Насосы и насосные станции (стр. 3 )

Струйные насосы могут работать на воде (в этом случае их называют гидроэлеваторами), на газе или воздухе (эжекторы), на паре (инжекторы).

Струйные насосы используются для заливки центробежных насосов перед запуском, для подъема воды из скважин, для повышения высоты всасывания насосов; для удаления осадка из приемного отделения берегового колодца (рисунок 3.3, б); выгрузки и загрузки фильтрующего слоя в фильтрах. На канализационных очистных сооружениях струйные насосы применяют для удаления песка из песколовок (рисунок 3.3, б) и перемешивания осадка в метантенках (инжекторы).

Достоинствами струйных насосов являются простота конструкции, отсутствие движущихся частей, что обеспечивает надежность, простоту эксплуатации. К недостаткам можно отнести низкий КПД (15-25 %), необходимость подачи к соплу относительно больших расходов жидкости под высоким давлением.

Шнековые насосы

Основным рабочим органом водоподъемников этого типа является шнек, представляющий собой вал с навитой на него спиралью (рисунок 3.4). Шнековый насос работает по принципу архимедовой спирали.

Как правило, шнек выполняют с трехзаходной спиралью, что обеспечивает равномерную подачу воды и равнопрочность шнека при любом угле поворота. Шнек размещается в лотке наклонно и вращается в двух подшипниках. Лоток может быть железобетонным и металлическим; открытым и закрытым. Линейная скорость кромок шнека 2-5 м/с соответствует частоте вращения 20-100 об/мин в зависимости от диаметра шнека. Для получения такой частоты вращения приводной электродвигатель соединяют с валом шнека через передачу снижения частоты вращения (редуктор).

а)

б)

Рисунок 3.3 - Струйный насос

а - схема устройства; б - гидроэлеватор, установленный для удаления осадка

1 - труба для подвода рабочей жидкости; 2 - сопло; 3 - всасывающий трубопровод; 4 - подводящая камера; 5 - камера смешения; 6 - диффузор; 7 - напорный трубопровод

Угол наклона шнека 25-30о, что при обычной длине шнека 10-15 м обеспечивает высоту подъема 5-8 м. Подача шнековых насосов зависит от диаметра шнека (0,28 – 3,0 м) и составляет 15 – 5000 л/с при высоте подъема 6-7 м. Средний КПД составляет 70-75% и остается практически постоянным в большом диапазоне изменения подачи.

Насосы предназначены для подкачки сточных вод на небольшую высоту.

Преимуществами шнековых насосов являются: простота конструкции и эксплуатации; незначительный объем строительных работ при установке шнековых насосов; отсутствие арматуры (задвижек, обратных клапанов), которая заменяется плоскими щитами; работа с имеющимся количеством жидкости (т. е. не требуется приемный резервуар); возможность работы без предварительной очистки сточных вод на решетках. Крупность перекачиваемых включений обусловливается диаметром шнека и шагом винта. К недостаткам шнековых насосов относятся небольшая высота подъема; невозможность подавать жидкость в напорный трубопровод. Шнековые насосы являются не стандартизированным оборудованием и серийно промышленностью не выпускаются.

Рисунок 3.4 - Шнековый насос

1 - подводящий коллектор; 2 - шиберный затвор; 3 - нижняя опора шнека;

4 - шнек; 5 - верхняя опора шнека; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель; 8 - верхний коллектор; 9 - лоток

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – Ознакомиться с принципом действия, устройством, основными деталями и узлами насосов трения.

ОБОРУДОВАНИЕ: Вихревой насос типа ВКС 2/26 в собранном виде, струйный насос (гидроэлеватор), рулетка, штангенциркуль.

Порядок выполнения работы

1 Изучить конструкцию вихревого насоса.

1.1 Снять крышку корпуса.

1.2 Найти основные узлы и детали насоса: рабочее колесо, корпус, подшипники, вал, сальник, напорный колпак.

1.3 Выполнить чертеж рабочего колеса вихревого насоса, замерив его размеры.

2 Изучить конструкцию струйного насоса (гидроэлеватора).

2.1 Найти основные узлы и детали насоса.

2.2 Выполнить чертеж гидроэлеватора, определив его основные размеры.

Контрольные вопросы

1 Пояснить принцип действия вихревого насоса.

2 Перечислить и объяснить назначение основных узлов и деталей вихревого насоса.

3 Перечислить типы вихревых насосов, выпускаемых промышленностью (с расшифровкой обозначения).

4 Перечислить особенности характеристик вихревых насосов.

5 Описать устройство и принцип действия струйного насоса.

6 Пояснить принцип действия шнекового насоса.

7 Назвать области применения вихревых, струйных и шнековых насосов.

8 Перечислить преимущества и недостатки вихревых, струйных и шнековых насосов.

Лабораторная работа № 4

Построение рабочих характеристик центробежного насоса по данным его испытания при постоянной частоте вращения двигателя

Основные параметры центробежных насосов

Подача насоса – объем жидкости, перекачиваемый насосом в единицу времени. Подача измеряется в м3/с, м3/ч, л/с. В лабораторной работе подача определяется путем замера объема воды V, проходящего через расходомер за время t, измеряемое с помощью секундомера, по формуле:

(4.1)

Напор насоса – разность удельных энергий жидкости в сечениях до и после насоса:

,	(4.2)
где	– манометрический напор;
	– разность скоростных напоров. При одинаковых диаметрах всасывающего и напорного трубопроводов эта разность равна нулю.

В лабораторной работе напор определяется по показаниям манометра и вакуумметра по формуле:

Н = Рман + Рвак

(4.3)

Мощность насоса находят по формуле, кВт:

,

(4.4)

где U – напряжение в сети, 380 В;

I – показания амперметра, А;

ηдв – КПД электродвигателя, для лабораторной работы принимается равным 0,9;

cosφ – коэффициент мощности, для лабораторной работы принять равным 0,8;

k – коэффициент передачи, для лабораторной работы принимается равным 0,9.

КПД насоса представляет собой отношение полезной мощности к мощности насоса:

,

(4.5)

Полезная мощность вычисляется по формуле, кВт:

,

(4.6)

где Q – подача насоса, м3/с;

Н – напор насоса, м;

ρ – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

Характеристики насосов

Рабочими характеристиками центробежных насосов называют зависимости напора, мощности, КПД от подачи при постоянной частоте вращения (рисунок 4.1). Кривую H(Q) называют напорной характеристикой. Кривые N(Q), η(Q) характеризуют энергетические качества насоса и представляют собой энергетические характеристики. На характеристике выделяют оптимальную режимную точку, соответствующую максимальному значению КПД, и рабочую часть характеристики, соответствующую отклонению КПД от максимального значения на 5 – 10 %. Рабочая часть характеристики – это зона характеристики насоса, в пределах которой допускается длительная его эксплуатация.

На основе анализа характеристик Q-H составлено уравнение, дающее аналитическую зависимость между подачей и напором (уравнение полной квадратичной параболы):

H = a0 + a1Q + a2Q2,

(4.7)

где а0 – постоянная, положительная по величине, равная напору, создаваемому насосом при Q = 0;

а1 и а2 – постоянные, положительные или отрицательные, зависящие от формы напорной характеристики насоса.

Рисунок 4.1 – Характеристики насосов Wilo – Economy - MHI 202-206

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – Построить и провести анализ характеристик центробежного насоса по данным испытания.

ОБОРУДОВАНИЕ: Лабораторная установка, секундомер.

Описание лабораторной установки

Насосная установка, схема которой представлена на рисунке 4.2, состоит из двух горизонтальных центробежных многоступенчатых насосных агрегатов: с постоянной частотой вращения MHI 203 (1) и с частотно-регулируемым приводом MHIE 205-2G (2).

Рисунок 4.2 – Схема лабораторной установки

1 – насос MHI 203; 2 – насос MHIE 205-2G; 3 - 15 – вентили; 16 – обратный клапан; 17 – счетчик воды; 18 – клапан обратный приемный; 19 – манометр; 20 – вакуумметр; 21 – датчик давления; 22 – резервуар; В1 – всасывающий трубопровод ; В2 – напорный трубопровод; В3 – трубопровод для заливки насосов перед запуском

Установка имеет обвязку, позволяющую включить насосы по отдельности, параллельно и последовательно. Насосы могут перекачивать воду в бак, расположенный в лаборатории гидравлики, или обратно в резервуар (22). Залив насосов осуществляется от хозяйственно-питьевого водопровода (В3). На напорной линии каждого насоса установлены манометры (19) и счетчики воды (17). На всасывающих трубопроводах установлены вакуумметры (20).

Порядок выполнения работы