Construcția și exploatarea unităților de pompare

Figura 7.13. Două cazuri de instalare a pompei în raport cu nivelul lichidului de aspirare.

Tabel 7.3 - Dependența înălțimii de aspirație a apei de temperatura acesteia

Tabel.2 - Caracteristicile fizice ale apei

Fig.7.11. Pentru a determina presiunea minimă în rotor

În orice caz, cavitația în timpul condensării rapide a unei bule de vapori, lichidul care o înconjoară se precipită în centrul bulei (centrul de condensare) și în momentul în care volumul acestuia se închide, din cauza compresibilității scăzute a lichidului, produce un ascuțit. lovitură punctuală. Conform datelor moderne, presiunea în punctele de închidere a bulelor de abur în timpul condensării lor în procesele de cavitație atinge câțiva megapascali.

Dacă o bula de abur în momentul condensării se află pe o suprafață care limitează curgerea, de exemplu pe o lamă de lucru, atunci impactul cade pe această suprafață și provoacă distrugerea locală a metalului, numită pitting. Cercetările moderne arată că cavitația este însoțită de procese termice și electrochimice care afectează în mod semnificativ distrugerea suprafețelor cavității de curgere a pompelor.

Natura pitting-ului depinde de materialul din care este realizată partea de curgere a pompei. Astfel, pisarea pieselor din fontă, de exemplu, paletele de lucru ale pompelor de joasă presiune, produce o structură spongioasă cu o suprafață foarte neuniformă și fisuri înguste și tortuoase care pătrund adânc în metal și compromit rezistența piesei. La pompele de înaltă presiune care funcționează la viteze mari de rotație, cu piese realizate din oțeluri structurale și aliate obișnuite, stropirea apare sub formă de depresiuni și caneluri netede, parcă prelucrate. Nu există materiale care să fie absolut rezistente la cavitație. Materialele fragile eterogene, cum ar fi fonta și ceramica, rezistă foarte slab la cavitație. Dintre metalele utilizate în construcția pompelor, cele mai rezistente la cavitație sunt oțelurile aliate care conțin nichel și crom.

Cavitația este dăunătoare nu numai pentru că distruge metalul, ci și pentru că o mașină care funcționează în modul de cavitație reduce semnificativ eficiența.

Funcționarea pompei în modul de cavitație se manifestă în exterior prin zgomot, trosnet intern, nivel crescut vibrații, iar în cazul cavitației puternic dezvoltate - șocuri în cavitatea de curgere, care sunt periculoase pentru pompă.

Se obișnuiește să se împartă procesul de cavitație în trei etape. În etapa inițială, zona de cavitație este umplută cu un amestec de lichid și bule de vapori mai mult sau mai puțin mari. În a doua etapă, se formează cavități mari în fluxul cavitator pe suprafața limitatoare, care sunt rupte de flux și se formează din nou. Acesta este stadiul cavitației dezvoltate. A treia etapă este supercavitația: întregul element raționalizat al mașinii hidraulice se află în zona cavității.

Funcționarea pompei în stadiul inițial de cavitație este nedorită, dar este acceptabilă dacă piesele pompei sunt fabricate din materiale rezistente la cavitație. În etapele de cavitație și supercavitație dezvoltate, funcționarea pompei devine nesigură și, prin urmare, inacceptabilă.

După cum sa menționat mai devreme, cavitația apare de obicei pe calea de aspirație a pompei pe paletele rotorului, cu toate acestea, procesele de cavitație pot avea loc și în fluxurile de presiune în locurile în care lichidul este îndepărtat din paletele de lucru, paletele de ghidare și elementele de control. Măsuri pentru prevenirea apariției cavitației în pompe: limitarea vitezei fluidului în cavitatea de curgere a pompelor, utilizarea formelor raționale ale secțiunilor transversale ale cavității de curgere și a profilelor palelor, operarea pompelor în moduri apropiate de cele proiectate.

La pompele cu mai multe trepte, rotorul primul de-a lungul traseului fluidului este cel mai susceptibil la cavitație, deoarece presiunea la intrarea sa este cea mai scăzută. Pentru a crește calitățile de cavitație ale unor astfel de pompe, în fața primei trepte este instalată o roată axială sau un melc din amonte format din două sau trei ture. Sunt fabricate din materiale rezistente la cavitație și dezvoltă presiune la intrarea primei roți a unei pompe multietajate care previne apariția cavitației.

Atunci când alegeți modul de funcționare al unei unități de pompare, trebuie să vă concentrați asupra proprietăți fizice apă (Tabelul 7.2), dependența de înălțimea de aspirație H în m.w.g. de temperatura apei (Tabelul 7.3) și dependența lui n s de coeficientul de viteză de cavitație C (Tabelul 7.4).

Tabelul 7.4 - Dependența lui n s de C

Sarcina principală atunci când funcționează pompele este de a preveni posibilitatea apariției cavitației în pompă. Acest lucru este realizat alegerea corectăînălțimea geometrică de aspirație a pompei N g.vs, adică înălțimea la care pompa este ridicată deasupra nivelului lichidului

Figura 7.12. Diagrama de calcul pentru determinarea înălțimii geometrice admise de aspirație a pompei

În conformitate cu schema de calcul prezentată în Figura 7.12, presupunem că apa din rezervor sau iaz este la temperatura t și presiunea atmosferică R atm. Să scriem condiția de declanșare a fierberii în raport cu problema luată în considerare, exprimând presiunile sub formă de capete de presiune.

P np /ρg = P atm /ρg – N g.sun – h g.sun - h kp - d soare /2, (7,7)

unde h soare este pierderea de presiune în conducta de aspirație a conductelor până la pompă; h kp - rezerva critică de cavitație, i.e. excesul minim admis de presiune în fața pompei peste presiunea vaporilor de apă saturați; ρ este densitatea mediului transportat (apa) la temperatura de proiectare; d sun este diametrul de intrare al rotorului, de obicei aproximativ egal cu diametrul conductei de aspirație a pompei.

Rezerva critică de cavitație h cr a unei pompe depinde de proiectarea pompei și de modul de funcționare al acesteia. Se calculează folosind formula:

(7.8)

unde n este viteza de rotație a rotorului, rpm; Q - debitul pompei, m 3 /s; C - coeficientul vitezei de cavitație, este un criteriu de similitudine și depinde de proiectarea pompei. Pentru pompele obișnuite este de 600-800, pentru pompele speciale de condens - până la 3000.

Având în vedere că este necesar să se garanteze imposibilitatea apariției cavitației, rezerva critică de cavitație h kp se ia în calcule cu un factor de corecție de 1,15 ÷ 1,2. Pierderile pe conducta de aspirație pot fi calculate ca pentru orice conductă folosind formula binecunoscută h = (λl/d + ∑ ζ. soare)pw 2 /2g Ținând cont de acest lucru și folosind (7.3) și (7.4), obținem expresia finală pentru calcularea înălțimii geometrice admisibile de aspirație:

Rezerva de cap anti-cavitație ar trebui să fie egală cu aproximativ 25% H g.vs.kr și, prin urmare, în cazul luat în considerare

. (7.10)

Când se calculează înălțimea de aspirație admisă a pompelor cu aspirație dublă (tip D), jumătate din debitul complet al pompei trebuie înlocuită sub semnul rădăcină din formula (7.10).

Trebuie avut în vedere faptul că turația arborelui pompei are o influență semnificativă asupra ridicării admisibile de aspirație.

Rezerva de energie de cavitație la nivelul lichidului de aspirație gH kav depinde de presiunea vaporilor saturați la temperatura lichidului de aspirație. Prin urmare, din (7.10) rezultă că Hg.all.add depinde de temperatura lichidului. Din formula (7.10) este clar că atunci când nivelul lichidului de aspirare este situat deasupra axei pompei, creșterea temperaturii crește înălțimea de aspirație geometrică admisă. Dacă nivelul lichidului aspirat este situat sub axa pompei și presiunea la suprafață este atmosferică, atunci cu cât temperatura lichidului este mai mare, cu atât mai puțin N g.all.add. Evident, la o anumită temperatură, care determină o valoare suficient de mare a valorii p, valoarea lui H g.vs.add devine egal cu zero iar o creștere suplimentară a temperaturii va necesita instalarea pompei sub nivelul lichidului de aspirare.

În practică, sunt posibile două cazuri diferite de poziționare a pompei față de rezervorul de recepție.

Instalația prezentată în Figura 7.13a este tipică pentru pompele care alimentează lichide cu temperaturi scăzute, iar instalația din Figura 7.13b este pentru pompele care alimentează lichide cu temperaturi ridicate, precum și pentru pompele de aspirație apa rece din recipiente cu un vid suficient de mare.

Instalațiile realizate conform diagramei din figura 7.13a,b se găsesc adesea în ingineria termoenergetică în sistemele de încălzire regenerativă și de alimentare cu energie electrică pentru cazanele cu abur.

Când pompa livrează apă fierbinte, recipientul din care aspiră trebuie să fie amplasat deasupra pompei (de exemplu, în cazul unei pompe de rapel care aspira apă de alimentare dintr-un dezaerator). Din motive de comoditate lucrari de constructiiși instalare, este de dorit, dacă este posibil, să se reducă înălțimea de instalare a containerului de primire cerută de calcul. Acest lucru se poate realiza prin creșterea diametrului conductei de aspirație, reducerea lungimii acesteia, precum și prin alegerea unui design rațional al acelor elemente ale tractului de aspirație care reduc pierderile locale de presiune.

În unele cazuri, înălțimea admisă de aspirație poate fi modificată prin scăderea sau creșterea presiunii din recipientul din care are loc aspirația.

Dacă nivelul lichidului de aspirare este situat sub axa pompei N g.vs.add.< Н г.вс.кр.

Pentru a reduce posibilitatea de cavitație și pentru a crește înălțimea admisă de aspirație, este necesar:

a) pompa apa la cea mai scazuta temperatura posibila (P n.p scade);

b) pe linia de aspirație către pompă, se mărește diametrul conductei, se reduce lungimea acesteia și numărul de rezistențe locale (h soarele scade);

c) utilizați când temperaturi ridicate apa pompe speciale de condens (h cr scade datorita cresterii coeficientului C).

Unitatea de pompare este formata dintr-o pompa, motor, fitinguri de conducte, instrumente de măsurareși dispozitive pentru umplerea pompei cu lichid înainte de pornire. Unitatea de pompare poate include și dispozitive de pornire a motorului, precum și dispozitive pt control automat funcționarea unității.

Dispunerea unităților de pompare este determinată de scopul acestora din urmă. Un aspect tipic este prezentat în Figura 7.14.

Pompa 1 și motorul, legate printr-un cuplaj elastic, sunt amplasate pe un cadru 2 din oțel laminat profilat. Cadrul este fixat cu șuruburi de ancorare de fundație 3.

Orez. 7.14.Dispunerea pompei cu conducte de aspirație și presiune

Linia de aspirație 4 poate fi individuală; în acest caz, lichidul este preluat de pompă din puțul de recepție 5 prin pâlnia 6. În alte cazuri, conducta de aspirație preia lichidul din colectorul de aspirație comun; aceasta se întâmplă, de exemplu, în unități de pompare pentru alimentarea cazanelor cu abur. În toate cazurile, secțiunile orizontale ale conductelor de aspirație sunt așezate cu o ridicare la pompă de cel puțin 0,005. Acest lucru este necesar pentru a evita formarea de airbag-uri în conductele de aspirație.

O supapă de reținere 7 este amplasată direct pe conducta de presiune a pompei. Scopul acesteia este de a deconecta automat pompa de la colectorul de presiune 9 în cazul unei opriri a motorului (sau a unui accident).

Între supapă de reținere iar galeria de presiune 9 este amplasată o supapă (sau supapă) 8 pentru reglarea pompei și deconectarea acesteia de la rețeaua de presiune.

Pentru conductele cu un diametru mai mare de 300 mm, supapele sunt adesea actionate electric sau hidraulic. Colectorul 9 este situat pe piedestalele 10.

Locația conductelor sub presiune deasupra nivelului podelei prezentate în Figura 7.14 este convenabilă pentru instalare, precum și pentru supravegherea conductei, cu toate acestea, pasajele pentru personalul de întreținere sunt aglomerate. Cu acest aranjament, podurile de tranziție sunt instalate în punctele de trecere prin conducte.

Pentru a elibera camera, conductele de presiune sunt plasate în canale sub podea și acoperite cu oțel ondulat.

Înainte de pornire, pompele centrifuge și axiale trebuie umplute cu lichidul pe care îl furnizează. Dacă nivelul lichidului de aspirație este situat deasupra punctului superior al pompei sau există o presiune în exces pe galeria de aspirație, atunci umplerea pompei se face prin deschiderea robinetului de pe conducta de aspirație și eliberarea aerului prin robinetul situat în partea de sus. punctul carcasei pompei.

În instalațiile în care nivelul lichidului de aspirare se află sub axa pompei, se folosesc două metode de umplere.

În unitățile de alimentare mici cu un diametru al conductei de aspirație de până la 250 mm, o supapă de aspirație este amplasată la capătul acesteia sub nivelul lichidului. În acest caz, umplerea prin conductele de aspirație și presiune; Debitul este măsurat folosind un debitmetru montat în conducta de refulare a pompei.

Deoarece sarcina pompei poate fi judecată după citirile manometrului, ei refuză adesea să instaleze debitmetre pe fiecare pompă și să plaseze un debitmetru pe o conductă comună, monitorizând debitul instalației în ansamblu folosind citirile acesteia. Diafragmele, tuburile Venturi și apometrele cu palete sunt folosite ca debitmetre.

Puterea consumată de unitate se determină cu ajutorul voltmetrelor, ampermetrelor sau wattmetrelor amplasate pe tabloul electric al unității sau instalației.

Pentru a porni unitatea de pompare, este necesar să efectuați operațiuni pregătitoare: asigurați-vă că arborele se rotește liber, verificați dacă supapele manometrului și vacuometrului sunt deschise, umpleți pompa și conducta de aspirație, deschideți alimentarea cu apă de răcire la rulmenti (in unitatile cu rulmenti raciti), verificati pozitia nivelului uleiului in rulmenti (daca rulmentii cu lubrifiant lichid). Supapă pe conducta de presiune pompa centrifuga trebuie să fie închis la pornire (la n s<250).

Pompa se pornește astfel: motorul electric este pornit și viteza de rotație a acestuia este adusă la normal; supapa de pe conducta de refulare a pompei se deschide lent până la atingerea debitului necesar; Robinetele care furnizează apă de răcire garniturile pompei sunt deschise.

Când pompa funcționează, trebuie să monitorizați temperatura lagărelor și a carcasei motorului, care în condiții normale nu trebuie să depășească 60 0 C, prezența uleiului în camera lagărelor (cu lubrifiere lichidă), etanșeitatea etanșărilor (la strângerea etanșării este considerată normală dacă permite trecerea apei în picături rare, iar temperatura este scăzută).

Oprirea unității de pompare constă în închiderea supapei de pe conducta de presiune, oprirea motorului, închiderea supapei de pe conducta de aspirație și oprirea răcirii etanșărilor și rulmenților.

Pornirea, întreținerea în timpul funcționării și oprirea unităților de putere semnificativă sunt în mod necesar reglementate de instrucțiuni speciale.

Funcționarea unităților de pompare de alimentare a cazanelor de abur și a pompelor pentru alimentarea cu lichide fierbinți este supusă instrucțiunilor speciale.

Întrebare Citind articolele tale, mi-am cam dat seama că o pompă externă poate ridica apa 7-8 metri. În același timp, părea să spui ceva că ai o creștere mare în apă. Dar ce anume s-a făcut șiretlic rămâne pentru mine un mister. Cum să ridici apa, să zicem, 15 metri până la acumulator?

Întrebare pusă 21.04.2008

Dragă cititor!

Scuze pentru tăcerea lungă. Totul era ocupat cu avizierul de pe site-ul lui.

Referitor la întrebarea dumneavoastră, voi spune următoarele. Totul este simplu până la banalitate. Dacă fântâna dvs. are 15 metri adâncime, săpați un puț de zece metri și plasați o pompă în partea de jos. Apoi pompa va ridica apa de la 5 metri și o va împinge în rest. Dacă înălțimea de aspirație ne este dictată de legile fizicii, atunci înălțimea de împingere depinde doar de puterea pompei și nu este limitată teoretic.

De fapt, în cazul dvs. este mai bine să instalați, până la urmă, o pompă obișnuită de puț. Enumerez motivele.

• Săpatul unui puț de zece metri, deși este mai ușor decât unul de 15 metri, nu este, de asemenea, ușor. Se poate întâmpla ca straturi dense complexe, care sunt foarte greu de îndepărtat, să înceapă în zona dvs. la mai puțin de 10 metri de suprafața pământului și va trebui să depuneți prea mult efort pentru excavarea acestui sol.
• Orificiul va trebui să fie forat înainte de a săpa puțul. Nimeni nu va face o fântână într-o fântână, mai ales una de zece metri. Acesta este un fapt dovedit.
• Pompa la această adâncime se va deteriora rapid, în special conexiunile electrice.
• Costuri suplimentare pentru inele
• Este greu de găsit o utilizare secundară pentru o astfel de fântână neterminată
• Pompa, deși superficială, trebuie să fie puternică, impermeabilă și destul de scumpă

Pe scurt, cu o astfel de schemă puteți obține în siguranță o muncă dublă. Cu toate acestea, o astfel de schemă este destul de acceptabilă dacă suprafața dvs. de apă are, de exemplu, 9 metri. Apoi puteți săpa un cheson la 3 metri adâncime, să-l terminați bine, să instalați o pompă acolo și să folosiți restul încăperii pentru a depozita ceva care nu se teme de umiditate. Iată, de exemplu, situația mea. Fântâna mea este de casă. Adâncimea lui este de 14 metri, dar suprafața apei este la 10. Chesonul era deja acolo, așa că nu mi-a trebuit decât să-l termin cu cărămizi și hidroizolații. În plus, diametrul puțului meu nu permite utilizarea pompelor submersibile, deoarece este de doar 5 cm. Deci, în cazul meu personal, a fost o economie notabilă.

Acum despre cazul în care trebuie să transferați apa pe o distanță semnificativă pe orizontală. Desigur, dacă apa curge printr-un furtun, acesta întâmpină o oarecare rezistență. Frecarea etc. Cu toate acestea, aceasta, desigur, nu este creșterea apei la o înălțime. Este mult mai ușor pentru o pompă să conducă apa pe orizontală. Pentru distante mari de pompare a apei pe orizontala, recomand.

• Nu folosiți furtunuri ondulate.
• Utilizați furtunuri cu diametru mai mare - 3/4 inch sau 1 inch.
• Dacă este posibil, utilizați furtunuri rigide și nu flexibile, cu o suprafață interioară netedă.
• Dirijați furtunurile pe cea mai scurtă distanță dintre puncte.

Vă rugăm să rețineți că toate aceste măsuri au ca scop doar reducerea rezistenței la curgerea apei.

Presiunea creată de atmosferă asupra tuturor corpurilor care se află în ea, precum și pe suprafața pământului se numește presiune atmosferică. Omul de știință italian Torricelli a fost primul care a descoperit cum să măsoare presiunea atmosferică. Experimentul propus de el a fost făcut în 1643.

În acest experiment, a fost folosit un tub de sticlă de 1 m lungime, sigilat la un capăt, a fost umplut cu mercur, apoi, după ce a închis capătul deschis, a fost răsturnat și scufundat într-un vas larg cu mercur.

După ce tubul a fost deschis, o parte din mercurul din acesta a fost turnat în vas și s-a format un vid în partea superioară a tubului. În acest caz, înălțimea coloanei de mercur din tub a fost de 760 mm. Omul de știință a descoperit că forța care împiedică mercurul să cadă, împotriva proprietăților sale naturale, este o forță externă.

Presiunea atmosferică este egală cu presiunea coloanei de mercur din tub.(Legea lui Pascal). Adică, presiunea atmosferică poate fi măsurată prin înălțimea coloanei de mercur corespunzătoare. Înălțimea sa se măsoară în milimetri.

Deci, de la ce adâncime poate fi ridicată apa cu o pompă de suprafață?

Densitatea mercurului este de 13,6 ori densitatea apei. Mercurul din tub crește cu 760 mm. Apoi apa se va ridica la o înălțime de 13,6 ori mai mare. Această valoare va fi de 10.336 m Prin urmare, o pompă de suprafață poate pompa apă de la o adâncime de până la 10 m.

Pompele de suprafață sunt capabile să ridice în mod fiabil apa de la 8 metri adâncime.

8 metri nu este doar înălțimea totală de aspirație, ea include direct diferența de înălțime dintre locul de instalare a pompei și nivelul dinamic al apei, pierderile de presiune pe lungimea conductei de aspirație și toate pierderile locale. Aceste. dacă pompa este situată la o distanță de, de exemplu, 40 de metri de fântână, unde nivelul apei este în jur de 8 metri, pompa nu va putea ridica apa în astfel de condiții sau va funcționa în modul de cavitație, deoarece pierderile totale de aspirație în acest caz vor fi de aproximativ 9,5 metri (desigur că această valoare depinde de diametrul conductei).

După cum se știe, înălțimea maximă teoretică a ridicării lichidului de către o pompă centrifugă este de aproximativ 10,3 metri (la presiunea atmosferică normală de 101325 Pa). În viața reală, există pierderi prin frecare pe lungimea conductei de ridicare a apei, pierderi locale în supapa de admisie, rotiri, supape etc., plus presiunea atmosferică nu este constantă. De asemenea, parametrii de aspirație sunt afectați de temperatura lichidului (crește presiunea vaporilor saturați). Ținând cont de cele de mai sus, ajungem la cifra declarată de majoritatea producătorilor de pompe - 8 metri. În practică, se întâmplă ca pompele să poată funcționa efectiv furnizând apă de la adâncimi mai mari. Dar nu există nicio garanție că pompa nu va funcționa la un moment dat în modul de cavitație sau aproape de ea, ceea ce va duce la defecțiunea rapidă a acesteia.

Există o altă clasă de pompe de suprafață care pot ridica apa de la o adâncime de până la 40 de metri. Acestea sunt pompe cu un ejector submersibil (la distanță). În acest caz, două conducte vor intra în puț (puț) de la pompă, la capătul căreia este instalat un ejector. Printr-o țeavă, apa se va ridica în sus spre pompă, iar prin a doua țeavă, o parte din această apă va curge înapoi în ejector și se va amesteca cu fluxul de fluid principal într-un canal profilat, în care se creează o cădere suplimentară de presiune locală. Acest lucru asigură aspirarea unei noi porțiuni de lichid din puț în fluxul ascendent, cu transferul unei părți din energia cinetică a lichidului care se întoarce la acesta. Astfel, este posibilă ridicarea apei de la o adâncime mai mare de 8 metri, dar deoarece o parte din apă este returnată, debitul unor astfel de pompe este mic și variază între 0,4-1,5 m³/h.