Эксплуатация поршневых насосов

Правила монтажа и эксплуатации.

Регулирование работы поршневого насоса.

При установке насоса необходимо придерживаться следующих основных правил:

1. Трубопроводы, как всасывающий, так и напорный, не должны иметь резких поворотов. Количество запорных устройств и колен, установленных на трубопроводах, должно быть минимальным.

2. Всасывающий трубопровод должен быть по возможности ко­ротким и проложен с подъемом по направлению к насосу во избежа­ние образования воздушных мешков.

3. При возможности засорения всасываемой жидкости в начале всасывающего трубопровода необходимо установить фильтр.

4. При работе насоса с подпором в начале всасывающего трубо­провода необходимо установить задвижку.

5. Соединения всасывающего трубопровода должны быть герме­тичными.

6. На напорном трубопроводе непосредственно у насоса должна быть установлена задвижка.

7. На всасывающем и напорном трубопроводах возможно ближе к насосу должны быть установлены воздушные колпаки и предусмотре­но устройство для пополнения напорного колпака сжатым воздухом.

8. В соответствующих местах насоса или на всасывающей и на­порной трубах непосредственно у насоса должны быть установлены вакуумметр и манометр.

При пуске насоса необходимо придерживаться следующих основ­ных правил:

1. Новый насос следует очистить керосином от консервирующей смазки. Вся система смазки должна быть очищена и заполнена мас­лом; места трения необходимо смазать. Нужно вручную повернуть шкив насоса так, чтобы поршни беспрепятственно прошли оба крайние положения в цилиндрах, и убедиться в том, что насос собран пра­вильно и в цилиндрах нет посторонних предметов.

2. Если насос должен работать при значительной высоте всасыва­ния (более 4 м), а рабочие камеры гидравлической части пусты, то их, а также всасывающий трубопровод при наличии на нем приемного клапана следует заполнить перекачиваемой жидкостью. При отсутствии приемного клапана необходимо установить ва­куум-насос для отсасывания воздуха из рабочих камер и всасываю­щего трубопровода.

3. Задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах должны быть полностью открыты.

4. Двигатель запускают, если это возможно, при пониженном числе оборотов, которое постепенно доводят до нормального. Если такой способ пуска невозможен, то на период пуска посредством обводной линии и задвижки жидкость перепускают из напорной линии во вса­сывающий трубопровод или приемный резервуар. Убедившись в нор­мальной работе насоса, задвижку на обводной линии постепенно пе­рекрывают и по достижении нужного напора открывают задвижку на напорной линии, а на обводной - закрывают.

При работе насоса необходимо соблюдать следующие основные условия.

1. Следить за показаниями манометров, вакуумметров и других измерительных приборов.

2. Следить за исправной работой смазочных приборов и устройств и пополнять расход масла.

3. Поддерживать нормальный запас сжатого воздуха в напорных воздушных колпаках, который должен занимать приблизительно 2/3 объема колпака.

4. Следить за состоянием уплотнений сальников и плотностью соединений гидравлической части.

5. При внезапном изменении режима работы, появлении стуков, чрезмерном нагреве движущихся частей насос следует остановить, выяснить причины ненормальности и устранить их.

Снижение подачи насоса может произойти при засорении сетки приемного трубопровода, повреждении всасывающего или нагнета­тельного клапана, проникании воздуха через сальник гидравличе­ской части.

Подача может снизиться при сработке поршневых колец, износе цилиндровых втулок.

Причинами появления стука в насосе могут быть нарушение вы­соты подъема клапана, ослабление гайки, затягивающей поршень на штоке, попадание в цилиндр постороннего предмета, избыток возду­ха в нагнетательном колпаке.

6. Через каждые 500...1000 часов работы в зависимости от усло­вий эксплуатации следует проводить текущий ремонт. При этом нуж­но осмотреть и устранить обнаруженные дефекты клапанов, поршне­вых колец, сальниковых набивок, деталей приводного механизма, подтянуть все болтовые соединения.

7. Через каждые 4...5 тысяч часов работы рекомендуется разобрать
насос, осмотреть все детали, заменить все изношенные и устранить
замеченные неисправности.

Регулирование работы поршневого насоса заключается в регули­ровании основных параметров работы насоса, т.е. его подачи и со­здаваемого давления. Это можно обеспечить следующим образом:

1. Изменение площади поперечного сечения поршня. С этой це­лью поршневой насос имеет комплект цилиндровых втулок с различ­ным внутренним и постоянным наружным диаметром, которые встав­ляются внутри клапанной коробки и закрепляются лобовой крыш­кой поршневого насоса. При этом имеется соответствующий комп­лект поршней различного диаметра. Чем меньше диаметр поршня, тем меньше подача насоса и, соответственно, больше развиваемое давле­ние. Недостаток этого способа регулирования заключается в том, что для изменения параметров работы насоса требуется его остановка, и разборка части гидравлической коробки. Тем не менее, этот способ регулировки применяется на длительный срок работы насоса.

2. Изменение числа двойных ходов поршня или оборотов привод­ного вала. Это возможно осуществить следующими способами:

2.1. Установкой перед насосом коробки перемены передач. Недо­статок - ступенчатость регулирования и громоздкость конструкции

2.2. Изменение частоты вращения привода с двигателем внутренне­го сгорания. Недостаток - при плавном регулировании можно изменять частоту вращения ДВС лишь на 20%, не меняя мощности привода.

2.3. Изменение частоты вращения электродвигателя постоянного тока. Это возможно в широких пределах, но, к сожалению, постоян­ный ток в промышленности применяется, в основном, на транспорте (электропоезд, трамвай, троллейбус).

2.4. Изменение частоты вращения электродвигателя переменного тока. Однако для этого необходимы следующие приспособления, ко­торые ведут к удорожанию работы поршневого насоса:

2.4.1. Вентильный каскад;

2.4.2. Каскад Кремера;

2.4.3. Каскад генератор - двигатель

Изменение числа оборотов кривошипного вала удобный способ регулирования, на практике используется несколько вариантов в ком­плексе, что позволяет плавно менять подачу поршневого насоса.

3. Подачу поршневого насоса можно уменьшить почти в два раза если убрать нагнетательный клапан в штоковой камере насоса. При этом насос двойного действия будет работать, как насос диффе­ренциального действия, давление и степень неравномерности по­дачи не изменяются. Этот способ регулирования на практике при­меняется редко, при закачивании глубоких скважин, когда требу­ется уменьшить подачу насоса до минимума для уменьшения гид­равлических сопротивлений движения жидкости в затрубном про­странстве.

4. Изменять длину хода поршня возможно только в специальных дозировочных насосах, которые будут рассмотрены ниже.

Контрольные вопросы:

1. Опишите порядок запуска поршневых (плунжерных) насосов.

2. Как производится контроль за их работой?

3. Как производится смазка узлов приводной части, крейцкопфов, штоков?

4. Каким образом производится изменение режима работы насосов?

5. По каким причинам насос может выйти из строя?

Дозировочные насосы

Область применения, параметры, устройство, типы насосов, эксплуатация.

Дозировочные электронасосные агрегаты предназначены для дозирования нейтральных и агрессивных жидкостей, эмульсий и суспензий кинематической вязкостью от 0,0035 до 8 см²/с, температурой от -15 до +200°С, массовой долей твердой неабразивной фазы до 10%, размером зерен твердой неабра­зивной фазы не более 1% от диаметра условного прохода при­соединительных патрубков.

Основные параметры, характеризующие работу этого агре­гата, — это категория точности дозирования, подача, давление нагнетания, допускаемая вакуумметрическая высота всасы­вания.

Категория точности дозирования в установленном диапа­зоне изменения рабочих параметров номинального режима оп­ределяется отклонением фактической подачи эталонной жид­кости при номинальном режиме агрегата, выраженным в про­центах от номинальной подачи.

Фактическая подача вычисляется по отношению объема жид­кости, подаваемой агрегатом, ко времени и зависит от диаметра плунжера, длины его хода, числа ходов плунжера в единицу времени, а также от давления и физико-механических свойств дозируемой жидкости (вязкости сжимаемости, плотности и т. д.). Эти факторы определяют коэффициент подачи агре­гата или его объемные потери — утечки через уплотнения, по­тери от сжимаемости дозируемой жидкости, деформации эле­ментов конструкции насоса и т. д.

Давление нагнетания определяется параметрами насосной установки, т. е. превышением высоты уровня жидкости в на­гнетательном резервуаре над осью насоса, давлением в нагне­тательном резервуаре, а также потерями в нагнетательном тру­бопроводе и физико-механическими свойствами перекачиваемой жидкости.

Вакуумметрическая высота всасывания зависит от давления во всасывающем резервуаре, высоты уровня жидкости в нем над осью насоса, потерь во всасывающем трубопроводе, дав­ления насыщенных паров и других физико-механических свойств перекачиваемой среды. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания дозировочных электронасосных агрегатов (при ра­боте на холодной чистой воде с температурой не выше 30 °С) равна 3 м при предельном давлении и наибольшей длине хода плунжера. Превышение вакуумметрической высоты всасывания может вызвать кавитацию, которая приводит к нарушению точ­ности дозирования, снижению подачи, а также к увеличению шума и вибрации агрегата и ускоренному износу узлов про­точной части насоса.

Дозировочный одноплунжерный электронасосный агрегат состоит из редуктора с механизмом регулирования, гидроцилиндра и электродвигателя.

Рисунок 1.15 Редуктор агрегата НД:

1 – червяк; 2 – подшипник; 3 – муфта; 4 – корпус; 5 – червячное колесо; 6 – шатун; 7 – ползун; 8 – вал; 9 – эксцентрик

Редуктор (рис. 1.15) с регулирующим механизмом пред­назначен для преобразования вращательного движения привод­ного вала двигателя в возвратно-поступательное движение плунжера, а также для бесступенчатого регулирования длины хода плунжера. Червяк расположен вертикально в роликовых подшипниках. Верхний конец вала червяка соединен муфтой с валом электродвигателя, который монтируется на фланце корпуса. Червячное колесо закреплено на валу, имеющем эксцент­риковую шейку, на которую надет эксцентрик. Изменяя поло­жение эксцентрика относительно эксцентриковой шейки вала, можно менять эксцентриситет от максимума до нуля, так можно получить различную длину хода плунжера. Шатун, надетый на эксцентрик, предназначен для преобра­зования вращательного движения вала червячного колеса в воз­вратно-поступательное движение ползуна, с которым соединен плунжер.

В дозировочных агрегатах с предельным давлением до 10 МПа манжеты, уплотняющие плунжер и фонарь, поджима­ются при помощи нажимного стакана, в агрегатах с предель­ным давлением свыше 10 МПа манжеты, уплотняющие плун­жер, поджимаются при помощи нажимного стакана, а уплот­няющий фонарь — нажимной втулкой.

В качестве промывочной и затворной жидкости используют чистую жидкость, нейтральную по отношению к окружающей среде и дозируемому продукту. Область применения дозировочных электронасосных агре­гатов определяется стойкостью материала, из которого изго­товлена проточная часть насоса, а также стойкостью мате­риала уплотнений. Агрегаты выпускают в климатическом исполнении У. Они эксплуатируются также и вне помещений при температуре воз­духа 40—45 °С.

В состав дозировочного агрегата входят дозировочные на­сосы следующих типов:

НД- насосы дозировочные с регулированием величины подачи вручную за счет изменения длины хода плунжера при остановленном электродвигателе

НД - насосы дозировочные с приводом от балансира станка-качалки

НДР - насосы дозировочные с регулированием величины подачи за счет изменения длины хода плунжера, как при работающем, так и остановленном основном приводе

НДЭ - насосы дозировочные с регулированием величины подачи за счет изменения частоты вращения вала электродвигателя, с автоматическим и дистанционным регулированием подачи (с электрическим исполнительным механизмом).

Условное обозначение агрегата НД 1,0 Р 100/10содержит:

НД – насос дозировочный;

1,0 – категория точности;

Р – регулировка на ходу;

100 – подача, л/ч;

10 – предельное давление, кгс/см².

Дозировочные насосы изготавливают в различных исполне­ниях:

1) по категории точности дозирования: 0,5; 1 и 2,5 (индексы 0,5; 1; 2,5);

2) по материалу деталей проточной части:

- из стали марки 20X13 (индекс Д);

- из стали марки 12Х18НДТ (индекс К);

- из титана и его сплавов (индекс Т).

3) в зависимости от наличия рубашки для обогрева или ох­лаждения проточной части:

- без рубашки обогрева или охлаждения проточной части (ин­декс 1);

- с рубашкой обогрева и охлаждения (индекс 2).

4) в зависимости от конструкции уплотнительного узла про­точной части:

- без подвода охлаждающей, промывочной или затворной жид­кости (индекс 3);

- с подводом охлаждающей, промывочной или затворной жид­кости (индекс 4).

Контрольные вопросы:

1. Область применения дозировочных насосов?

2. Как производится регулирование подачи дозировочных насосов?

3. Что входит в условное обозначение дозировочных агрегатов?

4. Тип редуктора дозировочного насоса.

5. Какого типа клапаны применяются в конструкции дозировочного насоса типа НД?

6. Как обеспечивается уплотнение плунжера насоса?

Роторные насосы

Область применения, принцип действия, особенности конструкции и работы шестеренных и винтовых насосов, характеристики.

Шестеренные насосы применяют в гидросистемах агре­гатов для подземного ремонта и как топливные в депарафинизационных агрегатах.

Принцип действия шестерённого насоса заключается в засасывании жид­кости в межзубовые впадины, ос­вобождаемые зубьями, выходя­щими из зацепления, и в вытес­нении этой жидкости зубьями, входящими в зацепление. Жид­кость, попавшая во впадину со стороны всасывающей полости, переносится в камеру нагнета­ния. Процессы всасывания и на­гнетания происходят непрерыв­но в течение полного оборота шестерен. Находящиеся в зацеп­лении зубья шестерен представляют собой подвижное уплотнение, разделяющие полости всасы­вания и нагнетания.

Рисунок 1.16 Схема шестерённого насоса: 1 - корпус; 2 - шестерни

В шестеренных насосах применяют главным образом зубья с эвольвентным профилем, который нечувствителен к изменению рас­стояния между осями шестерен и прост в изготовлении.

Подача шестерённого насоса зависит от ряда параметров:

- диаметра начальной окружности шестерен;

- модуля зацепления;

- ширины шестерен;

- числа оборотов шестерен в минуту;

- объемного КПД, учитывающий утечки.

Величина объёмного КПД находится в пределах 0,7...0,9, численное значение механического КПД находится в пределах 0,8...0,95. Шестерни на­соса обычно исполняют одинакового диаметра с числом зубьев 8...12. Шестерни выполняют прямозубыми, косозубыми и шеврон­ными. Насосы применяют для подач 0,25...40 м³/час и напоров до 2...3 МПа.

Винтовые насосы применяются для добычи пластовой жидкости повышенной вязкости из нефтяных скважин.

Винтовые насосы обычно выполняют с одним, двумя, тремя или пятью винтами при этом один винт ведущий, а ос­тальные ведомые. Винты многовинтовых насосов помещают в плот­но охватывающий их кожух. Всасывающую и нагнетательную каме­ры помещают со стороны торцов винтов.

При вращении винтов в раскрывающуюся впадину винтового ка­нала, находящуюся во всасывающей полости, поступает жидкость. При дальнейшем вращении винтов эта впадина замыкается и жидкость, находящаяся в ней, переносится к нагнетательной полости, где впади­на размыкается, и жидкость, находящаяся между входящими в зацепление винтами, проталкивается в нагнетательный трубопровод.

Рисунок 1.17 Устройство винтового насоса: 1 – крышка корпуса; 2 – обойма ротора; 3 – ведомый ротор; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – ведущий ротор; 6 – нажимная втулка уплотнительного сальника; 7 - корпус; 8 – опорная втулка ведущего ротора; 9 – ведомый ротор; 10 – всасывающий патрубок; 11 и 13 – разгрузочные поршни ведомого ротора; 12 – разгрузочный поршень ведущего ротора

Винтовые насосы имеют ряд преимуществ перед шестеренчаты­ми: меньше габариты и вес, бесшумность работы, отсутствие перебал­тывания перекачиваемой жидкости, способность к перекачиванию жидкостей с самой различной вязкостью, большое допустимое число оборотов. Наибольшее распространение имеют насосы трехвинтовые.

Контрольные вопросы:

1. Область применения роторных насосов?

2. Как устроен шестерённый насос?

3. От чего зависит подача шестерённого насоса?

4. Какие конструкции винтовых насосов вы знаете?

5. Преимущества роторных насосов по сравнению с поршневыми.

Динамические насосы