Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация (стр. 9 )

·        

Верхняя опора имеет два радиально-упорных шарикоподшипника, расположенных в узле пятового подшипника.

Рис. 7. Центробежный насос. НЦВ 40.

·         Нижней опорой ротора является резиновый подшипник 6.

Шарикоподшипники работают на консистентной смазке. Корпус пятового подшипника имеет водяное охлаждение. Резиновый подшипник работает на смазке водой.

Соединение насоса с электродвигателем производится посредством упругой пальцевой муфты.2.Опорой насоса является фонарь.

К нижнему фланцу фонаря непосредственно крепится узел корпуса насоса, на верхнем фланце фонаря устанавливается электродвигатель, фонарь и электродвигатель имеют лапы для крепления к вертикальной переборке.

Сальниковые уплотнения имеют хлопчатобумажную промасленную и прографиченную набивку. На стыках деталей ставятся прокладки из прессшпана толщиной 0,5 мм.

Регулирование насоса производится напорной задвижкой.

При вращении рабочего колеса I насоса (рис. 8.а) возникает центробежная сила, под действием которой жидкость движется в радиальном направлении III, одновременно лопасти придают жидкости вращательное движение. Поэтому в центре насоса возникает разряжение Рв, что обеспечивает непрерывный приток жидкости из всасывающего патрубка к центру.

 

Рис. 8. Принцип работы центробежного насоса.

 

Пройдя через вращающееся колесо насоса, жидкость отбрасывается в спиралевидный расширяющийся канал V, который служит направляющим аппаратом для потока жидкости и в котором происходит преобразование кинетической энергии, полученной жидкостью на колесе насоса, в гидродинамическое давление Рн, с которой жидкость отводится в нагнетательный трубопровод.

При работе насоса (рис. 8.а) давление во всасывающей полости Рв ниже, чем давление Рн после выхода из колеса. Вследствие этого жидкость через зазоры просачивается в кольцевое пространство между колесом и корпусом, и в этом пространстве устанавливается давление, приблизительно равное Рн. Разность давлений Рн и Рв, действующих на рабочее колесо и неуравновешенных силой давления жидкости на участке колёсного диска До вызывает действие осевой силы, которая всегда направлена в сторону всасывающего отверстия и вызывает осевой сдвиг колеса в этом же направлении.

Рис. 9. Схема образования осевой силы и ее уравновешивание.

Для устранения осевой силы в небольших одноколёсных насосах, в диске колеса у его ступицы делают небольшое отверстие 1, через которое жидкость перетекает из полости повышенного давления в полость пониженного давления и давление выравнивается с обеих сторон колеса. В больших насосах делают двусторонний подвод жидкости на рабочее колесо (рис. 9. в). В многоступенчатых насосах на валу устанавливают разгрузочный диск.

Жидкость к диску подводится под давлением по каналу 4 из напорного трубопровода насоса, и пройдя зазор между подушкой 3 и диском 2 отводится по каналу 1. Если под действием осевой силы вал насоса с диском сместится вправо, зазор уменьшится, давление жидкости на диск возрастёт, и он сместится влево, восстановив нормальный зазор между ним и подушкой.

 

Кавитация. Допустимая высота всасывания

 

Кавитация — это процесс нарушения сплошности текущей жидкости. Ее сущность состоит в образовании разрывов сплошности в тех зонах потока, в которых давление падает до величины, равной давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости, т. е. условием начала возникновения кавитации является . Кавитация — сложное физическое явление. Начало ее процесса характеризуется появлением в потоке малых парогазовых пузырьков, которые из зоны образования уносятся в область повышенного давления и там разрушаются. По мере развития кавитации количество парогазовых пузырьков возрастает и образуются устойчивые парогазовые полости. Пузырьки, попав в область повышенного давления, конденсируются, и жидкость, окружающая их, устремляется с большой скоростью в пространство, которое ранее было занято паром. Процесс конденсации пара заканчивается гидравлическим ударом и сопровождается резким повышением местного давления. Сила гидравлического удара может достигать порядка нескольких сотен атмосфер. Наряду с эрозией вследствие гидравлических ударов происходит также и коррозионное разрушение металла. Кавитация сопровождается термическими и электрохимическими явлениями. Она приводит к резкому снижению КПД насоса и его напора. Работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, треском, ударами и повышенной вибрацией.

Кавитация может возникнуть во всасывающем, напорном трактах, в местах срыва потока с поверхностей лопастей и регулирующих органов (задвижек, заслонок), при протекании жидкости через уплотнительные зазоры, в зонах резкого поворота потока и т. д.

В ЦН кавитация проявляется чаще всего с вогнутой (тыльной) стороны входных кромок лопастей (рис. 10, точка В), в зоне, наиболее удаленной от оси вращения РК.

Рис. 10. К определению зоны начала кавитации в ЦН.

Процесс развития кавитации в насосе разбивается на 4 периода: возникновение, начало (неустановившаяся стадия), частично развившаяся (установившаяся) стадия и полностью развившаяся (срывная) стадия. Степень развития кавитации определяется этими периодами времени.

Для предупреждения кавитации в насосе могут быть применены различные способы (рациональное профилирование формы проточной части, ограничение скорости движения жидкости в сечениях канала и др.).

Геометрическая высота всасывания hвс используется для установления режима работы насоса. Нормальная работа насоса может быть обеспечена только при допустимом значении hвс, которая существенно зависит от температуры перекачиваемой жидкости. Ее повышение уменьшает величину hвс (рис. 11). Величина hвс может быть положительной и отрицательной. Отрицательная иначе называется подпором насоса. В этом случае насос должен находиться ниже уровня жидкости в приемной емкости.

Рис. 11. К определению высоты всасывания насоса

В случае, когда жидкость перекачивается из закрытой емкости, давление в которой равно , величина  становится отрицательной:

Рис. 12. К определению допустимой высоты всасывания

В судовой практике в таких условиях работают конденсатные, бустерные, а в некоторых случаях и питательные насосы. Кроме того,  может быть отрицательной при высоких температурах перекачиваемой жидкости, что указывает на необходимость расположения уровня всасываемой жидкости выше оси насоса.

Исходя из этого, возможны два различных случая установки насосов: при перекачивании жидкости с низкой температурой (рис. 12, а) и с высокой (рис. 12,6). Схема рис. 12,6 преимущественно используется в системах регенерации ПТУ и питания парогенераторов.

Вакуумметрическая высота всасывания hвак — это величина вакуума у входного патрубка насоса. Она связана с  уравнением:

При  имеем срывную вакуумметрическую высоту всасывания:

при  - допустимую вакуумметрическую высоту всасывания:

 

Уравнение Эйлера.

Уравнение теоретического и действительного напора центробежного насоса

При вращении лопастного колеса вокруг оси О с угловой скоростью ω (омега), вследствие силового воздействия лопастного колеса на жидкость, каждая её частица двигаясь в межлопастном пространстве, совершает сложное движение. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе изображены на схеме.

При входе на лопасть и выходе с лопасти, каждая частица жидкости приобретает соответственно:

1. Окружные скорости U1 и U2, направленные по касательным к входной и
выходной окружностям лопастного колеса.

 

Рис. 13. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе.

 

2. Относительные скорости w1 и w2, направленные по касательной к поверхности профиля лопасти.

3. Абсолютные скорости с1 и с2, получаемые в результате геометрического сложения u1,

w1 и u2, w2 и направленные под углом α 1 и α 2 к соответствующим окружным скоростям.

Так как насос представляет собой механизм, преобразующий механическую энергию привода, в энергию (напор), сообщающую движение жидкости в межлопастном пространстве колеса, то теоретическую её величину (напор), полученную при работе насоса, можно определить по формуле Эйлера: