Принцип действия и конструкции осевых насосов

Насосы типа О и ОП. Насосы осевые, одноступенчатые предназначены для подачи чистой воды с температурой не более 35 ⁰С, содержанием взвешенных частиц не более 3 г/л, размер которых не более 0,1 мм (из них абразивных частиц не более 2%). Насосы применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных и осушительных системах, в промышленности и других отраслях народного хозяйства. По согласованию с заводом допускается применять насосы для перекачивания других жидкостей.

В соответствии с ГОСТ 9366–80 «Насосы осевые. Общие технические условия» выпускаются два типа осевых насосов: тип О – с жестко закрепленными лопастями и тип ОП – с поворотными лопастями рабочего колеса. Насосы изготавливаются с горизонтальным (Г) и вертикальным (В) расположением вала.

Осевые насосы выпускаются семи моделей (2, 3, 5, 6, 10, 11, 16) по ГОСТ 9366–80 (2, 3, 5, 6, 8, 10, 11) и восьми модификаций: К – с камерным подводом; МК – малогабаритный с камерным подводом; МБК – моноблочный с камерным подводом; МБ – моноблочный; Э – с электроприводом поворота лопастей; КЭ – с камерным подводом и электроприводом поворота лопастей; МКЭ – малогабаритный с камерным подводом и электроприводом поворота лопастей; ЭГ – с электрогидроприводом поворота лопастей.

В осевых насосах при взаимодействии лопастей с потоком возникает подъемная сила, за счет которой жидкая среда перемещается вдоль оси колеса насоса. Вход и выход жидкости на рабочее колесо осуществляется в осевом направлении. Ввиду того, что окружные скорости вдоль радиуса рабочего колеса неодинаковы (в центре окружности скорость равна нулю, а на торце лопаток она имеет максимальное значение), то и давления в жидкости вдоль радиуса окажутся разными, в результате чего возникает вихреобразование. Для устранения этого явления в рабочем колесе насоса устанавливается массивная втулка с короткими лопатками. Жидкость при выходе из рабочего колеса приобретает вращательное движение вокруг оси вала, на что тратится часть энергии. С целью выравнивания движения и повышения КПД насоса выше рабочего колеса устанавливается выправляющий аппарат с неподвижными лопастями. В результате на выходе из рабочего колеса происходит преобразование части кинетической энергии в потенциальную, т. е. увеличивается напор насоса.

Основными узлами насоса являются (см. стенд): ротор, состоящий из вала 5 и рабочего колеса 3, корпус насоса (отвод) 8, диффузор 6 с лапами 7 для крепления насоса к фундаментным плитам, выправляющий аппарат 2, разъемная камера 9 колеса, переходное кольцо 10.

Рабочее колесо 3 состоит из втулки и лопастей, обтекателя. У насосов типа О – жесткое крепление лопастей к втулке, а у насосов типа ОП имеется механизм разворота лопаток, и лопасти могут поворачиваться. Вал насоса вращается в двух подшипниках 1 с лигнофолевыми или резиновыми вкладышами с водяной смазкой. Осевая сила и масса ротора насоса воспринимаются пятой электродвигателя, за исключением насоса ОВ5-47МБК. Выправляющий аппарат имеет неподвижные лопасти, устанавливается выше рабочего колеса и служит для уменьшения закрутки потока, что уменьшает потерю напора.

Условное обозначение марок осевых насосов: ОГ6-25, ОВ5-55МК, О – осевой насос с жестко закрепленными лопатками рабочего колеса; В или Г – с вертикальным или горизонтальным расположением вала; ОП – осевой с поворотными лопастями; цифры после букв (6, 5) – модель типового колеса (номер модели насоса); следующая цифра (25, 55) – диаметр рабочего колеса, см; буквы после цифр (МК) – модификация насоса, которая может не указываться.

Погружные моноблочные осевые насосы типа ОПВ и ОМПВ. Насосы типа ОПВ представляют собой моноблочный насосный агрегат со встроенным электродвигателем со стороны всасывающей части насоса. Электродвигатель установлен в «сухом» герметичном корпусе. Ротор электродвигателя и рабочее колесо находятся на одном валу. Рабочее колесо насажено консольно и имеет жесткое крепление лопастей. На выходе вала из электродвигателя находится уплотнительный узел, который предотвращает попадание воды внутрь электродвигателя. Просочившаяся вода собирается в сборнике, из которого удаляется избыточным давлением воздуха. Воздух подается в полость электродвигателя под давлением 0,03–0,05 МПа. Насосы типа ОМПВ представляют собой погружной агрегат моноблочного типа, состоящий из встроенного водозаполненного асинхронного электродвигателя и насосной части. Ротор электродвигателя насажен на вал, который вращается в двух опорах скольжения. К ротору электродвигателя крепится рабочее колесо (консольно) осевого типа с жестким креплением лопастей. Попадание перекачиваемой воды в полость электродвигателя осуществляется за счет торцового уплотнения в подшипниковых щитах.

Насосы типа ОПВ и ОМПВ имеют конический подвод (всасывающий патрубок), рабочее колесо с жестко закрепленными лопастями, рабочую камеру, лопаточный отвод (выправляющий аппарат), отвод и корпус.

Эти насосы могут поставляться на салазках (катках) или на шарнире. Условные обозначения (маркировка) насосов следующие:

ОПВQ_ч – Н; ОМПВQ_ч – Н; О – осевой; М – моноблочный; П – погружной; В – для подачи воды; Q_ч – подача (м³/ч); Н – напор (м). Примеры маркировки: ОПВ 2500 – 4,2, ОМПВ 250 – 10,5.

Выполнение работы

Насосы типа К, КМ. 1. Изучаются конструкция и принцип действия насоса. Выявляются назначение и взаимодействие его деталей. Вычерчивается эскиз рабочего колеса.

1. Определяется марка насоса по старому ГОСТ 8337−57. Для этого необходимо замерить с точностью до 1 мм размеры деталей, указанные в табл. 2.2 журнала лабораторных работ. С помощью табл.2.1 по отношению Д₂/Д₀ устанавливается коэффициент быстроходности n_s, а по величине диаметра всасывающего патрубка определяется первая цифра, входящая в марку насоса.

2. Устанавливается марка ГОСТ 22247−76. Для этого необходимо по установленной марке в каталоге отыскать характеристики насоса и, используя кривую Н–Q (для замеренного диаметра рабочего колеса) при максимальном КПД, снять значения Q и Н, входящие в марку ГОСТ 22247−76.

 

Т а б л и ц а 2.1. Классификация рабочих колес по быстроходности

 

№ п.п.	Наименование насосов	Д2 /До	ns , об/мин	Cтепень быстроходности
	Центробежные			Тихоходные
	Центробежные		70... 150	Нормальные
	Центробежные	1,6... 1,2	150... 350	Быстроходные
	Диагональные	1,2... 1,1	350... 600	Быстроходные
	Осевые	0, 8	600.. 1200	Быстроходные

 

Насосы типа Д, НД. 1. После изучения конструкции насоса и взаимодействия его деталей делаются замеры, которые заносятся в табл. 2.2.

2. Устанавливается марка насоса по ГОСТ 8337−57. При этом степень напорности (буквы н, с, в) определяется с помощью каталога характеристик по величине первой цифры, входящей в старую марку. Следует помнить, что базовой является характеристика, полученная при максимальном числе оборотов.

3. Переход от ГОСТ 8337−57 к ГОСТ 22247−76 осуществляется аналогично тому, как это делается для насоса типа К.

Насосы типа О, Оп. 1. Тип насоса (О или Оп) определяется по рабочему колесу. Если его лопатки закреплены жестко, то тип насоса О, а если они могут поворачиваться, то – Оп.

2. Марка насоса устанавливается в зависимости от числа лопаток рабочего колеса и его диаметра. Вторая модель осевого насоса имеет 5 лопастей, третья и девятая – 6, пятая и одиннадцатая – 4, шестая и восьмая – 3 лопасти.

Все установленные сведения заносятся в табл. 2.3 и вычерчивается эскиз рабочего колеса.

Насос ЭЦВ. 1. Изучается конструкция насоса при помощи разреза и плаката.

2. Марка насоса устанавливается путем замера его наружного диаметра (уменьшив его в 25 раз, получим первую цифру марки) и подсчета количества ступеней нагнетания. По этим данным с помощью каталога скваженных насосов устанавливается расход и напор, т. е. окончательная марка насоса.

3. Заполняется табл. 2.4 и вычерчивается эскиз погружного насоса.

 

Т а б л и ц а 2.2. Результаты измерений и определений насосов К и Д

Тип насоса	Диаметры патрубков, мм	Стороны всасывания	Размеры рабочего колеса, мм	ns	Марка по ГОСТ
dвс	dн	Д2	Д0	dв	Д2/Д0	8337−57	22247−76

 

Т а б л и ц а 2.3. Результаты измерений и определения марки насоса типа О

Диаметры патрубков, мм	Диаметр рабочего колеса, мм (Д0)	Число лопаток	Крепление лопаток	Марка насоса по ГОСТ
всасывающего	нагнетательного

 

Т а б л и ц а 2.4. Результаты измерений и определений артезианского насоса

Тип насоса	Диаметр насоса, мм	Диаметр напорного патрубка, мм	Число ступеней нагнетания	Марка насоса по ГОСТ

Вопросы для самоконтроля

 

1. В чем заключается сходство и отличие насосов типа Д и типа К?

2. Как установить, что в работающем центробежном насосе нормально функционирует гидравлический затвор?

3. Можно ли установить максимальный КПД конкретного, но безымянного насоса?

4. Будет ли работать насос типа К, если его вал расположить вертикально?

5. Почему центробежный насос называют центробежным?

6. Будет ли работать осевой насос, если убрать выправляющий аппарат?

7. Можно ли определить коэффициент быстроходности n_s, имея марку насоса (например 4КМ-100/50)?

8. Можно ли определить максимальный КПД насоса типа Д, зная только его марку (например Д 500-40)?

9. В чем заключается сходство и отличие насосов ЭЦВ от других изучаемых центробежных насосов?

10. Почему на напорном патрубке осевого насоса не рекомендуется устанавливать задвижку?