ГлавнаяРазноеПринцип действия центробежных насосов устройство и

Устройство и принцип действия центробежных насосов. Принцип действия центробежных насосов устройство и


Устройство центробежного насоса и принцип его действия

В повседневной жизни среди различных устройств, которые были созданы для перекачивания всевозможных жидкостей, наиболее эффективным и практичным, не без основания, считается центробежный насос. Простота конструкции, в сочетании с высокой производительностью и возможностью создать большое давление, обусловили широкое применение такого агрегата почти во всех сферах жизнедеятельности современного человека.

К этому типу оборудования относятся и большинство насосных станций или бытовых помп, которые применяются для устройства в частных строениях автономного водопровода и для полива дачных участков.

Принцип действия таких устройств основывается на физическом законе возникновения центробежной силы, которая возникает при вращательном воздействии лопастей колеса на жидкость. Чтобы лучше понять принцип работы насоса нужно досконально изучить основные типы и конструктивную особенность этого агрегата.

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы условно можно классифицировать по ряду конструктивных характеристик.

По количеству ступеней:

  • Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо. Такая конструкция считается самой простой и классической.
  • Многоступенчатые агрегаты используются в случаях, когда возникает необходимость создать большое давление жидкости. В них на один вал посажено несколько рабочих колёс. Каждое колесо находится в своей рабочей камере, что и образует отдельную ступень. Перекачиваемая жидкость последовательно поступает из одной ступени в другую, пока не попадёт в выходной патрубок. При этом общий напор системы будет равен сумме напоров, который может развить каждая ступень.

По числу дисков рабочего колеса:

  • Только с диском в задней части рабочего колеса.
  • С диском в задней и передней части колеса. Такие устройства используются для перекачки густой жидкости или в водопроводных сетях низкого давления.

По направлению оси вращения:

  • С валом горизонтального расположения. Такие насосы, из-за простоты обслуживания, считаются наиболее распространёнными моделями.
  • Модели с валом вертикального расположения требуют намного меньше места для установки, так как мотор располагается над корпусом. Большинство скважинных насосов относятся к такому типу, из-за стеснённых условий их работы. Существенным недостатком таких моделей считается сложность в обслуживании и ремонте насосов, т. к. приходится снимать двигатель.

По создаваемому давлению воды насосы бывают:

  • Высокого давления (от 0,6 МПа).
  • Среднего давления (0,2–0,6 МПа).
  • Низкого давления (до 0,2 МПа).

По способу установки:

  • Погружные. Устанавливаются в скважинах и глубоких колодцах. Их подвешивают на цепи или тросе в полностью погруженном в воду состоянии.
  • Полупогружные. Чаще применяются насосы с валом вертикального расположения. Монтируются они так, что нижняя часть корпуса погружается в жидкость. Применяются в основном для удаления воды из приямков.
  • Поверхностные. Располагаются такие агрегаты на небольшом удалении или непосредственно возле источника воды. Очень удобны в обслуживании и эксплуатации, так как легкодоступны для визуального контроля.

По способу забора воды:

  • Самовсасывающие. Такие насосы способны поднимать воду с глубины около 8 метров на практике, а теоретически считается 10,34 метра. Неудобством эксплуатации агрегата считается необходимость, перед запуском, заполнять систему водой. Причём и армированный всасывающий шланг так же. Важнейшим элементом является обратный клапан, который удерживает воду, при кратковременных паузах в работе.
  • Насосы нормального всасывания. Этот тип насосов включает в себя все погружные агрегаты, а также и поверхностные, в которые жидкость поступает самотёком. Вода в полость такого насоса заливается только при первом его запуске.

По скорости вращения:

  • Тихоходные.
  • Нормального хода.
  • Высокоскоростные (быстроходные) – крыльчатка в таких агрегатах находится на втулке.

По назначению:

  • Водопроводные.
  • Канализационные.

Характеристика центробежного насоса

Несмотря на огромное разнообразие моделей агрегатов для перекачивания жидкости, существуют несколько основных характеристик, основываясь на которые, можно выбрать подходящую систему в конкретном случае.

Основными рабочими параметрами считаются:

  • Производительность.
  • Потребляемая мощность.
  • Напор (давление на выходе).

Особенностью насосов центробежного типа является зависимость их производительности от напора. Такую зависимость называют напорной или главной характеристикой насоса. Эта характеристика в паспорте изделия указывается в графическом изображении, реже в форме таблицы. Если вы хотите решить вопрос оптимального выбора модели, то сначала нужно определить необходимый напор, который складывается из нужной высоты подъёма жидкости, плюс гидравлическое сопротивление системы, плюс давление, необходимое в самой удалённой точке водозабора.

Выбранная модель насоса будет являться оптимальной, если необходимые производительность и напор будут изображаться в середине главной характеристики.

Детали центробежного насоса

Современные перекачивающие агрегаты центробежного типа имеют приблизительно одинаковое конструктивное построение. Они имеют рабочий орган, представляющий собой колесо, и корпус. На рабочем колесе расположены специальные лопасти, при помощи которых и перемещается вода внутри прибора. За счёт вращения лопастей создаётся центробежная сила, перемещающая жидкость к выпускному клапану, создавая определённое давление, за счёт которого и выталкивается вода наружу.

Довольно часто на таких агрегатах устанавливаются и другие конструктивные приспособления, которые конструкцию насосов делают универсальной:

  • Обратный приёмный клапан служит для устранения возможности залива корпуса насоса водой перед запуском системы. Здесь же установлена фильтрующая сетка.
  • Задвижка, которая открывает и закрывает водяной поток.
  • Вакуумметр служит для определения разряжения воздуха в системе. Этот прибор устанавливается между задвижкой и насосом, и показывает наличие воздуха в системе, который удаляется с помощью специального крана, смонтированного в трубопроводе.
  • Для измерения давления, которое создаёт агрегат, на напорном патрубке монтируется манометр.
  • Предохранительный клапан является защитным приспособлением от гидравлического удара.

Рабочее колесо центробежного насоса

Рабочее колесо любого центробежного насоса считается главной частью такой конструкции. В зависимости от места работы насоса, от мощности установленного двигателя и от характера перекачиваемой жидкости рабочее колесо может различаться:

  • По материалу изготовления. В насосах, работающих в неагрессивной среде, применяются рабочие колёса, изготовленные из стали, чугуна или меди. А вот при работе насоса в химически активной среде, оптимальным материалом для рабочего колеса считается керамика.
  • По способу изготовления колёса бывают литые, клёпанные и штампованные.
  • По форме лопастей различают рабочие колёса с прямыми лопастями, с лопастями, загнутыми в сторону вращения рабочего насоса, а также загнутые в сторону противоположную вращению.

Рабочий вал

Эта деталь центробежного насоса является самой восприимчивой к повреждениям во время работы. Установку вала необходимо производить с точной центровкой и балансировкой. Валы могут быть:

  • Гибкого вида, применяются при работе двигателя на повышенных оборотах.
  • Жёсткие валы находят применение при нормальных оборотах мотора.

Изготавливают рабочие валы из легированной, кованной и нержавеющей стали.

Принцип работы центробежного насоса

Принцип работы устройства для перекачки жидкости центробежного типа достаточно прост. Под действием вращающегося рабочего колеса создаются силы центробежного характера, перемещающие потоки воды. Само рабочее колесо плотно насажено на рабочий вал агрегата. А он, в свою очередь, при помощи магнитной муфты соединён с электрическим двигателем системы. Двигатель вращает рабочее колесо, что и создаёт возможность перемещения жидкости. Более удобного и простого метода перекачки жидкости, пока ещё не разработала современная наука.

Преимущества применения

Существует два основных вида преимуществ использования агрегатов центробежного типа – конструктивные и функциональные.

Простота схемы центробежного насоса позволяет произвести установку всего оборудования в относительно небольшом корпусе, что обуславливает их компактность и сравнительно малую массу. Конечно, габариты и вес агрегата напрямую зависят от мощности установленного двигателя. Такой прибор легко перемещать и одному человеку. Применение такого типа оборудования считается надёжным и долговечным.

Основным функциональным достоинством такого типа агрегатов считается возможность плавной подачи жидкости, что достигается использованием системы защиты от гидроударов. Запуск центробежных насосов производится легко.

Применение на промышленных объектах

Конструкция центробежных агрегатов позволяет их монтировать в тех местах, где установка другого оборудования трудноосуществима, из-за их больших габаритов. Применение таких систем перекачки жидкости, получило огромное распространение в нефтяной и химической отрасли народного хозяйства. Они способны перекачивать под давлением различные смеси, тяжёлые компоненты, нефтепродукты, кислоты и многие другие жидкости, которые считаются химически активными веществами.

Способность поддерживать постоянное давление, при различных температурах жидкости, позволяет широко применять подобные агрегаты для создания принудительной циркуляции в отопительных системах.

Возможность работы с загрязнёнными и чистыми жидкостями, обуславливает широкое применение таких систем в прокачке скважин после завершения бурения.

Правила эксплуатации центробежных систем

Чтобы центробежный агрегат послужил долго и безотказно, рекомендуется устанавливать в систему различные измерительные и контрольные приборы, опираясь на показания которых можно регулировать оптимальный режим работы оборудования:

  • Для защиты всех рабочих частей насоса, от попадания крупных инородных тел, на входе в систему рекомендуется устанавливать фильтр.
  • Обязательным должно быть применение системы защиты от гидроудара, с установкой обратного клапана и манометра. В схеме работы такой системы манометр подаёт сигнал на клапан, нормализующий работу.
  • При выборе модели нужно обязательно обращать внимание на материал, из которого изготовлены основные рабочие части оборудования. Подбирать агрегат необходимо в зависимости от характеристики жидкости, с которой планируется работать.
  • Именно в зависимости от химических и физических свойств жидкости, с которой будет работать насос, нужно подбирать и материал для многочисленных узлов уплотнения.
  • К защите электрического двигателя также предъявляются определённые требования при эксплуатации. Так, обязательным является устройство защиты от короткого замыкания. Устройство автоматического выключателя позволит сохранить работоспособность электрического двигателя при возникновении значительных перегрузок в системе.

Помните, что любая, даже самая простая и надёжная система, требует проведения своевременных профилактических и ремонтных работ. Проведение такого обслуживания надолго продлит срок службы агрегата.

Центробежный насос

remontoni.guru

Устройство и принцип действия центробежных насосов

В ряде случаев, чтобы получить воду, перенаправить ее или осушить что-либо, приходится устанавливать центробежный насос. Что он собой представляет и чем отличается от других типов водяного насоса?

Этот вид системы для прокачки воды по трубам, наверное, самый популярный во всем мире. Он находит применение и в жилых домах, и в промышленных комплексах, и на энергетических объектах — везде, где надо перемещать по трубопроводам массы жидкости. Такие системы используются также для стабильного и автономного снабжения водой загородных жилищ.

Как устроен центробежный насос?

Столь популярное и широко распространенное устройство, конечно, интересует многих. Основными достоинствами центробежной схемы все инженеры признают удобство в обращении, стабильность в работе и энергетическую эффективность.

Ремонтировать насосы центробежные при очень серьезной поломке, впрочем, могут только специалисты. Внешне система представлена длинным корпусом в форме цилиндра. Диаметр заметно меньше, чем длина, в некоторых погружных моделях она всего 10 см. Поверхностный центробежный насос крупнее, у него больше диаметр рабочих колес.

Корпус в обоих случаях скрывает одинаковые рабочие детали: каналы ввода и вывода жидкости, нагнетающие системы, двигатели, роторы и др. Мотор приводит в движение роторную ось, на которую насажено рабочее колесо с лопастями, идущими против движения. Принцип действия центробежных насосов заключается в том, что при этом движении возникает центробежная сила. Вода, пройдя через патрубки, сталкивается с рабочим колесом. Вращение колеса нагнетает жидкость и отбрасывает ее в сторону стенок камеры, где формируется область высокого давления.

Далее из рабочей камеры водяного насоса жидкость затягивается в выпускные каналы. Каждый вывод оборудован нагнетающими трубками (кольцевидными или спиральными в зависимости от нюансов конструкции). Пройдя через них, вода оказывается под давлением. Через шланг она распределяется в конечные трубопроводы.

Но на этом действия насоса не заканчиваются. Когда вода выходит наружу, середина рабочего колеса формирует участок пониженного атмосферного давления, что приводит к засасыванию внутрь новой порции жидкости. Такого рода цикл повторяется бесконечно, пока насос не отключат или он не сломается.

Узнав принцип действия центробежного насоса, нетрудно догадаться и о слабом месте таких приспособлений: они могут работать только при стабильном притоке жидкости. Если запустить систему в рабочий режим в воздухе, очень скоро она поломается. Погружные модели вообще находятся в воде постоянно.

И специальные датчики-поплавки попросту не позволят вам запустить устройство, если воды в источнике не хватает. Итак, принцип работы центробежного насоса может быть не только погружным, но и поверхностным, причем в этом случае риск поломки был бы весьма высок, если бы не предусмотрительность инженеров, благодаря которой конструкция поверхностного водяного насоса дополнена обратными клапанами и автоматическими системами контроля. Они отключают механизмы, как только обнаруживают сухой ход.

Центробежные насосы — и погружные, и поверхностные — все же лучше справляются с подкачкой воды в условиях нормального дебита. Однако это не означает, что их нельзя использовать при слабом напоре воды. В таких случаях конструкция меняется, точнее, в ней используют специальные рабочие колеса (которые растачивают либо приобретают расточенные).

Классификация

Если центробежные насосы хорошо качают воду, о типе можно не задумываться. Однако при возникновении необходимости в ремонте знание вида установленной у вас системы крайне важно. Даже если обращаться к профессионалам-ремонтникам, лучше сразу сообщить им, с чем придется иметь дело.

Выше уже представлена классификация центробежных насосов по рабочему применению на погружные и поверхностные. Устройства первого типа после вывешивания на тросе держат внутри скважины либо колодца вплоть до замены или ремонта. Второй вариант подразумевает установку оборудования вблизи источника воды с подкачкой жидкости через шланг. Преимущество понятно: упрощенная конструкция и облегчение сервиса.

Проблема в том, что поверхностная схема центробежного насоса ограничивает максимальную глубину откачки воды 13 м. Да и с мощностью всасывания имеются проблемы. Там, где погружной компактный насос обеспечит 40 м водного столба, нагруженный до предела поверхностный агрегат даст максимум 30 м.

Согласно другой классификации, устройство центробежного насоса может быть одноступенчатым и многоступенчатым. Почти все поверхностные и маломощные погружные агрегаты имеют одну ступень.

Если ступеней много, то много и колес (по одному на звено), а значит, выше итоговая производительность.

Существует еще и другая градация: по типу ротора (мокрый или сухой).

Мокрые роторы почти не нуждаются в смазке, поскольку через них и так проходит вода.

Однако это обстоятельство накладывает серьезные ограничения на размер системы и на ее совокупную мощность. Если же рассматривать насосы центробежные с сухим ротором, то развиваемая ими сила больше, однако повышается расход тока и производимый при работе шум.

Обращение и ремонт

Всякая техника по определению не может не ломаться. Устройство и принцип действия насоса таковы, что для таких агрегатов поломки довольно типичны. Если уметь и знать кое-что, с большинством неполадок можно справиться самостоятельно. А еще лучше не доводить до ситуации, когда возможно появление дефектов. Это просто: 9 из 10 насосов выходят из строя в силу всего двух причин.

Как уже говорилось, устройство водяного насоса не позволяет использовать его, когда камера свободна от жидкости. Стоит хоть на короткое время включить сухой агрегат, и дефект почти неизбежен. Кроме того, почти все центробежные насосы (центральной схемы) не могут работать нормально, если в воде присутствуют хотя бы мелкие песчинки: это сразу приводит к деформации подшипников и другим поломкам.

Если вы знаете, как работает центробежный насос, то не допустите и других ошибок. К примеру, долговременной прокачки горячей воды. Однако когда подобное случается и аппарат выходит из строя, ничего не остается, кроме замены или обращения к услугам профессиональной мастерской.

Но опять же знание того, как устроен насос центробежного типа, значительно упрощает ремонт и повышает вероятность успеха.

pikucha.ru

Устройство и принцип действия насосов — Мегаобучалка

Центробежный насос

Центробежный насос состоит из следующих элементов (рисунок 2):

1) вал;

2) направляющий аппарат или отвод;

3) рабочее колесо;

4) подвод или подводящее устройство;

5) внутреннее уплотнение;

6) концевое уплотнение;

7) система разгрузки осевой силы;

8) шнек;

9) импеллер.

Рисунок 2 – Схема центробежного насоса

Направляющий аппарат бывает лопастного типа, кольцевой или спиральный. Направляющие аппараты в многоступенчатых насосах между ступенями.

Отвод – это устройство, выполненное в виде улитки или спирали для сбора и отвода жидкости в трубопровод. В расширяющейся части отвода происходит преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию давления.

Рабочее колесо бывает с двухсторонним и односторонним входом жидкости (рисунок 3).

1 - ступица с диском 2, 3 - ведомый диск соединяется с ведущими лопатками 4

Рисунок 3 – Типы рабочих колес

Колеса бывают закрытого типа, полузакрытого (отсутствует ведомый диск) и открытого типа (отсутствуют оба диска).

Подвод служит для плавного подвода жидкости в насос. Бывает осевой подвод и радиальный.

Внутреннее уплотнение устанавливается между колесом и корпусом насоса и предотвращает переток жидкости из области высокого давления в область низкого. Внутренние уплотнения бывают лабиринтного и кольцевого типа.

Концевое уплотнение устанавливается между корпусом насоса и валом.

Бывает: а) сальниковое;

б) торцевое.

Разгрузка осевой силы может выполняться следующими способами:

а) применение колес с двухсторонним входом. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорными подшипниками.

б) у одноступенчатых насосов применяется сверление отверстий в задней стенке диска.

в) у многоступенчатых насосов применяется попарная установка колес.

г) применятся гидравлическая пята.

У магистральных насосов, особенно у подпорных, устанавливается предвключенное колесо – шнек. Служит для увеличения кавитационных качеств насоса.

Импеллер в магистральных насосах устанавливается между колесом и торцевым уплотнением. Представляет собой винтовой насос, который обеспечивает циркуляцию жидкости через торцевые уплотнения.

 

Принцип действия центробежного насоса

При вращении рабочего колеса за счет центробежных сил жидкость перемещается от центра колеса к периферии. В центре создается разряжение, под действием которого жидкость перемещается из всасывающего трубопровода в насос. Перед включением в работу центробежный насос должен быть заполнен жидкостью, т.к. плотность воздуха почти в 1000 раз меньше плотности жидкости; и насос на воздухе не может создать достаточного разрежения.

За счет центробежных сил и силового воздействия лопаток на поток увеличивается механическая энергия жидкости. На выходе из рабочего колеса скорость жидкости может достигать 30 и более м/с, поэтому направляющий аппарат выполненный в виде расширяющегося канала переводит кинетическую энергию в потенциальную энергию давления. Давление растет, скорость падает до 3 м/с.

 

Осевые насосы

Рабочее колесо осевого насоса похоже на гребной винт корабля (рисунок 4). Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2. Механизм передачи энергии от рабочего колеса жидко­сти тот же, что и у центробежного насоса. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 5, с помощью которого устраняется закрутка жидкости и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых напорах.

Рисунок 4 – Схема осевого насоса

 

В осевом насосе жидкость движется по цилиндрическим поверх­ностям, соосным с валом насоса. Следовательно, радиусы, на которых жидкость входит в колесо и выходит из него, одинаковы.

Осевое усилие воспринимается пятой электродвигателя. В зару­бежной практике известны насосы, баббитовые подшипники ко­торых смазываются консистентной смазкой от масленок, а осевое усилие воспринимается упорным подшипником насоса.

Насосы с диаметром лопастей D> 1 м имеют подвод в виде колена, мелкие — камерный подвод.

Известны конструкции осевых насосов, которые могут работать при погружении в воду в любом положении: горизонтальном, вертикальном и наклонном.

Для перекачивания больших количеств жидкости с относитель­но малыми напорами обычно используют осевые насосы. По ГОСТ 9366—71 осевые насосы типа О и Оп выпускают на пара­метры: Q = 0,072 ~40,5 м3/с, H = 2,5-26м: п = 250-2900 об/мин. В настоящее время разработаны высоконапорные осевые насосы с напором до 25 м в одноступенчатом исполнении для крупных насосных станций. Подача таких насосов составляет 137 000 м3/ч.

Преобладающее распространение получили одноступенчатые осевые насосы консольного типа. Чаще всего выполняют насосы вертикального типа, хотя известны также некоторые типы насо­сов с горизонтальным и наклонным расположением оси агрегата. При вертикальном исполнении валы насоса и приводного электро­двигателя жестко соединяются фланцами либо непосредственно, либо через промежуточный вал.

Рабочее колесо насоса имеет от двух до шести лопастей. Ло­пасти крепят к втулке жестко (тип О), или так, что они могут поворачиваться относительно нее (тип Оп). В соответствии с этим насосы называют жестколопастными или поворотнолопастными. Для изменения режима работы насоса лопасти поворачивают как при остановленном, так и при работающем насосе.

 

Вихревые насосы

Вихревые насосы относятся к машинам трения. Рабочее колесо вихревого насоса аналогично колесу центробежного насоса, засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю, в результате чего возникает продольный вихрь. При прохождении жидкости через рабочее колесо (рисунок 5) в вихревом насосе, как и в центробежном, увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается ее скорость) и потенциальная энергия давления.

Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами.Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим колесом и выбрасывается через выходное отверстие.Вихревой насос по сравнению с центробежным обладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3-7 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция проще и дешевле; обладает самовсасывающей способностью; может работать на смеси жидкости и газа; подача меньше зависит от противодавления сети. Недостатками насоса являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД).Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче. Поэтому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа.

1 - рабочее колесо; 2 - лопатка; 3 - корпус; 4 - всасывающее отверстие; 5 - выходное отверстие

Рис. 5.Схема вихревого насоса

 

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рисунок6), помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, начинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Жидкость поступает через всасывающий патрубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.

Рис. 6. Схема вихревого насоса закрытого типа

Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Большинство вихревых насосов обладает самовсасывающей способностью, т. е. способностью при пуске засасывать жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышающий 45%. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35-38%. Низкий КПД препятствует применению вихревого насоса при больших мощностях. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность доходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности ns=6÷40. Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Вихревые насосы не пригодны для перекачивания жидкости с большей вязкостью, вследствие того, что при увеличении вязкости напор и КПД резко падают. Вихревые насосы рекомендуется применять при Re > 20000.

Эти насосы пригодны также для подачи жидкостей, содержащих абразивные частицы, так как из-за износа быстро увеличиваются торцовые и радиальные зазоры, что приводит к падению напора и КПД.

По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов. У насосов закрытого типа (см. рис. 6) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему радиусу канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал. У насосов открытого типа (рисунок 7) внутренний радиус лопаток меньше внутреннего радиуса канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка 1, поступает в подвод 2, из которого через всасывающее окно 3 подводится к лопаткам рабочего колеса 4 и затем поступает в канал 5. От типа колеса зависят его кавитационные свойства, а также самовсасывающая способность и способность работать на газожидкостной смеси. Далее жидкость прогоняется по каналу рабочим колесом и через напорное отверстие 8 уходит в отвод 6 и напорный патрубок 7.

Рисунок 7. Схема вихревого насоса открытого типа

Струйные насосы

В струйных насосах, называемых также инжекто­рами, эжекторами, гидроэлеваторами, поток полезной подачи Q0 перемещается и получает энергию благодаря смещению с рабочим потоком Q1 обладающим большей энергией. Полная подача на выходе из насоса

Q2=Q1+Q0

Энергия этого потока больше энергии потока полезной подачи Q0, но меньше энергии рабочего потока Q1 перед входом в насос.

Струйный насос (рисунок 8) состоит из рабочего сопла 3 с подводом 2 рабочего потока, камеры 5 смешения, диффузора 6 и подвода 1 потока полезной подачи с входным кольцевым соплом 4 камеры смешения.

Режим работы струйного насоса характеризует четыре приведен­ных ниже и показанных на рис.8, а параметра (их выражения даны для наиболее простого и распространенного случая, когда плотности смешиваемых потоков одинаковы, т. е. р1 = р0):

 

а – схема и распределение напоров в проточной части; б – схема процесса смещения

Рис. 8 Струйный насос

 

1) рабочий напор, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение b — b) и на вы­ходе из него (сечение с — с),

Hp=Pb/ρg+υ2b/2g-Pc/ρg- υ2c/2g;

2) полезный напор, создаваемый насосом и равный разности на­поров подаваемой жидкости за насосом (сечение с — с) и перед ним (сечение а — а),

Hп=Pc/ρg+υ2c/2g-Pа/ρg- υ2а/2g;

3) расход рабочей жидкости

Q1=υ1S1=υ1(π/4)d21

4) полезная подачаQ0 = υ0S0 = v0(π/4)(d20-d21).

КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной:

η=HnQ0/(HpQ1).

Его максимальное значение невелико и составляет ηrnax = 0,2÷0,35. Несмотря на это струйные насосы распространены широко, так как, благодаря простому устройству, малым габаритным размерам, от­сутствию подвижных частей они надежны, легко размещаются в труднодоступных мостах, способны подавать агрессивные и загряз­ненные жидкости и выполнять функции смесителей.

megaobuchalka.ru

Устройство и принцип действия центробежных насосов

В простейшем виде центробежный насос (Рис. 3,а) состоит из колеса с лопатками 1 в форме изогнутых цилиндрических поверхностей, сидящего на валу 2 внутри улиткообразного корпуса 3, Последний имеет два патрубка — центральный 4 и тангенциаль­ный 5; первый присоединяется к всасывающему трубопроводу 6, а второй — к нагнетательному 7. Отверстия 8 в корпусе, через которые проходит вал, уплотняются при помощи сальников; в малых насосах колесо иногда сидит на консольном валу и корпус имеет лишь одно сальниковое уплотнение. Рабочее колесо образуют два диска, соединенные между собою за­гнутыми назад лопатками 1, разделяющими пространство между дисками на ряд криволинейных каналов. Правый диск 2 — сплош­ной, левый 3 — с отверстием для входа перекачиваемой жидкости внутрь колеса. Вал насоса соединяется при помощи муфты с валом электродвигателя.

а б

Рис. 3. Схемы центробежных насосов: схема установки насоса

Перед пуском корпус насоса (следовательно, также колесо) и всасывающий трубопровод, снабженный на нижнем конце об­ратным клапаном, заливают жидкостью. После включения электродвигателя жидкость в каналах между лопатками благодаря быстрому вращению рабочего колеса отбрасывается под действием центробежной силы от центра и вытекает с большой скоростью в улиткообразный корпус, а оттуда — в нагнетательный трубо­провод. При этом в центральной части насоса создается разрежение, и жидкость из расходного сосуда под действием внешнего давления на ее свободную поверхность устремляется непрерыв­ным потоком по всасывающему трубопроводу внутрь насоса. Таким образом, в отличие от поршневого насоса центробежный насос производит непрерывное всасывание и нагнетание жидкости в приемный сосуд.

Насос, изображенный на Рис. 3,а имеет односто­роннее всасывание жидкости (слева). Для увеличения производительности (пропускной способности рабочего колеса) применяют насосы с двухсторонним всасыва­нием.

Для контроля работы насоса к всасывающему патрубку при­соединяется вакуумметр, а к нагнетательному — манометр. Кроме того, на нагнетательной линии устанавливается задвижка, кото­рая служит для отключения насоса и регулирования подачи жидкости. Для защиты насоса от гидравлического удара при внезапной остановке нагнетательный трубопровод снабжается часто обратным клапаном.

Пуск центробежного насоса производится обязательно при закрытой задвижке на нагнетательном трубопроводе — во избе­жание перегрузки двигателя. Затем медленным открыванием задвижки постепенно переводят насос на подачу жидкости в нагне­тательный трубопровод. Чем длиннее последний, т. е. чем больше масса жидкости, которую нужно привести в движение, тем медлен­нее должны открывать задвижку, добиваясь при этом установле­ния нормального рабочего режима, характеризующегося отсут­ствием ударов и резкого шума в трубопроводе.

Рис. 4. Схема многоступенчатого центробежного насоса (четырехступенчатый насос с односторонним всасыванием):

1 – рабочее колесо; 2 – направляющий аппарат.

Рассмотренные насосы, где требуемый манометрический напор достигается при прохождении жидкости через одно рабочее колесо, называются одноступенчатыми. Этот напор обычно не превышает 50 м и редко бывает более 70 м. Для созда­ния более высоких напоров применяют многоступенча­тые насосы, состоящие из нескольких одинаковых колес, вра­щающихся на общем валу (Рис.4). Жидкость, последовательно пройдя через все колеса, получает напор, равный сумме напоров, создаваемых каждым колесом. Теоретически, увеличивая число колес, можно достигнуть любого напора; практически он не пре­вышает в настоящее время 20 МПа.

Центробежные насосы изготовляют из разнообразных конструк­ционных материалов: металлических (чугуны, стали, специаль­ные сплавы, цветные металлы) и неметаллических (вплоть до керамических и фарфоровых), в зависимости от химической агрессивности перекачиваемой жидкости.

studfiles.net

Устройство и принцип действия центробежных насосов.

Основным рабочим органом центробежного насоса, один из возможных вариантов конструкции которого схематически изображен на рисунке 11.3, является свободно вращающееся внутри корпуса рабочее колесо, насаженное на вал. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности дисков ибоковые поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые для нормальной работы должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью.

При вращении колеса на объем жидкости, находящийся в межлопастном канале на расстоянии rот оси вала, будет действовать центробежная сила, зависящая от угловой скорости.

Под действием этой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разрежение, а в периферийной его части — повышенное давление. Для обеспечения непрерывного потока жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости крабочему колесу к отвод ее от него.

Жидкость подводят через отверстие в переднем диске рабочего колеса с помощью всасывающего патрубка и всасывающего трубопровода. Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемное бассейне (атмосферное) и в центральной области колеса (разрежение).

Для отвода жидкости корпус насоса имеет расширяющийся спиральный канал (в форме улитки), в который и поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральный канал (отвод) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

1-колесо; 2-лопасти, 3-вал; 4-корпус; 5-всасывающий патрубок; 6- всасывающий трубопровод; 7- напорный патрубок; 8- напорный трубопровод.

Рисунок 11.3 - Центробежный насос.

Для успешного ведения перекачки на входе в центробежные насосы должен поддерживаться определенный подпор. Его величина не должна быть меньше некоторого значения, называемого допустимым кавитационным запасом.

По величине развиваемого напора центробежные насосы магистральных нефтепроводов делятся на основные и подпорные. В качестве основных используются нефтяные центробежные насосы серии НМ.

Марка насосов расшифровывается следующим образом: Н-насос, М - магистральный, первое число после букв - подача насоса (м3/ч) при максимальном кпд, второе число - напор насоса (м) при максимальном КПД. Насосы НМ на небольшую подачу (до 710 м3/ч) - секционные, имеют три последовательно установленных рабочих колеса с односторонним входом жидкости. Остальные насосы являются одноступенчатыми и имеют рабочее колесо с двусторонним входом, обеспечивающим разгрузку ротора от осевых усилий.

Основное назначение подпорных насосов - создание на входе в основные насосы подпора, обеспечивающего их устойчивую работу. При подачах 2500 м3/ч и более применяются подпорные насосы серии НМП . При меньших подачах используются насосы серии НД (насос с колесом двустороннего всасывания).

Похожие статьи:

poznayka.org

Устройство и принцип действия центробежных насосов — Мегаобучалка

Центробежный насос – это лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Простейший одноступенчатый насос (рис. 3.6) состоит из рабочего колеса 1, помещенного на валу 3 внутри неподвижного корпуса 4 спиральной формы. Рабочее колесо состоит из двух дисков – переднего и заднего; между дисками находятся лопатки 2, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен патрубками с трубопроводами – всасывающим 5 и нагнетательным 8. В начале всасывающей трубы устанав-ливаются сетка 7 и обратный клапан 6.

Перед пуском насос и весь всасывающий трубопровод заливаются жидкостью; обратный клапан 6 всасывающей трубы при этом закрыт. При быстром вращении рабочего колеса 1, приводимого в действие двигателем, развивается центробежная сила, под влиянием которой жидкость между лопатками колеса перегоняется к его периферии и, выходя из колеса, поступает в спиральную камеру насоса, а из нее – в нагнетательный трубопровод. Одновременно в насосе и во всасывающей трубе давление понижается, обратный клапан 6 открывается и жидкость по всасывающей трубе 5 поступает в насос под действием внешнего давления р0 на свободную поверхность источника. При непрерывном вращении рабочего колеса образуется непрерывный поток жидкости в насос, а из него – к месту подачи.

Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны. Имеются насосы, у которых ось вращения рабочих органов расположена горизонтально. Такие насосы

называются горизонтальными. Если же ось вращения рабочих органов насоса расположена вертикально, то такие насосы называются вертикальными.

По числу ступеней и потоков центробежные насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, однопоточные, двухпоточные и многопоточные.

В одноступенчатом насосе жидкая среда перемещается одним комплектом рабочих органов (рис. 3.6). Для увеличения напора применяются двухступенчатые и многоступенчатые насосы, в которых жидкая среда перемещается соответственно двумя или несколькими комплектами рабочих органов (рабочих колес). Многоступенчатый насос показан на рис. 3.7.

Насос, у которого жидкая среда подается через один подвод, называется однопоточным насосом (рис. 3.6).

Для увеличения подачи применяются двухпоточные и многопоточные насосы, в которых жидкая среда подается соответственно через два или несколько подводов.

На рис. 3.8 показан насос двустороннего входа, у которого жидкая среда подводится к рабочему колесу с двух противоположных сторон.

По месту установки центробежные насосы могут быть стационарными, встроенными и передвижными. По располо-жению насоса они могут быть погружными, когда весь насос устанавливается ниже уровня жидкости, скважинными, когда погружной насос устанавливается в скважине. Двигатель и насос в такой конструкции соединены промежуточным трансмиссионным валом.

Характеристика насоса

Характеристикой насоса называется графическая зависимость основных технических показателей от давления (для объемных насосов) и от подачи (для динамических насосов) при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

Характеристика насоса определяется при заводских испытаниях. Результаты испытаний изображают в виде графиков. При выборе того или иного типа следует помнить, что у поршневых насосов подача Q не зависит от напора Н, а у центробежных – зависит.

На рис. 3.9 приведена характеристика одного из центробежных насосов в виде кривых Н = f1 (Q); η = f2 (Q); N = f3 (Q), совмещенных на одном графике.

Зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется его эксплуатация, называется рабочей частью характеристики насоса. Эксплуатацию насоса следует вести в таких режимах, при которых к. п. д. достаточно высок и составляет 93...95% максимального (на рис. 3.9 кривая η).

Режим работы насоса при наибольшем значении к. п. д. называется оптимальным режимом.

Недопустимой является работа насоса в условиях возможной кавитации, вызывающей изменение основных технических показателей.

Подача, напор и мощность насоса зависят от частоты вращения колеса насоса следующим образом:

 

Q1 / Q2 = n1 / n2; (7.22)

 

Н1 / Н2 = (n1 / n2)2; (7.23)

 

N1 / N2 = (n1 / n2)3; (7.24)

 

где Q1, Н1, N1 – объемная подача, напор и потребляемая мощность насоса при частоте вращения n1;

Q2, Н2, N2 – объемная подача, напор и потребляемая мощность насоса при частоте вращения n2.

Соотношения (7.22)…(7.24) выражают так называемые законы пропорциональности для центробежных насосов. Законы пропорциональности справедливы, если частота вращения меняется не более чем на 20%.

Принципиальные схемы устройства насосов

 

Осевые насосы

Осевым насосом называется лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается, через рабочее колесо в направлении его оси.

На рис. 3.11,а представлена схема осевого насоса. Его рабочее колесо 1 имеет несколько лопастей, изогнутых по винтовой поверхности и прикрепленных к втулке 3, соединенной с вертикальным валом 4. Насос имеет направляющий аппарат 2.

Лопасти рабочих колес крупных осевых насосов делаются поворотными, что позволяет регулировать подачу насоса при постоянной частоте вращения и без снижения к.п.д. Валы осевых насосов бывают расположены как горизонтально, так и вертикально. Осевыми насосами можно создавать значительные потоки жидкости при сравнительно небольших напорах; их применяют для подачи жидкости от 0,1 до 30 м3/с при напорах до 20 м. Достоинствами осевых насосов являются простота и компактность конструкции, небольшой вес, относительно большой к. п. д. (до 90%) и возможность работы на загрязненных жидкостях.

Главным недостатком насосов этого типа является малая высота всасывания.

 

 

Шестеренчатые насосы

Этот вид роторных объемных насосов относится к группе зубчатых насосов.

Шестеренным называют зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передающих крутящий момент.

Принцип действия таких насосов виден из рис. 3.11,б. Насос состоит из двух широких цилиндрических зубчатых колес плотного сцепления. Число зубьев для наибольшей компактности выбирается небольшим (от 8 до 12). Между колесами и корпусом имеются небольшие зазоры. Колесо 1 (ведущее) приводится во вращение электродвигателем (иногда через редуктор), колесо 2(ведомое) – ведущим колесом. Жидкость из всасывающего патрубка 3, захватывается зубьями и переносится во впадинах между зубьями к нагнетательному патрубку 4.

В насосах этой конструкции можно изменить направление подачи жидкости (в этом случае насос оборудуется устройством для реверса). Шестеренные насосы применяются для подачи 0,0001...0,01 м3/с при напорах до 20...30 МПа и выше и частоте вращения до 180 π рад/с (90 об/с). Шестеренные насосы используются для перекачивания вязких жидкостей. Ими осуществляется подача масла под давлением для смазки многих типов двигателей.

Недостатком этих насосов является их небольшой к. п. д. (в связи с большими потерями энергии, расходуемой на преодоление трения между зубьями), небольшая подача и повышенный износ рабочих органов.

 

Винтовые насосы

Винтовыми насосами называют роторно-вращательные насосы с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. Они относятся к группе объемных насосов.

Насосы этого типа конструктивно просты, отличаются повышенным к. п. д. (до 90%), бесшумностью и долговечностью работы. Промышленность выпускает винтовые насосы различных конструкций. Они бывают двухвинтовыми и трехвинтовыми: один ведущий винт и один или два ведомых.

Винтовой двухроторный насос (рис. 3.11,в) имеет две пары винтов 1 и 2, вращающихся в цилиндрическом корпусе 3. Во вращение винты приводятся шестернями 5. Жидкость из всасывающей трубы 6 поступает к торцам корпуса и винтами нагнетается в середину, к напорной трубе 4.

Винтовые насосы отличаются прямолинейностью движения жидкости в рабочих органах, минимальным перемешиванием и взбалтыванием жидкости, а также большой равномерностью подачи.

Винтовые насосы обеспечивают получение давлений до 20 МПа, они компактны и используются для подачи чистых жидкостей различной вязкости в количествах от 0,05 до 20 л/с.

 

Крыльчатые насосы

Крыльчатый насос (рис. 3.12) имеет весьма простую и компактную конструкцию. Насос состоит из корпуса 3,всасывающего 5 и нагнетательного 6 патрубков.

Внутри корпуса помещается крыло 1 с двумя откидными нагнетательными клапанами 7 и 8,которое качается влево и вправо при помощи выведенной наружу рукоятки 2.

Под крылом установлена неподвижная перегородка 4 с двумя откидными всасывающими клапанами 9 и 10.

Перегородка делит кожух на две рабочие камеры А и Б, в которых при движении вправо и влево создается разрежение соответственно в левой, а затем в правой камере, и жидкость из приемного резервуара последовательно поступает сначала в левую, а потом в правую камеру. Принцип работы крыльчатого насоса подобен работе поршневого насоса двустороннего действия. Крыльчатые насосы: имеют ручной привод и предназначаются для перекачивания чистых жидкостей при малых давлениях.

 

Струйные насосы

Действие струйных насосов основано на использовании энергии внешнего потока жидкой среды, которая подводится к насосу со стороны.

Принципиальная схема струйного насоса приведена на рис. 3.13. Внешний поток жидкой среды (капельной или газообразной) под давлением подводится по трубе 1 к соплу 2, из которого он вытекает с большой скоростью в смеситель 3. На пути от сопла к смесителю внешний поток жидкости соприкасается с перемещаемой жидкостью, которая поступает по всасывающей трубе 6. Вследствие разрежения, которое образуется за выходным сечением сопла, происходит подсасывание жидкости из трубы 6 в смеситель, а оттуда в диффузор 4, где происходит увеличение давления до необходимой величины, обеспечивающей перемещение жидкости по напорной трубе 5 к потребителю.

Струйные насосы отличаются простотой устройства и обслуживания, так как не имеют трущихся частей и клапанов. Они малочувствительны к загрязненным, жидкостям и поэтому часто применяются для перекачки пульпы, угольного шлама, ливневых и сточных канализационных вод.

Недостатком струйных насосов является их низкий к. п. д., не превышающий 30…32%.

megaobuchalka.ru

Устройство и принцип действия центробежных насосов

Центробежный насос – это лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Простейший одноступенчатый насос (рис. 3.6) состоит из рабочего колеса 1, помещенного на валу 3 внутри неподвижного корпуса 4 спиральной формы. Рабочее колесо состоит из двух дисков – переднего и заднего; между дисками находятся лопатки 2, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен патрубками с трубопроводами – всасывающим 5 и нагнетательным 8. В начале всасывающей трубы устанав-ливаются сетка 7 и обратный клапан 6.

Перед пуском насос и весь всасывающий трубопровод заливаются жидкостью; обратный клапан 6 всасывающей трубы при этом закрыт. При быстром вращении рабочего колеса 1, приводимого в действие двигателем, развивается центробежная сила, под влиянием которой жидкость между лопатками колеса перегоняется к его периферии и, выходя из колеса, поступает в спиральную камеру насоса, а из нее – в нагнетательный трубопровод. Одновременно в насосе и во всасывающей трубе давление понижается, обратный клапан 6 открывается и жидкость по всасывающей трубе 5 поступает в насос под действием внешнего давления р0 на свободную поверхность источника. При непрерывном вращении рабочего колеса образуется непрерывный поток жидкости в насос, а из него – к месту подачи.

Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны. Имеются насосы, у которых ось вращения рабочих органов расположена горизонтально. Такие насосы

называются горизонтальными. Если же ось вращения рабочих органов насоса расположена вертикально, то такие насосы называются вертикальными.

По числу ступеней и потоков центробежные насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, однопоточные, двухпоточные и многопоточные.

В одноступенчатом насосе жидкая среда перемещается одним комплектом рабочих органов (рис. 3.6). Для увеличения напора применяются двухступенчатые и многоступенчатые насосы, в которых жидкая среда перемещается соответственно двумя или несколькими комплектами рабочих органов (рабочих колес). Многоступенчатый насос показан на рис. 3.7.

Насос, у которого жидкая среда подается через один подвод, называется однопоточным насосом (рис. 3.6).

Для увеличения подачи применяются двухпоточные и многопоточные насосы, в которых жидкая среда подается соответственно через два или несколько подводов.

На рис. 3.8 показан насос двустороннего входа, у которого жидкая среда подводится к рабочему колесу с двух противоположных сторон.

По месту установки центробежные насосы могут быть стационарными, встроенными и передвижными. По располо-жению насоса они могут быть погружными, когда весь насос устанавливается ниже уровня жидкости, скважинными, когда погружной насос устанавливается в скважине. Двигатель и насос в такой конструкции соединены промежуточным трансмиссионным валом.

Похожие статьи:

poznayka.org