Основные области применения осевых насосов

Применяются осевые насосы для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях народного хозяйства.

принцип работы осевого насоса

Осевой насос представляет собой лопастной насос, у которого рабочее колесо 1 имеет ряд лопастей, закручивающих поток, движущейся параллельно оси (рисунок 2.1):

1 — рабочее колесо, 2 — направляющий аппарат, 3 — цилиндрический корпус.

Рисунок 2.1 –схема осевого насоса

Для выпрямления потока и направления его в напорный патрубок или на следующую ступень после рабочего колеса устанавливается направляющий аппарат 2, снабженный неподвижными лопатками. Направляющий аппарат служит для преобразования кинетической энергии вращения потока в потенциальную энергию давления.

Во втулке направляющего аппарата проходит вал насоса, на котором насажено рабочее колесо, и устанавливается подшипник.

Вся проточная часть насоса располагается в цилиндрическом корпусе 3, который по существу является продолжением трубопровода. Насос как бы настраивается в трубопровод, образуя с ним одно целое. Для вывода вала напорной части насоса придается форма отвода.

В осевом насосе поток жидкости движется параллельно оси и одновременно лопасти сообщают ему вращательное движение по окружности, на валу насоса. Так как движение жидкости в радиальном направлении отсутствует, то исключается возможность работы центробежных сил. Повышение давления происходит за счет гидродинамического воздействия лопаток на жидкость и преобразования кинетической энергии при раскручивании потока в направляющем аппарате. Таким образом, принцип действия осевого

насоса заключается в силовом взаимодействии лопастей с потоком жидкости и использовании диффузорного элемента.

3. Особенности осевых насосов

У осевых насосов поток жидкости, проходящий через рабочее колесо, направлен параллельно оси. В связи с большими размерами насосов, для которых строится насосная станция, с учётом конкретной марки насоса, вопрос о взаимозаменяемости не стоит в практическом плане.

1-ротор эл. двигателя, 2-статор эл. двигателя, 3-штуцер подачи подпорного воздуха, 6-узел уплотнения вала,

7-рабочее колесо, 8-сигнализатор протечек, 9-сборник.

Рисунок 3.1 — основные узлы насоса типа ОПВ

Несколько исполнений рабочего колеса для оптимизации КПД и производительности. Конусообразная сальниковая камера увеличивает срок службы. Возможность отсоединения привода без отключения насоса от трубопровода  в стандартном исполнении для типоразмеров с присоединениями вплоть до 914.4 мм. Осевые насосы имеют достаточно простое устройство. Их масса гораздо меньше по сравнению с центробежными конструкциями. Кроме того, эти системы вполне подходят для того, чтобы использовать их для перекачивания не совсем чистой воды. Следует также отметить, что осевые насосы допустимо устанавливать на вертикальной, горизонтальной или на наклонной поверхности.

Существуют две основных разновидности осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Пропеллерные насосы используются в тех случаях, когда нужно получить высокую производительность при низкой величине напора. Служат для перекачки агрессивных, загрязненных и чистых сред с твердыми включениями или без них, таких как масла, сырая нефть, грязная и чистая вода и другие вещества. Прибегают к услугам данного типа насоса в очистных технологиях, например, для получения пресной воды из морской. Также этот агрегат используется в химической промышленности для перекачки различных жидкостей и веществ. Устройством пропеллерный насос очень схож с винтовыми насосами. Существует большое количество пропеллерных насосов в различном исполнении, с разным устройством и для различных видов работ. Агрегаты классифицируются по числу колес или ступеней, по способу отвода воды, по расположению вала насоса и по другим признакам. Важной и основной характеристикой рабочего колеса пропеллерных насосов и некоторых других агрегатов является коэффициент быстроходности, который обозначается как ns. То есть коэффициент ns – это количество оборотов рабочего колеса, которые он делает за минуту, при подаче определенной жидкости Q и соответствующем напоре Н. Отмечен очень низкий уровень шума. Подшипники и детали смазаны специальной долговечной консистентной смазкой, что является надежным фактом. Эти насосы очень мощны с хорошим коэффициентом полезного действия, также оптимизирована полностью

гидравлика. Корпус насоса изготовлен из прочного коррозиестойкого материала, который не чувствителен к механическому воздействию и другим различным механическим повреждениям.

Отличительной особенностью осевых насосов является — конструкция и функционирование рабочего колеса. Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, представляющих собой удобообтекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем — понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.

Осевой насос представляет собой литой корпус в виде отвода с двумя фланцами (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – корпус осевого насоса

В корпусе консольно на валу расположено лопастное колесо с коком (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – рабочее колесо осевого насоса

За колесом находится неподвижный направляющий аппарат (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – направляющий аппарат осевого насоса

Вал выпущен наружу через сальник и соединен с валом фланцевого электродвигателя. Рабочее колесо осевого насоса является основной деталью, преобразующей механическую энергию электродвигателя в энергии перекачиваемой жидкости. Рабочее колесо представляет собой один из наиболее ответственных узлов, который состоит из большого числа сложных по форме и значительных по габаритам и массе деталей. Рабочее колесо имеет следующие основные части: втулку, в расточках которой установлены лопасти, верхний и нижний обтекатели. Рабочие колеса имеют от трех до шести лопастей. Колеса у моделей 06-трехлопастные, у моделей- -5 и 11-четырехлопастные, у моделей 02 – пятилопастные, а у моделей 03 и 10 – шестилопастные.

1-лопасть; 2-втулка; 3,4-обтекатели верхний и нижний

Рисунок 3. 5. Рабочее колесо осевого насоса.

Лопасть рабочего колеса находится под воздействием значительного гидравлического давления, поэтому ее форма и размеры должны быть хорошо обтекаемыми, обеспечивать оптимальные энергетические и кавитационные свойства и отвечать условиям прочности, что обеспечивает длительную и надежную работу насоса.

1-перо;2-фланец;3-цапыа;4,5-входная и выходная кромки;6,7-максимальный и минимальный развороты

Рисунок 3.6.Лопасть рабочего колеса(а) и сечения, выполненные на расчетных радиусах(б):

1-болт;2-лопасть;3-обтекатели;4-манжета;5,8-втулки;6-крестовина;7-штифт;9-рычаг;10-шток;11-шпонка;12-кольцо;14-планка;14-втулка;15-подшипник;16-палец;17-проушина;18-ограничительная шайба

Рисунок 3.7.Схема рабочего колеса с кривошипно-шатунным механизмом разворота лопастей

10-болт;2-ползун;3-втулка-камень;4-обтекатели;5-рычаг;6-кожух;7,14-шпилька;8,17,18-штифты;9,10,12-втулки цапфы;11-лопаасть;13-втулка рабочего колеса;15-верхний обтекатель;16-кольцо;19,23-балансировочные грузы,20,22-втулки ползуна,21-винт.

Рисунок 3.8. Схема рабочего колеса с кулисно-клиновым механизмом разворота лопастей

1-проушина;2-серьга;3-втулка рабочего колеса;4,5- втулки цапфы;6,14-штифты;7-лопасть;8-цапфа;9 болт;10-рычаг;11-манжета;12-шпилька;13-штанга;15-верхний обтекатель,16-крышка;17,19,20-втулки штока;18-поршень;21-крестовина;22-кольцо;23-шток;24-обтекатель;25-сливная пробка

Рисунок 3.9. Схема рабочего колеса с электрогидравлическим приводом механизма разворота лопастей

Осевые насосы — устройство и принцип работы, характеристики

Осевые насосы активно применяются в тех сферах, где требуется регулярная подача большого количества жидкости при малых напорах. Агрегаты этого типа отличаются простой конструкцией, высокой надежностью и устойчивостью к механическим повреждениям.

Устройство осевых насосов

Конструкция агрегатов этого типа достаточно проста. В перечень основных элементов устройства входит:

• 1 – подвод;
• 2 – рабочее колесо;
• 3 – лопаточный направляющий отвод;
• 4 – корпус;
• 5 – вал;
• 6 – сальник;
• 7 – обтекатель.

Проточная часть агрегата имеет форму изогнутой цилиндрической трубы. Благодаря этому вся конструкция насоса может легко поместиться внутри трубопровода. Напоминающее грибной винт рабочее колесо вращается под воздействием электрического мотора через вал. Выправляющий аппарат и подвод с обтекателем при работе остаются неподвижными. За плавный подвод рабочей жидкости к лопастям отвечает обтекатель. Сальник устанавливается в месте, где вал выходит из корпуса.

Принцип действия осевых насосов – и области их применения

В отличие от центробежных агрегатов, жидкость в осевых насосах передвигается в осевом направлении, из-за чего оборудование и получило такое название. В оборудовании такого рода нет радиального перемещения жидкости, поэтому воздействие центробежных сил полностью исключено. Возрастание давления осуществляется исключительно благодаря преобразованию кинетической энергии в потенциальную, то есть, посредством применения диффузорного эффекта.

Однако, диффузионные эффекты, как известно, не изменяются лишь при определенных условиях. Нарушение этих условий может привести к отсоединению пограничного слоя от нижних слоев каналов между лопастями. В результате это приводит к переформированию циркулирующих потоков. В связи с этим, к производству осевых насосов всегда предъявляются гораздо более высокие требования, чем к агрегатам центробежного типа.

Среди наиболее распространенных сфер использования агрегатов можно выделить балластные системы плавучих доков, кораблей-ледоколов и подруливающие конструкции судов. Также эти насосы применяются на морских паротурбинных судах с целью перекачивания воды за бортом через главные конденсаторы. Насосное оборудование этого типа не снабжается системой сухого всасывания и имеет низкую допустимую вакуумметрическую всасывающую высоту. В связи с этим, осевые насосы устанавливаются немного ниже уровня жидкости, которую требуется перекачивать.

Осевые насосы большой подачи – характеристики и преимущества

Насосы этого типа предназначены для перекачивания пресной и морской воды в достаточно больших объемах. Они активно используются в системах водоотведения, водоснабжения и водоочистки.

Важным преимуществом таких агрегатов является возможность их использования с переменными оборотами двигателя.

Основные характеристики насосного оборудования этого типа включают:

• Напор – от 3 до 100 метров;
• Производительность – от 360 до 43200 м³ за час работы;
• Способы установки – вертикальный, горизонтальный и наклонный монтаж;
• Защита электромотора класса IP68.

Такие насосы отличаются низким уровнем шума, малыми габаритами, способностью пропускать фракции, диаметром до 84 мм и простой установкой. Кроме того, эти осевые насосы не требуют специального обслуживания и просты в ремонте.

Осевые (пропеллерные) насосы

Устройство и принцип работы

Основными элементами конструкции осевых насосов являются:

— корпус и закрепленное на его валу рабочее колесо в форме гребного винта с лопастями.

1 — рабочее колесо, 2 — направляющий аппарат, 3 — цилиндрический корпус.

Работа осевых насосов основана на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим ее потоком. В осевых насосах поток жидкости параллелен оси вращения лопастного колеса. Осевой насос состоит из корпуса и свободно вращающегося в нем лопастного колеса. При вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом. Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая ее давление и скорость, то есть механическую энергию. Удельное приращение энергии потока жидкости в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, то есть от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса.

Поворотно-лопастные оснащаются устройством изменения наклона лопастей, что позволяет регулировать непрерывность подачи, а, соответственно, обеспечивать поддержание высокого уровня КПД.

Чтобы предотвратить закручивание рабочим колесом перекачиваемой жидкости, перед выходом в коленчатый отвод имеется специальный выправляющий аппарат.

Выправляющий аппарат

Область применения

Область применения осевых насосов: на тепловых и атомных электростанциях, предприятиях химического и нефтехимического комплекса в народном хозяйстве, оросительных установках в системах циркуляционного водоснабжения.

Назначение осевых насосов

Предназначены для перекачки больших объемов жидких сред под малым напором. Чаще всего их используют при подачах более 500 м3/ч при напоре 4-7 м.

Осевые насосы могут работать практически с любыми жидкими средами разных температур

нейтральными, агрессивными, чистыми или загрязненными твердыми и жидкими примесями добиваясь при этом довольно высокой производительности при не высоком уровне напора. Осевые насосы легко встраиваются в любую трубопроводную систему, благодаря конструкции проточной части, выполненной в виде изогнутой трубы цилиндрической формы. Обычно в целях предотвращения процесса кавитации (пустоты) осевые насосы погружаются ниже уровня подаваемой жидкой среды.

Все эти качества обеспечили широкое применение осевых насосов.

Пропеллерные насосы используются в тех случаях, когда нужно получить высокую производительность при низкой величине напора. 

Осевые насосы делятся на два типа:

ОВ— осевой вертикальный (горизонтальный) насос с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса — осевое положение:

Рабочее колесо осевого насоса:

1-лопасть; 2-втулка; 3,4-обтекатели верхний и нижний

ОПВ— осевой вертикальный (горизонтальный) насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса.

ОПВ делятся по типу механизмов лопастей:

Лопастные насосы

20

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу

«Гидравлические машины и компрессоры»

для студентов направления «Нефтегазовое дело»

Издательство

Пермского государственного технического университета

2009 Устройство и принцип действия лопастных насосов

Лопастные насосы представлены следующими основными группами: центробежными, диагональными, осевыми и вихревыми.

Рисунок 1. Схема устройства центробежного насоса:

1 – подводящий патрубок; 2 – уплотнительное кольцо рабочего колеса; 3 – лопасть рабочего колеса; 4 – передний диск рабочего колеса; 5 – рабочее колесо; 6 – корпус; 7 – задний диск рабочего колеса; 8 – сальниковое уплотнение; 9 – вал; 10 – диффузор.

На рисунке 1 изображена схема простейшего одноступенчатого центробежного насоса консольного типа.

Рабочее колесо, в каналах которого происходит повышение энергии жидкости, состоит из переднего 4 и заднего 7 дисков. Между дисками размещены лопасти 3, образующие криволинейные каналы. Передний диск имеет уплотнительное кольцо 2, предназначенное для герметизации (уменьшения проточек) напорной части насоса от приемной. Подвод 1, в данном случае выполненный в виде сходящегося патрубка, улучшает условия поступления жидкости в рабочее колесо. В месте выхода вала из корпуса устанавливается концевое уплотнение 8.

При вращении рабочего колеса происходит динамическое взаимодействие лопастей с потоком жидкости, в результате чего она перемещается параллельно оси вращения колеса.

Конструктивные особенности рабочего колеса

Рабочее колесо состоит из втулки и лопастей, связанных с ней непосредственно или при помощи одного или двух дисков.

В зависимости от числа дисков рабочие колеса бывают закрытыми (два диска), полуоткрытыми (один диск) и открытыми (без дисков). Недостаток открытых и полуоткрытых колес – перетоки жидкости из одного межлопастного канала в другой через зазор между колесом и корпусом. Однако они проще в изготовлении, компактнее и менее подвержены засорению при перекачивании взвешенных веществ.

Рисунок 2. Конструкции рабочих колес.

Колеса изготовляют с односторонним (рисунок 2 а, в, д, е) или двусторонним входом (рисунок 2б, г). В последнем случае два колеса, действующие параллельно, соединены в одну деталь.

Поверхности лопастей центробежных колес – цилиндрические, а осерадиальные рабочие колеса имеют сферические лопасти, что благоприятствует потоку в широком искривленном канале.

Рабочее колесо осевого насоса всегда открытого типа, на цилиндрической втулке его, снабженной обтекателем, предусмотрены три – пять лопастей винтовой формы (рисунок 2 д). В мощных насосах лопасти могут поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной к оси вращения, посредством болтового соединения или при помощи поворотного механизма. Изменением положения лопастей можно в широких пределах регулировать подачу насоса, сохраняя высокий к.п.д.

У насосов предназначенных для перекачивания взвешенных веществ (песка, грунта, шлама, волокнистых масс) и сильно загрязненных канализационных вод каналы в рабочих колесах значительно расширены (рисунок 2 е), а число лопастей уменьшено (до двух и даже до одной).

Для рабочих колес и других деталей проточной части насосов в зависимости от их назначения применяют различные материалы: чугун и углеродистую сталь (нейтральные жидкости), хромистые и хромоникелевые стали (кислая вода), (бронзу и цветные сплавы, хромоникелькремнистую сталь, ферросилид, титан, пластмассы, керамику, фарфор, графит, покрытия из резины, смолы, эмали и стекла (химически агрессивные и абразивные жидкости). Рабочие колеса насосов, предназначенных для откачки из нефтяных скважин жидкости со значительным (до 1 %) содержанием механических примесей, изготавливают из полиамидной смолы.

Конструктивный угол наклона лопаток при входе в колесо β₁= 15-30⁰, на выходе β₂= 20-60⁰.

Число лопаток в рабочем колесе у центробежных насосов составляет 6-8. Рабочие колеса насосов, перекачивающих загрязненные жидкости, имеют 2-4 лопатки.

Конструкция колеса в значительной степени зависит от его коэффициента быстроходности n_s:

где, n— число оборотов колеса, об/мин;

Q—производительность насоса, м³/с;

H— напор, м.

При увеличении коэффициента быстроходности наблюдается возрастание относительной ширины лопасти рабочего колеса b₂на выходе и уменьшение относительного наружного диаметраD₂/D₀. При этом рабочее колесо последовательно преобразуется из радиального в осевое.

Конструктивные типы колес носят следующие названия:

1. Тихоходное n_s= 40-80

2. Нормальное n_s= 80-150

3. Быстроходное n_s= 150-300

4. Диагональное n_s= 300-600

5. Осевое n_s= 600-1200

Если колесо центробежного насоса (1-3 типы) выполнено с двухсторонним подводом, то коэффициент быстроходности уменьшается в раз.

Рабочие колеса изготавливаются путем отливки из чугуна, бронзы, нержавеющей стали и других материалов, определяемых условиями эксплуатации насосов. Кроме того, рабочие колеса могут выполняться фрезированием или штамповкой. Тогда поверхность проточных каналов мене шероховата, что уменьшает гидравлические потери и увеличивает эрозионную и коррозионную стойкость.

Толщина рабочих лопаток обычно определяется конструктивно и проверяется расчетом на прочность.

2.2 Классификация лопастных насосов

Лопастные насосы по направлению движения жидкости на выходе из рабочего колеса относительно оси вращения делятся на радиальные, в которых поток движется перпендикулярно оси вращения (центробежные насосы, рисунок 2.2), осевые — поток жидкости движется параллельно оси вращения (рисунок 2.3) и диагональные — поток движется наклонно к оси вращения под произвольным углом (рисунок 2.4).

Рисунок 2.2 Рисунок 2.3 Рисунок 2.4

Сочетание рабочего колеса с подводящими и отводящими устройствами называется ступенью насоса.

По числу ступеней лопастные насосы бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Так, если давление одной ступени , тогда для многоступенчатого насоса общее давление

где – число ступеней.

Таким образом, многоступенчатые насосы применяют для увеличения давления (рисунок 2.5).

По числу потоков насосы могут быть одно- и многопоточными. Например, насос с рабочим колесом двустороннего входа жидкости (рисунок 2.6) является примером двух поточного насоса.

Рисунок 2.5 Рисунок 2.6

3. Центробежные насосы

3.1 Устройство и принцип действия центробежного насоса

Центробежные насосы составляют весьма обширный класс насосов и очень широко применяются в нефтедобывающей промышленности (рисунок 3.1).

1-рабочее колесо; 2- всасывающий патрубок; 3- корпус; 4- напорный патрубок;5-спиральная камера

Рисунок 3.1-Центробежный насос

Рабочее колесо 1 центробежного насоса состоит из заднего диска 1а, который установлен на валу, и переднего 1в, скрепленных между собой лопатками 1с. Рабочее колесо находится внутри корпуса 3, который в периферийной части имеет спиральную камеру 5 для отвода жидкости в напорный патрубок 4. Жидкость вводится в рабочую камеру через всасывающий патрубок 2.

Принцип действия центробежного насоса основан на использовании центробежных сил, действующих на жидкость во вращающихся межлопаточных каналах, при котором происходит преобразование механической энергии рабочего колеса в гидравлическую энергию потока жидкости.

Напорный патрубок также служит и для преобразования кинетической энергии потока в потенциальную (давление), т.к. напорный патрубок выполняют в виде диффузора.

К числу основных рабочих органов центробежных насосов относятся рабочее колесо, корпус, отводы (направляющий аппарат), вал, подшипники и сальники. Рабочие колеса бывают закрытые (а), открытые (в), с односторонним (а, в) и двусторонним входом жидкости (с), (рисунок 3.2).

а в с

Рисунок 3.2

Открытые рабочие колеса в отличие от закрытых не имеют переднего диска. Рабочее колесо с двусторонним входом жидкости имеет два передних диска и один задний с втулкой для посадки на вал.

Подводящие и отводящие жидкость устройства, как правило, выполняют в монолите с корпусом насоса.

Корпус насоса может иметь горизонтальный (осевой) разъем, в котором плоскость разъема проходит через ось насоса, или торцевой разъем, в котором плоскость разъема перпендикулярна оси насоса.

Подводящее устройство, заканчивающееся входным патрубком, предназначено для подвода жидкости во всасывающую область рабочего колеса с наименьшими гидравлическими потерями и асимметричным распределением скоростей по живому сечению входного отверстия.

Отводящее устройство служит для сбора и отвода жидкости в напорный трубопровод или в следующее рабочее колесо, а также для частичного превращения кинетической энергии в потенциальную (давление) за счет торможения потока. Поэтому все отводы выполняют в виде диффузорных каналов (спиральных или лопаточных).

Различают спиральный, полуспиральный, двухзавитковый и кольцевой отводы, а также направляющий аппарат с лопатками.

Спиральный отвод — это постепенно расширяющийся канал, охватывающий рабочее колесо (рисунок 3.3).

Кольцевой отвод (рисунок 3.4) имеет постоянное сечение. Такие отводы применяют главным образом в малых насосах и насосах для перекачки загрязненных жидкостей. В кольцевом отводе гидравлические потери больше, чем в спиральном.

Рисунок 3.3 Рисунок 3.4

Полуспиральный отвод — это кольцевой отвод, переходящий в спиральный.

Двухзавитковый отвод состоит из двух спиральных симметрично расположенных каналов и одного канала постоянного сечения.

Направляющий аппарат применяется в многоступенчатых насосах и устанавливается внутри корпуса насоса (рисунок 3.5). Он представляет собой два диска, между которыми устанавливаются лопатки 2. Лопатки образуют ряд диффузорных каналов, направляющих поток жидкости, выходящей из одного рабочего колеса 3 на вход другого. Поток жидкости поступает в межлопаточные каналы 4, по которым жидкость направляется на вход в следующее рабочее колесо или в напорный патрубок. Направляющие аппараты более сложны по устройству, чем спиральные и кольцевые отводы, они увеличивают гидравлические потери, их используют в многоступенчатых насосах типа ЦНС.

1. направляющий аппарат;2 — лопатки; 3- рабочее колесо; 4- межлопаточные каналы

Рисунок 3.5

В корпусе насоса в местах выхода вала устанавливаются концевые уплотнения, которые могут быть разнообразных конструкций: сальниковые, торцовые, плавающие и др.

Вал насоса является весьма ответственной деталью, на нем устанавливаются рабочие колеса, защитные втулки в местах размещения сальниковых уплотнений, установочные гайки крепления колес.

Достоинства осевых насосов — Мегаобучалка

 

· Высокая производительность по сравнению со всеми другими классами насосов

· Компактность и простота устройства

· Пригодность для перемещения загрязненных и кристаллизующихся жидкостей

· Имеют высокий КПД — 90% и выше

· Обеспечивают плавную и непрерывную подачу перекачиваемой жидкости при достаточно высоких значениях КПД

· Высокая частота вращения рабочего колеса позволяющая соединить вал насоса в валом электродвигателя без редуктора понижающего частоту вращения

·

Недостатки осевых насосов

· Низкий напор (до 10-15м)

· Трудность перекачивания вязких жидкостей

 

Тюменский государственный нефтегазовый университет

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Машинист технологических насосов»

на тему: «Осевые насосы»

 

 

Выполнил:

Степанишин Александр Георгиевич

 

г. Тюмень, 2014г.

1. Назначение осевых насосов

Осевые насосы (рисунок 1.1) предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Существуют 2 основных разновидности осевых насос: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Отличительной особенностью осевых насосов является — конструкция и функционирование рабочего колеса. Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, представляющих собой удобнооптекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем — понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.

 

 

Рисунок 1.1. – осевой насос

 

1. Основные области применения осевых насосов

 

Применяются осевые насосы для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях народного хозяйства.

Принцип работы осевого насоса

Осевой насос представляет собой лопастной насос, у которого рабочее колесо 1 имеет ряд лопастей, закручивающих поток, движущейся параллельно оси (рисунок 2.1):

1 — рабочее колесо, 2 — направляющий аппарат, 3 — цилиндрический корпус.

Рисунок 2.1 – схема осевого насоса

 

Для выпрямления потока и направления его в напорный патрубок или на следующую ступень после рабочего колеса устанавливается направляющий аппарат 2, снабженный неподвижными лопатками. Направляющий аппарат служит для преобразования кинетической энергии вращения потока в потенциальную энергию давления.

Во втулке направляющего аппарата проходит вал насоса, на котором насажено рабочее колесо, и устанавливается подшипник.

Вся проточная часть насоса располагается в цилиндрическом корпусе 3, который по существу является продолжением трубопровода. Насос как бы настраивается в трубопровод, образуя с ним одно целое. Для вывода вала напорной части насоса придается форма отвода.

В осевом насосе поток жидкости движется параллельно оси и одновременно лопасти сообщают ему вращательное движение по окружности, на валу насоса. Так как движение жидкости в радиальном направлении отсутствует, то исключается возможность работы центробежных сил. Повышение давления происходит за счет гидродинамического воздействия лопаток на жидкость и преобразования кинетической энергии при раскручивании потока в направляющем аппарате. Таким образом, принцип действия осевого

насоса заключается в силовом взаимодействии лопастей с потоком жидкости и использовании диффузорного элемента.

Классификация насосов по принципу действия, устройству и среде.

Содержание

Классификация насосов вследствие огромного разнообразия конструкций, областей использования, материалов и много другого является очень трудоёмкой задачей.

А если учитывать всё большее количество появляющихся с каждым днем моделей, то единая всеобъемлющая таблица, в которой будут указаны виды насосов и их классификация не представляется возможным.

Сам насос — это гидравлическая машина, которая преобразует механическую энергию приводного двигателя (например вращение электродвигателя) в энергию потока жидкости, которая необходима для перемещения жидкости и создания напора.

На практике оборудование разделяется по наиболее важным признакам.

Классификация насосов по принципу действия.

Насосы по принципу действия можно разбить на две группы:
  объемные;
  динамические.

Объемный тип.

В насосах объемного типа определенный объем перекачиваемой жидкости отсекается и перемещается от входного патрубка насоса к напорному, при этом жидкости сообщается дополнительная энергия, главным образом в виде энергии давления.

Насосы объемного типа подразделяются на две подгруппы:
  возвратно-поступательного действия;
  роторные.

В возвратно-поступательных насосах перемещение жидкости достигается за счет осевого перемещения поршня или диафрагмы в цилиндре насоса.

Цилиндр насоса с помощью клапанов попеременно соединяется с подводящим и напорным трубопроводом. Основным недостатком возвратно-поступательных насосов является неравномерность (так называемая пульсация) подачи.

Для выравнивания подачи насосы выполняют многопоршневыми и применяют воздушные колпаки.

Насосы возвратно-поступательного действия можно классифицировать по следующим признакам:
  способу действия поршня-одностороннего или двустороннего действия;
  положению поршня и цилиндра – горизонтальные и вертикальные;
  форме поршня – дисковые, плунжерные.

Роторные насосы.

В роторных насосах один или несколько вращающихся роторов образуют в корпусе насоса полости, которые захватывают перекачиваемую жидкость и перемещают её от входного патрубка насоса к напорному.

Роторные насосы обеспечивают более равномерную подачу, в них отсутствует отсекающая клапанная система.

Наибольшее распространение получили такие конструктивные схемы роторных насосов как:
  шестеренные – двух и многошестеренные, с наружным и внутренним зацеплением;
  винтовые – одно и многовинтовые;
  пластинчатые – одно и многопластинчатые.

Динамические насосы.

В динамических насосах приращение энергии происходит в результате взаимодействия потока жидкости с вращающимся рабочим органом. Принято подразделять такие агрегаты на две основные группы:
  лопастные;
  вихревые.

В лопастных насосах жидкость получает приращение энергии за счет взаимодействия с вращающейся решеткой лопастей рабочего колеса. В рабочем колесе происходит приращение потенциальной и кинетической энергии жидкости.

Кинетическая энергия в неподвижных элементах насоса (таких как отводы) превращается в энергию давления.

Обычно лопастные насосы не обладают свойством самовсасывания. Для запуска в работу необходимо будет заполнить их водой (или другой перекачиваемой жидкостью).

В вихревых насосах приращение энергии перекачиваемой жидкости осуществляется за счет турбулентного обмена энергией основного потока в канале насоса и вторичного потока в рабочем колесе.

В промышленности большее распространение получили лопастные насосы, которые по направлению потока в рабочем колесе подразделяются на центробежные( радиальные и диагональные) и осевые.

В зависимости от соотношения параметров (таких как напор, расход и число оборотов) изменяется форма проточной полости насоса, в частности рабочего колеса.

Классификация центробежных насосов по свойствам перекачиваемой жидкости.

От физико-химических свойств перекачиваемой жидкости зависит конструктивное исполнение и применяемые материалы в насосах. По этому признаку насосы делятся на следующие группы:
  для чистых и слегка загрязненных нейтральных жидкостей;
  для загрязненных жидкостей и взвесей;
  для агрессивных и радиоактивных жидкостей;
  для жидких металлов;
  для эрозирующих жидкостей и твердых веществ.

В зависимости от перекачиваемой жидкости насосы подразделяются на:
  холодные – перекачивающие среду с температурой не более 100 0С;
  горячие – перекачивающие среду с температурой более 100 0С.

Классификация по назначению.

Один и тот же тип насосов может эксплуатироваться в различных технологических процессах – это основной принцип классификации по назначению.

Одним из примеров такой классификации центробежных насосов может служит разделение оборудования по группам на крупных промышленных объектах, например на электростанциях.

На электростанции принято подразделять оборудование на две группы:
  насосы тепловой схемы;
  вспомогательные агрегаты.

К первой группе относятся:
  питательные насосы – они обеспечивают подачу питательной воды в котел при высокой температуре и давлении;
  конденсатные – такие агрегаты необходимы для откачивания конденсата из конденсатора и подачи его к питательным насосам;
  циркуляционные – используются для поддержания циркуляции в паровых котлах ТЭС и главных циркуляционных насосах;
  сетевые насосы – обеспечивают работу теплофикационным сетям и подают воду с высокой температурой в отопительные системы здания;
  насосы системы охлаждения – подают большое количество холодной воды для охлаждения конденсаторов и другого оборудования.

К группе вспомогательных относятся агрегаты систем химводоочистки, маслоснабжения и регулирования, насосы для уплотнений и т.п.

Классификация пожарных насосов.

Классификация центробежных пожарных насосов характеризуется набором основных параметров агрегата, таким как напор, подача, коэффициент полезного действия, высота всасывания и мощность.

Основным требованием к пожарному агрегату является высота подачи воды под давлением. Напор насоса системы пожаротушения зависит от устройства оборудования, а именно от количества рабочих колес.

Модели с одним рабочим колесом принято называть одноступенчатыми, с двумя и более – многоступенчатыми. Чем больше рабочих колес в агрегате – тем на большую высоту он способен поднять воду.

При установке системы пожаротушения в здании следует учитывать и то, что периодически потребуется проводить профилактические работы по проверке работоспособности, для того, что в случае необходимости оборудования выполнило свои функции.

Устройство и классификация насосов.

Этот вид классификации чем то похож на первый. К примеру, для насосов объемного типа классификация по устройству выглядит следующим образом:
  вальный, кривошипный, кулачковый насос;
  одно, двух, трех и многопоршневой насос;
  оппозитный, V-образный;
  одно, двух и многорядный.

Устройство вихревых насосов в большинстве случаев выполняются одноступенчатыми, консольного типа.