Відцентрові насоси. Кавітація насосів. Зовнішні ознаки і способи її попередження.

Відцентрові насоси. Кавітація насосів. Зовнішні ознаки і способи її попередження.

 

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов (ка­верн) в тех местах потока, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной темпе­ратуре жидкости. В таких местах жидкость быстро вскипает, при­чем пузырьки пара переносятся потоком в область более высоких давлений, где происходит их конденсация. Процесс конденсации совершается мгновенно, и окружающая жидкость устремляется в образовавшиеся пустоты, что сопровождается сильными гидравлическими ударами и шумом. Если пузы­рек пара в момент его полной конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится.на эту поверхность. Согласно современным исследованиям, истинные давления при кавитации могут достигать 10 000 кгс/см², а число ударов исчисляется сотнями в секунду

Кавитация в насосе приводит к образованию кавитационной эрозии, разрушающей насос.

Главным фактором, вызывающим разрушение, является поверхностная усталость материала от цикла одностороннего сжатия. При кавитации образуется поверхностный наклеп, а затем происходит разрушение наклепанного слоя и прогрессирующее разрушение основного материала.

Понижение абсолютного давления может вызвать выделение паров из жидкости либо в одном месте (местная кавитация), либо во всей зоне (общая кавитация). Местное понижение давления возникает с возрастанием скорости в потоке при обтекании профиля колеса, при резких поворотах, обтекании выступов и т. п. Общее падение давления может произойти вследствие увеличения высоты всасывания, возрастания температуры перекачиваемой жидкости, падения атмосферного давления.

Кавитацию обнаруживают прежде всего по шуму, а также по падению характеристик и разрушению материала.

Кавитационному разрушению подвержены все материалы. Бы­стрее всего разрушается чугун, дольше всего противостоит разру­шению аустенитная сталь, алюминиевая бронза, нержавеющая сталь.

Основным средством предупреждения кавитации, обеспечиваю­щим нормальную работу центробежного насоса на всасывающей стороне, является поддержание такого давления во всасывающем тракте, при котором кавитация не появляется.

 

 

Робота насоса в судновій системі. Основні показники роботи насоса: подача, напір, потужність, ККД, вакууметрична висота всмоктування.

 

Рабочие параметры. Работа насоса характеризуется его подачей, напором, высотой всасывания, мощностью и к. и. д.

Подачей (расходом) насоса называете; количество жидкости {объ­емное, массовое), перекачиваемое насосом за единицу времени. Объемная Q и массовая G подачи связаны зависимостью:

G=Qγ.

Напором насоса Н называют приращение энергии 1 кг жидкости при входе в насос и выходе из насоса.

Если энергию 1 кг жидкости у всасывающего и нагнетательного патрубков обозначить соответственно Е_В и Е_Н, то напор насоса Н = E_Н + E_В

Мощность — энергия, передаваемая потоку жидкости в насосе за единицу времени.

Гидравлическая (полезная) мощность, кВт, передаваемая насосом жидкости,

N = GH/102, кВт

где G — массовая подача насоса, кг/с;

H — напер насоса, м;

102 кгм/сек = 1 кВт – переводной коэффициент.

Мощность, потребляемая насосом, кВт,

Nн = N / ŋ, (14)

где ŋ_и — общий к. п. д. насоса, учитывающий гидравлические потери ŋ_г, (на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе), объемные ŋ_о (на утечку части жидкости из рабочей камеры) и механические ŋ_м (на трение в подшипниках, сальниках).

Тогда ŋ = ŋ_о٠ŋ_г٠ŋ_ы.

Гідропривід пристрою для екстреного віддавання

Якоря.

Необхідність забезпечення безпеки мореплавання й універсальні можли­вості гідроприводу привели до застосування такого приводу в пристрої для ек­стреного віддавання якоря. Цей пристрій дозволяє керувати віддаванням яко­ря зі стернової рубки.

Для виконання такої операції якірний пристрій повинен бути поперед­ньо підготовленим.

У цьому пристрої гідропривід застосовано для керування стрічковими гальмами якірних машин. Він виконується з відкритою системою живлення і постійним тиском в напірній лінії. Для підтримання тиску в межах 9-11 МПа використовуються пневмогідроакумулятори. Їх зарядження виконується від по­вітряного балона при тиску 8 МПа. Робоча рідина в гідроприводі - гідравліч­не масло МГЕ-ІОА.

Схема гідроприводу представлена на рисунку.

До складу гідроприводу входять: бак; електропривідний аксіально-пор­шневий насос; пневмогідроакумулятори; гідроциліндри стрічкових гальм шпилів; апаратура керування, захисту, сигналізації і контрольно-вимірювальні прилади.

Електропривідний насос при вимиканні відсікається від нагнітального трубопроводу зворотним клапаном. Захист насоса здійснюється запобіжним клапаном. Вмикання і вимикання насоса на підкачку здійснюється за допо­могою двох реле тиску. Третє реле є вказівником про наявність тиску в сис­темі.

Тиск в системі підтримується за допомогою чотирьох основних і п'я­того акумулятора, що вмикається. Це поршневі гідроакумулятори. Їх запов­нення повітрям здійснюється від балона зі стисненим повітрям. Можливо заповнення і стиснення повітрям від головної енергетичної установки. Ря­дом послідовних наповнень п'ятого акумулятора новими порціями стисне­ного повітря з наступним стисненням його і перепуском в інші акумулятори виконується зарядження гідропневмоакумуляторів повітрям за допомогою суднових засобів. Зарядження повинно виконуватися очищеним і сухим по­вітрям. Для захисту від перевантаження повітряної системи застосовується запобіжний клапан.

Подача масла на розгальмування здійснюється через дросель 1 і розпод­ільник 2 з дистанційним електричним керуванням і вручну. Дросель стабілі­зує потік і тиск при розгальмуванні за допомогою гідроциліндра, що наванта­жений пружиною. Для гальмування розподільник 2 переводиться на другу по­зицію і злив масла виконується через дросель 3 з одночасним заповненням лівої підгальмовуючої порожнини гідроциліндра.

При екстреному віддаванні якоря швидкість стравлювання якірного лан­цюга обмежується 100 метрами за хвилину. Для підтримання такої швид­кості необхідно гальмування ланцюга. Гальмування в цьому гідроприводі здійснюється системою підгальмовування. Вона складається з двох частин. До складу кожної частини входять шестеренний насос 4, що здійснює по­дачу масла з бака до підгальмовуючої порожнини гідроциліндра, з приво­дом від мультиплікатора; відцентровий регулятор швидкості ланцюга і вка­зівник довжини витравленого ланцюга, що наважені на той самий мульти­плікатор. Мультиплікатор приводиться в дію від шпиля. Подача насоса 4 визначається швидкістю витравлювання якірного ланцюга. Вся подача на­соса пропускається через фільтр і зворотний клапан. Для підтримки при підгальмовуванні певного тиску використовується регулювальна апаратура, що складається з обмежувача витрати і регулятора витрати з запобіжним кла­паном, які вмикаються паралельно. Основна частина зливу робочої рідини іде через обмежувач витрати. Зі зростанням витрати через нього зростає гідравлічний опір і зростає тиск в підгальмовуючій порожнині гідроцилін­дра, що визначає натяг гальмової стрічки. При кожному протитиску встанов­люється певний режим підгальмовування і, таким чином певна швидкість стравлювання якірного ланцюга, певна подача насоса, певна витрата (що до­рівнює подачі) через перепускні пристрої. Режим підгальмовування задається регулятором витрати. Насос 4 від перевантаження захищений запобіжним клапаном. В період підйому якоря насос 4 реверсує потік і направляє його "на себе" через зворотний клапан, установлений біля регулятора витрати, за­безпечує поступ масла в підгальмовуючу порожнину при відсутності подачі шестеренного насоса 4. Максимальна швидкість спуску якірного ланцюга задається відцентровим регулятором швидкості, наваженим на мультипліка­тор. При максимальній швидкості він кінцевим вимикачем перемикає роз­подільник 2 на злив з розгальмовуючої порожнини. Після Перемикання по­рожнина поступово спорожнюється через дросель. Починається гальмуван­ня і зменшення швидкості витравлювання ланцюга. Після зменшення швидкості відцентровий регулятор перемикає кінцевим вимикачем розпод­ільник 4 на розгальмовування.

 

Конденсационные установки

Главные судовые паровые турбины и турбины для привода электри­ческих генераторов работают с конденсацией отработавшего пара. Отработавший пар в конденсаторе приобретает температуру, близкую к температуре забортной воды, и, следовательно, соответствующее низкое давление (вакуум).

Для измерения вакуума применяют металлические, а иногда и ртутные вакуумметры, указывающие в миллиметрах ртутного столба разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением в кон­денсаторе. Эту величину обычно называют разрежением.

Схема конденсатора

Вакуумный конденсатор позволяет получить большую степень' расширения пара и значительно повысить экономичность паровой тур-

бины. Абсолютное давление пара в конденсаторах судовых паровых турбин обычно составляет 0,05—0,06 бар.

В настоящее время на судах применяются только поверхностные конденсаторы. В них теплота парообразования отработавшего пара передается охлаждающей воде через поверхность трубок из мельхиора или алюминиевой латуни, внутри которых движется ох­лаждающая вода. Трубки из цветного металла менее подвержены разъ­еданию морской водой.

Стальной сварной корпус 3 имеет патрубок 2 для входа отработав­шего пара. Конденсат откачивается через патрубок 7 в нижней части конденсатора. Охлаждающая забортная вода поступает по трубе 9 в левую камеру 8 конденсатора, имеющую перегородку. Правая ка­мера 6 перегородок не имеет. Охлаждающая вода совершает в трубках 5 два хода и через патрубок 1 удаляется снова за борт. Трубки 5 за­креплены в трубных решетках 4, сделанных, как и трубки, из цвет­ного металла. Через патрубок 10 отсасывается воздух. Для работы конденсатора необходимы циркуляционный (для прокачки воды), конденсатный и воздушный насосы.

В конденсаторе возможно переохлаждение конденсата, т. е. пони­жение его температуры ниже температуры насыщения, соответствую­щей давлению в конденсаторе. Это происходит вследствие того, что при наличии воздуха температура конденсата соответствует не пол­ному давлению в конденсаторе, а парциальному давлению пара. Кроме того, капли конденсата попадают на расположенные ниже охлаждаю­щие трубки, где продолжают охлаждаться.

В настоящее время к конструкциям конденсаторов предъявляется ряд требований, направленных на повышение экономичности установ­ки. Главнейшие из них ^следующие:

путь пара в конденсаторе должен быть возможно короче, чтобы сопротивление его движению было минимальным;

в верхней части конденсатора промежутки между трубками должны быть больше, чем в нижней, где часть пара уже сконденсировалась;

переохлаждение конденсата должно быть минимальным (не более 2°); при переохлаждении конденсата на 7° С получается перерасход топлива на 1 % из-за дополнительной затраты теплоты на образование пара из более холодной воды;

воздух должен отсасываться возможно более холодным (при наи­меньшем объеме) для снижения мощности воздушного насоса и умень­шения уноса пара;

конденсат должен содержать возможно меньше воздуха.

 

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ МАШИНЫ

Одним из наиболее распространенных типов роторных объемных машин являются аксиально-поршневые машины. Аксиально-поршневые машины находят применение в гидроприводах, применяемых в промышленности и на всех видах транспорта. Эти машины выпускаются многочисленными фирмами Европы, Америки, Японии. Известно, что на промышленной выставке в Ганновере в 1961 году аксиально-поршневые машины представили 5000 фирм, показав этим их перспективность в гидроприводе различного назначения.

Аксиально-поршневые машины имеют самую высокую энергоемкость на единицу массы, высокую частоту вращения.

Гидромоторы малой мощности легче соответствующих электромоторов примерно в 80 раз, при больших мощностях эта разница составляет примерно 12.

Аксиально-поршневые насосы при регулировании подачи обладают быстродействием.

Частоту вращения при необходимости доводят до 30000 об/мин.

Номинальные давления равны 21 -:-35 МПа.

Некоторые насосы выпускаются с объемным к. п. д. не менее 99 % при давлении 35 МПа, а общий к. п. д. у них доведен до значения 95 %. Уникальные насосы имеют мощность более 3000 кВт при подаче 8700 л/мин

Основные виды конструкций аксиально-поршневых машин. За время развития насосостроения разработано много конструкций аксиально-поршневых машин. Значительное количество разных решений принято и в области конструкций аксиально-поршневых насосов, но принцип действия для всех аксиально-поршневых насосов один. Узел качания любого из них работает по принципу кривошипно-шатунного механизма.

В аксиально-поршневом насосе объединено несколько возвратно-поступательных насосов одностороннего действия. Эти насосы размещены по кругу параллельно друг другу и объединены в блок качания, основой которого является блок цилиндров. В блоке цилиндров находятся поршни. С помощью шатунов они соединяются с диском вала насоса. При наклонении блока цилиндров относительно вала поршни в блоке начинают перемещаться, создавая подачу. Направление подачи и ее величина зависят от направления и величины наклона блока цилиндров относительно вала насоса. Диск вала насоса для каждого отдельного насоса, входящего в блок качания, является кривошипом, а поршень с шатуном и диском вала - пространственной моделью кривошипно-шатунного механизма.

Рис. 1.1. Схема аксиально-поршневого насоса с несиловым карданом

 

Описанное схематически представлено на рис. 1.1

На схеме обозначены следующие элементы узла качания на­соса: 1 - опорно-распределительный диск, 2 - блок цилиндров, 3 -поршень. 4 - шатун; 5 - универсальный шарнир-кардан, 6 - вал с диском, 7 - пружина.

Описанный узел качания размещается внутри корпуса насоса Аксиально-поршневые насосы как правило, выпускаются с 7 либо 9 цилиндрами

Насос, выполненный по такой схеме, называют аксиально-пор­шневым насосом с несиловым карданом, поскольку основной мо­мент для вращения блока передается через шатуны, а меньший - для преодоления потерь - через кардан

Поршень каждого цилиндра за один оборот блока осуществля­ет одну подачу При движении поршня в цилиндре вправо осуществ­ляется всасывание, при движении влево - нагнетание.

При постоянном угле наклона блока подача насоса не меняет­ся, при переменном значении подача изменяется по величине и по направлению.

Насосы, у которых вал с диском 6 приводится во вращение не вёалом, а карданом, называются аксиально-поршневыми насосами с силовым карданом

Второй тип аксиально-поршневых насосов - бескарданные на­сосы Схема такого насоса представлена на рис. 1 2.

 

 

Рис. 1 2 Схема бескарданного аксиально-поршневого насоса.

Блок качания этого насоса состоит из опорно-распределитель­ного диска 1. поршней 2 блока цилиндров 3, шатунов 4, оси блока цилиндров 5, вала с ведущим диском 6 и корпуса насоса 7. У насосов этого типа меньше диаметр блока цилиндров по срав­нению с диаметром блока цилиндров насосов первого типа. Мень­ше и вибрация таких насосов

Третьим типом аксиально-поршневых насосов являются бес­шатунные насосы. Насос этого типа состоит из следующих деталей: 1 - опорно-распределительного диска, 2 - блока цилиндров, 3 - пру­жин, 4 - плунжеров, 5 - подшипника и 6 - наклонной шайбы.

Рис. 1.3. Схема бесшатунного аксиально-поршневого насоса.

Аксиально-поршневые насосы ― механизмы обратимые, поэтому, любой из них может быть мотором.

ОБСЛУЖИВАНИЕ НАСОСОВ

При обслуживании поршневых насосов следует руководствоваться указаниями инструкций заводов-строителей.

Перед пуском в ход насос следует тщательно осмотреть и убе­диться в том, что его пуску ничего не препятствует, смазка имеет­ся в достаточном количестве. Затем открыть задвижки на всасы­вающем и напорном трубопроводах (пуск поршневого насоса при закрытой задвижке на напорном трубопроводе запрещается).

Так как поршневые насосы обладают сухим всасыванием, то заливки всасывающего трубопровода перед пуском не требуется.

При пуске поршневого насоса следует убедиться в том, что мас­ляный насос работает и масло поступает в редуктор и в другие места смазки.

Не реже одного раза в месяц проверяют подрыв предохрани­тельного клапана. Повышать давление подрыва выше указанного в инструкции или выше давления, превышающего рабочее больше чем на 10%, запрещается. В случае неподрыва клапан следует отремонтировать.

Балластный поршневой насос пускают в ход по распоряжению старшего штурмана. Вахтенный механик обязан:

лично проверить правильность открытия задвижек (клапанов), подготовку насоса к пуску в ход и пуск его;

записать в машинный журнал, из каких танков пли цистерн, когда (часы и минуты), какое количество балласта выкачано.

Во время работы насоса наблюдают за показаниями контроль­но-измерительных приборов и за действием масляной системы. Следят за работой сальников и за плотностью соединений насоса.

В воздушном колпаке поддерживают требуемый запас воздуха (примерно ²/₃ его объема).

При появлении резких стуков насос следует немедленно оста­новить для выяснения и устранения причины неисправности. Для остановки насоса нужно выключить электродвигатель, затем за­крыть задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах и краны к манометру и вакуумметру.

Периоды кратковременного бездействия насоса следует использовать для проверки крепежа и сочленений. Проверяют затяжку болтов и шпилек, а также состояние сальников и, если необходи­мо, их перенабивают. Если насос имеет централизованную смазку, проверяют качество масла в масляном бачке и в случае надобности спускают из него отстой воды. Если же масло отработало свой срок, его следует заменить.

Неработающие поршневые насосы необходимо ежедневно про­ворачивать вручную, еженедельно пускать в ход и периодически осматривать.

НЕИСПРАВНОСТИ НАСОСОВ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Наиболее часто встречающиеся неполадки в работе поршневых, насосов, причины неполадок и способы их устранения приведены в табл. 6.

Таблица 6.

 

 

 

Типовые неисправности ГРМ

У работающих гидравлических рулевых машин встречаются следующие характерные неисправности.

1. Выход из строя одного главного насосного агрегата.

В случае неисправности или аварии с НРП или его электро­приводом, или с трубами, соединяющими насос с главной клапан­ной коробкой, с приводными шестеренчатыми насосами или с гидроусилителем насоса, необходимо выполнить следующее: не­медленно остановить электродвигатель насоса, закрыть на глав­ной клапанной коробке разобщительные клапаны насоса, произве­сти пуск электродвигателя резервного насоса регулируемой подачи, открыв клапаны этого насоса к главной клапанной коробке (если они были закрыты). Все переключения и переходы на дуб­лирующие и аварийные агрегаты должны производиться в стро­гом соответствии с таблицами переключений клапанов системы и инструкцией завода-изготовителя.

При ремонте насосов регулируемой подачи необходимо обра­щать особое внимание на точность выполнения ремонтных работ и особенно на взаимную пригонку тех узлов, от точности сборки которых зависят утечки рабочей жидкости из насоса. Особенно тщательно должны быть выполнены пригонка (притирка) плунже­ров в цилиндрах ротора насоса и посадка ротора на втулку оси. Диаметральные зазоры в соединении таких пар для насосов долж­ны быть не более 0,02 мм.

2. Выход из строя электрического управления насосами.

В этом случае необходимо отключить электрическое управле­ние и перейти на ручной привод насоса регулируемой подачи.

3. Выход из действия прибора управления ПУ1-2.

В этом случае руководствоваться инструкцией по обслужива­нию электрооборудования.

4. Выход из строя обоих приборов управления ПУ1-2.

В этом случае необходимо перейти на ручное управление от штурвала ручного управления.

5. Выход из строя цилиндра привода к баллеру.

В случае повреждения одного из цилиндров привода к баллеру или трубы, сообщающей этот цилиндр с главной клапанной короб­кой, необходимо произвести отключение не только поврежденно­го цилиндра, но также и второго цилиндра, смежного с ним или противолежащего, для чего закрывают на главных клапанных коробках разобщительные клапаны поврежденного цилиндра и смежного с ним цилиндра и открывают на главных клапанных ко­робках перепускные клапаны этих цилиндров. Переключение кла­панов главных клапанных коробок во всех случаях производят, руководствуясь таблицей завода-изготовителя электрогидравличе­ской рулевой машины.

6. Приводной шестеренчатый насос системы управления не подает масло в гидроусилитель.

При работе с холодным маслом (при запуске насоса после дли­тельного перерыва) может случиться, что шестеренчатый насос для питания гидроусилителя не сможет всасывать масло из рас­ходной цистерны вследствие резкого увеличения вязкости масла.

Для устранения этой неполадки необходимо переключить при­водной шестеренчатый насос посредством клапана с расходной цистерны на резервную для заполнения маслом его всасывающе­го трубопровода и после того, как манометр покажет давление «10 кгс/см², вновь соединить этот насос с расходной цистерной. При нагреве масла выше 30°С следует включить маслоохладители.

7. Выход из строя фильтра.

При работе рулевой машины фильтры могут засориться. Для очистки фильтра необходимо остановить работающий насос регулируемой подачи и перейти на резервный. Вывернув спускную пробку (предварительно закрыв доступ масла к фильтру) и слив масло из корпуса фильтра, разбирают фильтр и промывают его сетки. После очистки фильтр собирают, обращая внимание на правильное расположение сеток и дисков, и приводят в рабочее состояние, для чего ввертывают спускную пробку и сообщают фильтр с магистралью.

8. Передвижение прессов рулевой машины с неравномерной скоростью (толчками) и шумами в гидравлической части. Причи­ной этой неисправности является попадание воздуха в систему, который удаляют через воздушные краники при прокачивании ра­бочей жидкости.

9. Рулевая машина перекладывает руль на борт на угол мень­ше предельного вследствие нарушения регулировки сервомотора.

 

10. Рулевая машина не перекладывает руль вследствие неис­правности насоса, механической части управления насосами в по­сту управления, а также отсутствия рабочей жидкости в системе машины.

11. Рулевая машина перекладывает руль только на один борт, не возвращая его в среднее положение.

Причиной этого может явиться неисправность клапанов на ветви кольцевого трубопровода гидравлической машины. При экс­плуатации рулевого устройства необходимо также следить (по от­метке на втулке, связанной с корпусом судна, и самом секторе) за скручиванием баллера. При наличии угла скручивания более 4° наблюдение за ним должно быть усилено. Если угол скручивания меньше 7°, то с разрешения Регистра руль может быть до­пущен к дальнейшей эксплуатации. Если же угол скручивания составляет 7—15°, сектор (румпель) следует с разрешения инс­пектора Регистра пересадить на новую шпонку или фигур­ную смещенную. Выход судна в море без такой пересадки запре­щается. При угле скручивания 15° и более баллер подлежит за­водскому ремонту или замене.

При неустраненных дефектах рулевой машины выход судна в море запрещается.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ

Для оценки работы поршневых насосов на режимах, отличаю­щихся от номинального, используют различные характеристики, получаемые при испытании насосов.

У поршневого насоса подача теоретически не зависит от созда­ваемого им напора. В действительности с увеличением напора происходит незначительное уменьшение подачи, что объясняется возрастанием протечек жидкости в насосе.

Нa рис. 8, а сплошной линией показана теоретическая, пунктирной линией— действительная характеристики Q-H поршневого насоса при постоянной частоте вращения п. Из рисунка видно, что поршневые насосы обладают жесткой характеристикой, что очень ценно при использовании их для перекачивания жидкостей
с меняющейся в зависимости от температуры вязкостью.

\ \	Oh
^1 П"const	а N
	Ч
	--- - 0

2 3

На рис. 8,6 представлены кривые зависимости подачи Q, по­требляемой мощности N и к.п.д. η насоса от напора H при по­стоянной частоте вращения. Характеристика η-H показывает, что к.п.д. насоса близок к постоянному в широком диапазоне из­менения напора Н. Он заметно снижается лишь при чрезмерно высоких или низких значениях Н, в первом случае вследствие _роста утечек, во втором — вследствие уменьшения полезной мощ­ности. При этом (т. е. с приближением к режиму холостого хода) любой механизм работает менее экономично. Мощность N с уве­личением Н равномерно возрастает.

 

 

Из характеристик, приведенных на рис. 8,6, видно, что порш­невой насос, почти не снижая подачи, способен практически оди­наково экономично работать при изменении величины напора в широком диапазоне.

Большое практическое значение имеют характеристики, выра­жающие зависимость подачи Q насоса от вакуумметрической вы­соты всасывания Н_вак. Характеристику Q—Н_вак получают во время испытаний насоса при постоянной частоте вращения и постоян­ном давлении нагнетания. Она позволяет не только судить об из­менении подачи Q с ростом вакуума в рабочей камере насоса, но также установить максимально возможную высоту всасывания при данной частоте вращения.

В качестве примера на рис. 9 представлены характеристики Q—H_вак, построенные по результатам испытаний насоса ЭНП-4 на холодной воде. Характеристики снимали при постоянном дав­лении нагнетания 3 кгс/см² и частоте вращения п коленчатого ва­ла, равной 40, 70, 105 и 120 об/мин.

Характеристики показывают, что до наступления кавитации подача насоса при данном п остается постоянной, причем с повы­шением частоты вращения срыв подачи наступает раньше. Работа в срывной части характеристики (особенно при повышенной частоте вращения) сопровождается сильной вибрацией и шумом.

При образовании кавитации в поршневом насосе различают две стадии. Первая стадия соответствует отрыву потока воды от поршня при ходе всасывания (вследствие, достижения в цилиндре давления упругих паров жидкости), но во второй половине хода всасывания поток воды догоняет поршень с гидравлическим ударом. Подача насоса при этом еще не уменьшается. Во второй стадии поток воды уже не успевает догнать поршень при ходе вса­сывания, их встреча происходит при ходе нагнетания и сопровож­дается сильным гидравлическим ударом, ударной посадкой всасывающих клапанов на седла и уменьшением подачи.

Кавитация приводит к постепенному разрушению элементов гидравлической части насоса, поэтому его эксплуатация в усло­виях кавитации недопустима.

Насосы роторные объемного принципа действия имеют характеристики сходные с характеристиками поршневых насосов, а следовательно и сходные принципы регулирования производительности насосов.

Наилучшим способом следует считать регулирование частотой вращения, если такая возможность имеется (ДВС, турбина, электродвигатель постоянного тока, 2-х и 3-х -скоростные электродвигатели переменного тока).

Регулирование при помощи клапанов технически более простое, но экономически менее выгодно. Из трех клапанов: всасывающий, нагнетательный и перепускной (байпасный) первые два неприемлемы, так как первый сильно понижает давление всасывания, а второй резко повышает давление нагнетания. Перепускной клапан позволяет регулировать производительность насоса в широких пределах и остается единственным реально применяемым способом.

Відцентрові насоси. Кавітація насосів. Зовнішні ознаки і способи її попередження.

 

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов (ка­верн) в тех местах потока, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной темпе­ратуре жидкости. В таких местах жидкость быстро вскипает, при­чем пузырьки пара переносятся потоком в область более высоких давлений, где происходит их конденсация. Процесс конденсации совершается мгновенно, и окружающая жидкость устремляется в образовавшиеся пустоты, что сопровождается сильными гидравлическими ударами и шумом. Если пузы­рек пара в момент его полной конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится.на эту поверхность. Согласно современным исследованиям, истинные давления при кавитации могут достигать 10 000 кгс/см², а число ударов исчисляется сотнями в секунду

Кавитация в насосе приводит к образованию кавитационной эрозии, разрушающей насос.

Главным фактором, вызывающим разрушение, является поверхностная усталость материала от цикла одностороннего сжатия. При кавитации образуется поверхностный наклеп, а затем происходит разрушение наклепанного слоя и прогрессирующее разрушение основного материала.

Понижение абсолютного давления может вызвать выделение паров из жидкости либо в одном месте (местная кавитация), либо во всей зоне (общая кавитация). Местное понижение давления возникает с возрастанием скорости в потоке при обтекании профиля колеса, при резких поворотах, обтекании выступов и т. п. Общее падение давления может произойти вследствие увеличения высоты всасывания, возрастания температуры перекачиваемой жидкости, падения атмосферного давления.

Кавитацию обнаруживают прежде всего по шуму, а также по падению характеристик и разрушению материала.

Кавитационному разрушению подвержены все материалы. Бы­стрее всего разрушается чугун, дольше всего противостоит разру­шению аустенитная сталь, алюминиевая бронза, нержавеющая сталь.

Основным средством предупреждения кавитации, обеспечиваю­щим нормальную работу центробежного насоса на всасывающей стороне, является поддержание такого давления во всасывающем тракте, при котором кавитация не появляется.