книги / Паровые насосы
..pdfТ а б л и ц а 17. Максимальные значения октавных уровней звуковой мощности для стандартных паровых насосов
|
|
Октавные |
уровни звуковой мощности (дБ) при средне |
||||||
Гипоразмер |
|
геометрической частоте октавных полос (Гц) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
ПДГ |
2,5/20 |
86 |
88 |
89 |
88 |
85 |
83 |
81 |
79 |
ПДГ |
6/4 |
||||||||
ПДГ 6/20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДГ |
16/8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДВ |
16/20 |
92 |
94 |
94 |
93 |
90 |
88 |
86 |
84 |
ПДВ |
25/20 |
||||||||
ПДВ 25/4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДГ 25/16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДВ |
10/50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДВ 25/50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДВ 60/8 |
97 |
98 |
98 |
96 |
93 |
91 |
89 |
87 |
|
ПДВ |
125/8 |
||||||||
ПДГ |
10/40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДГ 25/45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДГ 60/8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДГ 40/32 |
|
|
|
98 |
96 |
94 |
|
|
|
ПДГ |
60/20 |
100 |
100 |
100 |
92 |
90 |
|||
ПДГ 60/25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДВ |
160/16 |
|
101 |
|
102 |
|
|
|
|
ПДВ |
250/8 |
100 |
101,5 |
102,5 |
102,5 |
102 |
101 |
||
ПДГ |
125/32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зная фактор виброактивности, можно рассчитать общий уро вень вибрации (дБ) по формуле
М = 7 4 + 141g Qp/M.
Как показали исследования, вибрационная характеристика поршневого кривошипного насоса зависит от режимов его ра боты. При повышении давления на выходе общие уровни вибра ции насоса и его основных частей увеличиваются по логарифми ческому закону. Вибрационная характеристика поршневого на соса изменяется в зависимости от вакуумметрической высоты всасывания. Наиболее значительную вибрацию насос испыты вает при работе с большой высотой всасывания. Это учитывает ся при установлении допустимой вакуумметрической высоты всасывания, которая указывается в паспорте насоса.
6 И. А. Чип
Паровые насосы работают более спокойно, чем кривошипные (приводные), однако и для них введены ограничения по уровню шума и виброактивности.
Для насосов, изготовляемых по ГОСТ 11376—77, октавные уровни звуковой мощности на номинальном режиме не должны
Т а б л и ц а |
18. Максимальные |
|
превышать |
значений, |
указан |
||||||
|
ных |
в |
табл. |
17. |
Значения |
||||||
значения октавных уровней |
|
октавных |
уровней |
колеба |
|||||||
колебательной скорости для |
|
||||||||||
стандартных |
паровых насосов |
|
тельной скорости приведены в |
||||||||
|
|
|
|
табл. |
18. |
|
|
|
|
|
|
Среднегеометри |
Среднеквадрати |
Общие |
уровни |
колебатель |
|||||||
ческое значение ко |
ной |
скорости |
замеряются |
на |
|||||||
ческая частота |
лебательной |
ско |
|||||||||
октавных полос. |
рости, дБ, относи |
торцах |
фундаментных |
болтов |
|||||||
Ги |
|
||||||||||
|
|
тельно 5* 10“ 8 |
м/с |
или на опорах насоса в на |
|||||||
|
|
|
|
правлении, |
|
перпендикуляр |
|||||
2 |
|
107 |
|
ном |
опорной |
поверхности |
на |
||||
4 |
|
100 |
|
соса. |
|
проектировании порш |
|||||
8 |
|
92 |
|
При |
|||||||
16 |
|
92 |
|
невых насосов |
обращают вни |
||||||
31,6 |
|
92 |
|
мание |
на |
повышение |
механи |
||||
63 |
|
92 |
|
||||||||
|
|
|
|
ческого |
сопротивления |
их |
за |
счет увеличения жесткости от дельных элементов конструкции, что приводит к уменьшению вибрации и уровня шума насосов.
49. ОБЪЕМ И УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ НАСОСОВ
Вместе с насосом должны поставляться: комплект запасных частей, арматура, контрольно-измерительные приборы и спе циальный инструмент. К запасным частям относятся: всасываю щие и напорные клапаны в сборе, уплотняющие кольца гидрав лических поршней, поршневые паровые кольца, уплотняющие золотниковые кольца, сальниковая набивка. Количество постав ляемых запасных частей указывается в спецификации или ве домости.
По согласованию с поставщиком насосы могут комплектовать ся предохранительными клапанами и воздушными колпаками.
С каждым насосом должно поставляться «Руководство по эксплуатации», включающее в себя формуляр, техническое опи сание, инструкцию по эксплуатации и чертежи быстроизнашивающихся деталей.
Поставка как одиночных, так и сдвоенных насосов должна осуществляться в соответствии с заказом. В заказе указывают ся: марка насоса, физико-химические свойства перекачиваемой жидкости, характеристика пара (давление на входе в насос, перегретый или насыщенный, противодавление), условия работы паровой части (со смазкой или без смазки), основные пара метры (подача, напор или давление на выходе, вакуумметриче-
162
ская высота всасывания). Насосы, поставляемые по специаль ным техническим условиям на поставку, должны полностью со ответствовать этим условиям.
Срок гарантии для |
обычных насосов |
устанавливается 12, |
||
а со Знаком |
качества— 18 месяцев со дня |
ввода |
насоса в экс |
|
плуатацию. |
должна |
быть укреплена табличка, |
содержащая |
|
На насосе |
следующие данные: наименование и товарный знак предприя тия-изготовителя; условное обозначение насоса; порядковый но мер и год выпуска насоса; подачу, давление на выходе, рабочее давление пара и наибольшую его температуру; массу насоса; клеймо технического контроля. Для насосов, которым присвоен государственный Знак качества, на табличке помещается изобра
жение этого знака. Табличка может содержать и другие данные. Надписи на табличках насосов, предназначенных для экс порта, должны быть выполнены на языке, указанном в заказе-
наряде внешнеторговой организации.
Запасные части и специальный инструмент маркируют обо значением чертежа на самих деталях или на подвешенных к ним бирках.
На заводе-изготовителе насосы и комплектующие изделия проходят консервацию. После консервации все отверстия насоса закрываются пробками или заглушками с прокладками. Закон сервированный насос, комплектующие изделия и документация упаковываются в тару, исключающую возможность их механи ческого повреждения и воздействия на них метеорологических условий при транспортировании и хранении. Насосы могут и не упаковываться в ящики при условии обеспечения их сохран ности во время транспортирования.
Погрузка и выгрузка упакованного насоса должны произво диться осторожно, в соответствии с предохранительными под писями на ящике. Захват стропами должен осуществляться в указанных на ящике местах.
Насос и комплектующие изделия должны храниться в соот ветствии с инструкцией завода-изготовителя.
Г л а в а XI. ПНЕВМ АТИЧЕСКИЕ И ГИД РАВЛИЧЕСКИЕ ПРЯМ ОДЕЙСТВУЮ Щ ИЕ НАСОСЫ
50. П Н ЕВ М АТИ Ч ЕС КИЕ П РЯМ ОД ЕЙСТВУЮ Щ ИЕ НАСОСЫ
В некоторых отраслях народного хозяйства находят применение прямодействующие насосы, работающие на сжатом воздухе. Они используются, например, для водоотлива при проходке го ризонтальных горных выработок, уклонов, а также на разрезах. Такие насосы применяются иногда на строительных работах для откачивания сильно загрязненной воды.
6*
Пневматические прямодействующие насосы выгодно приме нять в тех производствах, где имеется в достаточном количестве дешевый сжатый воздух.
Пневматические насосы выполняются обычно сдвоенными двустороннего действия. Гидравлическая и силовая часть у этих насосов имеет такое же устройство, как и у сдвоенных паровых прямодействующих насосов. В горном деле находит применение сдвоенный пневматической прямодействующий насос НПЗ-2 (рис. 97), который используется для откачивания воды как чи стой, так и загрязненной.
|
О с н о в н ы е т е х н и ч е с к и е д а н н ы е н а с о с а |
|
||
Подача, |
м8/ч . |
|
|
15 |
Напор, м |
........................................................................................... |
высота |
всасывания, м вод. ст. |
6 |
Вакуумметрическая |
7 |
|||
Давление |
(абсолютное) воздуха, МПа |
0,6 |
||
Расход воздуха, м3/мин......................................................... |
|
95 |
||
Число двойных ходов поршня в минуту |
||||
Ход поршней, м м .................... |
|
. |
125 |
|
Диаметр воздушных цилиндров, мм . . |
135 |
|||
Диаметр |
гидравлических цилиндров, мм |
90 |
||
Габаритные размеры |
насоса, |
мм: |
1200 |
|
длина . |
|
|
||
ширина |
|
|
545 |
|
высота . |
|
|
560 |
Пневматический насос НПЗ-2 имеет горизонтальное испол нение. Блок воздушных и блок гидравлических цилиндров соеди нены между собой промежуточной частью, отлитой за одно це лое с воздушным блоком.
В насосе применены плоские золотники. Механизм воздухораспределения действует так же, как и механизм парораспреде ления у сдвоенных паровых насосов. Напорные и всасывающие клапаны насоса — тарельчатые с пружинной нагрузкой.
Насос в сборе монтируется на раме, выполненной в виде са лазок. Между опорами насоса и рамой устанавливаются рези новые амортизаторы.
У воздушных сдвоенных прямодействующих насосов соотно шение между диаметрами воздушного DB и гидравлического D цилиндров может быть определено из уравнения
рgff |
jiD2 |
7|м (Р\в |
Р 2в) |
(65) |
|
Лг |
4 |
||||
|
|
|
где Н — напор насоса; г\г — гидравлический к. п. д. насоса; ри — давление воздуха в цилиндре со стороны впуска; р2в — давление воздуха в цилиндре со стороны выпуска; г\м— механический к. п. д. агрегата.
Решая уравнение (65) относительно DB, получим
DB= D
^гПм (P1B Р2в)
Рис. 97. Сдвоенный пневматический прямодействующий насос:
/ — воздушные цилиндры; 2—муфтовый вентиль; 3—автоматическая масленка; 4—воздухораспределительное устройство; 5—ги дравлические цилиндры; 6—рама; 7—резинотканевый шланг; 8—приемная сетка
В гидравлических прямодействующих насосах (в отличие от паровых и воздушных) рабочей средой является жидкость, по даваемая в силовой цилиндр под давлением. В качестве рабочей (силовой) жидкости обычно используется масло или эмульсия. В связи с широким внедрением гидроприводов в различные от расли народного хозяйства гидравлические прямодействующие насосы начинают находить все большее применение. При уме ренных давлениях гидравлические прямодействующие насосы могут выполняться по типу паровых и воздушных.
Для очень высоких давлений гидравлические прямодействую щие насосы выполняются по схеме, показанной на рис. 98, а.
Рис. 98. Схемы гидравлических прямодействующих насосов: а — одноплун жерного; б — двухплунжерного
Высокое давление создается с помощью плунжера 2> связанного с поршнем 1 силового цилиндра. Рабочий (насосный) цилиндр снабжен всасывающим 4 и напорным 3 клапанами, причем для повышения надежности обычно применяют по два последова
тельно расположенных клапана на линиях нагнетания и пита ния.
Для насоса, построенного по схеме рис. 98, а, потребное дав ление р\ жидкости на поршень силового цилиндра определяется из соотношения
PiD2 = p2d2/r]h |
(66) |
где р2 — давление жидкости на выходе из насоса; D — диаметр поршня силового цилиндра; d — диаметр плунжера рабочего ци линдра; г|1 — коэффициент, учитывающий потери на трение в
поршне, сальнике и гидравлические потери в рабочем цилиндре и клапанах.
Из соотношения (66) получим
Pi = pzd2[ D \ v.
Ш
Для нормальной работы прямодействующего насоса силовой насос, подающий жидкость в силовой цилиндр, должен обеспе чивать давление
Pc = Pl/Tlp.y + ДРп.т,
где rip. у — коэффициент, учитывающий гидравлические потери в распределительном устройстве; Дрп. т — потеря давления в под водящем трубопроводе к силовому цилиндру.
Секундная подача рассматриваемого насоса |
|
Q = i T - ^ o ^ . |
|
где S — ход плунжера; rio — коэффициент подачи, равный |
при |
мерно 0,9...0,94. |
|
Поскольку нагнетание жидкости одноплунжерным насосом |
|
(рис. 98, а) происходит лишь при движении плунжера в |
одну |
сторону, подача жидкости будет прерывистой, что во многих случаях нежелательно, а иногда и недопустимо.
Для выравнивания подачи применяют двухплунжерные на сосы (рис. 98, б). Поршень 5 силового цилиндра приводит в дви жение плунжеры 4 насосной части, каждый цилиндр которой снабжен дублированными напорными 1 и всасывающими 2 кла панами. Реверс движения плунжеров осуществляется с помощью электромагнитного распределителя 5, управляемого от конце вых выключателей (на схеме не показаны), на которые воздей ствует в конце ходов поршень 5 силового цилиндра. Приме няются также схемы, в которых распределитель переключается непосредственно поршнем силового цилиндра.
При схеме питания, показанной на рис. 98, б, насос приго ден лишь для случаев, когда нагнетаемая им жидкость является рабочей средой силового цилиндра.
Рассмотренные насосы обычно применяются при давлении 300 МПа и выше и расходе 20—40 л/мин; число рабочих ходов составляет примерно 120...150 дв. ход мин. При давлениях по рядка 200 МПа диаметр плунжера не превышает 50...60 мм и его ход — 200 мм. Диаметр силового цилиндра составляет 200...250 мм. При более высоких давлениях диаметр плунжера обычно не превышает 15...20 мм и ход— 100...120 мм.
Гидравлические насосы прямого действия находят примене ние в буровых установках.
Схема гидроприводного насоса показана на рис. 99. В на сосный блок входят четыре рабочих цилиндра 1, один из кото рых является резервным. Поршни рабочих цилиндров приводят
ся |
в |
действие рабочей жидкостью, поступающей от силового насо |
са |
3 |
(обычно поршневого) через распределительный механизм |
2. |
Схемой предусмотрено параллельное и последовательное |
включение силовых насосов. В качестве рабочей (силовой) жидкости используется техническая вода или антифриз. Кроме указанных элементов, в схему входят пневматические компен саторы, емкости с отстойниками, предохранительные устройства и контрольно-измерительная аппаратура.
При параллельной работе оба силовых насоса 3 забирают воду (или антифриз в зимнее время) из резервуара и направ ляют ее в распределительное устройство 2, а из него в рабочий цилиндр 1. Поршень-разделитель под действием силовой жидко сти перемещается в рабочем цилиндре, вытесняя перекачивае мую жидкость через клапан в напорный трубопровод.
Рис. 99. Схема гидроприводного бурового насоса:
Я К — предохранительный клапан; РЦ —резервный цилиндр; РИ—резервный силовой насос
Во втором рабочем цилиндре в это время осуществляется всасывание. При этом распределительный механизм открывает выход силовой жидкости из цилиндра на слив, давление в ци линдре падает. Подпорный центробежный насос 4 забирает пе рекачиваемую жидкость из емкости 5 и подает ее через всасы вающий клапан в рабочий цилиндр, вследствие чего поршеньразделитель перемещается вправо. По окончании хода нагнета ния в одном цилиндре и хода всасывания в другом автоматиче ски срабатывает распределительное устройство и такты ме няются.
Параллельная работа силовых насосов необходима тогда, когда требуется увеличенный расход жидкости (в начале буре ния скважины).
Работы по созданию гидроприводных буровых насосов нахо дятся в стадии теоретических и экспериментальных исследова ний.
Г л а в а XII. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ТРУБОПРОВОДОВ НАСОСНОЙ |
УСТАНОВКИ |
52. ЗАД АЧ И ГИ Д РАВ Л И Ч ЕС К ОГО |
Р А С Ч ЕТА |
Гидравлический расчет трубопроводов является одним из основ ных вопросов при проектировании насосных установок. Он слу жит основой для выбора внутренних диаметров труб, скоростей движения жидкости, подачи и напора насоса.
В практике проектирования насосных установок встречаются разнообразные случаи гидравлического расчета трубопроводов. Однако все "они могут быть сведены к решению двух типовых задач прямой и обратной.
По схеме прямой задачи выполняются все случаи гидравли ческих расчетов, при которых напор, расходуемый на преодоле ние гидравлических сопротивлений в трубопроводе, является искомой величиной. Обратная задача представляет собой такой случай гидравлического расчета трубопровода, при котором зна чение напора заранее задается. По. результатам решения пря мой задачи выбирают подачу и напор насоса, предназначенного для обслуживания проектируемой установки.
Цель гидравлического расчета при решении обратной за дачи'— определить диаметр трубопровода и параметры движе ния жидкости в нем, исходя из располагаемого напора насосной установки.
Расчет трубопровода начинают с вычерчивания расчетной схемы с нанесением на нее насоса и арматуры. Трубопровод разбивают на отдельные участки (простые трубопроводы), в пределах которых значения расходов и внутренние диаметры труб постоянны. Участки обычно обозначают двумя цифрами: 1—2, 2—3 и т. д., первая из которых указывает начало, а вто рая — конец участка по ходу расчета. Около каждого участка на выносной линии указывают диаметр трубы и длину участка, а иногда расход и скорость протекающей среды. Кроме того, на схему наносят значения возвышения г,- узловых расчетных то чек над плоскостью сравнения.
53. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫ Е ЗАВИСИМ ОСТИ
В основе гидравлического расчета трубопроводов лежат из вестные из гидравлики уравнение неразрывности и уравнение Бернулли.
При рассмотрении вопросов, связанных с гидравлическим расчетом трубопроводов, будем исходить из того, что сдвоенные паровые насосы обеспечивают практически постоянную подачу, а одиночные насосы для выравнивания подачи имеют воздушные Колпаки. При наличии воздушных колпаков у сдвоенных
насосов приводимые в дальнейшем зависимости будут наиболее точно изображать действительную картину движения жидкости в трубопроводах насосной установки.
Уравнение неразрывности (сплошности) для несжимаемой жидкости имеет вид
f\Vi = f2v2= const, |
(67) |
где fi и /2 — площади сечений 1 и 2 трубы; v\ и v2— средние скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2.
Уравнение (67) показывает, что если в трубопроводе нет притоков и отводов, то расход жидкости в любом сечении яв ляется постоянным, а следовательно, значения средних скоро стей будут обратно пропорциональны площадям сечений трубы:
vi/v2= /2//1.
Уравнение Бернулли выражает закон сохранения энергии движущейся жидкости. При установившемся движении несжи маемой жидкости для сечений 1 и 2 потока относительно произ вольно выбранной горизонтальной плоскости сравнения оно за пишется в следующем виде:
I |
Р{ I |
А |
I |
I |
°2 , |
и |
Zl + |
J g + a 'W |
= Z2-+ ~Pg+ |
° 2.1F + |
hl~2' |
||
где z\ я Z2 — высоты |
расположения |
центров тяжести сечений 1 |
и 2 потока над плоскостью сравнения; р\ и р2— давления в цен трах тяжести сечений 1 и 2; h\-2— потерянная удельная энер гия потока или потеря напора на участке 1—2; ai и а 2 — коэф фициенты, учитывающие неравномерность распределения скоро
стей |
по сечению |
потока (для |
турбулентного |
режима a |
= 1,045 |
||
и |
практически принимается |
а = 1 ; |
для ламинарного |
режима |
|||
a |
— 2); g — ускорение свободного падения. |
|
|
||||
|
Как известно, ламинарный режим течения наблюдается при |
||||||
Re < |
2300, тогда |
как турбулентный при Re > |
2300. Число Рей |
||||
нольдса |
Re = vd/v, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
где V— скорость |
течения жидкости |
в трубе, |
м/с; d — внутрен |
ний диаметр трубы, м; v — коэффициент кинематической вязко сти, м2/с.
Для различных капельных жидкостей v зависит главным об разом от температуры, уменьшаясь с ее повышением.
Основным видом течения жидкости в трубопроводах является турбулентное. Ламинарный режим течения наблюдается в тру бопроводах, транспортирующих жидкости, обладающие значи тельной вязкостью (мазут, масло, нефть и др.). По физическому смыслу все члены уравнения Бернулли представляют собой удельные энергии (отнесенные к 1 кг массы жидкости); так, член г есть удельная потенциальная энергия положения жидко сти, член p/pg— удельная потенциальная энергия давления в
170