Общ ие сведения о гидромашинах и их Классификация

 

Роль гидравлических машин в целенаправленной деятельности человека, как в прошлом, так и в настоящее время, очень велика. Известно, что люди еще в далеком прошлом применяли различные приспособления и механизмы для нужд водоснабжения, орошения и др., также известно применение различных водяных и ветряных двигателей для преобразования энергии потока воды (воздуха) в энергию двигателя.

В настоящее время можно сказать, нет отрасли промышленности, в которой не использовались бы гидравлические машины. Гидравлические машины, в частности насосы самых различных конструкций и типоразмеров, широко применяются в нефтяной промышленности при бурении скважин, добыче нефти, сборе, транспорте и подготовке нефти.

 

Общие сведения о гидромашинах

 

Гидравлические машины - это машины, преобразующие механическую энергию двигателя в механическую энергию жидкости или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергию двигателя.

Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидромоторы).

Насосами следует называть гидравлические машины, в которых механическая энергия преобразуется в энергию перекачиваемой жидкости. Здесь понятие жидкости представляется в широком смысле, т.е. к категории жидкости относятся и сильно сжимаемые среды, т.е. газы. В таком представлении о жидкой среде компрессоры также являются насосами, предназначенными для перекачки газов. Тоже самое можно сказать о газодувках и вентиляторах.

Насосы, включая компрессоры, имеют много общего с гидродвигателями, т.к. в них совершается процесс, обратный процессу, происходящему в насосах, т.е. энергия жидкости (газа) преобразуется в механическую энергию двигателя. Этим объясняется то, что конструктивное оформление насосов и гидродвигателей в принципе одинаковое.

Под гидроприводом следует представлять систему, в которой энергия жидкости (газа), перекачиваемой насосами (компрессорами) используется для привода в действие гидродвигателя (пневмодвигателя). Механическая энергия этой жидкости используется для различных целей.

Насосы делятся по принципиальному отличию в устройстве и принципу действия на динамические и объемные.

Динамическими называются насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил, приложенных в жидкости, в незамкнутой, постоянно сообщающейся со входом в рабочую камеру и выходом из нее.

Объемными называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется за счет периодического вытеснения ее из замкнутой рабочей камеры при помощи вытеснителей.

К динамическим относятся лопастные, вихревые и струйные насосы, а к объемным насосам относятся поршневые, роторные и диафрагменные.

Гидродвигатели также делятся на динамические и объемные.

К динамическим гидродвигателям относятся турбины, которые делятся на радиальные, радиально-осевые, осевые и тангенциальные.

К объемным гидродвигателям следует отнести все типы объемных насосов, т.к. они в принципе могут быть использованы в качестве гидродвигателей с определенными конструктивными особенностями, необходимыми для гидравлически наиболее целесообразного осуществления обратного процесса - преобразования энергии потока жидкости в энергию двигателя.

 

Перемещение жидкостей

 

Перемещение жидкостей осуществляется по трубопроводам; при этом движущая сила определяется разностью давлений в начальном и конечном пунктах трубопровода. С высшего уровня к низшему жидкость перемещается самостоятельно (самотеком): разность уровней жидкости должна быть достаточной для достижения заданной скорости преодоления всех сопротивлений.

В тех случаях, когда жидкость необходимость перемещать с низшего уровня на высший или по горизонтали, применяют насосы – гидравлические машины, которые сообщают жидкости энергию и повышают давление.

В зависимости от принципа действия насоса увеличение энергии и давления жидкости может быть осуществлено:

1) в объемных насосах – путем вытеснения жидкости из замкнутого пространства насоса телами, движущимися возвратно – поступательно или вращающимися;

2) в лопастных или центробежных насосах – центробежной силой, возникающей в жидкости при вращении лопастных колес;

3) в вихревых насосах – интенсивным образованием и разрушением вихрей, возникающих при вращении рабочих колес;

4) в струйчатых насосах – движущейся струей воздуха, пара или воды;

5) в глазлифтах – образованием пены при подаче воздуха или газа в жидкость;

6) в монтежю и сифонах – давлением воздуха, газа или пара на жидкость.

Удельное давление измеряют в атмосферах (ат), миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.), в метрах или миллиметрах водяного столба (м вод. ст. или мм вод. ст.). Различают атмосферы физическую и техническую. Физическая атмосфера соответствует давлению столба ртути высотой 760 мм при 0°С или давлению столба высотой 10,33 м при 4°С и равна давлению 1,033 кгс на 1 см² поверхности. В технике для удобства вычислений принимают так называемую техническую атмосферу, равную давлению 1 кгс на 1 см² поверхности или 981 00 дин.

Таким образом, между единицами давления существует зависимость:

Давление в системе СИ измеряется в Паскалях (1 Па = 1 Н/м²). Учитывая, что в технике измерения давления еще широко применяются приборы, градуированные кгс/см², мм. рт. ст., барах, приведем соотношение этих величин:

Приборы, служащие для измерения давления жидкостей и газов в трубопроводах и сосудах (манометры), обычно показывают разность между абсолютным давлением внутри сосуда и давлением атмосферы. Это давлением называют избыточным и выражают в ати. Абсолютное давление (в атмосферах) равно избыточному плюс барометрическое давление (обычно            1 ат) выражают в ата.