«Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация» (стр. 10 )

Характеристики центробежного насоса. Регулирование подачи центробежного насоса Способы регулирования работы центробежных насосов.

Осевая сила и способы её уравновешивания

В процессе эксплуатации СЭУ ее режим работы может изменяться в необходимом мощностном интервале. А это требует изменения и подачи насоса (рабочего режима системы). В качестве примера можно привести ПТУ. В ее состав входит ГС (конденсатно-питательная). Составной частью этой системы является насос (питательный, конденсатный и др.).

При изменении режима работы системы насос — сеть происходит нарушение материального и энергетического балансов. Для их восстановления требуется изменение ХН или ХС, а может быть, и той, и другой одновременно.

Процесс изменения НХ сети и насоса с целью обеспечения необходимой подачи принято называть регулированием насоса. Существуют различные способы регулирования. Они применяются в зависимости от их конструктивного выполнения и возможности изменения числа оборотов приводного двигателя.

По принципу действия различаются количественные и качественные способы регулирования. Первые применяются для насосов, имеющих приводной двигатель, работающий с .

Такое регулирование производится изменением ХС и может быть осуществлено:

·  дросселированием задвижкой, установленной на нагнетательном трубопроводе (наиболее распространенный способ);

·  перепуском жидкости из нагнетательного трубопровода во всасывающий; дросселированием задвижкой, установленной на всасывающем трубопроводе.

При качественном регулировании . Такой способ более экономичен (отсутствует дополнительное гидравлическое сопротивление). В то же время для его осуществления необходим приводной двигатель с регулируемым числом оборотов (например, паровая турбина, шунтовый электродвигатель). Его целесообразно использовать при работе насоса на преодоление гидравлических сопротивлений (). В противном случае () целесообразно применять один из способов количественного регулирования.

В судовых условиях регулирование дросселированием на нагнетательном трубопроводе осуществляется наиболее просто и позволяет применять двигатели с нерегулируемым числом оборотов.

На рабочее колесо центробежного насоса действует осевая сила, направленная в сторону входа и обусловленная главным образом разностью сил давления на диски колеса. Давление рк на выходе из рабочего колеса больше давления рн на входе. Жидкость в пространстве между колесом и корпусом (крышками) насоса вращается с угловой скоростью, равной примерно половине угловой скорости вращения рабочего колеса.

Вследствие вращения жидкости давление на наружные поверхности рабочего колеса изменяется вдоль радиуса по параболическому закону.

Рис. 15. Графическое изображение взаимосвязи параметров насоса.

Графическое изображение взаимосвязи параметров насоса (Q и Н), называется характеристикой насоса. Характеристики строят в системе координат Q-Н.

Рассмотрим изображённые на графике (рис. 15) характеристики, при постоянной угловой скорости (при постоянном числе оборотов приводного двигателя).

Прямыми линиями изображены теоретические характеристики для колёс с разными профилями лопастей:

·  радиального профиля;

·  лопатками загнутыми вперёд;

·  лопатками загнутыми назад.

Действительные характеристики (кривые 4, 5) учитывают потери напора, обусловленные гидравлическими сопротивлениями в насосе, будут иметь кривизну.

Характеристика трубопровода (кривая 6) показывает зависимость между напором, затрачиваемым на преодоление возникающих гидравлических сопротивлений и расходом жидкости, протекающей по трубопроводу. Линия характеристики трубопровода - парабола, так как зависимость между потерей напора и расходом квадратичная.

Ордината Нст - напор насоса при закрытом нагнетательном клапане (статический напор).

Ордината Нs - потенциальный полезный напор в конце трубопровода.

Точкой К, находящейся на пересечении характеристик насоса и трубопровода, обозначен рабочий режим, при котором расход жидкости по трубопроводу и подача насоса равны, когда весь напор, создаваемый насосом идёт на преодоление гидравлических сопротивлений трубопровода.

Анализируя работу насосной установки: во всех режимах её работы, делаем следующие выводы:

1. Если показатели её работы (Q и Н) находятся слева от рабочей точки К, то создаваемый насосом напор больше напора необходимого для преодоления гидравлических сопротивлений трубопровода, поэтому жидкость на выходе из трубопровода имеет избыточное давление.

2. Если показатели её работы (Q и Н) находятся справа от рабочей точки К, то создаваемый насосом напор будет меньше возникающих гидравлических потерь в трубопроводе, т. е. данный насос не удовлетворяет работе на данный трубопровод.

а) б)

А Б

Рис. 16. Характеристики взаимосвязи напора и подачи насоса.

Рассмотрим два способа регулирования подачи центробежных насосов:

А – количественный.

Б - качественный.

Количественное регулирование осуществляется при постоянной угловой скорости рабочего колеса насоса, изменением характеристики трубопровода, что осуществляется изменением положения нагнетательного или всасывающего клапанов (дросселированием), или перепуском жидкости из нагнетательного трубопровода во всасывающий (рис.16.а). Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при коли­чественном регулировании:

·  1, 2, 3 - характеристики трубопровода при различном положении регулирующего кла­пана;

·  4 - характеристика насоса.

Качественное регулирование осуществляется изменением частоты вращения вала приводного двигателя (n1< n2 < n3). Т. е. с переходом с одной скоростной характеристики на другую, параметры насосной установки принимают новые величины (рис.16.б.).

Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при качест­венном регулировании:

·  1,2,3 - характеристики центробежного насоса при разной частоте вращения ра­бочего колеса;

·  4 – характеристика трубопровода.

Этот способ более экономичен и применяется в насосах грузовых систем танкеров.

Осевые, вихревые, струйные насосы: устройство, принцип действия, обслуживание в работе, правила технической эксплуатации.

Область применения.

Лопастные насосы с коэффициентом быстроходности ns > 500 характеризуются малым отношением диаметров D2/D1,жидкость в их рабочем колесе движется в осевом направлении. Поэтому их называют осевыми. Конструктивная схема осевого насоса очень проста. Рабочее колесо осевого насоса, напоминающее гребной винт, состоит из втулки и лопастей, число которых составляет обычно 3 - 4. За рабочим колесом устанавливается выправляющий аппарат. В нем часть кинетической энергии потока за колесом преобразуется в энергию давления.

Осевые насосы имеют низкие напоры и большие подачи по сравнению с центробежными. Вследствие отсутствия потерь на дисковое трение они имеют высокий к. п. д., достигающий у насосов большой мощности 0,90--0,92. За редким исключением осевые насосы изготовляют одноступенчатыми консольными.

Различают следующие основные виды осевых насосов:

по типу установки лопастей рабочего колеса –

·  жестколопастные,

·  поворотно-лопастные;

по расположению вала –

·  с горизонтальным и

·  вертикальным расположением вала;

по способу подвода жидкости –

·  с осевым и

·  камерным подводом;

по типу привода механизма разворота лопастей –

·  с электроприводом и

·  электрогидравлическим приводом.

Рис. 17. Осевой насос.

Осевые насосы широко применяют в шлюзах судоходных каналов. На судах осевые насосы применяют в качестве циркуляционных насосов главных конденсаторов, в балластных системах транспортных судов и плавучих доков, в качестве водоотливных, для создания подпора на линии всасывания грузовых насосов танкеров, в водометных движительно-рулевых устройствах, а также в подруливающих устройствах крупных судов.

Регулирование подачи ОН можно производить следующими способами: дросселированием на нагнетании с помощью клинкета (в небольших пределах); изменением частоты вращения приводного двигателя (более эффективный способ); поворотом лопастей с изменением угла установки лопасти при постоянной частоте вращения (наиболее совершенный способ).

Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения. Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного при тех же размерах и частоте вращения. Большинство вихревых насосов отличается свойством самовсасывания. Вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Они непригодны для работы на жидкостях, содержащих твердые частицы, так как при этом быстро увеличиваются торцовые и радиальный зазоры на перемычке, что приводит к снижению подачи и к. п. д. Их изготовляют на небольшие подачи (до 0,01м3/с) и большие напоры (до 250 м). Коэффициент быстроходности вихревых насосов находится в пределах 6--40. Их применяют для перекачивания жидкости и газа. На судах вихревые насосы применяются в санитарных, питательных системах, в холодильных установках