Гидравлические машины

1. Принципы действия

По принципу действия все гидравлические машины разделяются на 2 класса: динамические и объемные.

В динамических машинах механическая энергия двигателя преобразуется в механическую энергию среды путем непрерывного силового воздействия рабочего органа в проточной камере, имеющей постоянное сообщение с входным и выходным патрубками. В эту группу входят лопастные машины и машины трения (вихревые и струйные).

В объемных машинах передача энергии происходит путем периодического силового воздействия рабочего органа на рабочую среду в камере, попеременно сообщающейся с входным и выходным патрубками. В эту группу входят:
возвратно–поступательные (поршневые, плунжерные, диафрагменные,
роторно–поршневые, аксиально–поршневые) и роторные (двухроторные, шестеренные, винтовые, пластинчатые) машины.

2. Динамические насосы

К лопастным насосам относятся: осевые, диагональные и центробежные. Они различаются между собой по направлению потока жидкости на выходе рабочего колеса, напорной и мощностной характеристикам.

Наибольшее распространение получили центробежные насосы.

Они различаются по особенностям конструкции:

по числу ступеней — одноступенчатые и многоступенчатые;

по подводу жидкости — рабочие колеса одностороннего и двустороннего входа;

по конструкции рабочего колеса – закрытого, полуоткрытого, открытого типа;

по расположению вала — вертикальные и горизонтальные;

по способу соединения с приводом — с помощью муфты и моноблочные;

по признаку погружения в жидкость — поверхностные, погружные,

полупогружные.

Для улучшения всасывающей способности в некоторых насосах (бензиновых, конденсатных) применяют дополнительное (предвключенное) осевое рабочее колесо. В бытовых центробежных насосах для увеличения вакуумметрической высоты всасывания применяется встроенный инжектор (водоструйный насос) на входе.

Вихревые насосы обеспечивают больший напор, чем центробежные, при тех же размерах, оборотах и подачах. Напор вихревых насосов растет с уменьшением подачи быстрее, чем у центробежных (крутая напорная характеристика).

Для улучшения всасывающей и напорной характеристик применяют центробежно вихревые насосы (первая ступень — центробежное колесо, вторая — вихревое). Такая конструкция повышает устойчивость к кавитации, что позволяет работать с высокими частотами вращения и получать напор более 100 м.

3. Объемные насосы

Подача объемных насосов определяется объемом рабочей камеры и числом ходов поршня или оборотов ротора в единицу времени.

Максимальное давление, создаваемое объемным насосом, теоретически зависит только от мощности привода. На практике оно ограничено прежде всего прочностью корпуса насоса. Поэтому в гидравлической системе обязательно должны быть предусмотрены предохранительные клапаны или другие защитные устройства, обеспечивающие перепуск жидкости из напорного трубопровода во всасывающий при превышении давления.

Подача объемных насосов медленно уменьшается с ростом давления из--за перетечек через щели и неплотности. Если в системе установлен предохранительный клапан, то, начиная с некоторого давления, подача быстро уменьшается и при определенном значении давления подача жидкости во внешнюю сеть прекращается.

Для объемных насосов, особенно шестеренных и винтовых, характерна установка различных по мощности двигателей с одинаковой частотой вращения в зависимости от необходимого давления в системе и свойств жидкости (плотности и вязкости).

Регулировка подачи роторных и приводных поршневых насосов осуществляется изменением частоты вращения. Для этого используются многоскоростные электродвигатели, вариаторы, регулируемый электропривод.

Для регулировки подачи насосов с возвратно-поступательным движением используют изменение хода поршня (дозировочные плунжерные насосы) или изменение числа ходов поршня в минуту. Проще всего это делается для паровых и пневматических насосов – изменением давления в питающей сети.

При необходимости увеличения подачи возможно параллельное включение насосов. В этом случае общая подача равна сумме подач отдельных насосов.

Объемные насосы применяются прежде всего в области малых подач и высоких давлений, а также для перекачивания вязких жидкостей и жидкостей, обладающих смазывающими свойствами.

4. Конструкционные особенности насосов

Конструкция насоса определяется областью применения и эксплуатационными характеристиками: перекачиваемой жидкостью, температурой и давлением на входе и выходе, условиями работы.

Для получения высоких напоров применяют насосы объемного типа или многоступенчатые (центробежные секционные. вихревые секционные. центробежно-вихревые).

Для работы с большими подачами используют осевые, диагональные, вертикальные центробежные насосы и центробежные насосы двустороннего входа.

Выбор материалов проточной части определяется эксплуатационными характеристиками. При невысоких температурах и давлениях для корпусов применяют серый чугун. При высоких температурах и давлениях используются различные стали. В насосах для химически активных жидкостей применяют легированный чугун, легированные стали, бронзу и различные неметаллические материалы.

Для насосов, перекачивающих высокоабразивные смеси, используют износостойкие сплавы или специальные покрытия (резина, корунд на органической связке).

При высоких температурах перекачиваемой жидкости используют насосы с охлаждением подшипникового узла (ХО, НК, НКу, КГВ).

Для перекачки легкогорючих жидкостей применяют насосы с проточной частью из алюминиевых сплавов, легированных сталей или разнородных металлов
(корпус — из чугуна, рабочее колесо – из бронзы).

Сложной проблемой является изоляция полостей насоса, находящихся под давлением. Для решения этой задачи используют герметичные насосы или уплотнение вала.

Тип уплотнения вала выбирают в зависимости от свойств перекачиваемой жидкости, создаваемого насосом давления или давления на входе в насос
(в зависимости от конструкции).

Основные типы уплотнений и их обозначения:

мягкий сальник (С);

двойной сальник (СД);

одинарное торцовое (5 или Г);

двойное торцовое (55 или 2Г);

манжетное (М);

щелевое (Щ).

Сальниковые уплотнения изготавливаются из различных материалов, основные требования к которым– низкое трение и стойкость в перекачиваемой жидкости.

Торцовые уплотнения изготавливаются из графита, силицированного графита, графита и металла, твердых сплавов.

Мягкий сальник применяется, как правило, при перекачивании чистых жидкостей, при невысоких давлениях и температурах.

Для загрязненных и активных жидкостей или при высоких температурах используются двойные (сальниковые или торцовые) уплотнения с подводом охлаждающей или промывающей жидкости в промежуточную полость.

Торцовые уплотнения обеспечивают значительно меньшие утечки, чем сальниковые, не требуют постоянного обслуживания (подтяжки, замены). Насос с торцовым уплотнением имеет лучшие всасывающие свойства (большая вакуумметрическая высота всасывания), чем тот же насос с одинарным сальниковым уплотнением.

Герметичные насосы имеют несколько конструкционных выриантов: с магнитной муфтой (ХЦМ), с экранированным электродвигателем (ЦГ), мембранные (НДГ, МАГ, НСМ).

В насосах с магнитной муфтой используется пара постоянных магнитов, разделенных немагнитным экраном. Один магнит жестко соединен с валом двигателя, другой — с валом рабочего колеса.

В экранированном электродвигателе статор и ротор также разделены немагнитным экраном. Статор — сухой, а ротор омывается перекачиваемой жидкостью.

В герметичных насосах подшипники смазываются и охлаждаются перекачиваемой жидкостью, поэтому часть ее циркулирует внутри насоса. Это несколько уменьшает общий КПД.

В мембранных насосах рабочая камера и приводная камера разделены гибкой мамбраной. Она приводится в движение штоком или изменением давления в приводной камере. Приводная камера может быть воздушной (пневмоприводной насос) или заполнена жидкостью. В этом случае приводом обычно служит плунжерный насос
( ГНД, НДГ, МАГ).

5. Обозначение насосов и насосных агрегатов

Разнообразие конструкций и областей применения насосного оборудования определяет разнообразие подходов к его обозначению. В последнее время выпускаются и эксплуатируются насосы, маркировка которых основана на различных принципах. Импортные насосы имеют свои особенности обозначения.

Как правило, в обозначении указываются марка насоса и его характеристика. Для ряда насосов специального назначения вместо характеристики указывается номер разработки (УГИ-1). Кроме того, указываются конструкционные особенности насоса, если возможны различные варианты: материал проточной части, тип уплотнения. Это характерно для химических и нефтяных насосов, для большинства же водяных насосов данные значения указываются, если они отличаются от стандартных. Так, в обозначении консольных насосов обычно не указывается сальниковое уплотнение, но обязательно стоит обозначение торцового уплотнения (5 или Т). если насос укомплектован им.

В обозначении насосного агрегата указываются марка или параметры электродвигателя (мощность и частота вращения).

Для центробежных насосов указывается подрезка рабочего колеса (если она есть) или диаметр рабочего колеса (для нефтяных насосов, которые укомплектовываются колесами различного диаметра). Если насос производится как в обычном, так и во взрывозащищенном исполнении, обязательно указывается конкретный вариант.

Существует несколько подходов к обозначению типа:

1. По особенностям конструкции и характеристики:

К—консольный, КМ—консольный моноблочный, СЦЛ—самовсасывающий центробежно-лопастной.

2. По назначению:

Х—химический, Кс—конденсатный, СМ—сточно-массный.

3. Смешанный:

ГНОМ—грязевой насос одноступенчатый моноблочный, ФГП—фекально-грязевой полупогружной, ХМ—химический моноблочный.

4. «Фирменный».

Этот подход обычно применяется к бытовым насосам: «Кама», «Агидель», «Бурун».

В обозначениях иногда впереди ставятся цифры, обозначающие модернизацию или завод-изготовитель (например, 1Д 200/90 — -насос завода «Ливгидромаш»,
4Д200/90 — тот же насос Катайского насосного завода).

Можно выделить три основных подхода к определению характеристик:

1. Геометрический.

В этом случае указываются определяющие геометрические размеры насоса: диаметры входного и выходного патрубков, диаметр рабочего колеса (для центробежных насосов). Если насос комплектуется двигателями с различной частотой вращения (фекальные насосы), обязательно указывается число пар полюсов комплектующего двигателя, т.к. в этом случае с одной проточной частью используются различные подшипниковые стойки. Параметры насосного агрегата в этом случае определяются (при известной частоте вращения) диаметром всасывающего патрубка (подача) и диаметром рабочего колеса (напор).

Для объемных насосов при данном подходе указывается объем рабочей камеры или диаметр плунжеров.

2. Параметрический.

В этом случае указываются параметры насосного агрегата. Для динамических насосов это, как правило, номинальные подача и напор. Для большинства насосов указывается подача в м3/ч, но для вихревых насосов ВК, ВКС и насосов ЦВК подача традиционно определяется в л/мин.

Для центробежных насосов с подрезкой рабочего колеса указываются параметры без подрезки и ставится буква (а, б), указывающая вариант подрезки; в этом случае параметры можно определить по характеристикам или по справочникам.

Для некоторых насосов в обозначении указывается только один параметр — подача (АНС-60, НКу-140).

В маркировке многих импортных насосов указываются максимальное значение подачи и максимальное значение напора. Этот подход был перенесен на ряд лицензионных насосов (ФГП, БН 2-40).

Для объемных насосов указываются подача и максимальное давление агрегата (АН 2/16). Как правило, при этом должен быть указан и комплектующий электродвигатель.

3. Смешанный.

В этом случае обозначение состоит из двух частей. Первая часть—геометрическая характеристика насоса, вторая—параметры агрегата. Такой подход применяется для шестеренных (Ш, НМШ) и винтовых (А13В) насосов.

Пример: НМШ 5/25–4,0/25 5,5/1500. Здесь первое число (5) — округленное значение подачи на 100 оборотов; второе число (25) — максимальное создаваемое давление, кгс/см2. Далее указываются подача (4,0 м3/ч), максимальное давление (25 кгс/см2 ) насосного агрегата и комплектующий электродвигатель.

Смешанный вариант применяется также для нефтяных насосов (6НК 9х1). В их обозначении первое число (6)—значение, полученное делением номинального диаметра всасывающего патрубка на 25. Оно определяет подачу насоса. Далее идет тип насоса (НК) и характеристики рабочих колес: коэффициент быстроходности (9) и число колес/ступеней (1). Коэффициент быстроходности пропорционален отношению подачи к напору, т.е. при известной подаче он определяет напор насоса.

Смешанный подход характерен для ряда импортных насосов, в частности для циркуляционных (UPS 32-80). В их обозначении первое число — номинальный диаметр трубопровода, второе число — максимальный напор (при нулевой подаче) в дециметрах.

6. Обозначение динамических насосов

Подходы к обозначению насосов неоднократно менялись, и в настоящее время выпускаются и эксплуатируются насосы, маркировка которых основана на различных принципах.

До 1991г. применялось параметрическое обозначение:

Х 20-30 а К-СД

1) прописные буквы, указывающие тип насоса (Х);

2) число, указывающее подачу насоса в м3/ч или л/с (20);

3) число, обозначающее напор, м (30);

4) буквы а, б, обозначающие подрезку рабочего колеса (а);

5) обозначение материала проточной части (К) и типа уплотнения (СД).

С 1991 г. введено обозначение по международному стандарту ИСО 2853:

Х 65–50–160 б/2 К–5.

1) буквы—тип насоса (Х);

2) диаметры всасывающего(65) и напорного(50) патрубков, мм;

3) номинальный диаметр рабочего колеса, мм (160);

4) буквы, обозначающие подрезку рабочего колеса (б);

5) число пар полюсов электродвигателя (/2);

5) обозначение материала проточной части (К) и типа уплотнения (5).

Для насосов из серого чугуна материал не указывается. Если нет подрезки рабочего колеса, то соответствующие буквы отсутствуют.

 

 
Please wait while JT SlideShow is loading images...
Оф.дилеры