Классификация центробежных насосов

1) по способу отвода жидкости из рабочего колеса в камеру:

а) спиральные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в нагнетательный трубопровод;

б) турбинные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает в спиральный корпус через направляющий аппарат, представляющий неподвижное колесо с лопатками.

2) по способу разъема корпуса:

а) с горизонтальным разъемом корпуса;

б) с вертикальным разъемом корпуса - эти насосы называются секционными, т.к. корпус состоит из нескольких секций (по числу колес).

3) по числу рабочих колес:

а) одноступенчатые;
б) многоступенчатые; (для больших напоров, количество ко­лес бывает до 10, иногда 12. Дальнейшее увеличение количества ступеней не­целесообразно вследствие больших потерь напора)

4) по способу подвода жидкости к колесу:

а) с односторонним подводом;
б) сдвусторонним подводом;

54) по положению вала:
а) с горизонтальным валом;
б) с вертикальным валом;

6) по развиваемому напору:
а) низконапорные (напор до 20 м );
б) средненапорные (напор от 20 до 60м );
в) высоконапорные (напор более 60м );

7) по характеру перекачиваемой жидкости:
а) водопроводные. б) канализационные;

в) производственно-технические - для перекачивания нефти, кислот, горячей и шахтной воды;

г) землесосы, применяемые для намыва плотин и при дноуглубительных работах.

д) шламовые, применяемые в цементной и нефтяной промышленности, цветной металлургии.

8). По степени быстроходности рабочего колеса:

а) тихоходные; б) нормальные; в) быстроходные.

 

9) по способу соединения с двигателем:

 А) на приводные (со шкивом или редуктором), соединяемые не­посредственно с двигателями с по­мощью муфты,

Б) моноблочные, ра­бочее колесо которых устанавливает­ся на удлиненном конце вала электродвигателя.

Достоинства центробежных насосов:

· компактность и простота конструкции;

· простота соединений с электродвигателем и другими силовыми установками, что повышает КПД установки;

· простота пуска и регулирования;

· плавная работа;

· экономичность в эксплуатации;

· надежность, долговечность в работе и возможность применения для перекачки любых жидкостей.

Недостатки центробежных насосов:

· низкий КПД малых насосов;

· сложность отливки рабочего колеса;

· необходимость заполнения жидкостью корпуса перед пуском;

- плохая доступность рабочих колес многоступенчатых насосов.

 

Рис. 1-4. Простой центробежный насос
1 - рабочее.колесо; 2 - корпус; 3 -всасывающая труба; 4 -напорная труба; 5 - вал; 6 - сальниковое уплотнение.

 

 Параметры насосных установок

Основными техническими параметрами, характеризующими работу насоса, являются: напор, подача, потребляемая мощность, к.п.д., число оборотов и высота всасывания.

Геометрическая высота всасывания Н_в — расстояние по вер­тикали от уровня поверхности жидкости в резервуаре до оси насоса. 

Геометрическая высота нагнетания Н_н — расстояние по вер­тикали от оси насоса до сливного отверстия напорного трубо­провода.

Геометрический напор насосной уста­новки Н_г является полной геометрической высотой подъема жидкости.

При вертикально расположенном трубопроводе  

 Н_г = Н_в + Н_н

при наклонно расположенном трубопроводе

Н_г =L_п sinα_п + L_нsinα_н

где L_п и L_н— длина соответственно подводящего (от поверхности жидкости в колодце до насоса) и напорного трубопроводов; α_п и α_н — углы наклона к горизонту соответственно подводящего и напорного трубопроводов.

Напор Н, создаваемый насосом, складывается из геометри­ческого напора, гидравлических потерь в трубопроводе и ско­ростного напора, затрачиваемого на сообщение жидкости ско­рости. Величина скоростного напора (v²/2g) невелика, и потому в расчетах ею можно пренебречь. Напор насосов обычно выражают в метрах столба откачиваемой жидкости.

Для транспортирования воды из шахты необходимо создавать большой напор, поэтому применяют многоступенчатые насосы с последовательным соединением на одном валу до 10 односторон­них рабочих колес.

По расположению вала насосы бывают горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальные насосы в шахтной практике имеют наиболь­шее применение. Вертикальные насосы применяются при про­ходке стволов и откачке затопленных шахт, а также на главных водоотливных установках.

Рабочие колеса насосов бывают односторонние и двусторонние, т. е. с односторонним и двусторонним подводом к ним жидкости (рис. 54). Односторонние рабочие колеса применяются как в мно­гоступенчатых, так и в одноступенчатых насосах, а двусторон­ние — в некоторых одноступенчатых насосах.

 

К. п. д. насоса зависит от чистоты обработки поверхностей каналов колеса, числа и длины лопастей, закономерности измене­ния площади поперечного сечения межлопастного канала. Движе­ние воды в колесе тем правильнее, чем больше лопастей, но при значительном их числе увеличиваются гидравлические потери. Обычно в одном колесе 6... 9 лопастей.

В шахтных насосах чаще применяются закрытые колеса, так как допускают разбег вала, необходимый при наиболее распро­страненном способе уравновешивания осевой силы, и при них меньше утечки жидкости через зазоры. Открытые колеса целе­сообразно применять для транспортирования загрязненных жидкостей.

 При увеличе­нии быстроходности колес, как правило, возрастает и к. п. д. Тихоходные колеса обеспечивают высокие напоры и сравнительно небольшие подачи, быстроходные — наоборот. Шахтные насосы имеют в основном тихоходные и нормальные колеса, удовлетворя­ющие требованиям по напору, подаче и экономичности.

Для неагрессивной воды рабочие колеса изготавливаются литыми из чугуна или стали, для кислотной — из легированных хромом и никелем сталей, цементированного хромом чугуна, хромистого или кремнистого чугуна, кислотоупорных бронз и пластмасс.

Так как из рабочего колеса насоса жидкость выходит с большой скоростью, достигающей 50 м/с, а для уменьшения потерь напора скорость в каналах насоса должна быть не более 5 м/с, применяются спиральный отвод и лопаточные направляющие аппараты. В многоступенчатых насосах рабочие колеса находятся внутри направляющего аппарата, изготавливаемого обычно из материала колеса.

Уплотнения в насосе необходимы для устранения утечек жидкости, снижающих подачу насоса, и для предупреждения попадания атмосферного воздуха в месте прохода вала через крышку насоса со стороны всасывания.

Утечки воды происходят через зазоры между рабочим колесом и лопаточным отводом или корпусом, а также в месте прохода вала через крышку насоса со стороны нагнетания. Для уменьшения утечек необходимо увеличивать сопротивления в зазорах за счет удлинения щелей и уменьшения их в радиальном направлении. Внутренние уплотнения в насосах образованы уплотнительными кольцами, изготовленными из бронзы, стали, чугуна или пластмасс.

Места выхода вала насоса через крышки всасывания и нагне­тания имеют уплотнительные устройства — механические уплот­нения контактного трения (сальники). Уплотнение на стороне всасывания препятствует подсасыванию воздуха в насос, а уплот­нение в крышке нагнетания предотвращает выброс жидкости из насоса. Механические уплотнения выполняются кольцами шнура из мягкого, пропитанного антифрикционным составом материала (хлопчатника, пеньки, асбеста). При вращении вала вследствие трения его о набивку уплотнения выделяется тепло, для отвода которого необходимо, чтобы сальник пропускал некоторое коли­чество жидкости. Кроме механического уплотнения на стороне всасывания имеется гидравлическое уплотнение — гидрозат­вор.

Всасывание жидкости насосами происходит под давлением атмосферного воздуха при определенном (меньшем атмосферного) давлении на входе в насос.

Высота всасывания насоса  определяется на осно­вании уравнения Бернулли, составленного относительно плоскости отсчета, за которую принят уровень жидкости в  резервуаре

z- высота над плоскостью отсчета

 h – потери напора

Движущийся поток жидкости на своем пути преодолевает силы трения жидкости о стенки трубы или канала и различные местные сопротивления, вследствие чего возникают потери удельной энергии. Потери напора различают двух видов:

- потери по длине потока;

- потери на преодоление местных сопротивлений.

Полные потери напора равны сумме всех потерь

Местные потери напора обусловливаются преодолением местных сопротивлений, создаваемых фасонными частями, арматурой и прочим оборудованием трубопроводных сетей. Местные сопротивления вызывают изменение величины или направления скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода, что связано с появлением дополнительных потерь напора. Движение в трубопроводе при наличии местных сопротивлений является неравномерным.

Высота всасывания будет максимальной при минимальном значении давления p/pg на входе в насос. Минимальное давление в жидкости равно давлению парообразования при данной температуре.