книги / Насосы. Вентиляторы. Кондиционеры

1. Частоту вращения рабочего колеса насоса можно изме­ нять применением двигателей с переменной частотой вра­ щения (электродвигателей постоянного тока, электродвига­ телей переменного тока с переключением обмотки на раз­ личное число пар полюсов, коллекторных электродвигате­ лей, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания).

2.На насосных станциях городского и промышленного водоснабжения чаще всего применяют короткозамкнутые асинхронные электродвигатели, которые не допускают из­ менения частоты вращения. В этом случае для изменения частоты вращения рабочего колеса насоса можно соединить насос и электродвигатель с помощью регулируемой гидро­ муфты или электромагнитной муфты скольжения (ЭМС), либо применить асинхронный электродвигатель с вентиль­ но-каскадным преобразователем.

3.Введением сопротивления (реостата) в цепь фазного ротора асинхронного электродвигателя переменного тока так­ же можно изменять частоту вращения, что дает существен­ ный экономический эффект по сравнению с дроссельным регулированием. При малых мощностях регулирование включением сопротивления просто и надежно. При боль­ ших мощностях приходится включать крупные реостаты,

иэкономическая эффективность применяемого способа рез­ ко снижается. Кроме того, этот способ обладает недостатка­ ми: уменьшаются пределы регулирования при малых на­ грузках и усложняются конструкции двигателя вследствие добавления колец и щеток для подключения реостата.

4.При применении асинхронных электродвигателей, ко­ торые имеют обмотку на статоре, переключающуюся во вре­ мя работы двигателями на различное число пар полюсов, экономическая эффективность регулирования параметров Q

иН насосов возрастает. Двигатели этого типа выпускаются двух-, трех- и четырехскоростными.

5.Наиболее простым способом изменения частоты вра­ щения ротора асинхронного электродвигателя является из­ менение частоты тока. В настоящее время разработаны час­ тотные приводы с полупроводниковыми преобразователя­ ми, применение которых значительно повышает экономи­ ческую эффективность регулирования параметров насоса.

6.Регулирование частоты вращения ротора фазного асин­ хронного электродвигателя возможно также с помощью кас­ кадного соединения его с другими машинами. Различают два типа каскадного соединения:

ны. При выходе из колеса турбины рабочая жидкость вновь попадает во всасывающие отверстия колеса насоса, и цикл повторяется. Основным способом регулирования частоты вращения ведомого вала является изменение наполнения рабочего пространства колес гидромуфты жидкостью. Поте­ ри в гидромуфте составляют около 2 -3 % , поэтому полного равенства между частотой вращения ведущего и ведомого валов быть не может.

Потери энергии в гидромуфте увеличиваются с увеличе­ нием передаточного числа ( ) , где щ — частота враще­ ния ведущего вала (двигателя); п2 — частота вращения ведо­ мого вала (насоса), т. е. потери увеличиваются при возраста­ нии глубины регулирования. Это обстоятельство является недостатком гидравлических муфт. Кроме того, гидравли­ ческие муфты конструктивно более сложны, чем насосы, и имеют слишком большие размеры, почти одинаковые с размерами насосов.

Регулирование включением сопротивления в цепь ротора асинхронного электродвигателя и регулирование с помощью гидромуфты экономически равноценны, так как в том и другом случаях потери энергии привода прямо пропорцио­ нальны передаточному числу.

Основным достоинством регулирования частоты вращения с помощью гидромуфт является бесступенчатое, автомати­ ческое и быстрое изменение частоты вращения ведомого вала.

8. В последнее время созданы новые системы регулируе­ мого электропривода, которые могут быть применены для изменения частоты вращения рабочего колеса центробеж­ ного насоса. К ним относятся приводы с электромагнитны­ ми муфтами скольжения (ЭМС). Электромагнитная муфта состоит из двух вращающихся частей — индуктора и яко­ ря. Якорь жестко соединен с валом электродвигателя, име­ ющим постоянную частоту вращения, а индуктор — с ва­ лом насоса. Якорь и индуктор максимально сближены и имеют между собой небольшой воздушный зазор. При от­ сутствии электротока в обмотке индуктора крутящий мо­ мент электродвигателя не передается на вал насоса. При включении индуктора возникает электромагнитное поле, под воздействием которого индуктор с некоторым скольжением вращается вслед за якорем и передает крутящ ий момент от электродвигателя рабочему колесу насоса. Частота враще­ ния индуктора зависит от силы тока возбуждения.

Отечественной промышленностью выпускаются асинхрон­ ные, панцирные, индукторные и порошковые ЭМС. В сис­

темах водоснабжения и канализации наиболее приемлемы ЭМС индукторного типа, КПД которых при полном возбуж­ дении ЭМС составляет 0,98.

Таким образом, из существующих регулируемых элек­ троприводов рекомендуется привод с ЭМС индукторного типа, каскадные приводы различных типов и многоскоростные электродвигатели. Каскадные приводы следует применять для регулирования мощных агрегатов на крупных насос­ ных станциях. На средних и малых насосных станциях бо­ лее целесообразно применять простые и дешевые приводы

сЭМС индукторного типа и частотные.

9.Регулирование параметров насоса изменением геомет­ рии проточных каналов применяют в осевых насосах с по­ воротными жестко закрепленными лопастями рабочего ко­ леса. Изменение в определенных пределах угла установки лопастей рабочего колеса позволяет поддерживать высокое значение КПД насоса в широком диапазоне изменения его рабочих параметров.

10.Регулирование режима работы насоса изменением ки­ нематики потока на входе в рабочее колесо насоса осуще­ ствляют установкой поворотно-лопастного направляющего

аппарата у входа в рабочее колесо. Поворотно-лопастный направляющий аппарат изменяет момент скорости (закрут­ ку) потока на входе в рабочее колесо. При этом закрутка по направлению вращения рабочего колеса (положительная) уменьшает напор насоса, а против вращения (отрицатель­ ная) увеличивает напор. Этот способ регулирования допус­ кает изменение подачи на 25 % при понижении напора на 15 % и уменьшении потребляемой мощности на 30 % от но­ минальной. КПД насоса при указанной глубине регулиро­ вания снижается на 2 -3 %. Регулирование параметров на­ соса входным направляющим аппаратом экономически целесообразно и конструктивно осуществимо на крупных насосных агрегатах в системах, где статический напор со­ ставляет незначительную часть напора насоса.

1.6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАСОСОВ

Подготовка насосов и насосной установки к работе за­ ключается в проверке технического состояния насосов и на­ сосной установки, наличия необходимого оборудования и его крепления, наличия смазочного материала, состояния уплот­ нений, а также состояния запорно-регулирующей арматуры.

У насосного агрегата должна быть установлена следую­ щая арматура (рис. 1.55):

приемный клапан с сеткой, который должен удерживать воду во всасывающем трубопроводе и в насосе при заливке; задвижка на всасывающем трубопроводе, которую ста­ вят лишь в тех случаях, когда насос соединен со всасываю­ щими трубопроводами других насосов или когда насос на­ ходится ниже уровня воды в приемном резервуаре (насос

под заливом); вакуумметр, служащий для определения вакуумметри-

ческой высоты всасывания; кран в верхней части насоса, необходимый для выпуска

воздуха при заливке; манометр, предназначенный для определения развивае­

мого насосом напора; обратный клапан на напорном трубопроводе, который не

допускает обратного движения воды из трубопровода при неработающем насосе или движения воды из одного насоса в другой при параллельной работе насосов;

задвижка на напорном трубопроводе, устанавливаемая для отключения насоса и регулирования производительности и напора;

расходомер (водомер); предохранительный клапан, устанавливаемый для за­

щиты насосной установки от действия гидравлического удара;

устройство для заливки насоса — труба с вентилем от на­ порного трубопровода или от вакуум-насоса.

Рис. 1.55. Схема установки центробежного насоса:

1 — приемный клапан; 2 и 7 — задвижки; 3 — вакуум­ метр; 4 — воздушный краник; 5 — манометр; 6 — обрат­ ный клапан; 8 — расходомер; 9 — предохранительный клапан

ные насосы, отсасывающая труба которых подсоединена к верхней точке заливаемого насоса.

Заливку насоса путем откачивания воздуха эжектором осуществляют при достаточно высоком давлении в напор­ ном трубопроводе. Эжектор присоединяют к верхней части корпуса насоса (рис. 1.56, б). Перед пуском эжектора за­ движку закрывают, а насос включают тогда, когда эжектор начинает откачивать перекачиваемую жидкость.

Вакуум-насосы для заливки центробежных насосов при­ меняют на крупных или автоматизированных станциях. Обычно используют один или два вакуум-насоса для залив­ ки всех насосов станции. Для этого монтируют сеть воздушных всасывающих линий, идущих к каждому насосу (рис. 1.56, в). Заливку осуществляют при закрытой задвижке на напор­ ном трубопроводе.

При подготовке к пуску насоса необходимо закрыть за­ движку на напорной линии и проверить, закрыты ли краны манометра и вакуумметра. Затем необходимо проверить саль­ никовые уплотнения, смазать их и, наконец, проверить на­ личие масла в подшипниках насоса и двигателя. Если саль­ ники имеют гидроуплотнение, а подшипники — водяное ох­ лаждение, то следует установить нормальную циркуляцию жидкости через эти узлы.

При пуске насоса включают электродвигатель и откры­ вают кран у манометра. Когда насос разовьет полное число оборотов, а манометр будет показывать давление холостого хода, открывают кран у вакуумметра и напорную задвиж ­ ку. При закрытой напорной задвижке допускается работа насоса не более 2 -3 мин.

При открытой напорной задвижке пуск насоса возможен только при наличии обратного клапана и средств для гаше­ ния гидравлического удара.

Если подшипники охлаждаются водой, то необходимо по­ дать воду на охлаждение подшипников (открыть краны) и только после этого можно открывать задвижку на напор­ ном трубопроводе.

Во время работы центробежного насоса необходимо: следить за показаниями манометра, вакуумметра и ам­

перметра (для электродвигателя); контролировать температуру подшипников, которая не

должна превышать значений, указанных в паспорте насоса (обычно не более чем 60-70 °С);

контролировать наличие смазочного материала и его по­ ступление к подшипникам;

нения (уплотнений) вала насоса (жидкость должна просачивать­ ся редкими каплями), при необ­ ходимости своевременно подтя­ гивать сальники;

контролировать рабочие пара­ метры насоса — подачу, давле­ ние, потребляемую мощность, температуру двигателя.

Для остановки насоса необхо­ димо медленно закрыть напор­

ную задвижку, закрыть кран вакуумметра, выключить дви­ гатель, а затем закрыть кран манометра и на трубопрово­ дах, подводящих воду для охлаждения подшипников и гид­ роуплотнения сальников.

Если насос находится в неотапливаемом помещении, то зимой необходимо следить за тем, чтобы насос не оставался заполненным водой.

Пуск двух последовательно включенных насосов произ­ водят следующим образом. При закрытых задвижках 1 и 2 (рис. 1.57) пускают насос I. После того как этот насос разо­ вьет напор, соответствующий холостому ходу, пускают на­ сос I I при закрытой задвижке 2, открывая задвижку 1.

1.7.КАТАЛОГ НАСОСОВ

1.7.1. НАСОСЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ДВУХСТОРОННЕГО ВХОДА

Всоответствии с ГОСТ 10272-87 «Насосы двухсторонне­ го входа. Основные параметры» насосы данного типа явля­ ются горизонтальными одноступенчатыми центробежными насосами с полуспиральным подводом двухстороннего вхо­ да и предназначены для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости и химичес­ кой активности, температурой до 358 К (85 °С), не содержа­ щих твердых включений по массе более 0,05 %, размером более 0,2 мм и микротвердостью более 6,5 ГПа (650 кгс/мм

Основные технические параметры насосов в номиналь­ ном режиме должны соответствовать значениям, указанным

втабл. 1.4. Области работы насосов, представленные в виде полей Q -H , приведены на рис. 1.58. Допускается работа

Т а б л и ц а 1. 4

Технические характеристики насосов 1Д, 2Д