Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Центробежные насосы. 2

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Кафедра Прикладная механика

РЕФЕРАТ

КЛАССИФИКАЦИЯЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Руководитель __________ _________ Криворучко В.В.

подпись, дата должность, ученая степень инициалы, фамилия

Студент ФЭ 12-01Б № 071200393 __________ Л.А. Попова

номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия

Красноярск 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Насосы — устройства для напорного перемещения главным образом жидкостей с сообщением им энергии.Обычно насосами подаются гомогенные жидкости (вода, нефтепродукты), но могут перекачиваться также двухфазные среды и газы.

По принципу действия насосы подразделяют на динамические и вытеснительные (объемные). В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин. К динамическим относятся лопастные и струйные насосы, а к вытеснительным — поршневые и роторные.

Работа любого насоса характеризуется следующими величинами:

Объемная подача — Q, [м3/с] — объем жидкости подаваемый насосом в напорный трубопровод за единицу времени.

Напор (удельная работа) — H, [Дж/кг] — полное количество энергии, сообщаемое 1 кг рабочего среды в насосе. Выраженный в метрах показывает высоту на которую можно поднять жидкость с помощью насоса.

Частота вращения (для насосов имеющих вращающийся ротор) — n [об/мин]

Состояние среды на входе: (температура и давление); плотность среды — [кг/м3]

Мощность, N [Вт] — полная энергия подводимая к насосу в единицу времени.

Коэффициент полезного действия КПД,- отношение полной энергии, подведенной к насосу, к энергии переданной жидкости.

2. ЦЕТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Центробежные насосы — самые распространённые насосы, они предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса.

Основной параметр насоса — количество жидкости, перемещаемое в единицу времени, т. е. осуществляемая объёмная подача Q. Для большинства насосов важнейшими техническими параметрами также являются: развиваемое давление P или соответствующий ему напор H, потребляемая мощность N и кпд .

Основным рабочим органом центробежного насоса (рис. 1) является свободно вращающееся внутри корпуса колесо 1, насаженное на вал 2. Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего 3 и заднего 4), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти 5, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.

Ротор — вал с насаженными на него вращающимися деталями — вращается в подшипниках 6. Между вращающимися и неподвижными деталями могут быть установлены сальники — уплотнения 7 для снижения утечек из насоса и уплотнения 8 для уменьшения циркуляции внутри насоса. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), находящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала и движущуюся со скоростью v, будет действовать центробежная сила:

Под действием этой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разряжение, а в периферийной его части — повышенное давление. Для обеспечения непрерывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабочему колесу и отвод от него. Жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему трубопроводу (подводу 9). Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в центральной области колеса (разряжение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спиральная камера (в форме улитки), куда поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральная камера (отвод 10) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок 11, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

Рисунок-1 центробежный насос: 1-Корпус колесо; 2- Вал; 3- Передний диск; 4- Задний диск;

5- Лопасти; 6- подшипники; 7,8- уплотнения

Центробежный насос должен быть оборудован следующей арматурой и приборами:

— приемным обратным клапаном с сеткой, предназначенным для удержания в корпусе и всасывающем патрубке насоса воды при его заливе перед пуском;

— сетка служит для задержания крупных взвесей, плавающих в воде;

— задвижкой на всасывающем патрубке, которая устанавливается около насоса;

— вакуумметром, для измерения разрежения на всасывающей стороне. Вакуумметр устанавливается на трубопроводе между задвижкой и корпусом насоса;

— краном для выпуска воздуха при заливе (устанавливается в верхней части корпуса);

— обратным клапаном на напорном трубопроводе, предотвращающем движение воды через насос в обратном направлении при параллельной работе другого насоса;

— задвижкой на напорном трубопроводе, предназначенной для пуска в работу, остановки и регулирования производительности и напора насоса ;

— манометром на напорном патрубке для измерения напора, развиваемого насосом ;

— предохранительным клапаном (на рисунке не указан) на напорном патрубке за задвижкой для защиты насоса, напорного патрубка и трубопровода от гидравлических ударов;

— устройством для залива насоса.

В связи с тем, что насосные установки часто включаются в основной комплекс оборудования для регулирования режимов работы различного назначения, они могут быть оборудованы разнообразными приборами автоматики.

2.1. Основные характеристики центробежных насосов

Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных и некоторых др. насосов является коэффициент быстроходности ns — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому и при подаче Q = 75 л/сек развивает напор Н = 1 м. Классификация рабочих колёс центробежных насосов по быстроходности характеризуется отношением внешнего диаметра Dвн к диаметру его входного отверстия Doтв.

Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных насосов является непосредственная зависимость напора, а также мощности, кпд и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа насос выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками. Кпд центробежного насоса при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается.

Крупнейшие центробежные насосы отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м3/ч при напоре 18,5 м, потребляя мощность 7,5 Мвт, максимальный кпд равен 88—92%. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт.

2.2.Применение центробежных насосов в промышленности

Центробежные насосы работают с водой любой температуры, жидкостями высокой вязкости, сточными водами, веществами с различными примесями (песок, шлак, грунт, торф, уголь). Вследствие чего, такие насосы часто применяются в химической и нефтяной отрасли, при работе на шахтах, для бытовых и коммунальных нужд.

Для отопительных систем, а также установок охлаждения и кондиционирования используются центробежные насосы, предназначенные для работы с водой. Такие модели обеспечивают непрерывную циркуляцию жидкости по замкнутому контуру для того, чтобы поддерживать постоянную температуру.

Зачастую, данные типы насосов используют на приусадебных участках.Погружные насосы используются при откачивании чистой и воды средней загрязненности.

Такие насосы используются для того, чтобы получить чистую воду из колодца или скважины, либо для осушения затопленных помещений.

Погружной насос может работать непрерывно на протяжении длительного времени.

Самовсасывающий насос активно используется в качестве составного элемента насосной станции. Такой насос способен выполнять любую работу, связанную с перекачкой жидкостей с самым различным уровнем загрязнения.

Центробежные насосы достаточно широко используются в составе петрохимических установок, при химической переработке, а также в процессе производства различных продуктов питания.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Классификации центробежных насосов можно так же разбить на три основных типа: по принципу конструктивных особенностей, уровню напора и показателю быстроходности рабочего колеса, а также типу перекачиваемой жидкости:

3.1. По принципу конструктивных особенностей распространены следующие виды центробежных насосов: по числу колес центробежные насосы разделяются на два типа: с одним колесом (одноколесные) и несколькими колесами (многоколесные). Одноколесные (они же одноступенчатые) насосы имеют консольное расположение вала и по этой причине могут называться консольными. В многоступенчатых насосах перекачиваемая жидкость проходит последовательно через ряд рабочих колес, насаженных на общий вал. Создаваемый таким насосом напор равен сумме напоров, развиваемых каждым колесом. В зависимости от числа колес (ступеней) насосы могут быть двухступенчатыми, трехступенчатыми и т. д.

Одноступенчатые центробежные насосы в вертикальном или горизонтальном исполнении – горизонтальное расположение вала (классический вариант исполнения), вертикальное расположение вала (характеризуется минимальным размером монтажной площадки)

Горизонтальный центробежный насос одноступенчатый двустороннего действия служит для перекачки нефти, нефтепродуктов и воды с примесью нефтепродуктов, содержание твердых включений механических примесей в которых не должно превышать 0,2 % по массе и 0,2 мм по размеру.

Для предупреждения протечки рабочей жидкости используются специальные торцевые уплотнения. В нижней части корпуса расположены напорный и всасывающий патрубки. Такая конструкция значительно упрощает процесс замены деталей ротора без разборки трубопровода и без демонтажа электродвигателя, привод которого соединен с ротором насоса при помощи втулочно-пальцевой муфты. В качестве опор для ротора применяются радиально-упорные или радиальные подшипники.

Центробежные вертикальные одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа- предназначены для водоснабжения тепловых и атомных электростанций, водопроводных и оросительных систем, а также различных отраслей народного хозяйства. Основные узлы насоса: ротор, состоящий из рабочего колеса и вала, корпус (спиральный отвод), крышка, направляющий подшипник, уплотнение и подвод. Подачу перекачиваемой воды осуществляют колесом и коническим переходным патрубком, либо всасывающей трубой коленчатого типа, выполненной в бетоне.

Рисунок 2 центробежные вертикальные одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа: 1- Корпус; 2- Вал; 3- Сальник; 4- Защитные кольца; 5- Всасывающий патрубок.

Консольные одноступенчатые насосы — наиболее массовый тип центробежных насосов для подачи от 5 до 350 м3/ч. Консольные насосы применяют для перекачивания не только воды, но и химически активных жидкостей, суспензий и эмульсий. Поэтому конструкции и узлы таких насосов более унифицированы и стандартизированы, чем конструкции насосов других типов. Консольные насосы для воды изготовляют по ГОСТ 22247—76Е «Насосы центробежные консольные общего назначения для воды. Технические условия».

Рисунок-3 Консольный насос типа К:
1— рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — вал; 5 — сальник; 6 — опорная часть; 7—подшипники; 8 — упорное кольцо

Многоступенчатые центробежные насосы – в корпусе насоса не одно, а несколько рабочих колес, такая конструкция позволяет получить значительно более высокие значения напора, перекачиваемой жидкости на выходе из насоса, производятся в вертикальном и горизонтальном исполнении.

Многоступенчатые секционные центробежные насосы являются более совершенными. Конструкция таких насосов предусматривает несколько рабочих колес и ступеней, которые располагаются последовательно друг за другом. В данном случае поток воды перемещается от заборного отверстия ступени к входному отверстию следующей ступени, при этом окончательный показатель напора равен сумме напоров, которые создает каждая ступень комплекса.

Рисунок 2 Многоступенчатый насос: 1-Муфта; 2- Кольцевое уплотнение; 3- Крышка входная;4- Предвключенное осевое колесо; 5- Секция; 6- Ротор; 7- Крышка напорная; 8- Подшипник скольжения; 9- Упорный шарикоподшипник.

3.2. Классификация центробежных насосов по развиваемому напору

[низкого напора до 2 кгс/см» (0,2 МН/м2), среднего напора от 2 до 6 кгс/см2 (от 0,2 до 0,6 МН/м2), высокого напора больше 6 кгс/см2 (0,6 МН/м2)] напор насоса измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости;

Центробежные химические самовсасывающие насосы, низконапорные

Описание и технические характеристики

Химические центробежные самовсасывающие насосы представляют собой единую конструкцию на одной оси, соединяющую двигатель с насосом через магнитную муфту, и имеет проточную часть из неметаллических материалов.

- Максимальный расход до 70 м3/час
- Максимальный напор до 50 м

Герметичные центробежные самовсасывающие насосы надежны и безопасны при перекачивании особо ядовитых и очень агрессивных жидкостей.

Основное применение насосов - химическая промышленность.

Максимальная мощность, кВт	25
Температура рабочей среды, °C	-30... +120
Применяемые подшипники	Скольжения из карбида кремния или карбид углерода

Конструкция

Центробежные химические насосы, высоконапорные

Описание и технические характеристики

Высоконапорные химические центробежные насосы представляют собой единую конструкцию прямого соединения двигателя с насосом через магнитную муфту и имеет проточную часть из неметаллических материалов. Центробежные герметичные насосы выполнены согласно нормам Американского Национального Института Стандартизации

- Максимальный расход до 340 м3/час
- Максимальный напор до 160 м

Такие насосы идеально подходят для перекачивания наиболее агрессивных жидкостей с высоким давлением и пониженным расходом при температурах не выше 120 °C.

Максимальная мощность, кВт	75
Применяемые подшипники	Скольжения из карбида кремния или карбид углерода

Расходные характеристики

3.3. Классификация по способу подвода воды к рабочему колесу различают насосы [с односторонним входом воды на рабочее колесо, с двусторонним входом воды (двойного всасывания)];

Самым эффективным способом разгрузки ротора одноступенчатого насоса от осевого усилия является применение насосов с колесами двустороннего всасывания — типа Д (см. рисунок 7), у которых благодаря симметрии не возникает осевого усилия. У этих насосов имеется раздваивающийся полуспиральный подвод 3. В рабочем колесе 1 эти потоки соединяются и выходят в общий спиральный отвод. Разъем корпуса насоса горизонтальный, благодаря чему обеспечивается возможность вскрытия, осмотра, ремонта, замены отдельных деталей и всего ротора без демонтажа трубопроводов (напорный и всасывающий патрубки подсоединены к нижней части корпуса). Вал насоса защищен от износа закрепленными на валу сменными втулками. Эти же втулки крепят рабочее колесо в осевом направлении. Сальники, уплотняющие подвод насоса, имеют кольца гидравлического затвора 2. Жидкость подводится к ним под давлением из отвода насоса по трубам. Радиальная нагрузка ротора воспринимается подшипниками скольжения. Для фиксации вала в осевом направлении и восприятия осевого усилия, которое может возникнуть при неодинаковом изготовлении или износе одного из уплотнения рабочего колеса, в левом подшипнике имеются радиально-упорные шарикоподшипники 4. Насосы двухстороннего всасывания имеют большую высоту всасывания, чем насосы одностороннего всасывания при тех же подаче и частоте вращения вала.

Одноступенчатые насосы имеют ограниченный напор. Поэтому когда необходимый напор насоса не может быть создан достаточно экономично одним рабочим колесом, в конструкции многоступенчатого насоса применяют ряд последовательно расположенных колес. Схема многоступенчатого секционного центробежного насоса показана на рисунке 8. Каждая ступень такого насоса состоит из рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 2, который направляет поток к следующему рабочему колесу. В таком насосе напор повышается пропорционально числу колес.

3.4. Расположению вала (горизонтальные, вертикальные);

По исполнению и количеству рабочих колес

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH1)

Описание и технические характеристики

- Максимальный расход до 500 м3/час
- Максимальный напор до 160 м
- Температура рабочей среды: - 60 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации OH1 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH2)

Описание и технические характеристики

- Максимальный расход до 1600 м3/час
- Максимальный напор до 380 м
- Температура рабочей среды: - 150… +450 °C.

Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.

Напор, м	65 – 380
Расход, м3/час	8 – 1 600
Максимальная мощность, кВт	700
Температура рабочей среды, °C	-150... +450°C
Количество ступеней в насосе	1
Расположение насоса	Горизонтальное
Уплотнение	Простое, двойное, тандемное

Конструкция и чертеж

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

- Максимальный расход до 6400 м3/час
- Максимальный напор до 180 м
- Температура рабочей среды до +160 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.

Основные параметры насоса

Напор, м	6 – 180
Расход, м3/час	8 – 6400
Максимальная мощность, кВт	1 500
Температура рабочей среды, °C	-30... +160
Количество ступеней в насосе	1
Применяемые подшипники	Шариковые качения

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)

Описание и технические параметры

Максимальный расход до 10000 м3/час
- Максимальный напор до 150 м
- Температура рабочей среды: -30 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)

Технические параметры

- Максимальный расход до 1000 м3/час
- Максимальный напор до 250 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.

Расходные характеристики

Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.

- Максимальный расход до 2000 м3/час
- Максимальный дифференциальный напор до 650 м
- Температура рабочей среды до +200 °C

Основные узлы насоса

1-Корпус;2-Импеллер;3-Изнашиваемыекольца;4-Основнойвал;5-Уплотнения вала;6-Корпус-подшипника;7-Подшипники;8-Лабиринтныеконцевые уплотнения и дефлекторы

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации

- Максимальный расход до 500 м3/час
- Максимальный дифференциальный напор до 750 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.

Особенности конструкции

Корпус. Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.

Ротор насоса в сборе. Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.

Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.

Уплотнения вала. В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.

Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)

Описание и технические характеристики

- Максимальный расход до 1600 м3/час
- Максимальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды: - 40 +210 °C.

Центробежные насосы. 2 📙 Реферат → 🆔 304421