Билет №9. Вопрос 1. Способы регулирования режима работы поршневых насосов

Вопрос 1.
Способы регулирования режима работы поршневых насосов

Поршневой насос 1 состоит из цилиндра 1, в котором с частотой n совершает возвратно-поступательные движения поршень. При вса­сывании открывается клапан 2, при нагнетании — клапан 3.

Средняя производительность идеального поршневого насоса простого действия

Qт = S × L × n, (6.3.2.22)

где S — площадь поперечного сечения цилин­дра; L — ход поршня.

Для сглаживания пульсаций давления и подачи жидкости, обусловленных неравномерностью мгновенной подачи, поршневые насосы обору­дуют своеобразными накопителями энергии и жидкости — воздушными колпаками: 4 — на линии всасывания и 5 — на линии нагнетания.

При этом, например, в колпаке на всасываю­щей линии происходят следующие процессы. При движении поршня вправо идет процесс всасывания, причем наибольшая подача жид­кости в насос должна происходить при макси­мальной скорости поршня, т. е. в середине его хода, а наименьшая — в левой и правой мерт­вых точках. Жидкость во всасывающем трубо­проводе должна была бы тоже изменять свою скорость, на что требуются дополнительные затраты энергии. Однако благодаря наличию колпака под действием перепада давлений в нем и в рабочей камере насоса при максималь­ной подаче значительная часть жидкости по­ступает в насос из колпака, при минимальной подаче запас жидкости в колпаке пополняется из линии всасывания. Таким образом, воздух, сжимаясь, накапливает энергию, одновременно в колпаке накапливается жидкость. При «де­фиците» жидкости, поступающей из всасы­вающего трубопровода, сжатый воздух в кол­паке, расширяясь, выталкивает жидкость в насос, восполняя этот «дефицит». В результате снижаются потери энергии (т. е. возрастает действительный напор насоса), а также увели­чивается допустимая высота установки насоса.

Cредний объем воздуха в колпаках должен быть:

для насосов простого действия

Vср1  0,55; (6.3.2.25)

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощ­ность. Производительность (подача) Q (м3/сек) определяется объёмом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в еди­ницу времени.

Напор Н (м)- высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счёт энергии, сообщаемой ей насосом.

Н= h + pн – рвс/ρg.

Известно несколько способов регулирования подачи:

• путём изменения числа ходов вытесни­теля при помощи коробки передач. Последняя может быть встроена в механиче­скую часть насоса (НБ-80/6,3 и др.) или выне­сена в виде отдельного узла;

• путём изменения хода поршня или плунжера;

• путём комбинированного применения коробки передач и смены поршня или плун­жера (насосы НБ-160/6,3);

• путём изменения длины хода и числа ходов поршня или плунжера.

Регулирование подачи насоса с помощью ко­робки передач имеет определенные преимуще­ства перед другими способами за счет про­стоты, надежности, оперативности, а также возможности широкого диапазона изменения скорости, а, следовательно, и подачи насоса. Кроме того, применение коробки передач по­зволяет унифицировать оборудование.

Регулирование подачи путём изменения длины хода вытеснителя может осуществляться с по­мощью кулисного механизма или перемеще­нием кривошипного пальца в эксцентрике. Такая система технологически целесообразна, так как позволяет бесступенчато изменять ко­личество жидкости, подаваемой на забой. Од­нако при этом способе регулирования подачи существенно увеличивается объем "вредного пространства", что отрицательно влияет на всасывающую способность насоса. Этот спо­соб не получил широкого распространения также и из-за сложности механизмов регулиро­вания. Опыт эксплуатации ряда отечественных и зарубежных плунжерных насосов, подача которых регулируется изменением числа ходов с помощью коробки передач, показал, что они наиболее удобны и оперативны в работе, а такжеобладают высокой надёжностью.