Центробежные насосы

Дата добавления: 2014-07-19 | Просмотров: 1609

Центробежные насосы относятся к динамическим насосам. В этих насосах (рис. 6.4) всасывание и нагнетание происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса 1 с лопатками 4, закрепленного в спиралеобразном корпусе 3. Основным и наиболее важным элементом центробежного насоса является рабочее колесо. Рабочее колесо состоит из двух колесиков, соединенных изогнутыми лопастями (лопатками). Жидкость, находящаяся между ними, приводится во вращение вместе с рабочим колесом. При этом каждая частица жидкости перемещается по сложной траектории.

Во-первых, центробежная сила, отбрасывая жидкость, заставляет двигаться вдоль лопастей от оси колеса к периферии.

Во-вторых, увлекаемая лопатками вращающегося колеса жидкость приобретает еще и окружную скорость, одинаковую со скоростью колеса. Так как окружная скорость на периферии колеса больше, чем на входе, то абсолютная скорость, равнодействующая обеих скоростей жидкости, также больше на выходе из колеса. Таким образом, жидкость, проходящая через колесо, приобретает добавочное количество энергии.

Жидкость, стремительно выбрасываемая из рабочего колеса, поступает в спиральный канал. Канал (в виде улитки) охватывает рабочее колесо (рис. 6.3), увеличивающееся к выходному патрубку поперечное сечение спирального канала приводит к плавному снижению большой скорости, полученной жидкостью в рабочем колесе, до нормальной скорости в трубопроводе. При этом, в соответствии с уравнением Бернулли, часть кинетической энергии переходит в потенциальную, что сопровождается увеличением давления (напора).

Рис. 6.3. Схема центробежного насоса:

1 – рабочее колесо; 2 – нагнетательный трубопровод; 3 – корпус;

5–всасывающий трубопровод; 4 – лопатки; 6 – емкость;

7– клапан с наружной сеткой

Центробежные насосы и всасывающие трубопроводы (без специальных устройств) перед пуском необходимо заливать перекачиваемой жидкостью. Чтобы заливаемая в насос жидкость могла удержаться в нем, на нижнем конце всасывающей трубы, опускаемой в резервуар или водоем, устанавливают приемный (обратный) клапан с наружной сеткой 7. Приемный клапан пропускает жидкость только в одном направлении, в данном случае – к насосу.

При заливе перед пуском или при обратном токе жидкости в случае остановки насоса клапан садится на седло и жидкость из насоса не вытекает.

Характеристика центробежного насоса. Характеристикой центробежного насоса называют графические зависимости:

напораот производительности – ;

мощности на валу от производительности – ;

кпд насоса от производительности – .

Эти зависимости получают при испытаниях центробежных насосов, изменяя степень открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе; они приводятся в каталогах на насосы. Для удобства эти зависимости совмещают на одном рисунке (рис. 6.4). Напор центробежного насоса в основном зависит от диаметра рабочего колеса и его числа оборотов.

Рис. 6.4. Характеристика центробежного насоса

Напор насоса уменьшается с увеличением производительности, мощность, потребляемая насосом, монотонно возрастает, а кпд имеет максимум. В этой области производительности, в которой кпд максимален, и целесообразно использовать данный насос.

В настоящее время центробежные насосы снабжаются специальными устройствами, которые обеспечивают самовсасывание (рис. 6.5) и охлаждение двигателей.

Рис. 6.5. Схема центробежного самовсасывающего насоса

Для обеспечения удаления воздуха из центробежного насоса в камере нагнетания устанавливается перегородка, заканчивающаяся диффузором F.

Жидкость при вращении колеса из пространства S движется в направлении диффузора F и подхватывает с рабочего колеса жидковоздушную смесь. Камера нагнетания выполнена в виде камеры дросселирования, обеспечивающей разделение жидкости и воздуха. Воздух отводится в линию нагнетания, а жидкость стекает обратно в корпус насоса, чтобы опять участвовать в удалении воздуха. В результате этого проводится постоянный отвод воздуха, за счет чего создается вакуум для всасывания рабочей среды.

Перед насосом размещается камера всасывания (на схеме не показана), задачей которой является поддержание количества жидкости, необходимого для процесса всасывания при следующем пуске насоса. Кроме того, эта предварительная емкость препятствует сухому ходу насоса.

В результате использования таких дополнительных устройств можно отказаться от наличия таких вспомогательных элементов, как нижний клапан, обратные заслонки или клапаны, расположенные на стороне всасывания. Достаточно при первом включении насоса залить его перекачиваемой жидкостью.

Герметические электронасосы являются универсальным средством для перекачивания токсичных жидкостей, так как обеспечивают перекачку без утечки не только жидкостей, но и их паров. Герметизация достигается применением моноблочной конструкции насоса и электродвигателя без выхода наружу вращающихся частей. На рис. 6.6 показана схема герметического электронасоса.

Рис. 6.6. Схема герметического электронасоса:

1– рабочее колесо; 2– ротор электродвигателя; 3– статор электродвигателя;

4 – экран; 5 – подшипники

Рабочее колесо 1 установлено непосредственно на валу асинхронного электродвигателя, ротор 2 и подшипники 5 которого погружены в перекачиваемую жидкость. Изоляция статора 3 электродвигателя от обмоток ротора 2 достигается применением герметичного экрана 4. Он изготавливается из немагнитных материалов (например, из нержавеющей стали), через которые проходят силовые линии электромагнитного поля (экранирование по внутреннему контуру), или путем изготовления обмотки статора со стойким к перекачиваемой жидкости покрытием (экранирование по внешнему контуру).

Двигатели некоторых насосов могут снабжаться собственной циркуляционной системой для их охлаждения. Вспомогательное рабочее колесо подает жидкость через холодильник, который расположен непосредственно вокруг двигателя или отдельно от него.

Перед пуском центробежные насосы заливаются перекачиваемой жидкостью и производится деаэрация двигателя и холодильника.

Насосы могут оборудоваться датчиками уровня жидкости в насосе, при этом ниже определенного уровня происходит блокировка запуска насоса. Кроме того, насосные установки оборудуются датчиками температуры.