Питання Читаючи ваші статті ніби як зрозумів, що зовнішній насос може піднімати воду на 7-8 метрів. Одночасно ви начебто щось сказали, що у вас велика висота підйому води. А що саме було зроблено хитрого для мене залишилося загадкою. Як підняти воду скажімо на 15 метрів до аквааккумулятора?

Питання поставлене 21.04.2008

Шановний читачу!

Вибачте за довге мовчання. Все було зайняте дошкою оголошень на своєму сайті.

З приводу Вашого питання скажу наступне. Все до банальності просто. Якщо у Вас глибина свердловини 15 метрів, викопайте десяти метровий колодязь і розташуйте на його дні насос. Тоді піднімати насос буде воду з 5-ти метрів, а на інші штовхати. Якщо висота всмоктування диктується нам законами фізики, то висота штовхання залежить тільки від потужності насоса і не теоретично не обмежена.

Насправді, у Вашому випадку краще поставити, все-таки, звичайний свердловинний насос . Перераховую причини.

• Рити десяти метровий колодязь хоч і легше, ніж 15-ти метровий, але теж не легко. Може трапитися так, що складні щільні шари, які дуже складно виймаються, почнуться в Вашій місцевості ближче 10 метрів від поверхні землі і Вам доведеться витратити занадто багато сил на виїмку цього грунту.
• Свердловину свердлити доведеться до риття колодязя. У колодязі, тим більше в десятиметровому, свердловину робити ніхто не буде. Це перевірений факт.
• Насос на такій глибині буде швидко псуватися, особливо електричні з'єднання.
• Додаткові витрати на кільця
• Складно знайти попутне використання такого недоробленого колодязя
• Насос, хоч і поверхневий, повинен бути потужний, захищений від вологи і досить дорогий

Коротше кажучи, з такою схемою можна сміливо потрапити на подвійну роботу. Однак така схема цілком прийнятна, якщо дзеркало води у Вас, скажімо, на 9-ти метрах. Тоді можна вирити кесон метра 3 в глибину, обробити його гарненько, встановити там насос і інше приміщення використовувати під зберігання чого-небудь такого, що не боїться вологи. Ось, наприклад, моя ситуація. Свердловина у мене саморобна. Глибина її 14 метрів, але дзеркало води знаходиться на 10. Кесон вже був, так що мені потрібно було тільки обробити його цеглою з гідроізоляцією. Крім того, діаметр моєї свердловини не дозволяє використання заглибних насосів , Бо становить всього 5 см. Так що особисто в моєму випадку вийшла помітна економія.

Тепер про випадок, коли потрібно передати воду на значну відстань по горизонталі. Звичайно, якщо вода тече по шлангу, вона відчуває деякий опір. Тертя і т.п. Однак це, звичайно, не підйом води на висоту. Для насоса ганяти воду по горизонталі значно легше. При великих відстанях перекачування води по горизонталі я раджу.

• Не застосовувати препарат гофровані шланги.
• Використовувати шланги збільшеного діаметру - 3/4 дюйма або 1 дюйм.
• По можливості використовувати не гнучкі, а жорсткі шланги з гладкою внутрішньою поверхнею
• Прокладати шланги по найкоротшій відстані між точками.

Зауважте, всі ці заходи спрямовані лише на зменшення опору ходу води.

Тиск, що створюється атмосферою на всі тіла, які в ній знаходяться, а так само на земну поверхню , Називають атмосферним тиском. Як виміряти атмосферний тиск, першим здогадався італійський вчений Торрічеллі. Запропонований ним досвід був зроблений в 1643 році.

У цьому досвіді була використана запаяна з одного кінця скляна трубка завдовжки 1 м. Її заповнили ртуттю, а потім, закривши відкритий кінець, перевернули отвором вниз і повантажили в широкий посудину з ртуттю.

Після того як трубку відкривали, частина ртуті з неї виливалася в посудину, а у верхній частині трубки утворювався вакуум. При цьому висота стовпа ртуті в трубці була 760 мм. Вчений встановив, що сила, яка не дає можливості ртуті, проти її природного властивості, падати вниз, є зовнішня сила.

Атмосферний тиск дорівнює тиску стовпа ртуті в трубці. (Закон Паскаля). Тобто тиск атмосфери можна виміряти висотою відповідного ртутного стовпа. Його висоту вимірюють в міліметрах.

Так все ж, з якої глибини можна підняти воду поверхневим насосом?

Щільність ртуті в 13,6 рази більше щільності води. Ртуть в трубці піднімається на 760 мм. Тоді вода підніметься на висоту в 13,6 рази більше. Це значення буде 10 336 м. Тому, поверхневий насос може качати воду з глибини до 10 м.

Поверхневі насоси здатні гарантовано підняти воду з 8-ми метрової глибини.

8 метрів - це не просто загальна висота всмоктування, сюди входить безпосередньо перепад висот між місцем установки насоса і динамічним рівнем води, втрати напору по довжині всмоктуючої труби і всі місцеві втрати. Тобто якщо насос знаходиться на відстані наприклад 40 метрів від свердловини, де рівень води знаходиться на позначці - 8 метрів, насос не зможе підняти воду при таких умовах або буде працювати в режимі кавітації, так як загальні втрати на всмоктуванні в цьому випадку будуть близько 9,5 метрів (безумовно це значення залежить від діаметра трубопроводу).

Як відомо, теоретична максимальна висота підйому рідини відцентровим насосом становить близько 10,3 метра (при нормальному атмосферному тиску в 101325 Па). У реальному житті існують втрати на тертя по довжині водопідйомною труби, місцеві втрати в приймальному клапані, поворотах, засувках і т.п., плюс атмосферний тиск не постійно. Також на параметри всмоктування впливає температура рідини (підвищується тиск насичених парів). З урахуванням вищесказаного, ми і приходимо до заявленої більшістю виробників насосів цифрі - 8 метрів. На практиці трапляється, що насоси дійсно можуть працювати, подаючи воду з більшої глибини. Але немає ніякої гарантії, що насос не стане в певний момент працювати в режимі кавітації, або близькій до нього, що призведе до швидкого виходу його з ладу.

Існує ще один клас поверхневих насосів , Здатних підняти воду з глибини до 40 метрів. Це насоси з занурювальним (виносним) ежектором. В даному випадку в свердловину (колодязь) від насоса буде йти дві труби, в кінці яких і встановлюється ежектор. По одній трубі вода буде підніматися нагору до насоса, а по другій трубі частина цієї води буде надходити назад до ежектору і змішуватися з основним потоком рідини в профільованого каналі, в якому створюється додатковий локальний перепад тиску. Цим забезпечується підсмоктування в висхідний потік нової порції рідини з колодязя, з передачею йому частини кінетичної енергії повернулася рідини. Таким чином, можливо підняти воду з глибини більш ніж 8 метрів, але так як частина води повертається назад, то витрата таких насосів невеликий і знаходиться на рівні від 0,4-1,5 м³ / год.

Малюнок 7.13. Два випадки установки насоса щодо рівня усмоктуваної рідини.

Таблиця 7.3 - Залежність висоти всмоктування води від її температури

Таблиця.2 - Фізичні характеристики води

Рис.7.11. До визначення мінімального давленіяв робочому колесі

У будь-яких випадках кавітація при швидкій конденсації парового бульбашки навколишнє його рідина спрямовується до центру бульбашки (центру конденсації) і в момент змикання його обсягу виробляє внаслідок малої стисливості рідини різкий точковий удар. За сучасними даними, тиск в точках змикання парових бульбашок при їх конденсації в кавітаційних процесах досягає декількох мегапаскалей.

Якщо бульбашка пара в момент його конденсації знаходиться на поверхні, що обмежує потік, наприклад на робочої лопаті, то удар доводиться на цю поверхню і викликає місцеве руйнування металу, зване питтингов. Сучасні дослідження показують, що кавітація супроводжується термічними і електрохімічними процесами, що суттєво впливають на руйнування поверхонь проточною порожнини насосів.

Характер питтинга залежить від матеріалу, з якого виготовлена ​​проточна частина насоса. Так, піттінг чавунних деталей, наприклад, робочих лопатей низьконапірних насосів, дає губчасту структуру з досить нерівною поверхнею і звивистими вузькими щілинами, проникаючими глибоко в метал і такими, що порушують міцність деталі. У насосах високонапірних, що працюють при великій частоті обертання, з деталями, виконаними з звичайних конструкційних і легованих сталей, піттінг проявляється у вигляді гладких, як би проточенной западин і канавок. Матеріалів, абсолютно стійких проти кавітації, не існує. Дуже погано протистоять кавітації неоднорідні крихкі матеріали, такі як чавун і кераміка. З металів, застосовуваних у насособудуванні, найбільш кавітаційно стійкі леговані сталі, що містять нікель і хром.

Кавітація шкідлива не тільки тому, що руйнує метал, а й тому, що машина, яка працює в кавітаційному режимі, істотно знижує ККД.

Робота насоса в режимі кавітації зовні проявляється шумом, внутрішнім тріском, підвищений рівень вібрації, а при сильно розвинулася кавітації - ударами в проточній порожнині, небезпечними для насоса.

Прийнято поділяти кавітаційний процес на три стадії. У початковій стадії зона кавітації заповнена сумішшю рідини і більш-менш великих бульбашок пари. У другій стадії в кавітуючими потоці на обмежує поверхні утворюються великі каверни, зриваються потоком і знову утворюються. Це стадія розвиненою кавітації. Третя стадія - суперкавітація: весь обтічний елемент гідромашини лежить в області каверни.

Робота насоса в стадії початкової кавітації небажана, але допустима, якщо деталі насоса виготовлені з кавітаційно-стійких матеріалів. У стадіях розвиненою кавітації і суперкавітаціі робота насоса стає ненадійною і тому є неприпустимою.

Як було зазначено раніше, кавітація виникає зазвичай у всмоктуючому тракті насоса на лопатях робочого колеса, проте кавитационні процеси можуть виникати і в напірних потоках в місцях зриву рідини з робочих лопатей, напрямних лопаток, регулюючих органів. Заходи, що попереджають виникнення кавітації в насосах: обмеження швидкості рідини в проточній порожнині насосів, застосування раціональних форм перетинів проточною порожнини і профілів лопатей, експлуатація насосів в режимах, близьких до розрахункових.

У багатоступеневих насосах найбільш схильне кавітації перше по ходу рідини робоче колесо, тому що на вході в нього тиск найменше. Щоб підвищити кавитационні якості таких насосів, перед першим ступенем їх встановлюють попередньо включений осьовий колесо або шнек, що складається з двох-трьох витків. Вони виконуються з кавітаційно-стійких матеріалів і розвивають на вході в перше колесо багатоступінчастого насоса тиск, що перешкоджає виникненню кавітації.

При виборі режиму роботи насосної установки необхідно орієнтуватися на фізичні властивості води (таблиця 7.2), залежність висоти всмоктування Н в м.вод.ст. від температури води (таблиця 7.3) і залежність ns від коефіцієнта кавитационной швидкохідності С (таблиця 7.4).

Таблиця 7.4 - Залежність ns від C

Основним завданням при експлуатації насосів є недопущення можливості виникнення кавітації в насосі. досягається це правильним вибором геометричній висоти всмоктування насоса Н г.вс, тобто тієї висоти, па яку піднято насос над рівнем рідини

Малюнок 7.12. Розрахункова схема для визначення допустимої геометричної висоти всмоктування насоса

Відповідно до розрахункової схемою, наведеною на малюнку 7.12, припустимо, що вода в резервуарі або водоймі знаходиться при температурі t і атмосферному тиску Р атм. Напишемо умова початку кипіння стосовно аналізованої завданню, висловлюючи тиску у вигляді напорів.

Р нп / ρg = P aТМ / ρg - Н г.вс - h г.вс - h Кp - d вс / 2, (7.7)

де h вс - втрати напору у всмоктувальній лінії трубопроводів до насоса; h Кp - критичний кавітаційний запас, тобто мінімально допустиме перевищення напору перед насосом над напором насичених водяної пари; ρ - щільність переміщуваного середовища (води) при розрахунковій температурі; d нд - вхідний диметр робочого колеса, зазвичай приблизно дорівнює діаметру всмоктувального патрубка насоса.

Критичний кавітаційний запас насоса h кр залежить від конструкції насоса і режиму його роботи. Він обчислюється, за формулою:

(7.8)

де n - швидкість обертання робочого колеса, об / хв; Q - подача насоса, м 3 / с; С - коефіцієнт кавітації швидкохідності, є критерієм подібності і залежить від конструкції насоса. Для звичайних насосів має значення 600-800, для спеціальних конденсатних насосів - до 3000.

З огляду на, що необхідно гарантувати неможливість виникнення кавітації, критичний кавітаційний запас h Кp беруть в розрахунках з поправочних коефіцієнтів 1,15 ÷ 1,2. Втрати на всмоктуючої лінії можуть бути обчислені як для будь-якого трубопроводу за відомою формулою h = (λl / d + Σ ζ. Нд) pw 2 / 2gС урахуванням цього і використовуючи (7.3) і (7.4) отримаємо остаточний вираз для розрахунку допустимої геометричної висоти всмоктування :

Протівокавітаціонний запас напору слід приймати рівним близько 25% H р вс.кр, і тому в даному випадку

. (7.10)

При розрахунку допустимої висоти всмоктування насосів двостороннього всмоктування (тип Д) в формулу (7.10) слід підставляти під знаком кореня половину повної подачі насоса.

Слід мати на увазі істотний вплив на допустиму висоту всмоктування частоти обертання валу насоса.

Кавітаційний запас енергії на рівні усмоктуваної рідини gH кав залежить від тиску насиченої пари при температурі усмоктуваної рідини. Тому з (7.10) випливає, що H г.вс.доп залежить від температури рідини. З формули (7.10) видно, що при розташуванні рівня усмоктуваної рідини вище осі насоса підвищення температури збільшує допустиму геометричну висоту всмоктування. Якщо рівень усмоктуваної рідини розташовується нижче осі насоса і тиск на поверхні атмосферний, то чим вище температура рідини, тим менше Н г.вс.доп. Очевидно, при деякій температурі, що обумовлює досить високе значення р зн.п, величина Н г.вс.доп стає рівною нулю і подальше підвищення температури зажадає установки насоса нижче рівня усмоктуваної рідини.

Практично можливі два різних випадку розташування насоса щодо приймального резервуара.

Установка, показана на малюнку 7.13, а, характерна для насосів, що подають рідини з низькою температурою, а установка на малюнку 7.13 б - для насосів, що подають рідини з високою температурою, а також при всмоктуванні насосами холодної води з ємностей з досить високим вакуумом.

Установки, виконані за схемою малюнка 7.13а, б, часто зустрічаються в теплоенергетиці в схемах регенеративного підігріву і харчування парових котлів.

Коли насос подає гарячу воду , Ємність, з якої він всмоктує, доводиться розташовувати вище насоса (наприклад, випадку бустерного насоса, всмоктувального живильну воду з деаератора). З міркувань зручності будівельних робіт і монтажу бажано по можливості зменшувати необхідну розрахунком висоту установки приймальні ємності. Цього можна досягти збільшенням діаметра усмоктувального трубопроводу, зменшенням його довжини, а також вибором раціональної конструкції тих елементів всмоктуючого тракту, які дають зниження місцевих втрат напору.

У деяких випадках допустиму висоту всмоктування можна змінити зменшенням або збільшенням тиску в ємності, з якої відбувається всмоктування.

У разі розташування рівня усмоктуваної рідини нижче осі насоса Н г.вс.доп.

Для зменшення можливості виникнення кавітації і збільшення допустимої висоти всмоктування необхідно:

а) перекачати воду з можливо меншою температурою (зменшується Р н.п);

б) на всмоктуючої лінії до насоса збільшувати діаметр трубопроводу, зменшувати його довжину і кількість місцевих опорів (зменшується h нд);

в) використовувати при високих температурах води спеціальні конденсатні насоси (зменшується h кр за рахунок збільшення коефіцієнта С).

Насосний агрегат складається з насоса, двигуна, трубопровідної арматури, вимірювальних приладів і обладнання для заповнення насоса рідиною перед пуском. До насосного агрегату можуть бути віднесені і пускові пристрої двигуна, а також прилади для автоматичного керування роботою агрегату.

Компонування насосних агрегатів визначаються призначенням останніх. Типова компоновка показана на малюнку 7.14.

Насос 1 і двигун, з'єднані еластичною муфтою, розташовуються на рамі 2, виконаної з фасонної прокатної сталі. Рама кріпиться анкерними болтами до фундаменту 3.

Мал. 7.14.Компоновка насоса зі всмоктуючим і напорнимтрубопроводамі

Всмоктуючий трубопровід 4 може бути індивідуальним; в цьому випадку рідина береться насосом з приймального колодязя 5 через лійку 6. В інших випадках всмоктуючий трубопровід бере рідина із загального всмоктуючого колектора; це зустрічається, наприклад, в насосних установках для живлення парових котлів. У всіх випадках горизонтальні ділянки всмоктувальних трубопроводів укладаються з підйомом до насоса, рівним не менше 0,005. Це необхідно, щоб уникнути утворення - у всмоктуючих трубопроводах повітряних мішків.

Безпосередньо на напірному патрубку насоса розташовується зворотний клапан 7. Його призначення - автоматично відключати насос від напірного колектора 9 в разі зупинки двигуна (або аварії).

между зворотнього клапаном і напірним колектором 9 розташовується засувка (або вентиль) 8 для дросельного регулювання насоса і відключення його від напірної мережі.

При діаметрі трубопроводів більше 300 мм засувки часто виконуються з електричним або гідравлічним приводом. Колектор 9 розташовується на тумбах 10.

Показане на малюнку 7.14 розташування напірних трубопроводів вище позначки підлоги зручно для монтажу, а також нагляду за трубопроводом, однак при цьому загромождают проходи для обслуговуючого персоналу . При такій компоновці в місцях переходу через трубопроводи влаштовують перехідні містки.

Для звільнення приміщення розташовують напірні трубопроводи в каналах нижче статі і перекривають останні рифленою сталлю.

Перед пуском відцентрові і осьові насоси повинні заповнюватися подається ними рідиною. Якщо рівень усмоктуваної рідини розташовується вище верхньої точки насоса або на всмоктуючому колекторі є надлишковий тиск, то заповнення насоса виробляють, відкриваючи засувку на всмоктувальній трубі і випускаючи повітря через краник, розташований у верхній точці корпусу насоса.

В установках, де рівень усмоктуваної рідини лежить нижче осі насоса, для заповнення користуються двома способами.

В агрегатах невеликої подачі з діаметром всмоктуючої труби до 250 мм на кінці її під рівнем рідини у своєму розпорядженні приймальний клапан. При цьому заповнення по всмоктуючому і напірному патрубках; вимір подачі проводиться по витратоміри, вмонтованому в напірний трубопровід насоса.

Так як про навантаження насоса можна судити за показниками манометра, часто відмовляються від установки витратомірів на кожному насосі і мають у своєму розпорядженні один витратомір на загальному трубопроводі, контролюючи за його свідченнями подачу установки в цілому. Як витратомірів застосовують діафрагми, труби Вентурі і крильчасті водоміри.

Потужність, що витрачається агрегатом, визначається за допомогою вольтметрів, амперметрів або ватметрів, наявних на.електріческом щиті агрегату або установки.

Для пуску насосного агрегату слід провести підготовчі операції: переконатися у вільному обертанні вала, перевірити відкриття кранів манометра і вакуумметра, заповнити насос і всмоктувальну трубу, відкрити подачу охолоджуючої води в підшипники (в агрегатах е охолоджуваними підшипниками), перевірити стан рівня масла в підшипниках (при підшипниках з рідким мастилом). Засувка на напірному трубопроводі відцентрового насоса при пуску повинна бути закрита (при ns

Пуск насоса проводиться таким чином: включается- електродвигун і частота обертання його доводиться до нормальної; повільно відкривається засувка на напірному патрубку насоса до досягнення необхідної подачі; відкриваються крани, що підводять охолоджуючу воду до сальникам насоса.

При роботі насоса слід спостерігати за температурою підшипників і корпусу двигуна, яка при нормальних умовах не повинна перевищувати 60 0 С, наявністю масла в камері підшипників (при рідкому мастилі), щільністю сальників (затяжка сальника вважається нормальною, якщо він пропускає воду рідкісними краплями і температура його невисока).

Зупинка насосного агрегату полягає в закритті засувки на напірної трубі, виключенні двигуна, закриття засувки на всмоктувальній трубі і виключенні охолодження сальників і підшипників.

Пуск, обслуговування при роботі і зупинка агрегатів значної потужності обов'язково регламентуються особливими інструкціями.

Особливим інструкцій підпорядковується експлуатація поживних насосних агрегатів парових котлів і насосів для подачі гарячих рідин.