Практичне використання.

1. Насоси. Основні терміни та визначення.

Насоси можна розділити на два види: динамічні та об'ємні.

Динамічні насоси - це насоси, в яких рідина під впливом гідродинамічних сил переміщається в камері, яка постійно повідомляється з входом і виходом насоса.

Об'ємні насоси - це насоси, в яких рідина переміщається таким чином, що відбувається періодичне зміни обсягу камери, яка також поперемінно сполучається з входом і виходом насоса.

Динамічні насоси в свою чергу поділяються на лопатеві, насоси тертя та інерції. Найбільше застосовують лопатеві насоси.

Лопатеві насоси - це ті насоси, в яких рідина переміщається за рахунок енергії, що передається їй при обтіканні лопатей робочого колеса. Лопатеві насоси діляться на два види: відцентрові і осьові. У відцентрових насосах рідина переміщається через робоче колесо від центру до периферії, а в осьових - через робоче колесо в напрямку його осі.

Насосна установка - це такий насосний агрегат, який укомплектований обладнанням, яке змонтовано за певною схемою і забезпечує роботу насоса в заданих умовах.

Основним з основних технічних показників насосів і насосних агрегатів є об'ємна подача насоса, обсяг рідини якої подається насосом в одиницю часу - вимірюється в м3 / с або в м3 / год; допускається вимірювати подачу в л / с.

Відцентровий насос - лопатевий насос, в якому рідке середовище переміщується через робоче колесо від центру до периферії.

Горизонтальний насос - насос, у якого вісь розташування, переміщення або обертання робочих органів розташована горизонтально незалежно від розташування осі приводу чи передачі.

Насос двостороннього входу - насос, у якого рідке середовище підводиться до робочих органів з двох протилежних сторін.

Консольний насос - насос, у якого робочі органи розташовані на консольної частини його вала.

Секційний насос - багатоступінчастий або багато-насос з торцевих роз'ємом кожного ступеня.

Насос з торцевих роз'ємом - насос, з роз'ємом корпусу в площині, перпендикулярній осі робочих органів.

Насос з осьовим роз'ємом - насос з роз'ємом корпусу в площині осі робочих органів.

Насосний агрегат - агрегат, що складається з насоса або декількох насосів і приводить двигуна, з'єднаних між собою.

Насосна установка - насосний агрегат з комплектуючих обладнанням, змонтованим за певною схемою, що забезпечує роботу насоса.

Дизель-насосний агрегат - насосний агрегат, в якому призводить двигуном є дизель.

Мотонасосний агрегат - насосний агрегат, в якому призводить двигуном є карбюраторний двигун.

Об'ємна подача насоса - відношення обсягу подається рідкого середовища на часі.

Подача насоса залежить від його конструкції, швидкості обертання робочого колеса, в'язкості рідини і характеристики трубопроводу, по якому насос переміщує рідина.

Масова подача насоса - відношення маси подається рідкого середовища на часі.

Напір - висота, на яку може бути піднято 1 кг рідини за рахунок енергії, що повідомляється їй насосом.

Напорная характеристика залежить від конструкції насоса (моделі), швидкості обертання робочого колеса і в'язкості рідини. Напорная характеристика насоса дає уявлення про можливості даного насоса.

Тиск на вході в насос - тиск рідкого середовища на вході в насос.

Тиск на виході з насоса - тиск рідкого середовища на виході з насоса.

Допустимий кавітаційний запас - кавітаційний запас, що забезпечує роботу насоса без зміни основних технічних показників.

Допустима вакуумметричного висота всмоктування - вакуумметричний висота всмоктування, при якій забезпечується робота насоса без зміни основних технічних показників.

Теоретично ця висота дорівнює 10,33 м. У дійсності ж В. в. нижче теоретичної і залежить від конструкції насосів і величини опорів при русі води по трубах. Практично найбільша В. в. приймається для поршневих насосів 6-6,5 м і для відцентрових - 5-5,5 м.

Підпір - різниця висот рівня рідкого середовища в спорожняється ємності і центра ваги перерізу входу в насос.

Висота самовсмоктування - висота самозаполнения трубопроводу, що підводить самовсмоктувальним насосом (агрегатом).

Потужність насоса - потужність, споживана насосом.

Потужність насосного агрегату - потужність, споживана насосним агрегатом або насосом, в конструкцію якого входять вузли двигуна.

Корисна потужність насоса - потужність, що повідомляється насосом подається рідкому середовищі.

К.к.д. насоса - відношення корисної потужності до потужності насоса.

К.к.д. насосного агрегату - відношення корисної потужності насоса до потужності насосного агрегату.

Характеристика насоса - графічна залежність основних технічних показників від тиску для об'ємних насосів і від подачі для динамічних насосів при постійних значеннях частоти обертання, в'язкості і щільності рідкого середовища на вході в насос.

Робоча частина характеристики насоса - зона характеристики насоса, в межах якої рекомендується його експлуатація.

Регулювальна характеристика насоса - графічна залежність подачі від частоти обертання (циклів) або довжини ходу робочого органу при постійних значеннях в'язкості, щільності рідкого середовища на вході в насос і тиску на вході і виході насоса.

Номінальний режим насоса - режим роботи насоса, що забезпечує задані технічні показники.

Оптимальний режим насоса - режим роботи насоса при найбільшому значенні ККД

Що необхідно знати.

Гідроудар - коливання тиску в трубопроводі, що створюються змінами швидкості води. Швидка зупинка потоку, що рухається з високою швидкістю, може створити небезпечні кидки тиску вгору-вниз. Тиск, що перевищує величину, встановлену для безпечної експлуатації трубопроводів, може привести до пошкодження трубопроводов.Сістему водоподачи неможливо постійно експлуатувати в сталому режимі, тому що пуск і виключення одного лише насоса змінює умови робочого режиму. Загалом, будь-які зміни в умовах експлуатації та будь-які порушення в роботі стають причиною коливань тиску і витрати, інакше кажучи, призводять до змінюваному в часі режиму течії.

Тобто - причинами швидкого зміни швидкості руху води можуть служити запуск або зупинка насосів; швидке закриття або відкриття кранів; заповнення порожніх труб при високому витраті води.

Так як запобігти скачки тиску при експлуатації трубопровідної системи неможливо в принципі, найважливішим моментом є утримування динамічних змін тиску в контрольованих межах.

!!! Збиток, заподіяний хвилею тиску, значно перевищує витрати на заходи по захисту від гідравлічного удару і стрибків тиску.

Якщо напір перевищує 10 - 15м (1-1,5 бар), то між засувкою і насосом встановлюється зворотний клапан. Він запобігає зворотний рух рідини через насос під час аварійної зупинки і бере на себе основну частину гідроудару.

Способи захисту від гідроудару
Принцип захисту від гідравлічних ударів полягає в запобіганні переходу кінетичної енергії в енергію пружної деформації. Це можна зробити шляхом використання таких основних принципів:

- Акумулювання енергії, застосування гідровоздушних баків.

Гідровоздушние баки виконують у вигляді мембранних повітряних баків (акумуляторів) і резервуарів із зануреною аераційної трубою. Принцип дії повітряних баків компресорного та акумуляторного типу в принципі однаковий. Вибір того чи іншого пристрою визначається технічними або комерційними умовами. Внаслідок своєї конструкції мембранні повітряні баки (акумулятори) підходять тільки для невеликих обсягів. Мембранні повітряні баки (акумулятори) зазвичай регулюються перед установкою шляхом попереднього закачування стисненого повітря всередину ковпака. Повітряні баки встановлюються не тільки на виході насоса з напірної сторони для захисту від наслідків аварійної зупинки насоса. Вони можуть бути також встановлені в інших відповідних місцях трубопровідної системи.

- Клапани випуску / впуску повітря. Вони мають різну форму, розміри, конфігурацію і цілий моделей.

Застосування повітряних клапанів є доцільним, якщо всі інші варіанти є неприйнятними.

- Запобіжні клапани встановлюються в місцях виникнення високих тисків. Вони відкриваються і випускають рідину, коли тиск підвищується.

- Застосування полімерних трубопроводів. Еластичні стінки трубопроводу значно знижують силу гідроудару, досить легко збільшуючи обсяг труби або шланга в місці зупинки рідини.

Кавітація (cavitas - порожнеча) - процес утворення парових бульбашок в зоні мінімального тиску з подальшою конденсацією їх в зоні підвищених тисків, яка відбувається під впливом гідродинамічного впливу.

Явище кавітації спостерігається у всіх випадках, коли в будь-якої гідравлічної системи відбувається падіння тиску нижче тиску насичення.

На ділянці зниженого тиску починається виділення парових бульбашок, так як пружність парів рідини при даній температурі буде вищою тиску в цій зоні.

Переміщення потоку рідини з паровими бульбашками в область, де тиск перевищує тиск пароутворення, викликає інтенсивну конденсації пари. Внаслідок миттєвого звільнення обсягу, займаного паром, частинки рідини, що оточують пухирець пара, спрямовуються всередину цього обсягу з великою швидкістю. Відбувається кумулятивний вплив, що супроводжується миттєвим місцевим гідравлічним ударом. Сукупність гідравлічних ударів призводить до руйнування стінок каналів, так званої кавитационной ерозіі.Явленіе кавітації супроводжується вібрацією установки і шумовими ефектами.

У відцентрових насосах та інших лопатевих гідромашинах кавітація супроводжується падінням подачі, напору, потужності і КПД.В центробежном насосі кавітація виникає на лопатці робочого колеса зазвичай поблизу її вхідний кромки. Тиск тут значно нижче тиску у вхідному патрубку, що пов'язано зі зростанням швидкості при обтіканні лопатки. Нерівномірний поле абсолютних швидкостей при підході до лопатки також викликає падіння тиску в порівнянні із середнім на вході. Як показує досвід, область зниженого тиску знаходиться з тильного боку вхідної частини лопаток:

Висота самовсмоктування - теоретична максимальна висота всмоктування води становить 10,33 м і залежить від тиску повітря (норм. Тиск = 101,3 кПа).

З технічних причин максимальна висота всмоктування, яку можна досягти, становить 7-8 м. Це значення враховує не тільки різниця висот між найнижчою точкою (водною поверхнею) і всмоктуючим отвором насоса, але також і втрати на подолання опору в трубах, насосі і з'єднаннях .

Більшість відцентрових насосів має значно меншу висоту всмоктування (до 4м), з перевищенням її відбуваються не тільки зриви в роботі насосів, але і виникає кавітація, що супроводжується погіршенням показників роботи насосів і руйнуванням окремих їх деталей.

Слід враховувати, що висота установки над рівнем моря і температура води можуть впливати на висоту всмоктування, знижуючи її.

Температура води 0C 20C 30C 40C 50C 60C 70C Втрата висоти всмоктування. (1)

1

(0,85)

0,92

(0,79)

0,83

(0,71)

0,67

(0,57)

0,42

(0,36)

0,17

(0,14)

Висота над ур. моря 0 м 500 м 1000 м 1500 м 2000 м Втрата вис. всас. 1 0,94 0,89 0,83 0,82

Всмоктуючий трубопровід є одним з відповідальних елементів насосної станції. До нього ставляться такі вимоги: він повинен бути герметичним, можливо меншої довжини з найменшою кількістю фасонних частин (колін, відводів, трійників, переходів і ін.), Не повинен мати місць для утворення повітряних мішків. Герметичність всмоктувального трубопроводу досягається шляхом ретельного з'єднання труб і фасонних частин, що встановлюються на трубопроводі.

Всмоктуючий трубопровід, щоб уникнути утворення газових мішків, укладають з підйомом 0,03-0,05 від вхідних воронки до корпусу насоса.

Діаметр всмоктувальних трубопроводів призначають по економічній швидкості руху рідини, яку рекомендується приймати 0,7-1,5 м / с.

Рекомендована швидкість руху води в трубопроводах насосних станцій.

Діаметр труб, мм Швидкість руху води в трубопроводах насосних станцій, м / с (СНиП 2.04.02-84) Усмоктувальні колектори Напірні колектори До 250 включно 0,6-1,0 0,8-2,0 Понад 250 до 800 0, 8-1,5 1,0-3,0 Понад 800 1,2-2,0 1,5-4,0

Для зменшення гідравлічного опору при вході рідини в трубопровід на кінці всмоктуючої труби встановлюють воронкообразное розширення (вхідні воронку). Діаметр входу приймають рівним (1,3-1,5 Do) (де Do - діаметр всмоктуючого трубопроводу), висоту воронки - рівний (1,3 1,7 Do).

На малюнку показані приклади правильного - а й неправильного - б монтажу всмоктувальних трубопроводів.
1 - повітряний мішок;
2 - віджимання потоку.
Приклади правильного та неправильного влаштування всмоктуючих трубопроводів:

На всмоктувальних трубопроводах можуть бути встановлені усмоктувальні або прийомні клапани, всмоктувальні воронки, сітки, засувки, коліна, трійники і переходи.

На кінцях всмоктуючих трубопроводів для затримання великих зважених забруднень при заборі води насосами встановлюють приймальні сітки.

Прийомні сітки виготовляються звареними з відрізків труб або з листової сталі. Отвори для проходу води через сітку приймаються діаметром 5-20 мм в залежності від вимог, що пред'являються до води. Маючи на увазі засоряемость сітки, площа всіх отворів приймають в 3-4 рази більше площі перетину усмоктувальної труби.

Для забезпечення сприятливих умов підведення води до вертикальних всмоктуючим трубопроводам в щоб уникнути попадання повітря у всмоктувальну трубу насоса вхідний отвір всмоктуючих труб необхідно заглиблювати (3-5 Dо). Для усунення освіти воронок на кінцях всмоктуючих труб діючих споруд можуть бути встановлені діафрагми, що рівносильно збільшенню заглиблення на 30%.

Щоб уникнути підсосу відкладаються в береговому колодязі наносів низ розтруба повинен бути розташований на відстані не менше 1 м від дна. На діючих водозаборах при порушенні стійкості роботи насосів через підсосу повітря роблять діафрагми на розтрубах всмоктуючих труб або плаваючі щити, що перешкоджають утворенню повітряних воронок і зриву вакууму, або заглиблюють кінець всмоктуючого трубопроводу під рівень дзеркала води на 0,8-1,5м.

Діафрагми зазвичай роблять з листової сталі і приварюють до раструбам, а плаваючі щити - з дощок, збитих в обхват вертикальних стояків всмоктувальних трубопроводів. При цьому щити можуть переміщатися тільки по вертикалі.

Основні неполадки в роботі насосних агрегатів.

Несправності Причини несправності Насос після пуску в роботу не подає воду Заливка насоса проведена недостатньо ретельно; потрібний напір вище розрахункового; надмірна висота всмоктування; Подача насоса в процесі роботи зменшується Зменшення числа обертів насосного агрегату; просмоктування повітря через сальники в корпус насоса; збільшення висоти всмоктування насоса; засмічення робочого колеса насоса; збільшення опору напірного трубопроводу; механічні пошкодження: знос ущільнюючих кілець, пошкодження робочого колеса; Напір, створюваний насосом, в процесі роботи зменшується Розрив напірної частини насоса; зменшення числа обертів насосного агрегату; просмоктування повітря через сальники в корпус насоса; механічні пошкодження: знос ущільнюючих кілець, пошкодження робочого колеса; Насос при роботі вібрує, чується шум Порушення центрування агрегату; ослаблення болтів кріплення агрегату до рами; прогин вала; заїдання обертових частин; знос підшипника; ослаблення кріплень трубопроводу насоса; неприпустимо велика висота всмоктування насоса; Неприпустимий нагрів корпусу насоса, сальника, підшипників Насос тривалий час працював при закритій засувці; кришка сальника затягнута сильно або з перекосом; нагрів підшипників може бути викликаний кількістю і якістю мастила в підшипнику, надмірної затягуванням вкладишів підшипника;

Довідкові графіки і таблиці.

Коефіцієнти деяких місцевих опорів для сталевих труб

Номограма для визначення втрат напору в пластикових трубах

Номограма для визначення втрат напору в сталевих трубах діаметрами

Падіння тиску на воді в поліетиленових трубах при 20 ° C

Повний гідравлічний опір або втрата тиску на ділянці

таблиці перерахунку