Общие сведения о насосах
Общие сведения о насосах
Насосами называются машины,
предназначенные для создания потока
(перемещения) жидкости. Насосы применяются
во всех отраслях промышленности, в
сельском и коммунальном хозяйстве,.
на транспорте. Они находят применение
не только как самостоятельные машины
или агрегаты, но и как узлы сложных
машин и установок: станков, энергетических
устройств, транспортных машин и
т. п.
Особое значение имеет применение насосов,
насосных установок или насосных станций в системах водоснабжения и
канализации, где они являются одним из
основных узлов. В системах водоснабжения
насосы обеспечивают подачу воды потребителям:
промышленным предприятиям, тепловым
электростанциям, жилым кварталам населенных
мест. В системах отопления и горячего
водоснабжения с помощью насосных установок
осуществляется циркуляция горячей воды.
В системах канализации насосы обеспечивают
подачу сточной жидкости на очистные сооружения
или перекачку ее из пониженных районов
населенных мест в основные городские
или районные коллекторы.
Развитие насосостроения
тесно связано с общим техническим прогрессом
в таких отраслях, как машиностроение,
гидродинамика, химическая промышленность,
электропромышленность. Благодаря достижениям
в этих отраслях стало возможным создание
насосов различных типов, предназначенных
для перекачивания не только воды, но и
агрессивных сред, жидких металлов, криогенных
жидкостей и т. п. В настоящее время отечественная
промышленность выпускает насосы всех
типов, необходимые для народного хозяйства
страны, начиная от миниатюрных микронасосов
для медицинской техники и кончая гигантскими
осевыми насосами для ирригационных систем
и энергетики.
Такие основные тенденции развития отраслей
машиностроения, как снижение металлоемкости
машин, повышение единичной мощности при
снижении массы машины, повышение коэффициента
полезного действия и надежности, относятся
и к насосостроению. Ведущие организации
в области разработки и производства насосов
(ВНИИгидромаш, ПО «Союзнасосмаш», ПО «Уралгидромаш»)
и многочисленные насосостроительные
заводы проводят большую работу по разработке
и подготовке к производству новых более
совершенных насосов, отвечающих мировым
стандартам. Модернизация конструкции
насосов направлена на снижение металлоемкости
при одних и тех же параметрах насосов,
обеспечение наибольшей унификации узлов
и деталей насосов, что позволяет расширять
номенклатуру насосов без существенных
дополнительных затрат на их производство.
Большое внимание уделяется повышению
качества и надежности насосов, что позволяет
экономить энергетические ресурсы и снижать
трудоемкость их эксплуатации и ремонта.
Поскольку насосы используются во многих
отраслях народного хозяйства, а их изготовлением
занято несколько министерств и ведомств,
то большое значение для обеспечения технического
прогресса в области производства и применения
насосов приобретает стандартизация.
В настоящее время созданы стандарты как
на общие требования к насосам, так и на
насосы отдельных типов. В нашей стране
практически все насосы производятся
по государственным или отраслевым стандартам
(ГОСТам или ОСТам).
Большое внимание стандартизации в области
насосостроения уделяется и за рубежом.
Международная организация по стандартизации
— ИСО утвердила несколько стандартов
в области насосостроения, например ИСО
2858 «Насосы центробежные с осевым входом.
Обозначение, нормальные параметры и размеры»,
ИСО 2548 «Насосы центробежные смесительные
и осевые. Общие правила приемочных испытаний.
Класс С». На базе и с учетом международных
стандартов разработаны и национальные
стандарты в различных странах. Это способствует
общему прогрессу в насосостроении, а
также развитию международной торговли.
Циркуляционные насосы
Циркуляционные насосы обеспечивают
циркуляцию воды в системах отопления,
охлаждения, горячего водоснабжения
и т.п., т.е. там, где необходим стабильный
проток теплоносителя для эффективной
и экономичной работы оборудования
и всей системы в целом.
Циркуляционные насосы также могут делиться
по конструктивным особенностям: насосы
типа «инлайн»(что означает в одну линию),
насосы с «мокрым ротором», насосы с «сухим
ротором» и др.
Насосы для водоснабжения
Основной задачей данных насосов
является подача воды от источника
в кран к потребителю. Для данных
целей используют колодезные, с кважные
и самовсасывающие насосы. Основным отличием
этих насосов является место установки
оборудования.
Колодезные насосы являются погружными
и устанавливаются непосредственно в
колодец. Обычно характеризуется тем,
что имеют диаметр насоса более 100 мм и
небольшими расходами воды.
Скважные насосы, также являются погружными
и, как правило, имеют диаметр не более
100 мм для возможности установки в скважины.
При этом скважные насосы можно устанавливать
и в колодцы.
Самовсасывающие насосы устанавливаются
на поверхности. Могут производить забор
воды, как из скважины, так и из
колодца или другого водоема. Главным
условием установки данного насоса является
уровень воды в скважине (колодце, водоеме).
Он должен быть не более 7-9 м ниже уровня
установки насоса.
Насос для отвода стоков
Как правило,
это дренажные и
Фонтанные насосы
Насосы, применяемые
при устройстве фонтанов и различных
вводно-архитектурных
Насосы для дозировки реагентов
Насосы, применяемые в установках химводоподготовки для точного дозирования реагентов в воду.
Виды двигателей к насосам
Для приведения насосов в действие в современной практике используются почти все известные виды механических двигателей, а именно: ветряные, водяные, тепловые, газовые, электрические и др. Выбор двигателя, а также и способа его соединения с насосом, зависит от типа насоса, рода располагаемой энергии для двигателя и потребной его мощности. Кроме того, на выбор типа двигателя влияют также и различные экономические соображения.
При наличии электроэнергии электромотор является самым желательным и распространенным видом двигателя, особенно в установках, полностью или частично автоматизированных. При отсутствии электроэнергии или наличии по местным условиям дешевого топлива, парового или газового хозяйства, особенно в случае большого выхода естественного газа, прибегают к установке паровых машин и турбин или нефтяных, газовых и других двигателей.
Наряду с электроприводом, в условиях, когда важна непрерывность работы установки, запасные агрегаты, как правило, имеют другой вид привода, преимущественно паровой, на случай аварий с подачей электроэнергии.
В некоторых специальных, главным образом передвижных насосных установках, привод насоса осуществляется от бензинового или керосинового двигателя. Насосы для очень малых количеств жидкости и напоров, работающие периодически, выполняются часто с ручным приводом.
Маркировка насосов
Пример
обозначения центробежных промышленных
насосов в соответствии с международным
стандартом ISO 2853; Х100-65-250 К-СД:
где
Х - тип насоса;
100 - диаметр всасывающего патрубка в мм;
65 - диаметр напорного патрубка в мм;
250 - номинальный диаметр рабочего колеса
в мм.
Последующая индексация обозначает: «а»
- индекс обточки рабочего колеса.
К - исполнение по материалу проточной
части.
В связи с многообразием перекачиваемых
жидкостей в насосах применяется большое
количество материалов, для которых введены
следующие обозначения:
А - углеродистая
сталь;
В - чугун,
в т. ч. серый чугун (как правило, этот материал
не показывается);
Б - бронза;
Д - хромистый чугун или
хромистая сталь;
К - хромоникелевая
сталь;
Е - хромоникельмолибденовая сталь;
И - хромоникельмолибденомедистая сталь;
М - хромоникелькремнистая сталь;
Н - сплав на никелевой
основе;
Т - титан и его сплавы;
Ю - сплавы алюминия;
Л - кремнистый чугун;
П - пластмасса;
Р - резиновое покрытие;
Ф - керамика, фарфор;
Г - графит;
Далее идет обозначение исполнения уплотнения:
С - одинарное сальниковое уплотнение
(без подачи затворной жидкости);
СД - двойное сальниковое уплотнение (с
подачей затворной жидкости);
СП - промывочное сальниковое уплотнение;
2В - торцевое одинарное;
2Г (55) - торцевое двойное;
Щ - щелевое;
М - манжетное.
Если указывается один вид уплотнения,
а в скобках другой, то это показывает
возможное применение и другого вида (в
скобках менее предпочтительного).
Состав оборудования насосных станций
Для осуществления
главной функции насосной станции
— подачи воды — предназначено
различное оборудование, от которого
зависят эффективность и
Система технического водоснабжения (комплекс СТВ) предназначена для подачи технически чистой воды к устройствам для водяной смазки направляющих подшипников и сальниковых уплотнений насосов, а также к теплообменникам вспомогательного оборудования (компрессоров, крупных электродвигателей, маслонапорных установок и др.).
Дренажно-осушительная система (Комплекс ДОС) предназначена для откачивания воды из камер, самотечных и всасывающих труб насосов, расположенных ниже максимального уровня воды в нижнем бьефе, опорожнения напорных трубопроводов, а также для удаления дренажной воды из подземных помещений.
Система маслоснабжения (комплекс CMC) служит для обеспечения маслами соответствующих марок масляных ванн и подшипников электродвигателей, механизмов системы регулирования, сервомоторов и гидроподъемников затворов, силовых трансформаторов и маслонаполненных электрических аппаратов распределительных устройств. Эта система включает в себя емкости для хранения оперативных запасов чистого масла и для слива отработавшего масла, коммуникационные трубопроводы, маслонапорные установки (МНУ), маслонасосные агрегаты и аппаратуру для очистки масла.
Система пневматического хозяйства (комплекс СПХ) необходима для питания сжатым воздухом устройств для зарядки котлов МНУ, торможения агрегатов и отжатия воды из камер рабочих колес насосов для работы агрегатов в режиме синхронного компенсатора, аппаратуры контроля, пневмоприводов затворов, масляных и воздушных выключателей, а также для технических нужд станции (работа пневмоинструмента и т. п.). Система состоит из компрессоров, воздухоприемников (ресиверов) и воздухопроводов соответствующего давления.
Вакуум-система
предназначена для заливки
Контрольно-измерительные
приборы и системы
Степень автоматизации технологических процессов и состав контрольно-измерительных приборов на насосной станции зависят от ее назначения и требований системы водоснабжения.
К вспомогательному оборудованию насосных станций относятся также трубы и фасонные части, обеспечивающие подсоединение насосов к всасывающим и напорным трубопроводам.
Электрические устройства насосной станции включают в себя силовые трансформаторы, выводы высокого и низкого напряжения, распределительное устройство (РУ), токопроводы к электродвигателям, системы контроля и собственных нужд (ССН).
Система собственных нужд обеспечивает электроснабжение электродвигателей МНУ, системы технического водоснабжения и дренажа, освещения, устройств автоматики и защиты и других потребителей электроэнергии. Надежность ССН должна быть весьма высокой, что достигается соответствующим резервированием.
Противопожарные
и санитарно-технические
Для обеспечения нормальных условий эксплуатации здание насосной станции в соответствии с действующими нормативными положениями, должно быть оборудовано системами отопления, питьевого водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха и другими са-нитарно-техническими устройствами.
Автоматизация насосов и насосных станций
Автоматизация насосных установок
позволяет повышать надежность и
бесперебойность водоснабжения, уменьшать
затраты труда и
Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.
Автоматизация насосов и насосных станций, как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.
Рассмотрим примеры
На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.
Рис. 1. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)
На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни
Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем SА1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL1 и SL2 в схеме разомкнуты, реле КV1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа НL1 и загорится лампа НL2. Насос будет подавать воду в напорный бак.
Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL2 замкнется, но реле KV1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL2, разомкнуты.
Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL1 замкнется, реле КV1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа НL2 и загорится лампа НL1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL2 и реле КV1 будет отключено.
Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ (SL3), контролирующего уровень воды в скважине.
Основным недостатком
При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.
На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению).
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра
При отсутствии воды в баке контакт манометра SР1 (нижний уровень) замкнут, а контакт SР2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).
Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра SР2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта SР2 срабатывает реле КV2, которое размыкает контакты КV2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.
При расходе воды из бака давление снижается, SР2 размыкается, отключая КV2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра SР1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра SР1.
Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.
Для обеспечения работы насоса при
неисправности
В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.
Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.
На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа, размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.
Насосная установка имеет
Рис. 4. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом
Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Рmin. В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.
Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск иостанов.
Применение регулируемого
Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).
Схема управления насосом
и преобразователь частоты
- плавный пуск и торможение насоса;
- автоматическое управление по уровню или давлению;
- защиту от «сухого хода»;
- автоматическое отключение
- защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;
- сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;
- обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.
Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR-Е-5,5к-540ЕС.
Рис. 5. Принципиальная электрическая
схема автоматизации погружным
насосом с устройством плавного
пуска и автоматического
Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U, V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки SВ2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.
При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.
Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4...20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.
Функционирование системы
После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.
При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1...ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.
Рис. 5. Автоматизация насосной установки
Автоматизация насосных станций водоотведения
(КНС и ГКНС) и станций перекачки
На насосных станциях водоотведения
устанавливается группа насосных агрегатов,
откачивающих жидкость из приемного
резервуара. Отличительной особенностью
работы таких станций является установка
нескольких верхних и нижних уровней
в резервуаре, при достижении которых
изменяется число работающих агрегатов.
С увеличением водопотребления
частота включений
Автоматизация насосных станций водоотведения применяется для управления в автоматическом и ручном режимах объектами водоотведения:
- Канализационные насосные станции (КНС, ГКНС);
- Ливневые насосные станции (ЛНС);
- Станций перекачки на промышленных предприятиях и других похожих объектах.
Технологические функции
- регулирование уровня стоков в резервуаре в автоматическом режиме;
- групповое управление насосами;
- резервирование технологических датчиков уровня в резервуаре. Одновременно возможно использование 4-х дискретных поплавков и аналогового датчика уровня. Дискретные и аналоговый датчики могут использоваться по отдельности;
- выравнивание наработок в группах насосов (основные и пиковые);
- выполнение тестовых прогонов для простаивающих насосов;
- обеспечение бесперебойной работы системы без вмешательства человека;
- управление выходной задвижкой (при необходимости);
- возможность работы в ручном режиме.
Защитные функции
- защита насосов по показаниям встроенных датчиков;
- защита по электрическим характеристикам двигателя;
- защита от сухого хода по датчику уровня и cos(f).
Информационные функции
- защита от изменения параметров системы паролем;
- ведение журнала событий;
- ведение журнала изменения настроек;
- визуализация текущего состояния станции и насоса;
- визуализация аварийных ситуаций;
- простой ввод в эксплуатацию с помощью встроенной процедуры «Мастер наладки».
Диспетчеризация, протоколы взаимодействия с системами верхнего уровня
- Industrial Еthernet,
- Modbus,
- Industrial Ethernet ч/з ADSL,
- Ethernet ч/з GPRS,
- Profibus.
Масштабирование и Автоматизация сложных объектов
- Возможность построения кластера для увеличения количества управляемых насосов, в т.ч. и разной мощности (до 24 насосов). Для построения кластера, т.е. насосной группы с количеством насосов больше 6 или состоящей из нескольких насосных групп, в т.ч. разной мощности используется кластер контроллер;
- Вогласование работы насосной установки с узлами и агрегатами объекта. В системы автоматизации встроен исчерпывающий функционал позволяющий, использовать их в различных технологических процессах посредством протоколов взаимодействия с системами верхнего уровня. Например: Совместная работа насосов и вакуумных установок.
Таблица сводных технических характиристик
Тип регулирования станции |
Поддержание уровня стоков |
Количество насосов |
От 1 до 6(более по специальному |
Токи |
От 3 А до 1120 А(более по |
Мощность |
От 1 кВт до 630 кВт(более по |
Электроснабжение |
380 В +/- 10%. 50 ГцМногофидерный ввод питания |
Температура окружающей среды |
0.. +40 С |
Степень защиты |
IP 54 |
Тип подключаемых аналоговых датчиков |
4-20 мА (пассивный) |
Тип подключаемых датчиков защиты насоса |
|
Тип подключаемых дискретных сигналов |
“Сухой контакт” |
Тип выходных дискретных сигналов шкафа управления |
“Сухой контакт” max 220В, 5А |
Максимальное расстояние до подключаемых датчиков |
200 м. |
Сечение подключаемых проводов к датчикам |
Не менее 0,75 кв.мм |
Макс. длина кабеля от шкафа управления до конечного шкафа силовой коммутации |
200 м |
Макс. длина кабеля до двигателя без выходного дросселя |
50 м экранированный150 м неэкранированный |
Макс. длина кабеля до двигателя с выходным дросселем |
150 м экранированный250 м неэкранированный |
Поддерживаемые протоколы |
|
Климатическое исполнение |
УХЛ4 |
Монтаж силовых и сигнальных кабелей осуществить в разных лотках, или в одном лотке с металлической перегородкой | |

- Общие сведения о Норвегии
- Общие сведения о памяти и запоминающих устройствах
- Общие сведения о педикюре
- Общие сведения о пищевых концентратах
- Общие сведения о Плазменно-порошковая наплавка
- Общие сведения о подшипниках
- Общие сведения о полимерах. Общие свойства и состав пластмасс
- Общие сведения о миграции населения
- Общие сведения о модифицировании чугуна
- Общие сведения о молибдене
- Общие сведения о Мэри Фоллет и направлениях её деятельности
- Общие сведения о наборе высоты
- Общие сведения о налоговой системе Молдовы
- Общие сведения о налоговой системе Молдовы