Принцип действия, применение насосного оборудования в химической промышленности.
Консольные одноступенчатые насосы - наиболее массовый тип центробежных насосов для подачи от 5 до 350 м3/ч. Консольные насосы применяют для перекачивания не только воды, но и химически активных жидкостей, суспензий и эмульсий. Поэтому конструкции и узлы таких насосов более унифицированы и стандартизированы, чем конструкции насосов других типов.
Рис.2.1.1. Консольный насос типа К: 1- рабочее колесо; 2 - корпус;
3 - гайка; 4 - вал; 5 - сальник; 6 - опорная часть; 7 - подшипники; 8 - упорное кольцо.
Промышленность выпускает насосы на отдельной стойке (рис.2.1.3) и моноблочные, т. е. закрепленные на опорном фланце электродвигателя.
Рабочее колесо консольного насоса закрытого типа Литое закреплено на валу. Корпус насоса спиральный литой крепится к опорному кронштейну. Вал насоса вращается в двух подшипниковых опорах. Уплотнение насоса - мягкий сальник. Насос и электродвигатель закреплены на общей фундаментной плите. Привод от электродвигателя осуществляется через упругую муфту с монтажной приставкой, что позволяет демонтировать насос без отсоединения его от трубопровода и демонтажа электродвигателя, Подвод жидкости - осевой, отвод - вертикально вверх; напорный патрубок
расположен по оси насоса.
Рис. 2.1.2. Общий вид насосного агрегата с насосом типа К.
Насосы поставляются как с монтажной приставкой, так и без нее. Насосы изготовляют шести типоразмеров - по подаче и 14 - по напору. Консольные насосы поставляются заводами, как правило, в виде насосного агрегата, т. е. смонтированными на одной плите с двигателем.
Моноблочные насосы (рис. 2.1.2) более компактны, чем насосы на стойке, что позволяет существенно экономить площадь для их установки. Моноблочные насосы малых типоразмеров можно устанавливать без фундамента, закрепляя их на трубопроводе.
Консольные насосы, изготовляемые ранее (рис. 2.1.3), были более громоздки и металлоемки, чем новые насосы. Их конструкция не позволяла производить демонтаж без отсоединения трубопровода и двигателя.
Рис. 2.1.3. Моноблочный насос типа КМ: 1 - рабочее колесо;
2 - корпус; 3 - сальник; 4 - электродвигатель; 5 - опорная часть.
В обозначение насоса, кроме букв, входят две группы цифр. Большая буква обозначает тип насоса, малая буква - обточку рабочего колеса, первая группа цифр - подачу, м3/ч, вторая группа - напор, м. После тире ставится климатическое исполнение (по ГОСТ 15150 - 69) и обозначение ГОСТа. Ранее насосы, в том числе и консольные, обозначались через диаметр напорного патрубка и коэффициент быстроходности, при этом диаметр, выраженный в миллиметрах, делили на 4, а коэффициент быстропроходности - на 10.
Центробежные горизонтальные насосы с двусторонним подводом водыполучили широкое распространение в системах водоснабжения и теплоснабжения. Они изготовляются согласно ГОСТ 10272 - 77 «Насосы центробежные двустороннего входа. Технические условия».
Центробежные насосы типа Д (рис. 2.1.4.) снабжены чугунным корпусом с осевым разъемом. В нижней части корпуса расположены всасывающий и напорный патрубки, направленные в противоположные стороны перпендикулярно оси насоса. Такое расположение патрубков обеспечивает компактность насосных установок, удобство расположения трубопроводов, простоту монтажа, эксплуатации и ремонта насосных агрегатов без демонтажа всасывающего и напорного трубопроводов. Благодаря двустороннему подводу жидкости к рабочему колесу уравновешиваются осевые усилия, возникающие при работе насоса. Стальной вал вращается в шариковых подшипниках, установленных на выносных опорах, против часовой стрелки (если смотреть со стороны муфты). Уплотняющие кольца — чугунные и легко снимаются. В сальниках насоса предусмотрено гидравлическое уплотнение, в которое вода подается по трубкам из спиральной камеры насоса. Муфта с упругими вкладышами служит для соединения насоса с электродвигателем.
Для систем теплоснабжения применяют насосы двустороннего входа типа СЭ. По конструкции они близки к насосам типа Д, но отличаются тем, что могут перекачивать воду с температурой до 180 °С. Для охлаждения подшипников и сальников предусмотрены водяные рубашки, питаемые охлаждающей водой. Эти насосы имеют относительно высокий напор (70 - 160 м). Основные параметры этих насосов регламентированы ГОСТ 22465 - 77. Обозначаются насосы типа Д и СЭ по такому же принципу, что и насосы типа К, например, Д 1250/40. Насосы типа Д поставляются как в виде насосных агрегатов (с подачей до 1600 м3/ч), так и отдельно (более крупные насосы).
Крупные одноступенчатые вертикальные насосы (рис. 2.1.5) применяются для установки в заглубленных насосных станциях в целях сокращения их площади и стоимости зданий.
Корпус вертикального насоса спиральный с разъемом в горизонтальной плоскости. Насос соединен с электродвигателем вертикальным промежуточным валом. При большой длине вала через каждые 1,5 - 2,5 м устанавливают направляющие подшипники, укрепленные на вертикальной ферме. Осевые усилия, возникающие в насосе, воспринимаются пятой электродвигателя.
Основные параметры центробежных вертикальных насосов регламентированы ГОСТ 19740 - 74 «Насосы центробежные вертикальные». Согласно этому ГОСТу вертикальные насосы должны изготовляться с подачей от 1,6 до 35 м3/с и напором от 22 до 105 м. К настоящему времени освоено изготовление вертикальных насосов с подачей до 16 м³/с.
Рис. 2.1.4. Центробежный насос с двусторонним подводом воды к рабочему колесу (тип Д): 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - рабочее колесо; 4 - вал;
5 - защитно-уплотняющее кольцо; 6 - трубки для подвода воды к сальникам: 7 - сальник; 8 - подшипник.
Рис. 2.1.5. Крупный вертикальный центробежный насос:
1 - корпус; 2- крышка; 3 - опора подшипника, 4 - сменная втулка; 5 - вал;
6 - узел подшипника; 7 - узел уплотнения; 8 - уплотнение; 9 - рабочее колесо; 10 - подводящий конус.
Рис. 2.1.6. Продольный разрез многоступенчатого насоса секционного типа: 1- корпус подшипников; 2 - сальник; 3 - гидропята;
4 - напорный патрубок; 5 - секции; 6 - рабочие колеса; 7 - крышка камеры всасывания; 8 - стяжной болт; 9 - упругая муфта.
Рис. 2.1.7. Схема потока жидкости в многоступенчатых насосах спирального типа.
Многоступенчатые центробежные насосы развивают большие напоры при относительно небольших подачах. Различают многоступенчатые насосы секционного и спирального типа. В секционном насосе жидкость поступает последовательно из одного колеса в другое через направляющие аппараты, которые имеются в каждой секции. Корпус многоступенчатого насоса секционного типа состоит из отдельных секций и двух крышек, соединенных стяжными болтами (рис. 2.1.6). Осевое давление в многоступенчатых насосах секционного типа воспринимается гидравлической пятой. Рабочие колеса и направляющие аппараты изготовляют обычно из чугуна, уплотняющие кольца - из бронзы, вал - из стали. ГОСТ 10407 - 70 «Насосы центробежные многоступенчатые секционные» регламентирует параметры двух групп секционных насосов типа ЦНС с подачей от 8 до 850 м3/ч: нормальной и высоконапорной. Насосы нормальной группы развивают напор от 50 до 1440 м, а высоконапорной - от 600 до 1900 м.
В обозначение насоса входят две группы цифр. Первая группа цифр обозначает подачу, м3/ч, вторая группа цифр - напор, м, далее следует написание ГОСТа, например ЦНС 60 - 100 ГОСТ 10407 - 70. Ранее секционные многоступенчатые насосы обозначались буквами МС. К недостаткам секционных многоступенчатых насосов относятся большие осевые усилия, низкий КПД (0,6 - 0,75) и сложность изготовления, сборки и разборки.
Рис. 2.1.8. Осевой насос типа ОП: 1 - рабочее колесо; 2 - камера;
3 - нижний подшипник; 4 - выправляющий аппарат; 5 - диффузор; 6 - отвод; 7 - вал; 8 - шток управления поворотом лопастей; 9 - верхний подшипник;
10 - электропривод механизма поворота лопастей; 11 - указатель угла разворота лопастей.
Многоступенчатые насосы спирального типа конструктивно более совершенны и обладают более высоким КПД, чем секционные насосы. Насосы спирального типа изготовляют двух- и четырехступенчатыми. На рис. 2.1.7, а показана схема движения жидкости в двухступенчатом насосе спирального типа, а на рис. 2.1.7,б - в четырехступенчатом. Как видно из схемы, колеса расположены таким образом, что осевые давления частично уравновешиваются. В двухступенчатых насосах жидкость поступает из одного колеса в другое по внутреннему перепускному каналу. В четырехступенчатых насосах жидкость поступает последовательно из первого колеса во второе, третье и четвертое по перепускным каналам или по наружной перепускной трубе. Корпус двухступенчатого насоса спирального типа имеет горизонтальный разъем, что дает возможность осматривать и ремонтировать насос, не демонтируя прилегающий трубопровод. Остаточные осевые усилия в таких насосах воспринимаются упорными или радиально-упорными подшипниками. Двухступенчатые спиральные насосы используют в основном в качестве конденсатных насосов на ТЭС. Многоступенчатые центробежные насосы спирального типа по сравнению с секционными обладают рядом преимуществ: более высоким КПД (0,75 - 0,78), уравновешенным осевым давлением, простотой сборки и разборки, отсутствием направляющих аппаратов, что позволяет значительно обтачивать колеса без заметного снижения КПД.
Кроме горизонтальных многоступенчатых насосов, изготовляют секционные многоступенчатые насосы с вертикальным валом, но они предназначаются в основном для подачи воды из скважин.
Грунтовые насосы типа Гр одноступенчатые консольного типа с четырехлопастным рабочим колесом одностороннего входа изготовляются согласно ГОСТ 9075 - 75.
Корпусы таких насосов имеют разъем в вертикальной плоскости. Эти насосы предназначены для перекачивания пульп с плотностью до 1,3 кг/л.
Основные параметры песковых центробежных насосов установлены ГОСТ 8388 - 77 «Насосы центробежные песковые. Типы и основные параметры». В настоящее время промышленность выпускает песковые насосы типа Пс с подачей от 50 до 200 м3/ч для перекачивания пульпы с плотностью до 2 - 3 кг/л (в зависимости от марки насоса). Конструкция пескового насоса типа Пр приведена на рис. 2.1.13. Как видно из рисунка, корпус насоса, входной и выходной патрубки гуммированы, что предотвращает быстрый износ насоса.
К сальниковым уплотнениям насосов типа Пр (так же, как и насосов типа Гр) необходимо подводить чистую воду под давлением, равным 0,8 - 1 рабочего давления насоса.
В последнее время получают распространение погружные канализационные электронасосы небольшой мощности. Разработана и освоена серия погружных электронасосов типа ЦМК (рис. 13.1.14). Это погружной моноблочный агрегат со встроенным электродвигателем, герметизированным от попадания сточной жидкости во внутреннюю полость. Насосная часть - одноступенчатый центробежный насос с двухлопастным рабочим колесом, закрепленным на консольной части вала электродвигателя. Отвод насоса - спиральный. Полости всасывания и нагнетания разделены с помощью лабиринтного уплотнения.
Канализационный электронасос комплектуется специальным приспособлением для автоматической стыковки его с напорным трубопроводом без использования обычных крепежных средств, что позволяет демонтировать насос без опорожнения колодца (резервуара), где он установлен.
При производстве строительных работ для открытого водослива, а также для перекачивания загрязненных, в том числе сточных, вод получили распространение погружные моноблочные центробежные электронасосы типа ГНОМ (рис. 13.1.16). Согласно ГОСТ 20763—75 эти насосы должны изготовляться с подачей от 10 до 400 м3/ч при напорах от 10 до 40 м.
Рабочее колесо электронасоса полуоткрытого типа, литое, из износостойкого материала, закреплено на валу электродвигателя. Электродвигатель специального исполнения асинхронный с короткозамкнутым ротором. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках, установленных в верхней и нижней крышках. Между рабочим колесом и нижним подшипником размещена масляная камера с расположенным в ней узлом уплотнения. Масло в камере предназначено для смазки и охлаждения пар трения торцевых уплотнений. Оно же служит гидравлическим затвором для предотвращения проникновения перекачиваемой жидкости в полость электродвигателя. Перекачиваемая жидкость засасывается рабочим колесом и подается в кольцевую щель между электродвигателем и кожухом. Далее жидкость попадает в напорный патрубок и нагнетается через резиновый рукав. Насосы типа ГНОМ способны перекачивать жидкость плотностью до 1250 кг/м3 при содержании твердых механических примесей максимальным размером до 5 мм до 10 % по массе. За рубежом погружные электронасосы для перекачивания сточных вод получили большое распространение.
Насосы для химически активных жидкостей предназначены главным образом для химической промышленности. В системах водного хозяйства такие насосы применяют для перекачивания растворов различных реагентов, в первую очередь раствора коагулянта. Применяют их и для перекачивания агрессивных по отношению к черным металлам сточных вод промышленных производств. Типы и основные параметры центробежных насосов для химических производств указаны в ГОСТ 10168 - 75. Основные технические требования к таким насосам приведены в ГОСТ 15110 - 79Е. Согласно этим ГОСТам, насосы для химических производств изготовляются следующих типов: X, АХ, ТХ - горизонтальные, консольные на отдельной стойке; ХБ - горизонтальные, межопорные, одноступенчатые и многоступенчатые, с рабочими колесами одностороннего входа; ХД - горизонтальные, межопорные, с рабочими колесами двустороннего входа; ХИ, АХИ, ТХИ - погружные, вертикальные, с опорами вне перекачиваемой жидкости; ХП, АХП - погружные, с опорами в перекачиваемой жидкости.
Насосы указанных типов должны изготовляться следующих конструктивных исполнений: М - моноблочные; Р - с повышенным (избыточным) давлением на входе; О - обогреваемые или охлаждаемые;
С - самовсасывающие. Для особо химически активных жидкостей изготовляют центробежные одноступенчатые насосы из керамических материалов и эпоксидных смол. Типы и основные параметры таких насосов регламентированы ГОСТ 22570 - 77. Согласно этому ГОСТу насосы Должны изготовляться с подачей от 3 до 460 м3/ч и напором от 6 До 95 м. Наибольшее распространение имеют насосы типа X, АХ и ГХ. Эти насосы изготовляют на унифицированных опорных стойках и подшипниках. На рис. 2.1.9 показан разрез насоса X 20/31.
Рис. 2.1.9. Центробежный насос типа Х20/31:
1 - рабочее колесо; 2 - сальник; 3 - защитная втулка; 4 - вал насоса;
5 - кронштейн.
Материал проточной части насоса - высококремнистый сплав. Из такого же материала выполнена и защитная втулка вала.
Ранее в обозначения насосов для химических производств входили диаметр входного патрубка и число быстроходности. В ГОСТ 10168 - 75 приведена таблица замены устаревших обозначений насосов.