Центробежные насосы

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Политехнический институт

Кафедра Прикладная механика

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 КЛАССИФИКАЦИЯЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель  __________       _________                       Криворучко В.В. 

           подпись, дата         должность, ученая степень           инициалы, фамилия

 

 

Студент   ФЭ 12-01Б       № 071200393          __________      Л.А. Попова

        номер группы          номер зачетной книжки       подпись, дата                инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ

 

 

Насосы — устройства для напорного перемещения главным образом жидкостей с сообщением им энергии.Обычно насосами подаются гомогенные жидкости (вода, нефтепродукты), но могут перекачиваться также двухфазные среды и газы.

 

 

 

 

По принципу действия насосы подразделяют на динамические и вытеснительные (объемные). В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин. К динамическим относятся лопастные и струйные насосы, а к вытеснительным — поршневые и роторные.

 

 

 

 

 

Работа любого насоса характеризуется следующими величинами:

Объемная подача — Q, [м3/с] — объем жидкости подаваемый насосом в напорный трубопровод за единицу времени.

Напор (удельная работа) — H, [Дж/кг] — полное количество энергии, сообщаемое 1 кг рабочего среды в насосе. Выраженный в метрах показывает высоту на которую можно поднять жидкость с помощью насоса.

Частота вращения (для насосов имеющих вращающийся ротор) — n [об/мин]

Состояние среды на входе: (температура и давление); плотность среды — [кг/м3]

Мощность, N [Вт] — полная энергия подводимая к насосу в единицу времени.

Коэффициент полезного действия КПД,- отношение полной энергии, подведенной к насосу, к энергии переданной жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  ЦЕТРОБЕЖНЫЙ НАСОС 

 

Центробежные насосы — самые распространённые насосы, они предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса.

Основной параметр насоса — количество жидкости, перемещаемое в единицу времени, т. е. осуществляемая объёмная подача Q. Для большинства насосов важнейшими техническими параметрами также являются: развиваемое давление P или соответствующий ему напор H, потребляемая мощность N и кпд .

Основным рабочим органом центробежного насоса (рис. 1) является свободно вращающееся внутри корпуса колесо 1, насаженное на вал 2. Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего 3 и заднего 4), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти 5, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.

Ротор — вал с насаженными на него вращающимися деталями — вращается в подшипниках 6. Между вращающимися и неподвижными деталями могут быть установлены сальники — уплотнения 7 для снижения утечек из насоса и уплотнения 8 для уменьшения циркуляции внутри насоса. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), находящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала и движущуюся со скоростью v, будет действовать центробежная сила:

Под действием этой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разряжение, а в периферийной его части — повышенное давление. Для обеспечения непрерывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабочему колесу и отвод от него. Жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему трубопроводу (подводу 9). Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в центральной области колеса (разряжение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спиральная камера (в форме улитки), куда поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральная камера (отвод 10) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок 11, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

 

 

Рисунок-1 центробежный насос: 1-Корпус колесо; 2- Вал; 3- Передний диск; 4- Задний диск;

5- Лопасти; 6- подшипники; 7,8- уплотнения

 

Центробежный насос должен быть оборудован следующей арматурой и приборами:

— приемным обратным клапаном с сеткой, предназначенным для удержания в корпусе и всасывающем патрубке насоса воды при его заливе перед пуском;

— сетка служит для задержания крупных взвесей, плавающих в воде;

— задвижкой на всасывающем патрубке, которая устанавливается около насоса;

— вакуумметром, для измерения разрежения на всасывающей стороне. Вакуумметр устанавливается на трубопроводе между задвижкой и корпусом насоса;

— краном для выпуска воздуха при заливе (устанавливается в верхней части корпуса);

— обратным клапаном на напорном трубопроводе, предотвращающем движение воды через насос в обратном направлении при параллельной работе другого насоса;

— задвижкой на напорном трубопроводе, предназначенной для пуска в работу, остановки и регулирования производительности и напора насоса ;

— манометром на напорном патрубке для измерения напора, развиваемого насосом ;

— предохранительным клапаном (на рисунке не указан) на напорном патрубке за задвижкой для защиты насоса, напорного патрубка и трубопровода от гидравлических ударов;

— устройством для залива насоса.

В связи с тем, что насосные установки часто включаются в основной комплекс оборудования для регулирования режимов работы различного назначения, они могут быть оборудованы разнообразными приборами автоматики.

2.1. Основные характеристики центробежных насосов 

Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных и некоторых др. насосов является коэффициент быстроходности ns — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче Q = 75 л/сек развивает напор Н = 1 м. Классификация рабочих колёс центробежных насосов по быстроходности характеризуется отношением внешнего диаметра Dвн к диаметру его входного отверстия Doтв.

Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных насосов является непосредственная зависимость напора, а также мощности, кпд и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа насос выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками. Кпд центробежного насоса при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается.

Крупнейшие центробежные насосы отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м3/ч при напоре 18,5 м, потребляя мощность 7,5 Мвт, максимальный кпд равен 88—92%. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт.

2.2.Применение центробежных насосов в промышленности

Центробежные насосы работают с водой любой температуры, жидкостями высокой вязкости, сточными водами, веществами с различными примесями (песок, шлак, грунт, торф, уголь). Вследствие чего, такие насосы часто применяются в химической и нефтяной отрасли, при работе на шахтах, для бытовых и коммунальных нужд.

Для отопительных систем, а также установок охлаждения и кондиционирования используются центробежные насосы, предназначенные для работы с водой. Такие модели обеспечивают непрерывную циркуляцию жидкости по замкнутому контуру для того, чтобы поддерживать постоянную температуру.

Зачастую, данные типы насосов используют на приусадебных участках.Погружные насосы используются при откачивании чистой и воды средней загрязненности.

Такие насосы используются для того, чтобы получить чистую воду из колодца или скважины, либо для осушения затопленных помещений.

Погружной насос может работать непрерывно на протяжении длительного времени.

Самовсасывающий насос активно используется в качестве составного элемента насосной станции. Такой насос способен выполнять любую работу, связанную с перекачкой жидкостей с самым различным уровнем загрязнения.

Центробежные насосы достаточно широко используются в составе петрохимических установок, при химической переработке, а также в процессе производства различных продуктов питания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КЛАССИФИКАЦИЯ  ЦЕТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

 

Классификации центробежных насосов можно так же разбить на три основных типа: по принципу конструктивных особенностей, уровню напора и показателю быстроходности рабочего колеса, а также типу перекачиваемой жидкости:

 

 

3.1. По принципу конструктивных особенностей распространены следующие виды центробежных насосов: по числу колес центробежные насосы разделяются на два типа: с одним колесом (одноколесные) и несколькими колесами (многоколесные). Одноколесные (они же одноступенчатые) насосы имеют консольное расположение вала и по этой причине могут называться консольными.  В многоступенчатых насосах перекачиваемая жидкость проходит последовательно через ряд рабочих колес, насаженных на общий вал. Создаваемый таким насосом напор равен сумме напоров, развиваемых каждым колесом. В зависимости от числа колес (ступеней) насосы могут быть двухступенчатыми, трехступенчатыми и т. д.

Одноступенчатые центробежные насосы в вертикальном или горизонтальном исполнении – горизонтальное расположение вала (классический вариант исполнения), вертикальное расположение вала (характеризуется минимальным размером монтажной площадки)

Горизонтальный центробежный насос одноступенчатый двустороннего действия служит для перекачки нефти, нефтепродуктов и воды с примесью нефтепродуктов, содержание твердых включений механических примесей в которых не должно превышать 0,2 % по массе и 0,2 мм по размеру.

Для предупреждения протечки рабочей жидкости используются специальные торцевые уплотнения. В нижней части корпуса расположены напорный и всасывающий патрубки. Такая конструкция значительно упрощает процесс замены деталей ротора без разборки трубопровода и без демонтажа электродвигателя, привод которого соединен с ротором насоса при помощи втулочно-пальцевой муфты. В качестве опор для ротора применяются радиально-упорные или радиальные подшипники.

 

 

 

Центробежные вертикальные одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа- предназначены для водоснабжения тепловых и атомных электростанций, водопроводных и оросительных систем, а также различных отраслей народного хозяйства. Основные узлы насоса: ротор, состоящий из рабочего колеса и вала, корпус (спиральный отвод), крышка, направляющий подшипник, уплотнение и подвод. Подачу перекачиваемой воды осуществляют колесом и коническим переходным патрубком, либо всасывающей трубой коленчатого типа, выполненной в бетоне.

 

 

 Рисунок 2 центробежные вертикальные одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа: 1- Корпус; 2- Вал; 3- Сальник; 4- Защитные кольца; 5- Всасывающий патрубок.

 

Консольные одноступенчатые насосы — наиболее массовый тип центробежных насосов для подачи от 5 до 350 м3/ч. Консольные насосы применяют для перекачивания не только воды, но и химически активных жидкостей, суспензий и эмульсий. Поэтому конструкции и узлы таких насосов более унифицированы и стандартизированы, чем конструкции насосов других типов. Консольные насосы для воды изготовляют по ГОСТ 22247—76Е «Насосы центробежные консольные общего назначения для воды. Технические условия».

 

 

Рисунок-3 Консольный насос типа К: 
1— рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — вал; 5 — сальник; 6 — опорная часть; 7—подшипники; 8 — упорное кольцо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многоступенчатые центробежные насосы – в корпусе насоса не одно, а несколько рабочих колес, такая конструкция позволяет получить значительно более высокие значения напора, перекачиваемой жидкости на выходе из насоса, производятся в вертикальном и горизонтальном исполнении.