Последовательная работа насосов

рассмотрим параллельную работу двух разнотипных насосов 1,2, т. е. насосов с разными характеристиками. Их совместная работа начнется в тот момент, когда напоры, развиваемые насосами, становятся равными. Этому напору соответствует точка Е на напорной характеристике H=f(Q) второго насоса (рис.10.19б). От этой точки следует начинать построение суммарной напорной характеристики, для чего складывают подачи обоих насосов при одинаковых напорах.

Точка пересечения суммарной характеристики H=f(Q1+2) с характеристикой трубопровода (точка Д) определяет напор НД, развиваемый каждым насосом, и суммарный расход двух насосов. Для установления подачи каждого из двух насосов при параллельной работе из точки Д проводят горизонтальную линию до пересечения с напорными характеристиками насосов (точки F и N). Эти точки определяют подачи каждого из насосов QF и QN.

Последовательная работа насосов. Последовательной называется работа насосов, при которой один насос (I ступень) подает перекачиваемую жидкость во всасывающий патрубок другого насоса (II ступень), а последний подает ее в напорный трубопровод (сеть) (рис.10.20а).

Рис.10.20

В условиях проектирования и строительства насосных станций последовательную работу центробежных насосов применяют в тех случаях, когда жидкость подается по трубам на большие расстояния или на большую высоту.

Такое соединение применяют и в тех случаях, когда необходимо при постоянном (или почти постоянном) расходе увеличить напор, что невозможно сделать одним насосом.

В таких случаях суммарные подача и напор: Q=Q1=Q2, H=H1+H2.

Рассмотрим случай последовательной работы рядом установленных двух одинаковых центробежных насосов 1,2 (рис.10.20б). Для построения суммарной характеристики Н1+2= f(Q) необходимо сложить ординаты характеристик Н1,2 при одинаковых подачах.

Из рис.10.20б видно, что напор одного насоса недостаточен даже для подъема жидкости на статическую (геометрическую) высоту Нст. При подключении второго однотипного насоса с такой же характеристикой оказывается, что насосы развивают напор, достаточный, чтобы поднять жидкость на высоту Нст и преодолеть сопротивление в трубопроводе h при заданной подаче.

Режимная точка работы последовательно соединенных насосов определяется точкой К, полученной пересечением суммарной характеристики Н1+2= f(Q) и характеристики сети.

При последовательной работе насосов следует обращать внимание на выбор насосов, так как они могут быть использованы для последовательной работы по условиям прочности корпуса. Обычно последовательное соединение насосов допускается не более чем в две ступени.

10.1.12. Центробежные насосы специального назначения

В сельскохозяйственном производстве и в других областях часто приходится перекачивать смесь воды с твердыми материалами. Такая необходимость возникает при строительстве водохранилищ, прудов для нужд водоснабжения и орошения, при добыче удобрений в виде озерного ила (сапропеля) или торфа, песка, гравия, а также при удалении и транспортировании физиологических отходов животных и других материалов.

Для этих целей энергетические установки выполняют на базе специальных центробежных насосов: грунтовых (землесосов), песковых, багерных, фекальных, шламовых и других.

На примере грунтовых насосов (землесосов) рассмотрим особенности конструкции перечисленных насосов в сравнении с центробежными насосами для чистых жидкостей.

Землесосами называют гидравлические машины, предназначенные для транспортирования по напорным трубопроводам гидросмеси.

По принципу действия землесосы представляют собой центробежные насосы с некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными наличием твердого материала в транспортируемой жидкости (рис.10.21).

Корпус 1 землесоса имеет постоянное сечение внутреннего канала, а не улиткообразное как у центробежного насоса, чтобы не происходило заклинивания при наличии в гидросмеси крупных включений. Для осмотра и очистки в корпусе предусмотрены люки. Материал корпуса – высококачественная сталь. В корпусе предусмотрены бронедиски 2 с обеих сторон рабочего колеса, которые меняют по мере их износа. В некоторых конструкциях землесосов внутреннюю поверхность корпуса гуммируют с целью уменьшения износа самого корпуса и предохранения его от разрушения ударными нагрузками.

Рабочие колеса 3 в основном закрытого типа, т. е. такие, в которых лопасти помещены между дисками. Число лопастей три — четыре. рабочее колесо подвержено износу больше любой другой части землесоса. Для уменьшения износа рабочие колеса гуммируют и покрывают твердыми сплавами. материал колеса — это высоколегированная сталь с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия, кобальта, марганца и др..

Гидросмесь, попадая между бронедисками и дисками колеса, вызывает повышенный износ обеих деталей. Поэтому в этот зазор с двух сторон колеса подается под давлением вода от вспомогательного насоса, благодаря чему происходит отжим абразивных частиц. Давление воды несколько выше давления развиваемого землесосом, но очень не на много, ибо в противном случае землесос будет нагнетать обедненную смесь.

Рис.10.21.

Характер работы землесоса коренным образом отличается от центробежного насоса, перекачивающего однородную жидкость.

Так как землесос перекачивает гидросмесь, плотность которой выше плотности воды, то и развиваемый вакуум на входе повышен и весьма часто Нвак>. В этом случае начинается кавитация, о которой говорилось выше. Землесосы из-за вынужденных конструктивных отступлений от классических конструкций водяных насосов имеют пологие характеристики Н= f(Q) (рис.10.22) и при сравнительно небольшом изменении напора резко изменяют подачу. Скорость движения гидросмеси и гидравлические потери во всасывающем трубопроводе возрастают, что способствует возникновению кавитации.

Рис.10.22.

Отсутствие обратного клапана на всасывающем трубопроводе и наличие абразивной среды вынуждают для заливки землесоса применять единственно возможный способ – эжектирование.

10.2. Насосы трения

по ГОСТ17398-72, насос трения – это динамический насос, в котором жидкая среда перемещается под воздействием сил трения.

Эти насосы включают в себя весьма разнообразные как по принципу преобразования энергии, так и по виду рабочих органов механизмы и устройства.

К насосам трения относятся

вихревые, струйные, воздушные, шнековые, дисковые, вибрационные, лабиринтные, свободно–вихревые, наклонно–дисковые, червячные, черпаковые.

10.2.1. Вихревые насосы

вихревой насос – это насос трения, в котором жидкая среда перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении.

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рис.10.23), помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами.

Рис.10.23

В боковых и периферийных стенках корпуса имеется концентрический канал 2, начинающийся у входного отверстия и заканчивающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и входной полостями. Жидкость поступает через входной патрубок 5 в канал, перемещается по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.

Принцип действия вихревых насосов основан на использовании центробежной силы. При вращении рабочего колеса 1 по направлению, указанному стрелкой, жидкость из входного патрубка 5 поступает на лопатку 6 рабочего колеса и перемещается по каналу 2 к нагнетательному патрубку 3. особенность этого насоса заключается в том, что жидкость при всасывании подается от периферии к центру. Порция жидкости, попавшая на лопатку, приобретает под воздействием центробежной силы кинетическую энергию и отбрасывается в канал 2, где скоростной напор преобразуется в статический (давление), под действием которого та же порция жидкости снова поступает на лопатки, и цикл повторяется. Таким образом, одна и та же порция жидкости за полный оборот рабочего колеса несколько раз отбрасывается от периферии к центру и обратно, в результате чего напор ее значительно увеличивается. Поэтому напор вихревого насоса в 4-10 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и частоте вращения. Большинство вихревых насосов имеют самовсасывающуюся способность, т. е. способность при пуске засосать жидкость без предварительного заполнения подводящего трубопровода. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышающий 50%. Низкий КПД препятствует применению вихревого насоса при больших мощностях. Эти насосы изготавливают на подачу до 12 л/с. напор достигает 250 м, мощность доходит до 25 кВт. Частота вращения вихревого насоса, так же как и центробежного, ограничена только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Вихревые насосы непригодны для перекачивания жидкостей с большой вязкостью, вследствие того, что при увеличении вязкости напор и КПД резко падают. Вихревые насосы рекомендуется применять при Rе>20000. При этом