Энергетическое оборудование водопроводных насосных станций

Насос — это гидравлическая машина, в которой механическая энергия приводного двигателя преобразуется в гидравлическую энергию (давления и кинетическую) движущейся жидкости. Насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на определенное расстояние в горизонтальной плоскости, заставляют циркулировать в замкнутой системе. Основными параметрами, определяющими диапазон изменения режимов работы насосной станции, состав ее оборудования и конструктивные особенности, являются подача, напор, мощность и коэффициент полезного дей­ствия (КПД).

Наиболее распространенным типом насосов в насосных стан­циях водоснабжения и канализации является центробежный насос, что определяется таким его достоинством, как плавная и непре­рывная подача перекачиваемой жидкости, относительно несложное устройство, обеспечивающее высокую надежность и достаточную долговенчность, возможность перекачивать загрязненные жид­кости, простота соединения с двигателем, высокий КПД. Устрой­ство и принцип действия центробежного насоса показано на рис. 4.4. Центробежный насос состоит из рабочего колеса 1 с лопат­ками 2, установленного на валу 5, и уплотнения 4 сальникового или торцового типа, разделяющего внутренность корпуса 5 с атмос­ферой.

Жидкость подводится по оси к всасывающему патрубку 6 и от­водится по напорному патрубку 8. Всасывающий и напорный пат­рубки соединены соответственно с всасывающим и напорным тру­бопроводами 7 и 9.

Перекачиваемая жидкость получает энергию от вращающегося с частотой 500 — 3000 об/мин рабочего колеса, в котором лопатки воздействуют на жидкость (вследствие положительной разности давлений на выпуклой, рабочей, и вогнутой, тыльной, сторонах

 

 

Рис. 4.3. Центробежный одноступенчатый насос

а — продольный разрез по оси; 6 — поперечный разрез плоскостью, нормальной к оси вала; 1 — рабочее колесо; 2 — лопасти рабочего колеса; 3 — вал; 4 — уплотнение; 5 — корпус; б — всасывающий патрубок; 7 — всасывающий трубопровод; 8— нагнетательный патрубок; 9 — нагнетательный трубопровод; 10 — щелевое уплотнение лопатки) и заставляют ее двигаться от оси к периферии рабочего колеса

 

Кавитация — это нарушение сплошности потока жидкости в об­ласти, где давление достигает величины давления насыщенного пара Р_нп при данной температуре. Наименьшая величина давления в центробежном насосе получается на входных кромках лопаток рабочего колеса. В этих местах образуется большое количество пузырьков диаметром 1 — 1,5 мм, заполненных паром перекачива­емой жидкости.

Эти пузырьки быстро уносятся потоком на больший радиус рабочего колеса, где окружающее давление больше р_яп в пузырьке. Пузырьки раздавливаются на поверхности лопатки с большой ско­ростью (до 200 м/с и частотой до 10⁵ герц). При этом возникает коррозия поверхности лопатки и снятие защитной оксидной пленки на металле. Повышение температуры на микроучастках до 300 °С вызывает разложение жидкости на атомарный состав. Выделяется свободный кислород, который реагирует с очищенной поверхно­стью металла и вызывает активную коррозию. Кроме того, в связи с большой разницей температур соседних микроучастков возника­ют электролитические процессы. Все эти явления нарушают струк­туру потока, обтекающего лопатки, и вызывают сильную вибрацию и шум. Появляются зоны отрыва потока, в связи с чем уменьшается напор, подача и КПД насоса. При длительной работе в режиме кавитации начинается разрушение машины, так как нарушается балансировка ротора.

Для предохранения насоса от возникновения явления кавитации необходимо знать его кавитационные характеристики: допустимую величину кавитационного запаса и кавитационный коэффици­ент быстроходности.

Для насоса среднего класса по качеству он имеет значения 900<С< 1100 в оптимальном режиме.