книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

до 2% при наибольшем размере частиц до 0,05 мм. Осевые усилия воспринимаются гидравлической пятой, работающей в масле и выне­ сенной за пределы нагнетательной крышки насоса; 3) для перекачки шахтной воды с содержанием песка и других твердых примесей до 5% при наибольшей крупности частиц до 3 мм. В полости враще­ ния рабочих колес установлены боковые бронедиски. Для облегче­ ния разборки насоса в шахтных условиях каждая секция имеет лапы, которые опираются на раму.

Фирма «Ingersol-Rand» выпускает многоступенчатые центро­ бежные насосы «Cameron» (рис. 74), предназначенные для тяжелых условий эксплуатации, отличающиеся надежной работой и широким

§ 7. Условия нормальной работы центробежных насосов в сети

Нормальная эксплуатация центробежных насосов возможна при соблюдении следующих условий:

1) статическое противодавление во внешней сети должно быть меньше напора насоса при нулевой подаче Я0. При выполнении этого требования обеспечивается однозначный режим работы насосной установки.

На практике возможны небольшие колебания скорости вращения электродвигателя насоса (например, при изменении частоты тока в электросети). Уменьшение скорости вращения вала насоса может привести к появлению неустойчивых режимов работы (см. рис. 40). Для того чтобы исключить возможность их появления, необходимо обеспечить следующее условие:

Яг^ О ,9 Я 0;

2)режим работы центробежного насоса должен быть в области его промышленного использования (см. рис. 41). Выполнение этого

условия обеспечивает экономичную работу насоса; 3) отсутствие кавитации. Кавитация будет отсутствовать в том

случае, когда вакуумметрическая высота всасывания Явс ока­ жется меньше ее допустимого значения:

Я<ГЯ тон

всв а в ^ « W

Выполнение этого условия обеспечивается рядом мероприятий (см. раздел третий, глава И, § 2).

В некоторых случаях практики для создания нормальных усло­ вий эксплуатации центробежных насосов приходится регулировать

режим их работы с целью приспособления имеющихся насосов к конкретным шахтным условиям.

Возможны следующие способы регулирования: дросселирование в нагнетательном трубопроводе; изменение скорости вращения вала насоса; подрезка рабочих колес; уменьшение числа рабочих колес.

Дросселирование в нагнетательном трубопроводе. При этом спо­ собе регулирования напорная характеристика насоса не изменяется. Прикрывая задвижку на нагнетательном трубопроводе, увеличивают сопротивление его. Этот способ регулирования весьма неэкономичен* ро применяется благодаря своей простоте.

Изменение скорости вращения вала насоса. При этом способе регулирования характеристика трубопровода не изменяется, а напор­ ная характеристика насоса меняется в соответствии с законами пропорциональности турбомашин [см. формулы (70) и (71)]. В прак­ тике рудничного водоотлива этот способ регулирования не находит применения, так как при снижении числа оборотов уменьшается высота подъема воды насосом, которая в условиях стационарного водоотлива должна быть практически постоянной.

Подрезка рабочих колес. Подрезкой рабочих колес можно изме­ нить индивидуальную характеристику насоса. Уменьшая внешний

Используя эти формулы, можно построить приближенно новые характеристики насоса для различных значений внешнего диаметра рабочего колеса. Для изменения режима работы насоса следует иметь несколько комплектов роторов или рабочих колес и заменять их. При уменьшении внешнего диаметра рабочего колеса на 10% к. п. д. насоса снижается на 1%, а при уменьшении диаметра колеса на 20% к. п. д. насоса снижается на 4%. Подрезка рабочих колес осуществляется как в спиральных, так и в секционных центробеж­ ных насосах. В последнем случае подрезаются только лопасти рабочих колес.

Уменьшение числа рабочих колес. Число рабочих колес z' опре­ деляется величинами напора насоса Н и напора, создаваемого одним колесом, hK.

Зная необходимое число рабочих колес z', можно определить, сколько лишних колес следует удалить. Регулирование центробеж­ ных насосов уменьшением числа рабочих колес широко применяется: в шахтных условиях.

Г л а в а III

ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ

К объемным насосам относятся поршневые насосы с поступа­ тельным движением органов вытеснения, роторные насосы с враща­ тельным движением органа вытеснения (шестеренчатые, винтовые и другие насосы), а также насосы, у которых роль вытеснителя играет другая жидкость, газ или пар.

§ 1. Поршневые насосы

Принцип действия поршневого насоса (рис. 75, а) заключается в следующем: в закрытом цилиндре 2 перемещается поршень 1. При движении поршня снизу вверх рабочий объем цилиндра увели­ чивается и за счет вакуума жидкость поступает в цилиндр насоса через открывшийся всасывающий клапан 3. При обратном ходе поршня открывается нагнетательный клапан 4, а всасывающий клапан 3 закрывается и жидкость вытесняется в нагнетательный трубопровод.

Поршневые насосы классифицируются следующим образом:

1)по способу действия: простого действия (рис. 75, а) п двойного действия (рис. 75, б). У насосов простого действия вода подается одной стороной поршня, а в насосе двойного действия — обеими сторонами;

2)по типу поршня: с дисковым поршнем (рис. 75, а) и плунжер­ ные (рис. 75, б). Более надежная конструкция уплотнения плунжера, доступная контролю во время работы насоса, делает возможным применение плунжерных насосов на высокие напоры (свыше 100— 150 м вод. cm). В горной промышленности используются преимуще­ ственно плунжерные насосы;

3)по числу цилиндров различают насосы одноцилиндровые, сдвоенные, строенные. При увеличении числа цилиндров и соответ­ ствующем угле сдвига кривошипов обеспечивается более равномер­ ная подача жидкости;

4)по расположению цилиндров: горизонтальные, вертикальные;

5)по типу привода различают насосы приводные, прямодейст­ вующие.

Приводные насосы имеют кривошипно-шатунный механизм для преобразования вращательного движения двигателя в прямолиней­ ное движение поршня. В качестве двигателя прямодействующего насоса используются поршневые паровые или пневматические машины. Характерным в конструкции этих насосов является распо­ ложение поршней двигателя и насоса на одном общем штоке.

Теоретическая подача поршневых насосов QT определяется сле­ дующим образом:

а) для насосов простого действия

Рис. 75. Схемы поршневых насосов:

неплотностей в клапанах, во фланцевых соединениях, в сальниках; б) вследствие некоторого запаздывания в открытии и закрытии клапанов; в) ввиду проникновения в насос воздуха как снаружи

(через неплотности в сальниках и трубах), так и выделяющегося из перекачиваемой жидкости. Уменьшение действительной подачи насоса Q по сравнению с теоретической подачей QT оценивается коэффициентом подачи насоса

0_

Ло = Qг*

а

Рис. 76. Графики подач поршневых насосов про­ стого действия:

а — одноцилиндрового насоса; б — сдвоенного насоса| в — строенного насоса

Коэффициент подачи насоса зависит от качества его изготовления, скорости вращения, размеров и конструкции насоса, а также от вязкости жидкости и может достигать 99%. Для насосов средней величины т)0 = 90 95%, для малых насосов Т]0 = 85 -т- 90%.

Поршень в цилиндре движется неравномерно, и подача поршне­ вого насоса изменяется по синусоидальному закону.

На рис. 76 показаны графики подач поршневых насосов с кри­

поворота кривошипа).

Площадь, ограниченная синусоидой и осью абсцисс, представляет собой подачу поршневого насоса. На графиках подачи заштрихована

избыточная подача, которая приводит к ^установившемуся движе­ нию жидкости в трубопроводе. Наиболее равномерную подачу имеет строенный поршневой насос простого действия.

Уменьшению избыточной подачи и выравниванию давления под поршнем в процессе работы насоса способствуют воздушные кол­ паки 5 и 6 (рис. 75, а). Воздушный колпак является сосудом, часть объема которого заполнена воздухом, а часть — водой. При работе насоса избыточная подача его Д W поступает в воздушный колпак и давление воздуха в нем изменяется от ршЫ до ртйх. Степень неравномерности давления воздуха в колпаке ô определяется из соотношения

ф — ^m ax Pmin

Pcv

где р ор — среднее давление воздуха в колпаке.

Величина ô принимается в пределах от 0,01 до 0,05, что вполне достаточно для обеспечения движения жидкости в трубопроводе, близкого к установившемуся. На трубопроводе большой длины установка воздушного колпака обязательна.

В горной промышленности находят применение три типа привод­ ных поршневых насосов: ОП-13 (одноцилиндровый насос двойного

простого действия производительностью 30 мЛ/ч и с максимальным напором 180 м вод. cm.), а также ПП-10.

Важнейшими элементами конструкции поршневых насосов являются рабочие цилиндры, поршни, клапаны и сальники. Среди этих деталей наиболее ответственная роль принадлежит клапанам. Назначение их состоит в том, чтобы попеременно соединять цилиндр насоса со всасывающим и нагнетательным трубопроводами. Всасы­ вающий и нагнетательный клапаны Ихмеют одинаковую конструкцию и изготовляются из бронзы, нержавеющей стали, резины или пластмассы. Наибольшее распространение получили подъемные тарельчатые клапаны.

Поршневые насосы имеют более высокий к. п. д. (ц = 0,7 -=- 0,8) по сравнению с центробежными насосами малой быстроходности). Их недостатками следует считать тихоходность (средняя скорость поршня до 0,5 м/сек), сравнительно большие габариты, а также наличие клапанов, представляющих собой легко изнашивающиеся детали.

§ 2. Ротационные насосы

Ротационными насосами называются объемные машины, работа­ ющие, как и поршневые насосы, по принципу вытеснения жид­ кости.