательно, давление р в потоке жидкости перед рабочим колесом можно определить по следующей формуле:

Совместно рассматривая соотношения () и () , получим

Из уравнения () видно, что геометрическая высота всасывания зависит от величины атмосферного давления, абсолютного давления в потоке жидкости перед входом на лопатки рабочего колеса р, скорости и потерь напора во  всасывающем  трубопроводе и величины h_а.

Для данной водоотливной установки при постоянной подаче Q максимальная геометрическая высота всасывания Н_{вс макс} будет в том случае, когда давление р станет минимальным.

Минимальное же давление в жидкости равно давлению парообразования р_пара пир данной температуре.

Значения давления парообразования при  различных температурах следующие:

^оС …..                  10     20     30     40     50     60     70     80     90     100

р_пара/g, м вод.ст. 0,12    0,24    0,43    0,76    1,27   2,07   3,25    4,87    7,41   10,78

Абсолютное давление жидкости при входе ее на лопатки рабочего колеса р может оказаться меньше давления парообразования при данной температуре, что приведет к образованию полостей, заполненных паром. При движении жидкости через проточную часть насоса эти пузырьки пара быстро  конденсируются, когда они входят в зону с более высоким давлением. Частицы жидкости, заполняющие полость конденсирующегося пузырька, движутся к со центру со значительными скоростями. При внезапной остановке  жидкости происходит местный гидравлический удар большой силы. Комплекс явлений, связанных с парообразованием внутри жидкости и последующей конденсацией паровых пузырьков, сопровождающийся гидравлическими  ударами, называется кавитацией.

О  появлении кавитации можно судить по следующим признакам:

1. возникновение шума и вибраций насоса, происходящих из-за конденсации пузырьков пара в области повышенного давления:
2. резкое изменение эксплуатационных характеристик насоса. В многоступенчатых насосах кавитация наблюдается только в первой ступени: поэтому изменение эксплуатационных характеристик у них менее отчетливо по сравнению с одноступенчатыми насосами:
3. кавитационное разрушение материалов. Оно является следствием главным образом механического воздействия при разрушении пузырьков пара . механическое разрушение защитной пленки окислов приводит к интенсификации электрохимических процессов коррозии. Кавитационное разрушение материалов  есть результат совместного действия эрозии и коррозии.

Для  предупреждения явления кавитации необходимо иметь определенный запас давления в потоке жидкости при входе на лопатки рабочего колеса.

Осевое давление и способы его уравновешивания

При работе центробежного насоса возникают силы от осевого давления, достигающие во многих случаях значительных величин.

На рис .31 показана эпюра давлений на левой и правой поверхностях рабочего колеса, а также эпюра разности давлений. На выходе из рабочего колеса давление равно р₂ на входе в него – р₁.

Жидкость, находящаяся в пространстве между рабочим колесом и корпусом насоса, приходит во вращение с угловой скоростью, равной приблизительно половине угловой скорости вращения рабочего колеса. Вследствие этого давление жидкости на наружные поверхности дисков рабочего колеса  изменяется в радиальном направлении по параболическому закону. Давления справа и слева в области от радиуса окружности выхода из рабочего колеса R₂ до   радиуса переднего уплотнения рабочего колеса R_y равны и уравновешены.

В предела от R_yдо радиуса вала R_в давление слева р₁ значительно меньше, чем справа. Эта разность давлений является причиной появления осевой силы, направленной в сторону входа в рабочее колесо.

Величина силы от осевого давления численно равна объему эпюры разности давлений.

Строго говоря, на величину силы от осевого давления влияет также изменение  направления движения жидкости в поточной части рабочего колеса. Для многоступенчатого центробежного насоса с ила от осевого давления пропорциональна числу ступеней и достигает значительной величины

В некоторых случаях для уравновешивания сил от осевого давления применяют рабочие колеса с отверстиями в заднем диске. Для уменьшения утечки жидкости через эти отверстия устанавливается заднее уплотнение на уровне переднего уплотнения рабочего колеса.

Применение этого способа уравновешивания силы от осевого давления связано со сравнительно большими объемами и гидравлическими потерями энергии.

Широко распространенным способом уравновешивания сил от  осевого давления многоступенчатых насосах является встречное расположение рабочих колес . этот  способ применяется главным образом в спиральных центробежныхнасосах.

Во всех рассмотренных случаях нельзя добиться полного уравновешивания сил от осевого давления и для восприятия остаточных осевых усилий предусматривается установка упорного или радиально-упорного подшипника.

В многоступенчатых секционных центробежных насосах уровновешивание сил от осевого  давления осуществляется с помощью разгрузочного диска  , жестко закрепляемого на валу за рабочим колесом последней ступени насоса. Между разгрузочным диском и неподвижной втулкой корпуса имеется осевой зазор. Левая полость разгрузочной камеры сообщается с последней ступенью насоса, а правая полость – с атмосферой.

 При работе насоса быстро изнашиваются уплотнительные кольца К, поэтому они обычно выполняются съемными.

При применении разгрузочного устройства  обеспечиваются минимальные габариты насоса в осевом направлении, резко  снижается нагрузка на сальник со стороны нагнетания.

Недостаток этого способа уравновешивания сил от осевого давления яаляется снижение к.п.д насоса.

{/spoilers}