Центробежные насосы

Схематически центробежный насос (рис. 1) состоит из рабочего колеса, снабженного лопастями и установленного на валу в спиральном корпусе. Жидкость в рабочее колесо поступает в осевом направлении. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса, жидкость прижимается к стенке корпуса и выталкивается в нагнетательное отверстие по касательной к рабочему колесу. При этом на входе в насос давление падает, и в рабочее колесо устремляется жидкость, находящаяся под более высоким давлением, например, под атмосферным давлением при выкачивании жидкости из открытого резервуара.

Центробежные насосы широко распространены благодаря ряду преимуществ, которыми они обладают по сравнению с другими типами насосов. Их основными достоинствами являются непрерывность подачи жидкости, простота устройства и, следовательно, относительно низкая стоимость и высокая надежность, достаточно высокий (порядка 0,6—0,8) к. п. д., большая высота всасывания. Они легко поддаются автоматизации управления.


Схема центробежного насоса

Рис. 1. Схема центробежного насоса:
1 — рабочее колесо; 2 — вал; 3 — корпус; 4 — лопасть.


К недостаткам центробежных насосов следует отнести то, что их подача изменяется в широких пределах в зависимости от сопротивления сети, на которую они работают. Неудобство доставляет также то, что при пуске центробежного насоса в обычном исполнении его необходимо заливать водой, если уровень перекачиваемой жидкости находится ниже входного патрубка.

Одноступенчатые горизонтальные консольные насосы типа К предназначены для перекачки воды и других чистых жидкостей, вязкость и химическая активность которых близки к показателям воды.

Название «консольный» насос получил по способу закрепления рабочего колеса на конце вала, который на участке от переднего подшипника до колеса работает как консоль. Корпус насоса имеет торцовый разъем. Крепится насос на фундаментной плите совместно с электродвигателем, с которым имеет непосредственное соединение.

Насос (рис. 2) состоит из корпуса, прикрепленного с помощью шпилек к опорной стойке, крышки корпуса, рабочего колеса и вала, вращающегося в подшипниках. Корпус его может быть установлен в любом из четырех положений нагнетательного патрубка, соответствующих углу поворота 0, 90, 180 и 270° от вертикального направления (рис. 3).

Рабочее колесо крепится на валу с помощью колпачковой гайки и шпонки. С помощью его энергия от вращающегося вала передается жидкости. Колесо состоит из ступицы, двух дисков и лопастей, расположенных между ними и имеющих форму изогнутых цилиндрических поверхностей.


Насос типа К

Рис. 2. Насос типа К:
1 — колпачная гайка; 2— уплотнительное кольцо; 3 — крышка корпуса; 4 — корпус;
5 — рабочее колесо; 6 — шпонка; 7 — канал гидравлического уплотнения;
8 — сальниковая набивка; 9 — нажимная букса; 10 — вал;
11— шпилька; 12 — подшипники; 13 — полумуфта;
14 — кольцо гидравлического уплотнения; 15 — грундбукса; 16 — разгрузочное отверстие.


Направление изгиба у лопастей противоположно направлению вращения колеса. Количество лопастей находится обычно в пределах 6—8, но для насосов, предназначенных для перекачки загрязненных жидкостей, число их уменьшают до 2—4. Этим увеличивают сечение каналов для прохода взвешенных частиц. Форму и размеры проточной части колеса определяют расчетом. При этом учитывают его механическую прочность и технологичность изготовления.

Колеса изготовляют путем литья, материалы для них выбирают с учетом агрессивности перекачиваемой среды. Большинство насосов имеют чугунные колеса. Для перекачивания агрессивных сред применяют колеса из бронзы, нержавеющей стали, керамики, пластмасс и др. Колеса крупных насосов, испытывающие большие напряжения, изготавливают из углеродистой или марганцовистой стали.

Передний диск колеса имеет обточенную цилиндрическую поверхность, которой он входит в крышку корпуса насоса. В крышке, в свою очередь, запрессовано уплотнительное кольцо.

Зазор между колесом и крышкой должен быть минимальным но обеспечивающим свободное (без трения) вращение колеса Обычно его выбирают в пределах 0,4—0,6 мм. С увеличением зазора возрастает количество жидкости, перетекающей из напорной полости во всасывающую под влиянием разности давлений (рис. 4). Такое перетекание нежелательно, так как оно снижает к. п. д. насоса.


Возможное расположение патрубка центробежных насосов

Рис.3. Возможное расположение патрубка центробежных насосов


Схема перетокатока жидкости в корпусе насоса

Рис. 4. Схема перетока жидкости в корпусе насоса:
1 — корпус; 2 — рабочее колесо.


Во время работы насоса с односторонним входам жидкости в колесо возникает осевое гидравлическое давление, причиной которого является то, что в силу несимметричности рабочего колеса передний и задний диски его имеют различные площади поверхности. Известно, что сила, действующая на торцовую поверхность каждого диска, равна произведению давления и площади диска. Так как площадь переднего диска значительно меньше площади заднего, то и сила, действующая на задний диск, больше силы, действующей на передний. Разность этих сил и вызывает осевое давление, которое направлено навстречу всасываемой жидкости и стремится сместить вал вперед. Для уравновешивания осевого давления в ступице колеса одноколесных насосов делают разгрузочные отверстия (см. рис. 3), а задний диск подобно переднему снабжают кольцевым уплотнением. Вследствие этого снижается давление в полости между валом насоса и кольцевым уплотнением заднего диска. Давление здесь примерно равно давлению на входе в колесо. Суммарная площадь разгрузочных отверстий обычно принимается в 4 раза большей площади кольцевого зазора в уплотнении. Так удается приблизительно выравнять усилия, действующие на торцовые поверхности переднего и заднего дисков.

Наличие разгрузочных отверстий на 4—6% снижает к. п. д. насоса, так как появляется дополнительный переток жидкости из нагнетательной во всасывающую полость через уплотнение заднего диска. Однако такой способ уравновешивания осевого усилия оправдан благодаря своей простоте. Остаточное осевое давление, возникающее в результате неточности изготовления или неравномерной выработки деталей уплотнения, воспринимается подшипниками.

Во время работы насоса давление в полости между уплотнением заднего диска колеса и валом равно давлению на входе в колесо, т. е. оно ниже атмосферного. В силу этого в зазор между валом насоса и сальником будет подсасываться атмосферный воздух. Это может привести к падению разрежения во всасывающей линии насоса и к срыву его работы.

Во избежание проникновения воздуха в корпус насоса в узле сальника устраивают гидравлический затвор. Для этого по середине длины сальника (см. рис. 3) устанавливают кольцо гидравлического уплотнения, которое через отверстие, просверленное в теле корпуса, сообщается с нагнетательной полостью насоса. Таким образом, в сальнике всегда поддерживается давление выше атмосферного. У некоторых типов насосов конструктивно невозможно просверлить косое отверстие, поэтому вместо него применяют наружные трубки.

Узел сальника состоит из грундбуксы, сальниковой набивки, кольца гидравлического уплотнения, нажимной буксы и двух шпилек с гайками.

Сальниковая набивка представляет собой хлопчатобумажный шнур квадратного сечения, пропитанный техническим жиром.

Вал насоса обычно выполняют из стали 35 или стали 45. У насосов для перекачки агрессивных жидкостей валы изготавливают из нержавеющей стали. Для увеличения срока службы валы крупных насосов в передней части имеют сменные защитные втулки, предохраняющие их от выработки в месте установки сальника.


Насос типа КМ

Рис. 5. Насос типа КМ:
1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — вал электродвигателя; 4 — электродвигатель.


В моноблочном консольном насосе типа КМ (рис. 5) корпус крепится к фланцу электродвигателя, а рабочее колесо насаживается на его удлиненный вал. В остальном же конструкция этого типа насоса подобна конструкции консольного. Насосы типа КМ имеют те же параметры, что и насосы типа К. Достоинствами насосов КМ являются меньшие, по сравнению с насосами К, габариты и масса, а также низшая стоимость. Они более надежны в работе, так как исключается возможность поломки или расцентровки муфты, не требуется постоянный контроль за уровнем масла, уровень шума у них несколько ниже, отпадает необходимость в центровке полумуфт при монтаже.

Не рекомендуется применять моноблочные насосы для перекачки горячих жидкостей, так как тепло от корпуса передается электродвигателю, а это затрудняет его работу и уменьшает срок службы.

Горизонтальные насосы с двусторонним входом жидкости (рис. 6) выпускаются двух типов — Д и НД. Эти насосы имеют большую подачу и напор, чем консольные. Вал у них крепится на выносных опорах, а рабочее колесо располагается примерно посередине вала, который благодаря двустороннему входу жидкости в рабочее колесо не подвергается осевому давлению. В нижней части корпуса, имеющего осевой разъем, располагаются всасывающий и нагнетательный патрубки. Такая компоновка насоса обеспечивает его компактность и удобство в эксплуатации. Узел вала может быть вынут в сборе без отсоединения насоса от всасывающего и напорного трубопроводов.


Насос типа Д

Рис. 6. Насос типа Д:
1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — вал; 4 — корпус подшипников; 5 — подшипники.


Подача одноступенчатых вертикальных насосов (рис. 7) находится в пределах 3600—43000 м3/ч. Вертикальное расположение вала насоса позволяет сократить площадь насосной станции.

Насос соединен с электродвигателем промежуточным валом. При длине его более 1,5 м на нем устанавливают направляющие подшипники.


Схема установки вертикального насоса

Рис. 7. Схема установки вертикального насоса:
1 — насос; 2 — электродвигатель.


Многоступенчатые горизонтальные насосы (рис. 8)  применяются для создания больших напоров при сравнительно небольших подачах. Такой насос имеет несколько рабочих колес, установленных на общем валу. Его работа подобна работе нескольких однотипных насосов, соединенных последовательно. Напор, развиваемый таким насосом, близок к сумме напоров, создаваемых каждым колесом в отдельности.


Схема многоступенчатого насоса

Рис. 8. Схема многоступенчатого насоса:
1 — корпус; 2 — вал; 3 — рабочее колесо; I — IV — ступени.


Также предусматривается изготовление многоступенчатых насосов с напором до 1600 м вод. ст.

Распространены три конструктивные схемы многоступенчатых насосов: многоступенчатые секционные (МС), многоступенчатые спиральные с рабочими колесами одностороннего входа (М) и многоступенчатые спиральные, у которых первое колесо имеет двусторонний вход, а остальные — односторонний (МД).

Многоступенчатые секционные насосы имеют однотипные секции с торцовым разъемом, что позволяет их унифицировать и выпускать серийно с различными параметрами. Напор их зависит от числа секций. Вместе с тем эксплуатация таких насосов затрудняется, так как их ремонт и осмотр связан с полной разборкой и отсоединением насоса от трубопроводов.

К. п. д. многоступенчатых насосов несколько ниже к. п. д. одноступенчатых, так как у них перетекает больше жидкости через уплотнения в каждой ступени. Насосы серии МД сходны по конструкции с насосами серии М. Наличие первого колеса двустороннего входа у насосов МД улучшает разгрузку вала от осевого усилия и повышает способность насоса всасывать горячую воду.

Насосы для химически активных жидкостей: химический консольный на отдельной стойке (X); химический погружной (ХП); химический герметичный в моноблочном исполнении (ХГ); химический консольный для перекачки жидкости с твердыми включениями (АХ); химический погружной для перекачки жидкости с твердыми включениями (ХПА); химический погружной с выносными опорами (ПХП). Промышленность выпускает также насосы с двусторонним входом типа НДв (НДв-х), и многоступенчатые секционные насосы типа МС в химически стойком исполнении. Центробежные химические насосы конструктивно подобны насосам в обычном исполнении. Материалами для изготовления деталей этих насосов служат нержавеющие стали марок Х18Н9Т, ЭИ654, Х28, пластмассы, титан и другие материалы.

Для предотвращения протекания перекачиваемой жидкости через сальник некоторые химические насосы оборудуют специальным устройством — импеллером, представляющим собой рабочее колесо с малой площадью сечения проточной части. Торец импеллера имеет кольцевое уплотнение. Во время работы импеллер откачивает жидкость, прорывающуюся к сальнику через зазоры в кольцевом уплотнении, и возвращает ее в напорную полость. В полости между кольцевым уплотнением заднего диска и валом создается разрежение, которое предотвращает утечку жидкости.

Фекальные центробежные насосы предназначены для перекачивания жидкостей, загрязненных механическими примесями, находящимися во взвешенном состоянии. Они бывают горизонтальные и вертикальные с осевым подводом жидкости.

Характерной особенностью фекальных насосов является небольшое количество (2—3) лопастей в рабочем колесе и наличие в корпусе специальных лючков, предназначенных для осмотра и чистки.

К сальнику фекального насоса подводят чистую воду под давлением, равным давлению в напорном трубопроводе или выше его. Это предотвращает просачивание через сальник грязной воды и продлевает срок службы набивки и защитной втулки вала

Песковые насосы и землесосы предназначены для перекачивания пульп, гидросмесей и промышленных сточных вод, содержащих значительное количество механических примесей. Промышленность выпускает насосы Пс и Гр различных типоразмеров. Насосы этой группы способны перекачивать гидросмеси с объемной массой до 3 кг/л. Сальники песковых насосов и землесосов смазывают и охлаждают чистой водой от постороннего источника.

Полупогружной скважинный насосный агрегат
Рис. 9. Полупогружной скважинный насосный агрегат:
1 — погружной насос; 2 — напорный трубопровод; 3 — электродвигатель.

Рис. 10. Скважинная насосная установка с погружным насосом ЭЦВ:
1 — отстойник; 2 — фильтр; 3 — погружной электродвигатель; 4 — фильтр сетчатый;
5 — погружной насос; 6 — кабель электропитания; 7 — муфта; 8 — напорный трубопровод;
9 — пояс; 10 — обсадная труба; 11 — отвод; 12 — станция автоматического управления;
13 — опорная плита. 


Центробежные скважинные насосы по своему исполнению могут быть полупогружными и погружными.

Полупогружной насосный агрегат (рис. 9) состоит из многоступенчатого погружного насоса, напорного трубопровода и электродвигателя с опорным узлом. Вал насоса вращается в резиновых или лигнофолевых подшипниках, расположенных внутри напорной трубы в крестовинах. Отдельные секции вала соединены между собой муфтами с левой резьбой. Шейки вала хромированы. Это повышает их износостойкость и предохраняет от коррозии. Во избежание развинчивания резьбовых соединений вала в насосе предусмотрен контрреверс. Это исключает вращение вала в противоположном направлении. Напорный трубопровод собран из отдельных секций. Рабочие колеса могут быть открытыми или закрытыми. Насосы с открытыми колесами менее чувствительны к наличию песка в воде, но к. п. д. их ниже, чем у насосов с закрытыми колесами.

Наиболее распространены полупогружные насосные агрегаты типов А, НА, АТН. Насосы типов А и НА имеют лигнофолевые промежуточные подшипники, смазываемые чистой водой, для подвода которой прокладывают трубопровод небольшого диаметра. Станина служит опорой электродвигателя и воспринимает вес погружной части агрегата. В ней размещены напорный патрубок, узел сальника и подшипники, воспринимающие осевое усилие.

Достоинством полупогружных насосов является удобство обслуживания и ремонта электродвигателя и способность перекачивать воду, содержащую примеси в виде песка. Недостатком их являются большая металлоемкость, трудоемкость и сложность монтажа, а также высокие требования к вертикальности и прямолинейности скважины.

Погружной насосный агрегат (рис. 10) состоит из погружного электродвигателя и многоступенчатого погружного насоса. Насосный агрегат помещается в обсадной трубе и с помощью муфты крепится непосредственно к напорному трубопроводу, через который его вес передается на опорную плиту. Напорный трубопровод собирают из отдельных секций на муфтах. Питание электродвигателя подается по кабелю, закрепленному хомутами к напорному трубопроводу. Управление насосным агрегатом осуществляется с помощью станции автоматического управления. Импульсы на включение и отключение насоса подаются от датчика уровней, установленного в приемном резервуаре.

Промышленность выпускает погружные насосные агрегаты типов АП, АПВ, ЭЦВ, ЭПНЛ. Подача и напор их зависят от диаметра рабочих колес и количества секций. В результате научно исследовательской и конструкторской работы значительно возросло качество погружных насосов серии ЭЦВ. Они выпускаются в комплекте со станциями управления, построенными на логических элементах. Насосные агрегаты этого типа отличаются высокими технико-экономическими показателями, высоким уровнем конструкторских разработок и надежностью в работе.

Достоинством погружных насосных агрегатов является их незначительная металлоемкость, возможность установку в искривленных скважинах простота монтажа и демонтажа. К недостаткам относится высокая чувствительность к наличию песка в воде.


Количество показов: 39316
Рейтинг:  3.51

Возврат к списку

НТЦ "Промтехкомплект"
© 2000-2015

г. Курск, ул. Л.Толстого
д. 14б, офис 2

Электронная почта: ptk@chereda.net
Телефон:
+7 (4712) 58-67-22
Разработка сайта - Magic-A
VSRT3S1_VILKA