Динамические насосы, их классификация

В динамических насосах жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса [15].

По виду сил, действующих на жидкую среду, динамические насосы подразделяются на лопастные, насосы трения и электромагнитные [16]. В этом же литературном источнике динамические насосы подразделяют на лопастные и вихревые.

Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные насосы в зависимости от характера силового взаимодействия и направления потока в рабочем колесе подразделяются на: центробежные (радиальные и диагональные) и осевые [22].

В центробежных насосах поток жидкости в области лопастного колеса имеет радиальное направление и перемещается главным образом под воздействием центробежных сил.

В осевых насосах поток жидкости движется через рабочее колесо в направлении его оси, т.е. параллелен оси вращения и перемещается в поле действия гидродинамических сил, возникающих при взаимодействии потока и лопастного колеса (рисунок 2.91).

В насосахтрения жидкость перемещается под воздействием сил трения. К этой группе относятся вихревые, дисковые, черпаковые, вибрационные, лабиринтные, шнековые и струйные насосы.

Самыми распространенными среди этой группы насосов являются вихревые насосы. В некоторых работах дисковые, черпаковые, вибрационные, лабиринтные, шнековые и струйные насосы выделяют в отдельную группу и относят к специальным насосам.

В вихревых насосах использование центробежной силы для нагнетания жидкости и применение лопастного колеса создают впечатление большой схожести вихревого насоса с центробежным. Однако в вихревом насосе приращение энергии перекачиваемой жидкости происходит в результате турбулентного обмена энергией основного потока на входе насоса и вторичного потока в рабочем колесе, т.е. при работе насоса жидкость, заполняющая рабочее колесо, в результате трения увлекает жидкость из всасывающего патрубка в кольцевой канал и перемещает ее до нагнетательного штуцера (рисунок 2.92).

1 – корпус; 2 – ротор Рисунок 2.91 – Схема осевого насоса	1 – корпус; 2 – канал; 3 – рабочее колесо; 4 и 6 – отверстия для подвода и отвода жидкости; 5 – воздухоотделитель Рисунок 2.92 – Вихревой насос закрытого типа

 

В электромагнитных насосах жидкость перемещается под действием электромагнитных сил. Данные насосы предназначены главным образом для перекачивания жидкого металла в магнитном поле.

В объемном насосе жидкая среда перемещается вследствие периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом, т.е. жидкость в нем перемещается отдельными порциями.

Принцип действия объемного насоса состоит в вытеснении (перемещении) некоторого рабочего объема жидкости, поэтому их называют также насосами вытеснения (например, поршневой насос, в котором поршень постепенно вытесняет всю жидкость, заключенную в рабочем объеме цилиндра).

Объемные насосы – самовсасывающие, они перекачивают маловязкие и высоковязкие жидкости, пасты, смолы и т.д., а также жидкости с большим содержанием газов и криогенные.

Насосы объемного типа обычно подразделяют на две группы – возвратно-поступательного действия и роторные. В возвратно- поступательных насосах жидкость перемещается под действием поршня или диафрагмы. С помощью клапанов цилиндр соединяется попеременно то с подводящим, то с напорным трубопроводом.

В роторных насосах один или несколько вращающихся роторов образуют в корпусе насоса полости, которые захватывают перекачиваемую жидкость и перемещают ее от входного патрубка насоса к напорному.

К роторным насосам относятся шестеренные (рисунок 2.93), винтовые, пластинчатые.

 

1 – разгрузочные канавки; 2 – всасывающее отверстие; 3 – напорный патрубок; 4 – ведущая шестерня

Рисунок 2.93 – Шестеренный насос

Г) По роду перекачиваемой жидкости.

Выбор материалов, конструкция и принцип работы насосов зависят от физических и химических свойств перекачиваемых жидкостей. Можно рекомендовать подразделять насосы для перекачивания:

- чистых и слегка загрязненных нейтральных жидкостей;

- загрязненных жидкостей и взвесей;

- легко загазованных жидкостей;

- газожидкостных смесей;

- агрессивных жидкостей;

- жидких металлов и т.д.

Д) В зависимости от температуры перекачиваемой жидкости насосы подразделяются на холодные (Т≤373 К) и горячие (Т>373 К).

Наиболее распространенную группу из всех указанных типов насосов составляют центробежные насосы. Поэтому далее основное внимание уделено данной группе насосов.

Центробежные насосы

В настоящее время на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях используется большое количество насосно-компрессорного оборудования (НКО). Так, например, на ОАО «Сызранский НПЗ» в ведении технадзора находится следующее поднадзорное оборудование: компрессоры – 64 шт., насосы – 872 шт., сосуды и аппараты – 1097 шт., общая протяженность трубопроводов – 386,5 км. Такое распределение характерно для многих нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.

Необходимо отметить, что из всего парка насосных агрегатов лидирующую роль занимают центробежные насосы.

Для осуществления технологических процессов нефтепереработки только на одном НПЗ может применяться более 2000 насосных агрегатов различных типов и конструкций, около 80% из которых могут составлять центробежные насосы,

Основная группа центробежных насосов для нефтеперерабатывающей промышленности характеризуется следующими параметрами: подача до 360 м³/ч, напор до 320 м, установленная мощность до 500 кВт. Более мощные насосы (мощностью до 1250 кВт) применяются редко.

Примерно около 50–55% работающих в нефтепереработке центробежных насосов имеют приводную мощность, не превышающую 100–110 кВт.

Центробежные насосы могут применяться в широких диапазонах температур и давлений. Распределение центробежных насосов для одного из Уфимских НПЗ по рабочей температуре и давлению показало, что насосы используются от минусовых температур до температур составляющих 300–400 ^○С, причем в данном диапазоне эксплуатируется около 40% от общего количества насосов. Диапазон давлений, при которых используются центробежные насосы, составляет от 0,04 до 15 МПа.

Такое широкое распространение центробежных насосов обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с другими типами.

Весьма существенным преимуществом центробежных насосов являются малые габариты, большие скорости вращения, с которыми работают движущиеся части насосов и перемещается жидкость.

Отсутствие в центробежных насосах возвратно-поступательного движения и вызываемых им сил инерции допускает возможность работы при минимальных размерах фундаментов. В связи с этим стоимость самого насоса, помещения, первоначальной установки, дальнейшего ухода и ремонта значительно меньше, чем для поршневого насоса.

Следующее преимущество центробежных насосов заключается в отсутствии клапанов и прочих деталей, которые часто являются причиной неполадок в работе поршневых насосов.

Также положительным фактором является наличие вращательного движения одного лишь вала, притом с большим числом оборотов без возвратно-поступательных движений каких-либо частей, что значительно упрощает соединение с двигателем, устраняет сложные передаточные механизмы, особенно при непосредственном присоединении центробежного насоса к двигателю на одном валу.

Типов центробежных насосов много. Несмотря на принципиальное сходство конструкции, центробежные насосы разных типов имеют ряд особенностей, позволяющих эксплуатировать их в различных условиях.