Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация (стр. 8 )

 

Где потери напора во всасывающем трубопроводе на рассматриваемом участке.

Так как давление на поверхности моря Pб  равно атмосферному Pа, то заменив в уравнении Рб на Ра, а также сделав сокращения и перегруппировку членов в левой и правой частях, перепишем уравнение (1) в следующем виде:

Zп + Pб / γ = Ра / γ + V a2 / 2g ( 1 - V б2 / V a2 ) + hп (2)

 

Так как скорость жидкости на поверхности моря равна нулю, а во всасывающем трубопроводе несравненно больше Vв >> Vб, тогда выражение в скобках станет равным единице, и уравнение (2) относительно Pв / γ можно записать в таком виде :

 Pв / γ = Ра / γ + Zп – ( V в2 / 2g + hп ) (3)

Рис.3. Схема размещения судовой насосной установки.

Из уравнения (3) можно сделать вывод, что напор всасывания у насоса распложенного ниже уровня перекачиваемой жидкости , будет увеличен на величину создающую подпор при работе насоса.

Рассмотрим уравнение жидкости, перекачиваемой насосом, и найдём уравнение напора всасывания насосной установки, расположенной выше уровня перекачиваемой жидкости (рис.3)

Уравнение для напора всасывания этой насосной установки запишется исходя из равенства уравнений Д. Бернулли для сечений:

(а-а) - свободной поверхности жидкости;

(в-в) - всасывающего трубопровода насоса; относительно плоскости сравнения (о-о), запишется в таком виде:

Za + Ра / γ + V a2 / 2g = (Z + Z )+ Pв / γ + V в2 / 2g + hп (4)

 

Решая уравнение (4) относительно Ра / γ, и произведя приведение и перегруппировку членов, получаем:

Ра / γ = Zв + Pв / γ + V в2 / 2g * (1- V a2 / V в2 )+ hп (5)

Так как V в >>V а, тогда произведём в уравнении (5) вычисления и решив его так как

тогда произведём в уравнении (5) вычисления и решив его относительно Ра / γ, получим:

Pв / γ = Ра / γ – (Zв + V в2 / 2g + hп ) (6)

 

Из уравнения (6) видно, что для этого типа насосной установки напор всасывания во всасывающем трубопроводе меньше атмосферного, т.е. существует наличие вакуума, обеспечивающего поступление жидкости в насос вследствие атмосферного давления на её свободную поверхность.

Так как атмосферное давление = 10,3м.в.ст., то высота подъёма воды во всасывающем трубопроводе в идеальных условиях не может быть выше 10,33м, а в действительных условиях, в зависимости от технического состояния насосной установки в пределах 6 - 8м.

Из рассмотренных 2-х случаев расположения насоса по отношению к уровню перекачиваемой жидкости, можно сделать следующий вывод: насосная установка, находящаяся ниже уровня перекачиваемой жидкости, находится в более благоприятных условиях, с точки зрения давления всасывания, так как работает с подпором.

 

Конструкция, классификация, принцип действия, обслуживание в работе насосов. Область их применения. Правила технической эксплуатации.

Центробежные насосы, относящиеся к динамическим, получили наиболее широкое распространение во всех отраслях народного хозяйства, а также на судах.

Передача энергии от рабочего колеса в центробежных насосах происходит в результате взаимодействия лопастей с обтекающим их потоком, поэтому рассматриваемые насосы относят к лопастным. Механизм передачи энергии в лопастном насосе можно объяснить следующим образом. При вращении рабочего колеса в насосе, заполненном жидкостью, возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, происходит взаимодействие потока с колесом. Преодолевая возникающий момент, колесо, подключенное к двигателю, при своем вращении центробежного насоса совершает работу.

Центробежные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Одноступенчатые: Рабочее колесо у таких насосов закреплено на консоли вала. Последний не проходит через область всасывания, что позволяет применить наиболее простой подвод осевого типа. Вследствие разности давления на диски колеса на вал консольного насоса действует осевая сила, направленная в сторону входа. В одноступенчатом насосе двухстороннего входа (тип Д, ГОСТ 10272--77) жидкость подводится к рабочему колесу с двух сторон двумя потоками. В колесе потоки объединяются и поступают в общий отвод.

По виду рабочего колеса различают насосы с закрытым и открытым рабочим колесом, у которого отсутствует ведомый диск. По виду подвода различают насосы с осевым и боковым подводом . В последнем случае жидкая среда подводится в направлении, перпендикулярном оси рабочих органов. По виду отвода различают насосы со спиральным, полуспиральным, кольцевым, двухзавитковым отводом и с направляющим аппаратом.

Одноступенчатые насосы имеют ограниченное давление. Для его повышения применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость последовательно проходит через несколько рабочих колес, закрепленных на общем валу. Давление насоса повышается пропорционально числу колес.

Многоступенчатые насосы имеют различное исполнение (секционные, спиральные):

Кроме перечисленных основных конструктивных признаков, центробежные насосы классифицируют по:

положению оси вращения рабочих колес (горизонтальные и вертикальные насосы), конструкции опор (моноблочные, с выносными опорами, с внутренними опорами), числу потоков, т. е. числу отводов, через которые подается жидкость (одно-, двух-, многопоточные), конструкции корпуса (насосы двух корпусные, с защитным корпусом и футеровкой), месту расположения (погружные, скважинные насосы). по способу подвода жидкости к колесу с односторонним (рис.4. а) и двусторонним подводом (рис. 4.г). по соединению проточных частей - одноступенчатые, многоступенчатые [проточные части соединены последовательно (рис. 4 а, д)], многопоточные [проточные части соединены параллельно (рис. 4. б)], многопоточные-многоступенчатые [проточные части многих колёс соединены параллельно-последовательно (рис. 4. в)]. по быстроходности, характеризуемой коэффициентом быстроходности n: тихоходные, нормальные и быстроходные.

Ø             Коэффициентом быстроходности NS называется частота вращения колеса модельного насоса, геометрически подобного оригиналу, создающего напор в 1 м при подаче 75 лс -1 и потребляющего при этом мощность в 0,736 кВт при наивысшем КПД.

Ø             Коэффициент быстроходности влияет на форму колеса и относительную длину лопасти.

по всасывающей способности - несамовсасывающие, требующие перед пуском заливки всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью, и самовсасывающие, имеющего устройство для самовсасывания. по создаваемому напору - низконапорные (до 0,5 МПа), средненапорные (0,5-5 МПа), высоконапорные (более 5МПа); по расположению вала - горизонтальные и вертикальные.

 

Потоки жидкости при работе лопастных насосов.

 

 

Рис. 4. Схемы соединения колес центробежного насоса.

 

 

Рис. 4-а. Конструктивные типы рабочих колес лопастных насосов.

 

Принцип действия ЦН (Рис.5) состоит в следующем: при вращении РК 5 его лопасти 4, образующие межлопастные каналы, оказывают силовое воздействие на жидкость и преобразуют механическую энергию приводного двигателя в энергию перекачиваемой жидкости. Жидкость, поступающая из всасывающего трубопровода 7, приемного резервуара 8 в центр РК насоса 5, обтекает его лопасти и с их помощью отбрасывается к периферии, откуда выбрасывается в спиральный отвод 6 и направляется в диффузорный выходной патрубок 3, где происходит снижение ее скорости и преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. Затем через напорный трубопровод 2 она поступает в напорную емкость 1. У центра РК образуется область пониженного давления, за счет чего жидкость и поступает из всасывающего трубопровода через входной конфузорный патрубок насоса к РК. Учитывая, что РК насоса вращается при , жидкость во входном и напорном патрубках, во всасывающем и нагнетательном трубопроводах движется тоже с постоянной скоростью.

Рис. 5 Принцип действия центробежного насоса.

 

ЦН относят к классу лопастных, так как жидкость в пределах РК направляется с помощью лопастей.

Рис. 6. Центробежный насос.

 Центробежные насосы являются самыми распространёнными из всех типов лопастных насосов. Это объясняется широким диапазоном их подач (до 70 м3с) и напоров (до нескольких сотен метров).

Насос НЦВ 40 (рис. 7) является 2-х ступенчатым, однопотоковым с двумя рабочими колесами 5, расположенными на валу симметрично; такое расположение колес теоретически уравновешивает осевые гидравлические нагрузки, воспринимаемые валом 4, вследствие чего пятовый подшипник 3 воспринимает только собственный вес ротора и случайные осевые силы. Рабочие колёса насоса работают в двух опорах: