книги / Насосы, компрессоры и холодильные установки. Перемещение жидкостей, насосные машины

z z2 z1 . Статическое давление сети Рст в соответствии с

выражением (1.9.1) будет расти. Характеристика сети поднимется из положения 1 в положение 2 (см. рис. 1.9.3). В положении 2 рабочая точка В (точка пересечения характеристики сети и характеристики насоса) переместится в сторону меньшей пода-

чи Q2 Q1 .

Рис. 1.9.3. Изменение положения характеристики сети

2. Если расход в сети станет меньше критического значения Qпотр Qкрит (при данной Qкрит характеристика сети явля-

ется касательной к характеристике насоса), то дальнейшее повышение статического давления приведет к срыву работы насоса – насос перейдет в режим холостого хода (х.х.). Поскольку

Pсети Pнас , т.е. давление, создаваемое насосом Pнас , не сможет больше преодолеть сопротивление сети Pсети , то режим холо-

стого хода будет характеризоваться нулевой производительностью насоса Qнас Qx.x 0 и напором Hнас Hx.x .

51

3. Поскольку давление в сети больше давления насоса

Pсети Pнас , то создается обратный ток жидкости из верхнего резервуара в нижний через насос.

4. Обратный ток будет до момента, пока статическое сопротивление сети не сравняется с давлением насоса Pсети Pнас

при Q = 0.

5. Когда статическое сопротивление сети станет меньше давления, развиваемого насосом ( Pсети Pнас ), то режим холо-

стого хода насоса прекращается, и он начнет подавать жидкость в верхний резервуар.

6.Повторение этапов 1–5 и возникновение колебания Q

иH в системе насос – трубопровод.

Итог – в примере колебания Q и H в системе вызваны увеличением давления в напорной линии по сравнению с давлением, которое создает насос.

Для недопущения помпажа применяется противопомпажная защита, которая может реализовываться следующим образом:

1) создание насосов с монотонно падающей характеристикой (рис. 1.9.3);

Рис. 1.9.3. Пример монотонно падающей характеристики насоса

52

2) установка байпасной (перепускной) линии из напорного резервуара в приемный резервуар (рис. 1.9.4, а);

Перепускная

линия

Обратный

клапан

Рис. 1.9.4. Противопомпажная защита: а – насосная установка

сперепускной линией; б – насосная установка

собратным клапаном

3)установка обратного клапана на линии нагнета-

1.10. Коэффициент быстроходности

Для сопоставления разных конструкций рабочих колес насосов, вентиляторов и отнесения их к определенной подобной серии машин вводят понятия удельной частоты вращения nу и коэффициента быстроходности nS .

Удельная частота вращения nу – частота вращения эта-

лонного (модельного) насоса, которой обеспечивает подачу Q = 1 м3/с и напор H = 1 м:

53

где n – частота вращения натурного насоса; Q – подача натурного насоса; H – напор натурного насоса.

Удельная частота вращения – критерий подобия ма-

шин.

Для подобных машин, которые работают на одинаковых режимах nу const .

Коэффициент быстроходности nS – частота вращения

эталонного (модельного) насоса, геометрически подобного во всех элементах натурному насосу и имеющего с ним одинаковые гидравлический и объемный КПД, напор H = 1 м, полезную мощность N = 1 л.с., подачу Q = 0,075 м3/с:

где n – частота вращения натурного насоса; Q – подача натурного насоса; H – напор натурного насоса.

Машины с одинаковыми коэффициентами быстроходности nS имеют сходные характеристики.

Для геометрически подобных машин, работающих на подобных режимах, имеющих одинаковые гидравлические и объемные КПД, nS const .

Насосы с разными коэффициентами быстроходности nS

имеют разные рабочие колеса.

Изображения рабочих колес с разными коэффициентами быстроходности nS приведены в рис. 1.10.1.

54

Рис. 1.10.1. Рабочие колеса с разными коэффициентами быстроходности

55

1.11.Осевая и радиальная силы

вцентробежном насосе

Осевая сила. Сила, направленная по оси вала центробежного насоса, возникает по причине неравномерности давления жидкости на сторонах всаса (входа) и нагнетания (выхода) рабочего колеса. Поскольку давление на выходе жидкости с рабочего колеса Рвых больше, чем давление жидкости на входе

в рабочее колесо Рвх , то возникающая осевая сила F направлена в

сторону входного отверстия колеса (рис. 1.11.1). Осевая сила достигает своей максимальной величины при пуске насоса.

Рис. 1.11.1. Осевая сила F в центробежном насосе

Способы компенсации осевой силы:

1.Рабочие колеса с двусторонним входом для одноступенчатых центробежных насосов (рис. 1.11.2) / многоступенчатые насосы с симметричным расположением колес (рис. 1.11.3).

2.Разгрузочные устройства, которые применяются для колес одностороннего входа или многоступенчатых насосов с обычным расположением колес:

– разгрузочные отверстия 1 (рис. 1.11.4, а);

56

зазор 2. Жидкость через зазор 1 проходит в камеру 3, образованную самоустанавливающимся диском 5; после этого через зазор 2 жидкость попадает в камеру 4 и далее направляется обратно во всасывающую область. Давления в камерах 3 и 4 зависят от величины зазора 2. Разгрузка осевой силы F осуществляется автоматически при изменении

величины зазора 2. При этом генерируется сила F1 = F , которая направлена в обратную сторону от осевой силы F.

Радиальная сила. В центробежном насосе она возникает в результате неравномерного распределения давления на выходе из рабочего колеса, так как жидкость поступает в отвод из колеса асимметрично и неравномерно по окружности выхода из колеса (рис. 1.11.6). При вращении рабочего колеса радиальная сила тянет его вверх. Сила уравновешивает вес колеса и нагружает подшипники.

R

58

Способы компенсации радиальной силы:

1. Корпус с двойным выходом (с двухзавитковой спиралью) (рис. 1.11.7). Из рабочего колеса перекачиваемая жидкость поступает в двухзавитковый спиральный отвод, где происходит дальнейшее преобразование энергии, и через напорный патрубок – в трубопровод.

2

1

Рис. 1.11.8. Центробежный насос

снаправляющим аппаратом

2.Направляющий аппарат. После рабочего колеса жидкость поступает в направляющий аппарат 1 (рис. 1.11.8). Далее

водноступенчатых наососа – в спиральный канал корпуса и в нагнетательный трубопровод; в многоступенчатых – в переточный канал 2 и к следующему колесу.

1.12.Основные конструктивные разновидности

центробежных насосов

Центробежные насосы могут иметь одну или несколько ступеней повышения давления подаваемой жидкости.

Одноступенчатый центробежный насос – насос, ос-

нащенный одним лопастным колесом [5].

1. Консольный насос – насос, у которого рабочие органы расположены на консольной части его вала [5]. В консольном насосе на рис. 1.12.1 рабочее колесо, расположенное внутри корпуса 1 насоса, установлено на валу 2 консольно. Крепление вала обеспечивается широко расставленными подшипниками 3.

59

В обозначении центробежных насосов данной конструкции применяется буква К.

2. Насос с двусторонним подводом жидкости – насос, у

которого жидкая среда подводится к рабочим органам с двух противоположных сторон (ГОСТ ISO 17769-1–2014). В насосе, приведенном на рис. 1.12.2, 1.12.3, всасываемая жидкость подводится к рабочему колесу 1 с двух сторон – слева и справа. Корпус имеет горизонтальный разъем и состоит из нижней части 2 и верхней крышки 3. В обозначении центробежных насосов данной конструкции применяется буква Д.

Всасывание

жидкости

Рис. 1.12.1. Консольный центробежный насос

1

Нагнетание жидкости

2

Всасывание жидкости

Рис. 1.12.2. Центробежный насос с двусторонним подводом жидкости, верхняя крышка снята

60