Насосное оборудование. Характеристика, применение

Подождите немного. Документ загружается.

Введение

НАСОС — устройство для премещения жидкостей. Иногда насосами

называют устройства для накачивания велосипедных, автомобильных и

футбольных камер. Правильнее их называть компрессорами. Насосы бывают

разных видов: поршневые, ротационные, центробежные, осевые, спиральные,

или шнековые. Последние и являются родоначальниками всех насосов. Их

изобретение приписывается Архимеду.

Во всяком случае, ему принадлежит первая конструкция насоса,

состоящего из вала, наклонно опущенного в воду, обвитого цилиндрической

спиралью, которая обшита сверху просмоленной тканью. Усилий одного

человека было достаточно для того, чтобы вращать это устройство. Вода в нем,

как гайка по вращающемуся винту, поднималась вверх и выливалась в

приёмный лоток. Этот насос послужил прототипом очень многих изобретений.

Гидравлические машины средневековых механизвов зачастую делались со

спиральными насосами, сконструированными по принципу, разработанному

Архимедом. Французский врач Д. Папен в 1690 году придумал паровой насос,

действовавший за счёт создания вакуума в цилиндре при конденсации водяного

пара, а потом и паровой двигатель. В России первый центробежный насос был

создан А. А. Саблуковым в 1838 году. Его конструкция полностью

соответствовала той, что была применена им при создании центробежного

вентилятора. Вслед за центробежным насосом А. А. Саблуков построил осевой,

повторяющий конструкцию осевого вентилятора.

Принцип действия этих устройств без изменения сохранился до сих пор.

Насосы огромных размеров перекачивают нефть, воду, химические продукты.

Без насосов не мог бы работать ни один завод, ни одна фабрика. Насосами

оборудованы пожарные автомобили и суда. Топливо и смазочные материалы в

современных двигателях внутреннего сгорания также подаются насосами.

Теперь о каждом по отдельности.

1 Поршневые насосы

Поршневые насосы можно назвать одним из древнейших изобретений

человечества. Еще греческий изобретатель Ктесибий в III в. до н.э. применил

при тушении пожара насос, имевший два поршня. С тех пор поршневые насосы

претерпели множество изменений, но их принцип остался неизменен.

Поршневые насосы, выпускаемые в широком ассортименте, разнообразны

по своей конструкции и применяемых материалах. Чтобы понять принцип

работы поршневой гидравлической машины, можно рассмотреть рабочий цикл

обыкновенного одноступенчатого устройства. Изучаемый вариант состоит из

рабочей камеры (цилиндра), и поршня, совершающего в нем возвратно-

поступательное движение.

Как правило, в современных устройствах для передачи движения поршню

применяют кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий движение

вращения в возвратно-поступательное. Камера имеет напорное и всасывающее

отверстия, оснащенные клапанами. При движении поршня и увеличении

объема рабочего цилиндра давление в нем падает, в результате чего открывается

клапан и пропускает внутрь определенное количество жидкости.

При обратном движении поршня в камере насоса генерируется

избыточное давление; клапан всасывания перекрывается, а подачи - наоборот,

открывает жидкости доступ в нагнетательный трубопровод. При этом жидкость

будет поступать в напорный коллектор прерывисто, в зависимости от частоты

движения поршня.

Для того, чтобы увеличить КПД поршневых машин и стабилизировать

давление в напорном трубопроводе, применяют насосы двухстороннего

действия и имеющие несколько цилиндров агрегаты. Насосы

двухстороннего действия, в отличие от описанных выше, имеют

поделенный пополам цилиндр, каждая часть которого имеет свой напорный и

рис. 1

всасывающий патрубки, оснащенные клапанами. При движении поршня, в

разных частях цилиндра создается либо избыточное, либо всасывающее

давление, под действием которого открывается та или иная пара клапанов.

В качестве дополнительного прибора, обеспечивающего равномерную

подачу поршневых насосов, применяются также воздушные колпаки,

представляющие собой емкость, заполненную до некоторого уровня воздухом.

При выбросе жидкости из камеры насоса, воздух, благодаря своей упругости,

гасит часть давления, а при обратном цикле - воздух расширяется, и подача

жидкости в напорный трубопровод или резервуар продолжается.

К недостаткам поршневых насосов следует отнести сложность

изготовления, и как следствие, их высокую стоимость. К тому же, такие насосы

требуют дополнительных уплотнительных приспособлений между стенками

рабочей камеры и поршня, которые в результате воздействия сил трения

подвержены износу.

Поршневые насосы описанной конструкции не применимы для перекачки

сред, содержащих абразивные частицы. Зачастую такие насосы требуют

дополнительной системы охлаждения. Последовательное соединение

поршневых насосов с возвратно поступательным движением поршня не

применяется, т.к. высокое давление на входе неприемлемо.Неоспоримыми

достоинствами поршневых насосов является возможность генерирования

больших напорных значений при малых габаритах, взаимозаменяемость

деталей, возможность регулировки давления в напорном трубопроводе путем

изменения частоты движения или хода поршней.

Принцип работы поршневого насоса воплощен в некоторых

дозировочных насосах. Такие насосы широко применяются в химической

и пищевой промышленности, в системах водоснабжения и в быту.

1.1 Насосы двухстороннего действия

Насосы типа Д - с горизонтальным валом одноступенчатые -

предназначены для перекачивания воды и других жидкостей при температуре

до 85 °С, аналогичных воде по вязкости и химической активности, а также

химически активных жидкостей (водородный показатель рН от 4 до 12), нефти,

продуктов ее переработки с кинематической вязкостью до 10 - 4 м2/с и

жидкостей с содержанием механических примесей не более 1% и с размером

твердых частиц не более 0,2 мм.

Для насосов, предназначенных для перекачивания нефти и

нефтепродуктов, материал проточной части обозначается буквой Б; химически

активных жидкостей - К; воды с содержанием механических примесей до 1% -

В; для других типов проточной части допускается содержание механических

примесей в перекачиваемой жидкости до 0,05%. Насосы этого типа могут

применяться для диапазона подач Q = 40 - 1800 л/с и напоров Н= 15 - 100 м,

мощность двигателя этих насосов составляет N= 15 - 2000 кВт. Насосы

большой мощности изготовляются по индивидуальным заказам.

Насосы обозначают следующим образом (на примере насоса Д200-90):

Д - насос двустороннего входа;

200 - подача насоса в м3/час;

90 - напор в м. вод. ст.

Насос с обточенным рабочим колесом обозначается Д200-90а.

Характеристики некоторых типов насосов приведены в таблице.

Особенности конструкции и назначение:

Центробежные, горизонтальные, одноступенчатые насосы типа Д, 1Д и

2Д имеют двусторонний полуспиральный подвод жидкости к рабочему колесу и

спиральный отвод.

Корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. Расположение

всасывающего и напорного патрубка в нижней части корпуса насоса позволяет

проводить ремонт без отсоединения труб и демонтажа двигателя. Двигатель

приводит в действие ротор насоса через упругую втулочно-пальцевую муфту.

Опорами ротора являются радиальные или радиально-упорные подшипники.

Рабочее колесо двустороннего входа, что обеспечивает равновесие осевых сил.

Двойные сальниковые уплотнения надежно предотвращают протечки по валу.

Насосы типа Д предназначены для перекачивания чистой воды

температурой до 85°С. Применяются на насосных станциях первого и второго

подъемов городского, сельского и промышленного водоснабжения, а также для

орошения и осушения полей. Материал основных деталей: корпуса, крышки и

рабочего колеса — чугун СЧ 18-36; вала — сталь 45.

Устройство и принцип работы насоса типа Д

На общей фундаментной раме электронасосного агрегата установлен

непосредственно сам насос, соединенный упругой втулочно-пальцевой муфтой

с приводным двигателем. Электронасос типа Д является центробежным,

горизонтальным одноступенчатым с двусторонним полуспиральным подводом

жидкости к рабочему колесу. Имеет спиральный отвод и сальниковое

уплотнение вала.

Крышка насоса типа Д и корпус выполнены из чугуна, в горизонтальной

плоскости через ось ротора имеется разъем. Разборка насоса возможна без

отсоединения трубопроводов и снятия двигателя, благодаря тому, что

нагнетательный и всасывающий патрубки насоса расположены в нижней части

корпуса.

Для возможности присоединения вакуумного насоса или для выпуска

воздуха при заполнении насоса самотеком в верхней части крышки корпуса

предусмотрено отверстие М16х1,5. Протечку жидкости по валу предотвращает

сальниковое уплотнение. Для насосов 1Д гидравлический затвор сальника

выполняется посредством подвода жидкости к кольцу сальника по каналу в

крышке насоса

Корпус и крышку корпуса от износа защищают уплотняющие кольца, что

также уменьшает протечки жидкости из напорной полости во всасывающую. В

горизонтальном насосе типа Д установлено рабочее колесо двустороннего

входа, что обеспечивает надежную работу насоса.

Что перекачивает насос:

Вода и другие жидкости аналогичные по химической активности,

температурой до 85°С, вязкостью до 36сСт. Допускается содержание твердых

включений не более 0,05% по массе, размером до 0,2мм и микротвердостью не

более 6,5 гПа (650 кгс/мм2).

Пример маркировки:

1 - порядковый номер модернизации;

Д - тип насоса (двухстороннего входа);

первые цифры - подача, м3/ч;

цифры после тире - напор, м;

буквы "а" и "б" после цифр - индекс первой и второй обточек рабочего

колеса;

далее - обозначение климатического исполнения и категории размещения.

Технические характеристики насосов типа Д, 1Д, 2Д.

Таблица 1

Марка

насоса

Подача

, м3/час

Напор,

Частот

а вращения

об/мин

Потреб

ляемая

мощность,

кВТ

Допуск

аемый

кавитационн

ый запас, м

Д160-

112

160 112.00 2900 89.00 4.80

Д160-

112а

150 100.00 2900 72.00 4.80

Д160-

112б

135 80.00 2900 52.00 4.80

Д160-

112

80 28.00 1450 12.00 4.50

Д160-

112а

70 25.00 1450 10.00 4.30

Д200-

200 36.00 1450 37.00 5.30

Д200-

36а

190 29.00 1450 30.00 6.00

Д200-

36б

180 25.00 1450 22.00 4.50

Д320-

320 50.00 1450 72.00 4.60

Д320-

50а

300 39.00 1450 47.00 4.80

Д320-

50б

300 30.00 1450 36.00 5.50

1Д200

-90

200 90.00 2900 82.00 5.80

1Д200

-90а

180 74.00 2900 72.00 5.90

1Д200

-90б

160 62.00 2900 42.00 5.30

1Д200

-90

100 22.00 1450 12.50 6.00

1Д250

-125

250 125.00 2900 152.00 6.40

1Д250

-125а

240 101.0 2900 110.00 5.50

1.2 Дозировочные насосы

Все насосное оборудование в той или иной степени обеспечивает

возможность регулирования подачи. Это регулирование осуществляется,

посредством обеспечения обратной связи между величиной подачи насоса и

регулирующим механизмом. По информации, поступающей от прибора,

фиксирующего подачу насоса (расходомер и т.п.) оператор или автоматика

воздействует на исполнительный механизм регулирования подачи (задвижку,

вариатор, электропривод).

Исключение составляет дозировочный насос, имеющий встроенную

шкалу регулирования подачи, по которой заранее и (или) в процессе работы

насоса производится настройка необходимой подачи с заданной точностью.

Типовая (наиболее распространённая) конструкция дозировочных насосов -

насосы типа НД и НДр.

Насос типа НД, НДр предназначен для объёмного напорного дозирования

различных нейтральных и агрессивных жидкостей. Насос одноплунжерный,

приводной, горизонтальный одностороннего действия. Эксцентриковый вал

насоса связан с электродвигателем через одноступенчатый червячный редуктор.

Червячное колесо редуктора жёстко закреплено на эксцентриковом валу. На

шейке вала имеется эксцентрик, приводящий в движение ползун с плунжером

гидроцилиндра. Вращая эксцентрик относительно шейки вала, можно

бесступенчато менять эксцентриситет, а следовательно длину хода плунжера и

подачу насоса от нуля до максимума.

Гидроцилиндр состоит из корпуса, плунжера, всасывающего и

нагнетательного шариковых клапанов, уплотнительного устройства с

кольцевым фонарём, предназначенным для подвода промывочной жидкости или

устройства гидравлического затвора.

Регулирующий механизм в насосах НД обеспечивает бесступенчатое

изменение подачи вручную при остановленном агрегате (регулирование "на

остановленном агрегате"), а в насосах НДр - вручную как на остановленном,

так и на работающем агрегате (регулирование "на ходу").

Регулирующий механизм имеет микрометрическую шкалу. Погрешность

в дозировании отечественных насосов лежит в диапазоне от 0,5 до 2,5 % и

выше и, соответственно, обозначается как категория точности дозирования 0,5;

1,0; 2,5 и без категории точности дозирования.

2 Ротационные насосы

Ротационный насос предназначен для использования в химической,

нефтехимической промышленности и в других областях для перекачки

высокотоксичных и отравляющих веществ, где требуется высокая надежность.

Насос состоит из трубного основания, на которое по спирали навит шланг, а

поверх шланга, на вращающемся корпусе-роторе монтируется свободно

вращающиеся продольные обжимные ролики. Между поверхностью основания

во внутреннюю полость корпуса-ротора закачена несжимаемая жидкость,

например вода. При вращении корпуса-ротора обжимные ролики, обкатываясь

по шлангам, продавливают перекачиваемый агент в сторону нагнетания,

повышающееся давление через стенки шлангов воспринимается несжимаемой

средой и удерживает тело шланга в сжатом состоянии в пределах упругой

деформации. Отсутствие герметизирующих устройств позволяет использовать

насос в любых загрязненных условиях.

Изобретение относится к нефтепромысловой, нефтехимической и

химической промышленности и может быть использовано при перекачке

химреагентов, сред с повышенной токсичностью, радиоактивных и других

агрессивных веществ, не допускающих утечек в окружающую среду при

больших напорах и подачах.В настоящее время существуют насосы шиберные,

которые сложны по конструкции ротора. Размещенные в теле ротора шиберы

(лопасти) усложняют конструкцию и затрудняют герметизацию уплотнительной

системы скользящих поверхностей шибера со статором. Поэтому насосы не

могут быть использованы для перекачивания агрессивных и загрязняющих

сред.Наиболее близким к изобретению является ротационный насос для

перекачки жидкостей с отводами всасывания и нагнетания, содержащий трубу,

на которой по спирали размещен шланг, установленный с возможностью

взаимодействия всех его ветвей с вращающимися роликами, ориентированными

вдоль оси трубы и заполненный несжимаемой жидкостью.

Недостатком насоса является сложность конструкции, так как ротор

размещен внутри корпуса и затрудняет сборку и регулирование силы

взаимодействия роликов с ветвями шланга.

Цель изобретения - повышение надежности насоса, упрощение

конструкции и обеспечение высокого давления на выкиде насоса за счет

многоступенчатого выполнения нагнетательной системы насоса. Цель

достигается тем, что статор насоса выполнен в виде трубного основания, по

наружной поверхности которого проточены спиральные желоба по форме

шланга в сжатом состоянии, в котором размещается эластичный шланг, причем

концы шланга запрессованы в штуцера, выполненные в теле основания с

углублением по касательной к поверхности трубного основания, концы

которого перекрыты заглушками, одно из которых снабжено обратным

клапаном.

Витки шланга закрыты герметичным кожухом с торцовыми уплотнениями

по внешней поверхности трубопровода, причем внутри кожуха вмонтирован

свободновращающийся ролик, длиной более ширины навивки шлангов, а с

внешней поверхности корпус снабжен приводной передачей, связанной с

двигателем, размещенным на основании насоса или на специальном

фундаменте. Корпус оснащен вантузом для заливки в полость корпуса ротора

несжимающегося агента (например, воды).

рис. 2

3 Центробежные насосы

Химические центробежные насосы со спиральным корпусом типа

"улитка" типового ряда KRC предназначены для перекачивания агрессивных,

ядовитых, взрывоопасных, горячих и холодных жидкостей в установках

технологических процессов любого типа. Исполнение с открытым рабочим

колесом и изнашивающейся стенкой позволяет также перекачивание

полимеризируемых и имеющих тенденцию к комкообразованию жидкостей,

загруженных газом. Тем самым появляется возможность использования этих

насосов в различных областях химии и процессной техники:

 органическая и неорганическая химия, например, пластмассы,

красители, мыло и очищающие средства, удобрения, добыча и переработка

нефти.

 процессная техника, например, энергетика, удаление отходов,

десульфурация дымовых газов, технология окружающей среды.

 бумажная промышленность, фармацевтика, биотехника.

Химические однопоточные центробежные насосы со спиральным

корпусом типа "улитка" нормального всасывания в типоразмерах согласно DIN

EN 22858 или ISO 2858. Конструкция выполняет требования стандарта DIN

5199. Тяжелая опора подшипника дополнительно соответствует требованиям

API 610, или DIN ISO 9905 по критериям долговечности и прогиба вала.

Горизонтальное исполнение с масляной смазкой опоры подшипника,

аксиальным патрубком всасывания и вертикальным напорным патрубком

является стандартным. Опционально возможно вертикальное исполнение или

блочное исполнение с двигателем смонтированным посредством фланцевой

пары. Для особых случаев применения возможен вариант насоса типа KRCF с

консистентной смазкой. Для улучшения избыточного давления (величина

NPSH) может быть поставлен индьюсер. Модули, частично используемые и для

других типорядов, позволяют беспроблемную переоснастку на другие

диапазоны давления и температуры, а также на различные исполнения для

оптимального решения имеющихся проблем перекачки.

Привод

Стандартным приводом является короткозамкнутый электродвигатель

трехфазного тока с воздушным охлаждением с классом защиты IP 54.

Направление вращения правое, если смотреть со стороны привода.

По желанию заказчика возможно иное исполнение: другие величины

напряжения, частоты, другой класс защиты и другие приводы (двигатели

внутреннего сгорания, или с клиновым ремнем).

3.1 Одноступенчатые процессные центробежные насосы

Центробежные насосы со спиральным корпусом типа "улитка" типового

ряда KRH используются в технологических процессных установках, где

необходимо решить проблемы подачи жидкостей в сложных технологических