Підручник Гідравлічні та аеродінамічні машіни
.pdf
Рис. 2.5. Конструкція відцентрового вертикального насоса 1000В-4/63.
1 – колінчастий конічний підвід; 2 – оглядовий люк; 3 – всмоктувальний патрубок; 4 – захисно-ущільнюючі кільця; 5 – фундаментна плита; 6, 13 – корпус і вал насоса; 7 – робоче колесо; 8 – кришка; 9 – кріплення колеса до вала; 10, 16 – кожухи; 11, 12 –
вузли підшипника ковзання і сальниковий; 14 – вал-вставка; 15 – вал електродвигуна; 17 – відвід води від сальника; 18 – відвід води від підшипника і підвід води до нього; 19 - заглушка; 20 – фундамент; 21 – кронштейн-підставка; 22 – монтажний клин; 23 – рим-болт; І, ІІ – деталі ущільнення при засміченій і чистій воді
31
поперечний переріз якої приводяться в каталогах насосів. Звичайно зогнуті конічні всмоктувальні труби являють собою єдиний блок з підземною части- ною будівлі насосної станції. Від робочого колеса вода відводиться горизон- тальним спіральним відводом і вихідним дифузором з напірним патрубком.
До верхнього фланця корпусу закріплена кришка 8 з напрямним підши- пником 11, який виконується з гумовим або лігнофолевим вкладишем. Змащується підшипник водою, що перекачується або при великій кількості завислих частинок в воді (більше 50 мг/л) – водою, яка проходить попереднє відстоювання і очищення на фільтрах. Ця вода до насоса підводиться труб- кою 18, а відводиться після проходження сальника трубкою 17.
Робоче колесо 7 прикріплено до фланця 9 вала шпильками і циліндрич- ними або призматичними шпонками. Шийка вала 13 під напрямним підшип- ником і сальником захищена електричним наплавленням з нержавіючої сталі. Вал насоса ущільнено сальником 12. Щілинне ущільнення робочого колеса складається з двох кілець: сталеве захисне кільце 4 закріплено до колеса, а чавунне ущільнююче – до корпусу насоса.
Вали насоса і електродвигуна жорстко з’єднані фланцями 14 і 15 через вставку вала .Робоче колесо насоса обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку приводу. Гідравлічні осьові зусилля і маса ротора агре- гату сприймаються п’ятою електродвигуна.
Використання насосів вертикального типу дозволяє суттєво зменшити площу підлоги машинної зали, полегшити доступ до насосу і привідного еле- ктродвигуна і винести останній на незатоплювані відмітки.
Відцентрові багатоступінчасті насоси - типу „ЦНС” і „ЦН”.
Багатоступінчасті відцентрові насоси розвивають великі напори при відносно невеликих подачах. Розрізняють багатоступінчасті насоси секційно- го і спірального типу. В секційному насосі рідина поступає послідовно з од- ного колеса в друге через напрямні апарати, які є в кожній секції. Корпус на- соса складається з окремих секцій і двох кришок , які з’єднані стяжними бол- тами, рис. 2.6.
Осьове зусилля в багатоступінчастих насосах секційного типу сприйма- ється гідравлічною п’ятою. Робочі колеса і напрямні апарати виготовляють звичайно з чавуну, ущільнюючі кільця з бронзи, вал – зі сталі.
Багатоступінчасті секційні насоси типу ЦНС з подачею від 8 до 850 м3/год поділяються на дві групи: насоси нормальної групи розвивають напір від 50 до 1440 м, а високонапірної – від 600 до 1900 м. В позначення насоса входять дві групи цифр. Перша група цифр позначає подачу, м3/год; друга група цифр – напір, м. До недоліків секційних багатоступінчастих насосів належать: велике осьове зусилля, низький ККД (0,6...0,75) і складність виго- товлення, збирання і розбирання.
Багатоступінчасті насоси спірального типу конструктивно більш доско- налі і мають більш високий к.к.д, ніж секційні.
32
Рис. 2.6. Поздовжній переріз багатоступінчастого насоса секційного ти-
пу: 1- корпус підшипника; 2- сальник; 3- гідроп’ята; 4- напірний патрубок; 5- секція; 6- робоче колесо; 7- кришка камери всмоктування; 8- стяжний болт; 9- пружна муфта.
Насоси спірального типу виготовляють двох- і чотирьохступінчастими. На рис 2.7а показана схема руху рідини в двохступінчастому насосі, а на рис. 2.7б – в чотирьохступінчатому.
Рис. 2.7. Схема потоку рідини в багатоступінчастих насосах спірального типу.
Як видно зі схеми, колеса розташовані в такій спосіб, що осьові зусилля частково врівноважуються. В двохступінчастих насосах рідина поступає з одного колеса в друге по внутрішньому перепускному каналу. В чотиристу- пінчастих насосах рідина поступає послідовно з першого колеса в друге, тре- тє і четверте по перепускним каналам або по зовнішній перепускній трубі.
Корпус двохступінчастого насоса, рис. 2.8, має поздовжнє рознімання, що дає можливість огляду і ремонту насоса, не демонтуючи прилеглий тру- бопровід. Залишкові осьові зусилля в таких насосах сприймаються упорними або радіально-упорними підшипниками.
33
Рис. 2.8. Двохступінчастий насос з зустрічним розташуванням робочих коліс (насос спірального типу)
Багатоступінчасті відцентрові насоси спірального типу в порівнянні з секційними мають ряд переваг: більш високий ККД (0,75...0,78), врівноваже- не осьове зусилля, простота збирання і розбирання, відсутність напрямних апаратів, що дозволяє суттєво обточувати колеса без помітного зниження к.к.д.
Крім горизонтальних багатоступінчастих насосів, виготовляють багато- ступінчасті насоси з вертикальним валом, але вони в основному признача- ються для подачі води з свердловин.
Відцентрові багатоступінчасті вертикальні насоси типу „ЦТВ” і
”ЭЦВ”
Такі насоси призначені для подачі води з підземних джерел. Вони поді- ляються на дві групи: занурювальні і насоси з занурювальним проводом.
Занурювальний насос - це вертикальний насос, що його занурюють част- ково або цілком в перекачувану рідину, причому його привідна машина зав- жди знаходиться поза перекачуваною рідиною.
Насос із занурювальним приводом – це вертикальний насос, який під час роботи може разом зі своєю привідною машиною бути повністю або частково зануреним у перекачувану рідину.
У занурювальних насосів типу „ЦТВ” електродвигун –привод розміщу- ється над свердловиною і з’єднується з насосом трансмісійним валом, дов- жина якого залежить від глибини свердловини, рис.2.9 і рис. 2.10. Щоб запо- бігти вібрації, трансмісійний вал розміщується в підшипниках з гумово- металевими вкладишами, які змащуються водою. Вага деталей насоса, що обертаються, і трансмісії сприймаються опорною п’ятою з радіально-
34
упорним шариковим підшипником, а вага всього насосного агрегату - опор- ним корпусом, який встановлено над свердловиною.
2.9 ! 2.10а !2.10в |
|
|
|
Рис. 2.9. Схема установки насоса |
|||
2.10б |
|
||
|
АТН: 1-насосний вузол; 2- водопідйом- |
||
|
|
||
|
|
на труба; 3 – напрямний підшипник |
|
|
|
трансмісійного вала;4 – опорна станина; |
|
|
|
5 – електродвигун |
|
|
|
Рис. 2.10. Свердловинний насос: |
|
|
|
а – насосний вузол: 1- вал; 2- корпус |
|
|
|
верхній; 3- корпус середній; 4- напрям- |
|
|
|
ний апарат; 5- робоче колесо; 6- корпус |
нижній; 7- обтічна втулка; 8- всмоктувальна труба; 9- гумовий підшипник; 10- гумо- вий вкладиш; 11- шпилька; б – напрямний підшипник: 1- обичайка; 2- центральна втулка; 3- ребро; в – привідна головка: 1- станина приводу; 2- трубка для заливки води; 3- бронзова втулка; 4- мастильниця; 5- сальник вала; 6- вентилятор; 7- храпо- вик; 8- муфта контрреверса; 9- гайка регулююча; 10- стопор; 11- порожній вал елект- родвигуна; 12- радіально-упорний підшипник
35
Насоси з трансмісійним валом складаються з трьох основних вузлів: на- сосного вузла, напірного трубопроводу з трансмісійним валом і приводної головки. Насосний вузол (рис. 2.10 а) являє собою групу з’єднаних шпилька- ми секцій корпусів, в середині яких находиться вал з насадженими на нього відцентровими робочими колесами. Вода потрапляє в нижній напрямний ко- рпус насосного вузла через захисну сітку і всмоктувальну трубу. Втрати в захисній сітці не перевищують 0,25...0,5 % споживаної потужності. Корпус робочої секції насоса чавунний; у внутрішній порожнині його відлитий за одне ціле з корпусом напрямний апарат, який має проточку для розміщення робочого колеса. На кожні 10 робочих секцій встановлюють корпус насоса без робочого колеса, тому що у внутрішній порожнині його відлитий напря- мний апарат, який слугує проміжною опорою підшипника вала.
В занурювальних насосах частіше всього застосовують закриті відцент- рові робочі колеса з напівосьовими лопатковими відводами або чисто напів- осьові робочі колеса. В напівосьових робочих колесах рух води напрямлений під кутом 45о до осі, що дозволяє зменшити зовнішній діаметр насоса і, отже, використовувати насос в свердловині меншого діаметру.
Напірні труби з’єднують між собою за допомогою фланців і болтів. Між фланцями труб знаходяться проміжні підшипники трансмісійного вала (рис.
2.10 б).
Приводна головка насоса складається з станини (рис. 2.10 в) і електро- двигуна. Чавунна відливка станини слугує опорою для водопідйомного тру- бопроводу, який підвішується в нижній частині коліна; до верхньої частини коліна приєднується напірний трубопровід. В верхній твірній коліна є при- лив, де встановлено сальник. В нижню частину сальникового пристрою за- пресована втулка, над якою знаходиться сальникова набивка.
Електродвигуни для трансмісійних насосів мають деякі особливості:
-для сприйняття гідравлічного зусилля і ваги деталей ротора в електро- двигуні встановлено радіально-упорний підшипник;
-вал електродвигуна виконано з поздовжнім отвором, через який прохо- дить трансмісійний вал з регулюючою гайкою; за допомогою цієї гайки , що опирається на муфту стопорного пристрою, регулюються зазори між робочи- ми колесами і напрямними апаратами в насосному вузлі;
-в верхню частину електродвигуна вмонтовано стопорний пристрій (храпового типу), який запобігає зворотному обертанню ротора.
Практика експлуатації занурювальних насосів показала їх надійність, і одночасно були встановлені їх недоліки. Насосний вузол має високий к.к.д (80%), проте довга трансмісійна передача, відхилення в центруванні вала і інші недоліки призводять до зниження к.к.д на 20...25 %. Крім того, наявність трансмісії сильно ускладнює монтаж насоса.
Насоси з занурювальним приводом являють собою агрегат рис. 2.11, який з відцентрового багатоступінчастого насоса і занурювального електро- двигуна з жорстким з’єднанням їх валів.
36
Рис.2.11.Насос з занурювальним приводом (тип ЭЦВ): 1-напірний патрубок; 2- корпус радіального підши- пника; 3- кульовий зворотний клапан; 4- підшипник; 5- корпус ступеня; 6- напрямний апарат; 7- робоче колесо; 8- радіальний підшипник; 9- стяжка; 10- підвід; 11- решітка; 12- статор електродвигуна; 13- ротор електродвигуна; 14- радіально-упорний підшипник ковзання; 15- діафрагма; 16- шпилька; 17- днище
Насосний агрегат підвішують в свердловині на колоні водопідйомних трубі опускають у воду на таку глибину, щоб верхній фланець клапанної короб- ки знаходився нижче динамічного рівня у свердло- вині не менш ніж на 1,5 м.
Днище електродвигуна повинно знаходитися вище фільтра свердловини не менш ніж на 1 м.
Відцентрові насоси для стічних вод – типу
„СД” і „СДВ”.
Відцентрові лопатеві насоси, які призначені для перекачування стічних вод, повинні задовольняти особливим вимогам, які залежать від характеру ріди- ни, що вміщує велику кількість великих і дрібних відходів. Крім того в стічній рідині завжди вміщуєть- ся пісок (в середньому 160 кг на 1000 м3 рідини).
Особливості відцентрових насосів для стічних
вод:
робоче колесо закритого типу значно шир- ше і має меншу кількість лопатей, ніж коле- со для перекачування чистої води;
на корпусі насоса і на вхідному патрубку є люки-ревізії;
в зону сальникового пристрою подається чиста вода;
внутрішня порожнина корпусу захищена змінними дисками.
Відцентрові насоси типів СД і СДВ призначені для перекачування міських і виробничих стічних воді інших неагресивних рідин густиною 1050 кг/м3 з рН=6...8,5; з температурою до 80оС и вмістом абра- зивних частинок до 5 мм не більше 1% за масою. В насосах СД корпус насоса, рис 2.12, має спіральний
відвід спрощеної форми.
37
Рис. 2.12. Насос типу СД: 1- вал; 2- корпус; 3- вхідний патрубок;
4- передня кришка корпусу; 5- вхідний патрубок; 6- люки ревізії; 7- захисні ущільнюючі кільця; 8- передні і задні диски робочого коле- са;9- вихідний патрубок; 11- сальникове ущільнення; 12- захисна
втулка
Рис. 2.13. Насос типу СДВ: 1-захисне кільце; 2- робоче колесо; 3- регульоване ущільнююче кільце; 4- нижня кришка корпусу; 5- люк для очищення насоса; 6- корпус; 7- захисні диски; 8- верхня кришка корпусу; 9- підшипник ковзання; 10- торцеве ущільнення вала; 11- вал; 12- фундаментна плита
38
Прохідні канали виконують більш широкими в порівнянні з каналами насосів, що перекачують чисту рідину. Всмоктувальний патрубок розташо- вано по осі насоса, напірний напрямлений вертикально вверх. При необхід- ності за умовами відведення рідини напірний патрубок може бути поверну-
тий на 90, 180 або 270 о.
На всмоктувальному патрубку і корпусі насоса, а у вертикальних насо- сів, рис 2.13, і в нижній кришці корпусу передбачені люки-ревізії, через які можливо очищувати колесо і корпус насоса при засміченні відходами. Для запобігання від зносу верхніх і нижніх кришок корпусів крупно-габаритних насосів встановлюють змінні захисні диски, які виготовляються із сталі або відбіленого чавуну.
Вал насоса обертається в підшипниках кочення, у крупно-габаритних насосів – в підшипниках ковзання, які мають роз’ємний гумовий або лігно- фолевий вкладиш. Підшипник ковзання змащується і охолоджується чистою водою з виробничого водопроводу під тиском, який на 0,1 МПа перевищує тиск в напірному патрубку насоса. Для захисту вала від зносу під сальником передбачена захисна втулка.
Для охолодження сальникового ущільнення і створення гідравлічного затвора підчас роботи насоса до сальника з системи виробничого водопрово- ду підводиться чиста вода під напором, який перевищує напір в вихідному патрубку на 2...5 м для малогабаритних насосів і на 10...20 м для крупно- габаритних.
Відцентрові насоси теплофікаційних мереж – типу „СЭ”.
Мережні насоси слугують для подачі гарячої води з температурою 120...180о С до теплофікаційних мереж ТЕЦ і в залежності від місця установ- ки використовуються в якості насосів: першого підйому, які подають води з зворотного трубопроводу в підігрівники; другого підйому для подачі води після підігрівників в теплофікаційну мережу; рециркуляційних, які встанов- люють після водогрійних котлів. Вода, що перекачується цими насосами не повинна вміщувати твердих частинок розміром більше 0,2 мм і мати концен- трацією більше 5 мг/л. Насоси виконуються горизонтальними з приводом від електродвигуна в одно- або двухступінчастому виконанні. Насоси повинні мати постійно спадаючу напірну характеристику в інтервалі подач 20...100 % від номінальної. Мережні насоси повинні забезпечити нормальну роботу ме- режі при великих коливаннях температури води і подачі.
Усі мережні насоси горизонтальні, з робочими колесами двостороннього входу і спіральним відведенням рідини, рис. 2.14 і рис. 2.15.
Корпуса насосів виготовлені з чавуну. Для спрощення демонтажу насо- сів, всмоктувальний і напірний патрубки розміщені в нижній частині корпу- са. В двоступінчастих насосах вода від першого ступеню до другого підво- диться по перевідній трубі, яка розташована зовні корпуса.
39
Рис. 2.14. Насос мережний СЭ 800-70:
1- підшипник роликовий; 2- кінцеве ущільнення; 3- корпус; 4- колесо; 5- ротор; 6- радіально-упорний підшипник
Рис. 2.15. Насос мережний СЭ 1250-140: 1- муфта; 2- роликовий підшипник; 3- ротор; 4- кінцеве ущільнення; 5- кришка корпуса; 6- колесо; 7- діафрагма; 8- нижня частина корпуса; 9- радіально-упорний підшипник.
40