Осевой насос

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат

Курсовая работа выполнена в объеме: 28 страниц, 2 таблиц, 1 схема, 9 рисунков, 10 источников.

Ключ слова: Осевой насос, назначение, устройство, основные характеристики, теоретические основы работы, параметры рабочего колеса, расчет рабочего колеса, основы эксплуатации, безопасность.

В курсовой работе дана краткая информация о осевых насосах. Их устройство, назначение, основные характеристики. Рассчитаны параметры рабочего колеса на примере осевого насоса ОПВ 2-110 и построен чертеж рабочего колеса в программе «Компас». Дана краткая информация о основах эксплуатации, безопасности и анализе основных неисправностей.

Рэферат

Курсавая праца выканана ў аб'еме: 28 старонак, 2 табліц, 1 схема, 9 малюнкаў, 10 крыніц.

Ключ словы: Восевай помпы, прызначэнне, прылада, асноўныя характарыстыкі, тэарэтычныя асновы працы, параметры рабочага колы, разлік рабочага колы, асновы эксплуатацыі, бяспека.

У курсавой працы дана кароткая інфармацыя аб восевых помпах. Іх прылада, прызначэнне, асноўныя характарыстыкі. Разлічаны параметры рабочага колы на прыкладзе восевага помпы ОПВ 2-110 і пабудаваны чарцеж рабочага колы ў праграме «Компас». Дана кароткая інфармацыя аб асновах эксплуатацыі, бяспекі і аналізе асноўных няспраўнасцяў.

Abstract

Course work had been completed: 28 pages, 2 tables, 1 figure, 9 drawings, 10 sources.

Key words: Axial pump, purpose, design, main characteristics, theoretical basis, parameters of the impeller, the calculation of the impeller, principles of operation, security.

The coursework brief information on the axial pumps. Their device, the purpose, the basic characteristics. Calculated the parameters of the impeller on the example of axial pump OPV 2-110 and built drawing impeller in the program «Compass». Brief information about the basics of operation, safety and analysis of the major faults.

насос сервисный модификация



Введение

Насос - это гидравлическая машина, которая, при помощи двигателя, преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости. Существует 2 основных разновидности насосов: объемные и динамичные. Основой для данной градации является тип преобладающей в насосе силы, в динамичных преобладает инертная сила, а в объемной - сила давления.

Осевой насос -- насос, в котором движение жидкости и приращение напора происходит за счет преобразования кинетической энергии.

Есть две основных разновидностей осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми. Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности до 1500 об/мин. Осевые насосы не имеют себе равных, когда необходимо сочетание низкого напора при высокой производительности, особенно при работе с агрессивными или абразивными жидкостями. Увеличенный ресурс, надежность и исполнение под требования заказчика позволяют насосам работать практически с любыми жидкостями.

Развитие осевых насосов основывалось на опыте аналогичных им гидротурбин. Проектирование и исследование осевых (пропеллерных и поворотно-лопастных) Н. относится к концу 19 -- началу 20 вв. В СССР эти насосы разрабатываются начиная с 1932 на заводе «Борец» (под руководством М. Г. Кочнева), во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромашиностроения (С. С. Руднев и др.), в харьковском институте «Промэнергетика» (Г. Ф. Проскура и др.), а с 1934 на опытной установке в г. Дмитрове (под руководством И. Н. Вознесенского). Большую роль в создании теории и совершенствовании конструкции центробежных и осевых Н. сыграли труды Л. Эйлера, О. Рейнольдса, Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, К. Пфлайдерера и др. учёных.

В настоящее время насосы огромных размеров перекачивают нефть, воду, химические продукты. Применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях народного хозяйства. Без насосов не мог бы работать ни один завод, ни одна фабрика. Насосами оборудованы пожарные автомобили и суда. Топливо и смазочные материалы в современных двигателях внутреннего сгорания также подаются насосами.

1. Назначение, устройство, основные характеристики

Осевые насосы предназначены для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса (изображено на рис 1.1). Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси.

1 -- рабочее колесо, 2 -- направляющий аппарат, 3 -- цилиндрический

Рис. 1.1 Схема осевого насоса

Есть две основных разновидностей осевых насосов: жестколопастные с лопастями(ОВ) (рис 1.2), закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными.

Осевые насосы типа ОВ (ОПВ) применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях хозяйства, требующих значительного расхода воды. Это вертикальные насосы с выходным патрубком, выправляющим аппаратом и отводным коленом, в котором располагается рабочее колесо на вертикальном (основном) валу.

Основные детали насоса: 1 и 9 - подшипник, 2 - втулки защитные, 3 - корпус, 4 - рабочее колесо, 5 - выправляющий аппарат, 6 - смотровой люк, 7 - вал, 8 - отвод, 10 - узел уплотнения.

Рис. 1.2 Разрез типа ОВ

Поворотно-лопастные(ОПВ) (рис.1.3), оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей.



Основные детали насоса: 1 - обтекатель, 2 - рабочее колесо с поворотными лопастями, 3 и 8 - подшипник, 4 - выправляющий аппарат, 5 - вал, 6 - отвод, 7 - патрубок вала, 9 - узел уплотнения вала, 10 - механизм поворота лопастей.

Рис. 1.3 Разрез типа ОПВ

Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми. Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности до 1500 об/мин.

В выправляющем аппарате, расположенном над колесом, имеются лопатки. Промежуточный вал, соединенный с ведущим электродвигателем и находящийся вне корпуса насоса, подсоединяется к основному валу. Конструкция предусматривает возможность ремонта рабочего колеса без разборки агрегата.

Основной особенностью осевых насосов является конструкция рабочего колеса. Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, каждое из которых представляет собой обтекаемое изогнутое крыло с закрученной передней кромкой, набегающей на поток. При перемещении профиля лопасти при вращении рабочего колеса давление жидкости над профилем повышается, а под профилем -понижается за счёт изменения скорости течения жидкости вдоль нижней и верхней поверхностей профиля. Благодаря этому создается напор насоса. Рабочее колесо насоса вращается в трубчатой камере. Основной поток в пределах колеса движется в осевом направлении, что и определило название насоса.

Двигаясь поступательно, перекачиваемая жидкость одновременно несколько закручивается рабочим колесом. Для устранения вращательного движения жидкости служит выправляющий аппарат, через который жидкость попадает в коленчатый отвод, соединяемый с напорным трубопроводом. Жидкость подводится к рабочим колёсам небольших осевых насосов с помощью конических патрубков. У крупных насосов для этой цели служат камеры и изогнутые всасывающие трубы относительно сложной формы.

В обозначении типоразмера насоса цифра после букв - модель рабочего колеса (2,3,5,10,11,16,19,34); следующая цифра - диаметр рабочего колеса в см.; после цифр указывается модификация исполнения.

Насосы выпускаются нескольких модификаций основного исполнения:

К - с подводом камерного типа (подвод коленчатого типа обычно не обозначается);

М - малогабаритный;

МБ - моноблочный;

МБК - моноблочный с подводом камерного типа.

Диагональные насосы, предназначенные для перекачивания воды с температурой 45°С, изготовляются двух видов:

ВД - диагональный вертикальный насос с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса - основное исполнение;

ВДП - диагональный вертикальный насос с приводом поворота лопастей рабочего колеса.

Погружные осевые насосы типа ОПВ представляют собой моноблочные агрегаты со встроенными асинхронными электродвигателями, помещенными в герметичный стальной корпус с избыточным давлением воздуха(рис.1.4). Сжатый воздух подводится по специальным трубопроводам.

Основные детали насоса: 1 - ротор, 2 - статор электродвигателя, 3 - узел ввода кабеля, 4 и 5 - штуцер подачи подпорного воздуха, 6 - узел уплотнения вала, 7 - рабочее колесо, 8 - сигнализатор протечек, 9 - сборник.

Рис. 1.4 Разрез погружного насоса

У диагональных насосов поток жидкости, проходящий через рабочее колесо, направлен не радиально, как у центробежных насосов, и не параллельно оси, как у осевых, а наклонно, как бы по диагонали прямоугольника, составленного из радиального и осевого направлений.

Наклонное направление потока создает основную конструктивную особенность диагональных насосов - наклонное к оси насоса расположение лопастей рабочего колеса. Это обстоятельство позволяет использовать при создании напора совместное действие подъемной и центробежной сил и по своим рабочим параметрам диагональные насосы занимают промежуточное положение между центробежными и осевыми.

В связи с большими размерами насосов, для которых строится насосная станция, с учётом конкретной марки насоса, вопрос о взаимозаменяемости не стоит в практическом плане.

Поворотно-лопастные насосы типа ОПВ и ДПВ имеют механизм для разворачивания от руки или с помощью серводвигателя (электрического или гидравлического) лопастей рабочего колеса от минимального угла мин до максимального макс, что приводит к почти эквидистантному смещению напорной характеристики насосов вверх. На рис.1.5 показаны характеристики насоса типа ОПВ при неизменной частоте вращения и разных значениях угла (аналогичные характеристики у насосов типа ДПВ).

Характеристики насосов указанных типов имеют при данном два основных участка: плавно ниспадающий рабочий участок (правая ветвь) и более круто падающий нерабочий участок (левая ветвь, прилегающая к оси ординат). Между ними расположен переходной восходящий участок. Если характеристика сети пересекает характеристику насоса в пределах ее рабочего участка, насос работает устойчиво. Если же сопротивление сети возрастает таким образом, что точка пересечения характеристик переходит на верхнюю точку рабочего участка характеристики насоса (точка 5), система становится неустойчивой и насос практически скачкообразно переходит на нерабочий участок его характеристики при том же давлении (точка 6). Работа насоса сопровождается при этом кавитационными явлениями, гидравлическим ударами, вибрацией, стуками, что, как правило, приводит к его повреждению, вплоть до поломки лопастей.

Завод-изготовитель запрещает работу осевых и диагональных насосов на нерабочей ветви характеристики. Исходя из условий надежности и экономичности эксплуатация насосов, завод ограничивает рабочую зону режимов работы осевых и диагональных насосов. На рис. 5 границы этой зоны показаны жирной линией. На этом рисунке нанесены также линии допустимого кавитационного запаса hдоп и линии постоянного КПД насоса н.

Поворотом рабочих лопастей обычно достигается изменение подачи насоса от 100 до 70-80% максимального значения. Эти режимы лежат да характеристике тракта в диапазоне подач от точки 1 до точки 2. Применение двухскоростных электродвигателей позволяет расширить диапазон регулирования.

Циркуляционные насосы типа ОПВ и ДПВ могут работать параллельно на общую сеть при условии установки рабочих лопастей однотипных насосов на одинаковый угол. Следует, однако, учитывать, что насосы одного типа могут иметь из-за различного их состояния несовпадающие между собой точно напорные характеристики. Поэтому блочное включение насосов типа ОПВ и ДПВ с раздельной работой каждого насоса на свой участок сети является предпочтительным. В этом случае исключается взаимное воздействие насосов при несовпадении их характеристик, случайном различии углов установки лопастей или разной степени износа проточных частей насосов. При параллельной же работе осевых насосов увеличение гидравлического сопротивления сети может привести к тому, что один из параллельно включенных насосов, характеристика которого по указанным выше причинам отличается от напорных характеристик других насосов, перейдя на недопустимый режим работы, отвечающий нерабочей ветви характеристики.

Вследствие особенностей формы напорной характеристики осевые и диагональные насосы более чувствительны к изменению характеристики сети из-за различных эксплуатационных неполадок (рис.1.5)



Н - давление; Q - подача; макс, мин - максимальный и минимальный угол поворота лопастей насоса; н - КПД насоса; hдоп - допустимый кавитационный запас; hгеод - геодезическая высота подъема воды; hсл.к - высота до верхней точки сливной камеры; Hмакс - линия максимально допустимого статического давления при пуске насоса на заполненный водовод.

Рис. 1.5 Характеристика осевого насоса типа ОПВ

2. Теоретические основы работы

Принцип действия осевых насосов заключается в том, что лопасти рабочего колеса, которые, вращаясь, воздействуют на верхнюю и нижнюю поверхности жидкости, благодаря чему над лопастью давление повышается, а уже под лопастью - снижается, одновременно выделяя энергию, которая непосредственно и создает напор насоса.

Преобразование энергии в осевом насосе происходит в результате взаимодействия потока жидкости с подвижными лопатками, здесь жидкость участвует одновременно в поступательном движении вдоль оси вращения рабочего колеса и вращательном движении вокруг той же оси (рис.2.1).

Рис. 2.1 Схема осевого насоса

Эти два движения составляют абсолютный поток, подобный движению по винтовой поверхности. При такой асимметричности движения осевой насос располагается в цилиндрической трубе, которая является продолжением трубопровода. Насос как бы вмонтирован в трубопровод, а проточная часть его представляет собой пространство заключенное между корпусом, рабочим колесом пропеллерного типа и неподвижными лопатками направляющего аппарата. Во втулку направляющего аппарата проходит вал насоса и обычно располагается подшипник; втулке рабочего колеса придается обтекаемая форма. Когда жидкость проходит между вращающимися лопатками пропеллерного колеса, последние передают энергию потоку жидкости и вращают его. Для уменьшения потерь кинетической энергии от закрутки потока и устранения вращательного движения на выходе из насоса устанавливают неподвижные лопатки направляющего аппарата, которые выпрямляют поток и направляют его вдоль оси напорного трубопровода. Осевые насосы относятся к наиболее быстроходным насосам, в основу теории которых положены законы о подъемной силе и лобовом сопротивлении ряда обтекаемых профилей.

Поступающая в насос с осевой скоростью, жидкость попадает на рабочее колесо, которое вращается с угловой скоростьюЩ. Далее при движении между вращающимися лопатками частицы жидкости участвуют в относительном движении вдоль межлопаточного канала со скоростью и переносном (окружном) со скоростью , где r -- расстояние частицы жидкости от оси вращения (рис.2.2).

Рис. 2.2 Вращающиеся лопатки

Следовательно, абсолютная скорость потока жидкости на входе в рабочее колеса (рис.2.3).

Рис. 2.3Треугольники скоростей на входе из рабочего колеса

Абсолютная скорость потока жидкости на выходе из рабочего колеса . Выйдя из рабочего колеса с абсолютной скоростью с2, жидкость попадает на лопатки направляющего аппарата, где вдоль изогнутых лопаток происходит изменение абсолютной скорости от значения с2 до сz (см.рис.2.4).



Рис. 2.3 Треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса

Треугольники скоростей в проточной части осевого насоса можно заменить скоростными треугольниками, а цилиндрическое сечение лопастей рабочего колеса радиуса r -- разверткой на плоскости (см.рис.2.3). Развертка цилиндрического сечения на плоскость дает бесконечную решетку профилей. Обтекая установленные под углом вращающиеся лопатки, поток жидкости перед каждой лопаткой разветвляется на две части и вновь смыкается у выходных кромок лопаток.

Скорости жидкости в ветвях потока между лопатками будут различные, поскольку за один и тот же промежуток времени до точки схода ветвей частицы жидкости вдоль тыльной поверхности лопаток проходят больший путь, чем частицы, движущиеся вдоль передней (рабочей) поверхности.

Поэтому относительная скорость частиц вдоль передней стороны будет меньше скорости частиц, проходящих вдоль тыльной поверхности. Это обусловливает повышение давления вдоль передней поверхности и уменьшение давления с тыльной стороны лопаток, а разность скоростей перед точкой схода ветвей приводит к отклонению потока, где u -- окружная скорость на данном радиусе; c1u, c2u-- проекции абсолютной скорости на направление окружной скорости.

Отклонение потока лопатками свидетельствует о том, что в осевом насосе передача энергии от лопаток к потоку происходит за счет изменения направления абсолютных скоростей в межлопаточных каналах или, что-то же, за счет изменения момента количества движения жидкости, проходящей через насос. Применяя на этом основании к потоку жидкости в межлопаточных каналах теорему об изменении момента количества движения, запишем выражение для определения теоретического напора осевого насоса:

(2.1)

где u -- окружная скорость на данном радиусе; c1u, c2u-- проекции абсолютной скорости на направление окружной скорости. При отсутствии вращения потока на входe в насос жидкость входит в колесо в осевом направлении или clu = 0. В этом случае уравнение теоретического напора осевого насоса имеет вид:

(2.2)

Лопатки рабочего колеса насоса конструируются таким образом, чтобы напор, создаваемый элементами лопатки, расположенными на различных радиусах r, оставался одинаковым. С этой целью лопатки выполняются закрученными, т. е. каждому радиусу r соответствует свой угол установки профиля - В связи с увеличением окружной скорости вдоль радиуса r эти углы уменьшаются при переходе от корня к концу лопасти. Действительный напор Н, развиваемый насосом, меньше теоретического. При ориентировочных подсчетах величину напора осевого насоса Н можно определить по формуле:

(2.3)

Кn -- коэффициент напора, зависящий от коэффициента быстроходности насоса ns, и -- окружная скорость на внешнем диаметре рабочего колеса,

(2.4)

(здесь D -- диаметр рабочего колеса в м). Производительность осевого насоса можно определить, пользуясь уравнением расхода где -- осевая скорость в m/сек, - площадь выходного сечения потока в мг. Площадь выходного сечения определяется по уравнению

(2.5)

где D -- диаметр рабочего колеса в м, d -- диаметр втулки рабочего колеса м. Следовательно, производительность осевого насоса равна

(2.7)

Осевая скорость сz при ориентировочных расчетах может быть принята по формуле где ,

(2.8)

H --полный напор насоса в м. Осевые насосы имеют высокий коэффициент полезного действия и выпускаются производительностью от 0,1 до 30 м3/сек при напоре до 9 м вод. ст. Большая быстроходность осевых насосов от 500 до 1500 приводит к тому, что кавитационная устойчивость их значительно понижена, поэтому осевые насосы устанавливаются с подпором. Достоинствами осевых насосов является простота и компактность конструкции, небольшой вес по сравнению с центробежными насосами и возможность использования их для подачи загрязненных жидкостей.

3. Расчет параметров рабочего колеса

В таблице 1 приведены технические характеристики для расчета основных параметров рабочего колеса.

Таблица 1 Технические характеристики насоса

Наименование характеристик	Ед. измерения	Данные
Напор	м	15
Потребляемая мощность насоса	кВт	1000
Число лопастей	-	5
Частота вращения	об/мин	485
Масса	кг	7600
Подача	м3/час	18000
Мощность	кВт	1000
Напряжение	В	6000
Габариты	см	2540x1400x5250

Расчет рабочего колеса проводится на примере осевого насоса представленного на рис.3.1.



Рис. 3.1 Осевой насос ОПВ 2-110

Коэффициент быстроходности насосов

ns=485 об/мин = 8,08об/с; Q=18000 м3/ч =5 м3/с;

(3.1)

Где k=3,65

По коэффициенту быстроходности можно определить классификацию насоса (Таблица 2).

Таблица 2 Классификация насосов, критерии быстроходности

Осевые насосы	Критерий быстроходности (ns)
Со спрямляющим аппаратом	120…250
С листовыми кручеными лопатками	250…600

Тип насоса- с листовыми кручеными лопатками;

Приведенный диаметр входа в рабочее колесо:



(3.2)

Где k=5

КПД насоса

Общий КПД

(3.4)

зг - гидравлический КПД насоса. Учитывает потери мощности на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе;

зоб - объемный КПД насоса. Учитывает потери мощности из-за трения вращающихся элементов и утечек через уплотнения;

змех - механический КПД насоса. Учитывает потери мощности из-за трения в подшипниках и уплотнениях.

змех примем как 0,94;

Мощность на валу насоса, кВт

Диаметр вала

Диаметр ступицы (втулки) рабочего колеса

Длина ступицы (втулки) рабочего колеса

Входные диаметры рабочего колеса

Диаметр входа в рабочее колесо, м

Диаметр входа на рабочие лопасти, м

(3.12)

Характерные скорости на входе в рабочее колесо

Окружная скорость на входе в каналы (межлопастной канал) рабочего колеса

Скорость входа на рабочее колесо

Ширина лопасти на входе

Окружная скорость на выходе из колеса

Диаметр выхода из рабочего колеса

Соотношение диаметров входа и выхода

Ширина лопасти на выходе при условии

4. Основы эксплуатации

Осевые насосы для водоотведения должны ежегодно подвергаться плановому осмотру и сервисным работам. Плановый осмотр насоса должен проводиться на месте и включает в себя:

- проверка уровня масла и замена его при необходимости.

- проверка зазора рабочего колеса и регулировка в случае, если зазор увеличился в результате износа на 2 мм и более. Для насосов, у которых возможность регулировки зазора отсутствует, восстановление зазора и нормальной работы насоса требует установки новых запасных частей:

- измерение изоляции электродвигателя.

-проверка подъемной цепи и подъемной скобы.

-общая проверка насоса и контроль его работы.

В сервисной инструкции изложена подробная информация по обслуживанию насоса. Персонал, занятый техническим обслуживанием должен обладать соответствующей квалификацией для выполнения такого рода работ. В случае необходимости, замена рабочего колеса в процессе обслуживания может выполняться непосредственно на месте. Замена уплотнения вала и другие работы внутри водонепроницаемых частей двигателя должны выполняться только квалифицированными специалистами.

Получение запасных частей для погружных насосов, изготавливаемых известными фирмами-производителями, не является проблемой. Насосы определенной серии выпускаются длительное время, и детали для них всегда имеются на складах производителя, как для сборки новых насосов, так и для ремонта уже имеющихся.

Безопасность

Наиболее важными факторами риска, связанными с работой насосов для перекачки сточных вод, являются:

- электричество;

- подъем и перемещение насосов;

- высокая температура поверхности насосов, установленных сухим способом;

- подъем и перемещение частей насосов в процессе обслуживания и ремонта;

- возгорания и взрывы во взрывоопасных средах;

- риски для здоровья, как следствие контакта работников со сточными водами.

Существуют следующие международные стандарты в области насосов и безопасности насосов:

- EN 809 (1998). Насосы и детали насосов для жидкостей - общие требования по безопасности;

- prEN 13386 (1999). Насосы для жидкостей - погружные насосы и детали насосов - особые требования к технике безопасности (Рекомендации 2002).

Ремонт осевых насосов:

Опыт эксплуатации крупных насосов, перекачивающих жидкости с абразивными частицами, показал, что детали проточной части подвергаются интенсивному гидроабразивному и кавитационному изнашиванию.

Абразивное изнашивание материала происходит в результате механического воздействия на него (резания или царапания) твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. При этом с изнашиваемой поверхности удаляется материал либо в виде очень тонкой стружки, либо в виде фрагментов, предварительно выдавленных из деформированной царапины, либо в виде дисперсных частиц, хрупко отделяющихся при однократном или многократном воздействии.

Гидроабразивное изнашивание является разновидностью абразивного изнашивания, когда износ происходит при совместном воздействии на материал детали твердых абразивных частиц и потока воды, несущего эти частицы.

Кавитация представляет собой сложное физическое явление, характеризующееся появлением в потоке пустот (каверн) в результате уменьшения местного давления ниже давления водяных паров при данной температуре. При перенесении пузырьков, насыщающих кавитационную каверну, в зону повышенных давлений содержащийся в них пар мгновенно конденсируется и окружающая жидкость с большой скоростью заполняет освободившийся объем. При упругом сжатии пузырьков происходит чередование больших давлений и последующих разрежений, вызывающих колебание частиц окружающей жидкости со звуковой и ультразвуковой частотами (микро удары). Воздействуя на детали проточной части насоса, эти колебания вызывают разрушение их поверхности.

Кроме механического воздействия кавитации на разрушение металла оказывают влияние химическое воздействие, обусловленное высокой активностью кислорода воздуха в момент выделения его из воды, и процессы электромеханической коррозии.

Кавитацию, которой подвергаются насосы, можно подразделить на следующие виды: профильную, происходящую при обтекании потоком рабочего колеса за счет общего понижения давления до давления парообразования на стороне разрежения; щелевую, возникающую в результате больших скоростей в зазорах между вращающимися и неподвижными деталями; местную (срывную), протекающую за счет местного понижения давления.

Суммарное воздействие всех этих факторов вызывает интенсивный износ и разрушение элементов проточной части насосов, особенно рабочих колес.

На рис. 8.1 показаны характерные повреждения лопастей и втулки рабочего колеса осевого насоса. Наиболее интенсивному разрушению в лопастях подвержены периферийные кромки в зазоре между лопастью и камерой рабочего колеса и поверхность пера лопасти, особенно с тыльной стороны, ближе к периферии. Во втулке наиболее интенсивно изнашивается поверхность в зоне зазоров с торцевой частью пера лопасти со стороны входной и выходной кромок.

При длительной эксплуатации насосов возникают трещины в лопастях из-за работ с повышенной вибрацией и в нерасчетных режимах, плохого качества материала, а также усталости металла. Трещины чаще всего возникают в гантельном переходе от фланца к перу лопасти и в углах пересечения периферийной и входной кромок, что является причиной поломки и отрыва лопастей.

В поворотно-лопастных рабочих колесах наблюдается утечка масла из внутренней полости за счет нарушения герметичности и износа сопрягаемых деталей механизма разворота лопастей, приводящего к появлению люфтов и "качке" лопастей относительно втулки.

Одним из наиболее распространенных дефектов рабочего колеса является нарушение статической балансировки из-за неравномерного износа и утери балансированного груза.

Преимущества осевых насосов:

Осевые насосы не так чувствительны к загрязнению жидкости (что вызывает износ и истирание лопаток), как центробежные, поэтому в случае небольших напоров они имеют преимущество перед центробежными при водозаборе из рек и каналов, несущих наносы. Для получения напоров более 10 м применяют двухступенчатые и трехступенчатые осевые насосы. Их изготовляют с вертикальным или горизонтальным валом. В первом случае насосы называются вертикальными, во втором -- горизонтальными. Эти насосы обеспечивают плавную и непрерывную подачу перекачиваемой жидкости при достаточно высоких значениях коэффициента полезного действия. Относительно простое устройство обеспечивает их высокую надежность и достаточную долговечность. Отсутствие поверхностей трения, клапанов создает возможности для перекачивания загрязненных жидкостей. Простота непосредственного соединения с высокооборотными двигателями способствует компактности насосной установки. Они являются основными насосами в химической промышленности.

Недостатки осевых насосов.

Ограниченность их применения в области малых производительностей и больших напоров, что объясняется снижением КПД при увеличении числа ступеней для достижения высоких значений Н.

Возможное применение:

химическая промышленность;

горнодобывающая и минеральная;

нефтяная промышленность;

целлюлозно-бумажная;

коммунальные службы;

общее - перекачивание необработанной воды, регулирование паводков и борьба с наводнениями;

пищевая промышленность;

Особенности:

несколько исполнений рабочего колеса для оптимизации КПД и производительности;

конусообразная сальниковая камера увеличивает срок службы;

возможность отсоединения привода без отключения насоса от трубопровода в стандартном исполнении для типоразмеров с присоединениями вплоть до 914.4 мм;

жесткая стойка подшипника и вал обеспечивают длительный ресурс в сложнейших условиях эксплуатации в непрерывном режиме;



Заключение

В результате выполнения курсовой работы было рассмотрено устройство осевого насоса, виды насосов, классификация ( жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей) , основное назначение осевых насосов (на производстве и в быту) , основные характеристики. Так же был рассмотрен принцип действия, способы преобразования энергии в осевых насосах, теоретические характеристики и зависимости, треугольники скоростей при вращении лопастей. Были рассмотрена взаимосвязь между основными параметрами осевого насоса. Были приведены рисунки со схемой осевого насоса, разрезами нескольких типов осевых насосов, характеристикой насоса, а также рисунки треугольников скоростей при вращении лопастей.

Были рассчитаны основные параметры рабочего колеса на примере осевого насоса ОПВ 2-110, а именно:

коэффициент быстроходности равен 519;

выбран тип насоса;

приведенный диаметр входа в рабочее колесо равен 0,018 м ;

КПД насос равен 0,8;

мощность на валу насоса равна 1,1 кВт ;

характерные скорости на входе в рабочее колесо равны на входе 2,33м/с, на выходе 21,11 м/с;

Так же был построен эскиз рабочего колеса в программе Компас. На эскизе отмечены все диаметры и длины рассчитанные в ходе работы. которые находятся в таблице 1.

Так же были рассмотрены основы эксплуатации осевых насосов . Анализ характерных отказов и неисправностей, методы их устранения , методы и аппаратура для контроля и анализа, диагностики основных рабочих параметров, основные регулировки, положительные и отрицательные критерии , особенности, возможное применение, безопасность при работе осевых насосов на производстве и в быту.



Список использованной литературы

1. Михайлов А.К., Малюшенко В.В., Лопастные насосы, Москва 1977г.; Стр.267.

2. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы; Москва, Ленинград 1966г.; стр.339.

3. Горшков А.М. Насосы.; Москва, Ленинград 1947 г; стр.139.

4. Поляков В.В, Скворцов Л.С; Насосы и вентиляторы. Москва 1990 г; стр.188.

5. Представительство ГРУНДФОС. Теория и практика систем водоснабжения. Москва.( www. grundfos.ru).

6. Кузнецов В.Л, Кузнецов И.В, Очилов Р.А;Ремонт крупных осевых и центробежных насосов;Москва 1996г; стр 99.

7. http://nasosnaya-stantsiya.ru/osevye-nasosy.html.

8. http://any-book.org/download/79820.html.

9. http://www.ipumps.ru/info/detail.php?ID=633&FID=605.

10. http://www.ence-pumps.ru/propellernye_nasosy.php.

11. http://any-book.org/download/79820.html.

12. Представительство ГРУНДФОС



Приложение А

Размещено на Allbest.ru