Файл: Назначение и принцип действтия насосов.docx

1. 
   НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВТИЯ НАСОСОВ
   

Насосы – это гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей под напором.

Работа насосов основана на преобразовании энергии приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости.

С помощью насосов можно:

• 
  поднимать жидкость на необходимую высоту;
  
• 
  подавать жидкость на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости;
  
• 
  осуществлять циркуляцию жидкости в какой-либо замкнутой системе.
  

Насосы входят в состав оборудования насосной станции. Принципиальная схема работы насосной станции применительно к условиям водоснабжения или канализации может быть отражена следующей схемой:


1 – водоприемник;

2 – насос;

3 – приводной электродвигатель;

4 – силовой понижающий трансформатор;

5 – ЛЭП;

6 – напорный трубопровод;

7 – камера гашения напора.

Энергия жидкости, прошедшей через насос, всегда больше, чем ее энергия перед насосом.

2. 
   ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ
   

Основными параметрами насосов являются:

Н – напор, [м];

Q – подача, [м³/с; л/с; м³/ч];

N – мощность, [КВт];

– коэффициент полезного действия.

Напор насоса представляет собой приращение энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него. Напор выражается в метрах.

Напор определяет высоту подъема или дальность перемещения жидкости (соответственно Н и L).

Подача насоса характеризуется объемом жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени, и измеряется обычно в м³/с; л/с; м³/ч.

Мощность, затрачиваемая насосом, необходима для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь, неизбежных при преобразовании подводимой к насосу механической энергии в энергию движения жидкости по трубопроводам.

Мощность насоса измеряется в КВт. Мощность насоса определяет мощность приводного двигателя и суммарную (установленную) мощность насосной станции.

---

Коэффициент полезного действия насоса учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием насосом механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости.

КПД определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его рабочих параметров (напора, подачи, мощности).

3. 
   КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСОВ
   

Исторически насосы создавались для решения лишь одной задачи – подъема воды.

В настоящее время область применения насосов чрезвычайно многообразна. Разработаны насосы для:

• 
  водоснабжения и канализации городов и промышленных предприятий;
  
• 
  орошения и осушения земель;
  
• 
  транспортирования инертных материалов;
  
• 
  питания котельных установок тепловых электростанций;
  
• 
  нефтяной, химической, бумажной, пищевой и других отраслей промышленности;
  
• 
  намыва земляных сооружений;
  
• 
  водопонижения и откачивания воды из котлованов;
  
• 
  подачи бетона и строительных растворов;
  
• 
  удаления отходов промышленных предприятий;
  
• 
  обеспечения смазки и охлаждения машин.
  

Таким образом, насосы являются одним из наиболее распространенных видов машин.

Рассмотрим классификацию насосов в соответствии с принципом действия (см. рисунок):

В соответствии с принципом действия все существующие в настоящее время насосы могут быть разделены на два вида:

• 
  насосы динамические;
  

- насосы объемного действия.

Динамические насосы – гидравлические машины, в которых жидкость движется за счет силового воздействия в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.



В зависимости от вида силового воздействия на жидкость динамические насосы, в свою очередь, делятся на лопастные насосы и насосы трения.

Лопастные насосы:

---

Насосы трения:

• 
  центробежные; - вихревые;
  
• 
  осевые; - струйные;
  
• 
  диагональные. - эрлифты;
  

- шнековые.

Объемные насосы – гидравлические машины, работающие по принципу вытеснения жидкости из камеры за счет уменьшения объема камеры.

В зависимости от формы движения рабочих органов насосов, объемные насосы, в свою очередь, делятся на возвратно-поступательные насосы и роторные (вращательные) насосы.

Возвратно-поступательные насосы: Роторные (вращательные) насосы:

• 
  поршневые; - шестеренчатые;
  
• 
  плунжерные; - винтовые;
  
• 
  диафрагменные. - шиберные.
  

Существуют другие классификации насосов:

• 
  по виду перекачиваемой жидкости;
  
• 
  по роду применяемого привода.
  

Основные требования, предъявляемые к насосам, используемым в водоснабжении и канализации:

• 
  надежность и долговечность работы;
  
• 
  экономичность и удобство эксплуатации;
  
• 
  изменение рабочих параметров в широких пределах при условии сохранения высокого КПД;
  
• 
  минимальные размеры и масса;
  
• 
  простота устройства;
  
• 
  удобство монтажа и демонтажа
  

4. 
   СХЕМЫ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ
   

В системах водоснабжения и канализации применяются следующие типы лопастных насосов:

• 
  центробежные;
  
• 
  осевые;
  
• 
  диагональные.
  

---

Центробежные насосы

Основным рабочим органом центробежного насоса является свободно вращающееся внутри корпуса колесо, насаженное на вал – рабочее колесо.

Схема центробежного насоса представлена на рисунке, на котором:

1 – рабочее колесо;

2 – лопасти рабочего колеса;

3 – вал;

4 – корпус;

5 – всасывающий патрубок;

6 – всасывающий трубопровод;

7 – напорный патрубок;

8 – напорный трубопровод.



Рис. Схема центробежного насоса: а) продольный разрез; б) поперечный разрез; 1 – рабочее колесо; 2 – лопасти рабочего колеса; 3 – вал; 4 – корпус; 5 – всасывающий патрубок; 6 – всасывающий трубопровод; 7 – напорный патрубок; 8 – напорный трубопровод

Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

При вращении колеса на жидкость, находящуюся в межлопастном канале, действует центробежная сила, определяемая выражением:

, Н,

где m – масса жидкости, кг;

- угловая скорость вала, рад/с;

r – расстояние от оси вала, м.

Данное уравнение показывает, что центробежная сила, а следовательно, и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше частота вращения и диаметр рабочего колеса.

Под действием центробежной силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса.

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 ее от него.

Жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему патрубку и всасывающему трубопроводу. Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном резервуаре (атмосферное) и в центральной области колеса (разрежение).

---

Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спиральная камера (в форме улитки), куда и поступает жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса. Спиральная камера (отвод) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединенный обычно с напорным трубопроводом.

В качестве привода центробежного насоса чаще всего применяют электродвигатели.

К настоящему времени разработано большое число разнообразных конструкций центробежных насосов, которые можно классифицировать по нескольким признакам.

Классификация центробежных насосов по числу рабочих колес:

• 
  одноступенчатые насосы;
  
• 
  многоступенчатые насосы (двухступенчатые, трехступенчатые и т. д.).
  

В многоступенчатых насосах перекачиваемая жидкость проходит последовательно через ряд рабочих колес, насаженных на общий вал. Создаваемый таким образом напор равен сумме напоров, развиваемых каждым колесом.

Классификация центробежных насосов по способу подвода жидкости к рабочему колесу:

• 
  насосы с односторонним подводом жидкости;
  
• 
  насосы с двухсторонним подводом жидкости (центробежные насосы двухстороннего входа).
  

Классификация центробежных насосов по способу отвода жидкости из рабочего колеса:

• 
  насосы со спиральным отводом;
  
• 
  насосы с турбинным отводом.
  

В насосах со спиральным отводом перекачиваемая жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в спиральную камеру и затем либо отводится в напорный трубопровод, либо по переточным каналам поступает к следующим колесам.

В насосах с турбинным отводом перекачиваемая жидкость прежде чем попасть в спиральную камеру проходит через систему неподвижных лопаток, образующих особое устройство, называемое направляющим аппаратом.

Классификация центробежных насосов по компоновке насосного агрегата (расположению вала):

• 
  горизонтальные насосы;
  
• 
  вертикальные насосы.
  

Классификация центробежных насосов по способу соединения с двигателем:

• 
  приводные насосы (со шкивом или редуктором);
  
• 
  насосы, соединяемые непосредственно с двигателями с помощью муфты;
  
• 
  моноблочные насосы (рабочее колесо которых устанавливается на удлиненном конце вала электродвигателя).
  

---