Конструкция и монтажные характеристики

Среди различных классов и видов насосов наиболее представительное место занимают центробежные и осевые. Отрасли -- потребители этого оборудования с каждым годом предъявляют к нему все более растущие требования, связанные с интенсификацией технологических процессов и увеличением рабочих параметров (подачи, давления, температуры и т.д.). Особенно высокие требования к насосам выдвигаются со стороны химической и смежной с ней отраслей промышленности. Наряду с гидравлическими и энергетическими показателями — подачей, напором, всасывающей особенностью, КПД — предъявляются различные эксплуатационные требования. В первую очередь: простота и удобство обслуживания, монтажа, демонтажа и замены быстроизнашивающихся деталей; коррозионная и эрозионная стойкость; отсутствие или минимальная утечка жидкости через уплотнения вала; минимальный уровень шума и вибраций; работоспособность в течение длительного времени при положительной и отрицательной температуре; поддержание заданного давления или разрежения на входе в насос; возможность предотвратить застывание и кристаллизацию рабочей жидкости в насосе; взрыво-безопасность, самовсасывание и т.п.

Центробежные насосы подразделяются на типы и исполнения:

• по взаимному расположению рабочего колеса и опор — консольные, у которых рабочее колесо посажено на консольную часть вала, и межопорные, где рабочее колесо расположено между опорами вала;
• по соединению рабочих органов с приводным электродвигателем — с автономными опорами и моноблочные, у которых рабочее колесо посажено на вал электродвигателя;
• по расположению рабочих органов относительно уровня жидкости во всасывающей емкости — выносные и погружные, у которых рабочие органы находятся ниже уровня откачиваемой жидкости;
• по наличию уплотнения - с уплотнением и герметичные (бессальниковые);
• по положению оси вала - горизонтальные и вертикальные;
• по наличию устройства самовсасывания - самовсасывающие и несамовсасывающие.

Центробежные и осевые насосы составляют группу лопастных насосов. В центробежном насосе поток жидкости поступает параллельно его оси, поворачивается и выходит в радиальной плоскости, перпендикулярной оси насоса. В осевом насосе поток жидкости движется параллельно оси.

К основным узлам лопастных насосов (являющихся общими независимо от их марки) относятся: рабочее колесо, подводящее и отводящее устройства, уплотнения, устройства для уравновешивания осевых сил и подшипники. Рабочее колесо (рис. 43) представляет собой, как правило, отливку, состоящую из основного и покрывающего дисков, между которыми отлиты лопасти, образующие межлопастные каналы.

В одноступенчатых насосах в качестве подводящего устройства применяют короткий конфузорный или цилиндрический патрубки (осевой подвод), в многоступенчатых - боковой подвод, причем в центробежных насосах его выполняют в виде кольцевых камер либо полуспиралей, а в осевых — в виде изогнутой трубы или камеры.

В многоступенчатых центробежных насосах за рабочим колесом располагают направляющий аппарат, состоящий из нескольких лопаток, образующих канал, который обеспечивает частичный спиральный отвод жидкости по дуге окружности, охватывающей рабочее колесо. Особенностью осевых Насосов является выполнение направляющего аппарата, который представляет собой ряд неподвижных профильных лопаток, образующих диффузорные каналы.

Концевые уплотнения насосов бывают двух типов. Сальниковое уплотнение (см. рис. 9) хорошо работает на холодной воде при давлении перед сальником до 1 МПа с частотой вращения втулки вала до 20 м/с. Величина усилия на гайки нажимной втулки должна быть минимальной, обеспечивающей герметичность уплотнения. При правильной работе сальника через него должна протекать тонкой струйкой вода, которая служит для смазки колец набивки и отвода части тепла, выделяющегося при трении. Специальные конструкции сальника (см. рис. 10) могут работать и при более высоких значениях давления и частоты вращения.

Рис. 43. Рабочие колеса лопастных насосов а -- с цилиндрическими лопастями; б « с пространственными лопастями; в « диагональное; г - с одной лопастью; д « полуоткрытого типа; е - трехканальное; ж т- открытого типа; з — осевого насоса; и — двухстороннего типа

Если насос работает с разрежением на входе или перекачивает химически активные или горячие жидкости, к сальниковому уплотнению подводится запирающая жидкость, которая одновременно служит и для охлаждения. Для этого между кольцами набивки устанавливают гидравлическое кольцо и в этом месте образуется гидрозатвор. Если давление перед сальником превышает 1 МПа, то сальник разгружают через цилиндрическую дросселирующую щель для отвода части жидкости в емкость с низким давлением.

Для уравновешивания осевой силы, достигающей десятков тонн и возникающей при работе насоса, и направленной в сторону всасывания, применяют гидропяту или разгрузочный барабан.

Насосы небольшой мощности, как правило, снабжают шариковыми подшипниками и подпятниками. Смазка их осуществляется жидким маслом из ванны в корпусе подшипника. Более крупные центробежные насосы конструируют с применением роликовых подшипников с цилиндрическими и коническими роликами.
Крупные насосы большой подачи выполняют с подшипниками скользящего трения. В одних случаях применяют смазку с помощью колец, висящих свободно на валу и поднимающих масло на вал из ванны в корпусе подшипника; в других случаях масло подают в подшипники при помощи насоса.

Корпус насоса выполняют в двух основных конструктивных формах - секционной или с горизонтальным разъемом.

Секционный корпус состоит из ряда одинаковых секций, число которых на 1 меньше количества ступеней давления насоса. Цоследняя ступень давления обычно размещается в замыкающей секции, несущей напорный патрубок насоса. Каждая секция представляет собой цилиндрическую, литую из чугуна или стали толстостенную оболочку, включающую разделительную диафрагму, а также прямой и обратный направляющие аппараты.

Корпус с горизонтальным разъемом состоит из двух цельнолитых из чугуна или стали половин, из которых нижняя несет всасывающий и напорный патрубки.

Половины корпуса у многоступенчатых насосов иногда несут в себе диафрагмы и лопасти прямых и обратных направляющих аппаратов и уплотнительных колец.

Существуют многоступенчатые насосы с корпусом, состоящим и из двух половин, с безлопастными направляющими аппаратами. В таких случаях цельнолитые половины корпусов выполняются со спиральными направляющими каналами. Обе половины корпуса имеют фланцы. Примыкающие одна к другой плоскости фланцев простроганы и отшлифованы. Крепежные болты стягивают фланцы с помещенной между ними тонкой прокладкой или мастикой.

Горизонтальные насосы и привод (электродвигатели или паровые турбины) изготовляют в виде агрегированного блока, имеющего общую опорную плиту (раму). Для регулирования рабочих параметров некоторых типов насосов путем изменения скорости вращения ротора применяют гидромуфту (рис. 44).

К специальным горизонтальным насосам относятся: питательные марки ПЭ — для подачи питательной воды к паровым котлам; конденсатные марки Кс — для перекачки конденсата; сетевые марки СЭ « для подачи технической воды; марки ГР и Гру — для перекачки гидросмесей с твердыми включениями; марки БМ — для бумажной массы; марки Д и НМ — для нефтепродуктов; марки X и АХ — для химических производств.

Условные обозначения марок насосов приведены ниже:

• питательные насосы: П — питательный, Э — электронасос, цифры соответственно — производительность, давление и номер модификации. Минимальная масса насоса 11,2, максимальная — 46,3 т;
• конденсатные насосы: Кс — конденсатный, Д — с двусторонним подводом жидкости, цифры, соответственно — производительность, давление. Минимальная масса насоса 1,2, максимальная — 5 т;
• сетевые насосы: С — сетевой, Э — электронасос, цифры аналогично насосам марки Кс. Минимальная масса насосных агрегатов 5,2, максимальная — 15,3 т;
• насосы для гидросмесей с твердыми включениями: цифры до букв — диаметр всасывающего патрубка, уменьшенный в 25 раз, Гр — грунтовый, Гру — грунтовый с увеличенным проходным сечением проточной части, Л -- легкий однокорпус-ный, Т — тяжелый двухкорпусный с защитной футеровкой, К — корундное покрытие, цифры после букв — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз. Минимальная масса насосных агрегатов 2,6, максимальная - 52,3 т;
• насосы для бумажной массы ВМ: обозначения аналогичны насосам марок Гр и Гру. Минимальная масса насосных агрегатов 1,5, максимальная — 4,1 т;
• насосы для нефтепродуктов: цифры - производительность, давление. Минимальная масса насосных агрегатов 2,8, максимальная - 15,8 т;
• насосы для химического производства: X — химический, цифры перед буквой — диаметр всасывающего патрубка, уменьшенный в 25 раз, после буквы - коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз. Минимальная масса насоса 1,1, максимальная — 2,2 т; АХ - абразивно-химический, цифры в числителе — производительность, в знаменателе — давление. Минимальная масса насоса 1,1, максимальная — 2,9 т.

Вертикальные лопастные насосы с двух-, шестилопастным рабочим колесом изготовляют двух типов: О — с жестким креплением лопастей и Оп — с поворотным креплением колеса (рис. 45, 46).

Направляющий аппарат насосов выполняют из чугуна. Корпус подшипника и крышка сальника имеют осевой разъем. Мягкая набивка сальника состоит из отдельных колец просаленного хлопчатобумажного шнура. Лопасти колес изготовлены из литой стали. Разъемная камера лопастного колеса представляет собой сварную конструкцию, фундаментное кольцо отлито из чугуна. Вал вращается в двух подшипниках скольжения с резиновыми или магнофолевыми вкладышами. Подшипники смазываются водой, перекачиваемой насосом. Жидкость подается к лопастному колесу через подводящую трубу. Для привода насосов применяют вертикальные синхронные электродвигатели с возбудителем или асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Вал насоса и ротор электродвигателя соединяют полумуфтами непосредственно или через промежуточный вал (в зависимости от расстояния между насосом и электродвигателем). Условное обозначение насосов марки Оп: первые цифры — номер типового колеса, вторые — диаметр колеса, уменьшенный в 10 раз. Минимальная масса насоса 5, максимальная — 90 т (то же, электродвигателя -- 7 и 136).

Насосы типа В -- центробежные вертикальные одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа (рис. 47) предназначены для водоснабжения тепловых и атомных электростанций, водопроводных и оросительных систем, а также различных отраслей народного хозяйства. Основные узлы насоса: ротор, состоящий из рабочего колеса и вала, корпус (спиральный отвод), крышка, направляющий подшипник, уплотнение и подвод. Подачу перекачиваемой воды осуществляют колесом и коническим переходным патрубком, либо всасывающей трубой коленчатого типа, выполненной в бетоне.

Условное обозначение насосов марки В — цифры перед буквой — диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз, после буквы — округленный коэффициент быстропроходности насоса, уменьшенный в 10 раз, М — модернизированный. Минимальная масса насоса 8,4, максимальная 34 т (то же, электродвигателя - 12 и 80).