Горшков А.М. «Насосы» Госэнергоиздат, 1947 год, 198 стр. (5,25 мб. djvu)

В руководстве излагаются физические основы и принципы расчета и конструктивные особенности поршневых, центробежных, осевых насосов, ротационных, винтовых, мамут-насосов, струйных аппаратов, эрлифтов, таранов и др. Данное руководство может быть рекомендовано в качестве дополнительного учебного пособия для подготовки студентов учебных заведений, энергетического направления.

В книге рассмотрены основные типы насосного оборудования получивших широкое распространение в энергетике и промышленности. Даже не взирая на год издания (более полувека), теоретические основы и физические законы на которых основана работа насосов остались прежние и приводимые в книге расчеты конструкций вполне актуальны сегодня. Дополнительно с вопросами изложенными в книге вы можете ознакомиться из оглавления, приведенного ниже.

Глава первая. Основные сведения 3
1. Назначение насосов 7
2. Общая классификация насосов 8
3. Краткие исторические сведения о насосах 8
4. Напор, развиваемый насосом 10
5. Коэффициенты полезного действия насосов 14
6. Виды двигателей к насосам 17

Глава вторая. Поршневые насосы 17
7. Принцип действия 18
8. Классификация поршневых насосов и типовые схемы 19
9. Производительность (подача) насосов 23
10. Устройство воздушных колпаков 29
11. Процессы всасывания и нагнетания 30
12. Индикаторная диаграмма 43
13. Основное детали и принадлежности поршневых насосов 48
14. Конструкции поршневых насосов и их промышленное применение 56
15. Исходные положения при выборе типа поршневого насоса 66
16. Изменение режима работы насоса (регулирование) 67
17. Правила пуска, остановки и ухода за насосом 69

Глава третья. Центробежные насосы 70
18. Принцип действия 71
19. Классификация центробежных насосов 72
20. Идеальное течение жидкости в рабочем колесе 74
21. Основное уравнение центробежного насоса 76
22. Устройство для преобразования энергии в насосах 82
23. Теоретическая характеристика центробежного насоса 85
24. Действительная характеристика центробежного насоса 88
25. Универсальная характеристика насоса. Законы пропорциональности 94
26. Коэффициент быстроходности 97
27. Высота всасывания. Кавитация 99
28. Осевое давление и способы его разгрузки 105
29. Основные детали центробежных насосов 107
30. Конструкции центробежных насосов и их промышленное применение 110
31. Определение рабочего режима насосной установки 127
32. Параллельная и последовательная работа насосов 132
33. Регулирование центробежных насосов 136
34. Пуск в ход, остановка и уход за центробежными насосами 137

Глава четвертая. Пропеллерные (осевые) насосы 138
35. Принцип действия 139
36. Основы теории крыла 141
37. Определение напора и подачи насоса 145
38. Характеристики пропеллерных насосов. Регулирование 148
39. Конструкции пропеллерных насосов и их промышленное применение 151
40. Выбор типа насоса 157

Глава пятая. Насосы, применяемые в энергетике 158
41. Насосное оборудование тепловых станций 159
42. Насосное оборудование торфоразработок 165

Глава шестая. Другие виды насосов 167
43. Крыльчатые насосы 173
44. Ротационные насосы 174
45. Винтовые насосы 177
46. Струйные насосы 177
47. Эрлифты 179
48. Гидравлический таран 181
49. Монтежю 183
50. Пульсометр 183
51. Насосы Гэмфри 184
Предметный указатель 187

Скачать книгу бесплатно 5,25 МБ djvu

Учебное пособие

Пуск в работу питательного электронасоса после ремонта

Груздев В.Б.

Рассматривается методика подготовки и пуск питательного насосного агрегата с электрическим приводом. Подробно описана последовательность технологических операций при пуске питательного насоса и его масляной системы. Приведено краткое описание работы центробежных насосов в сети. В приложении приведены иллюстрации, поясняющие работу питательного насоса. Также приведены варианты аварийных ситуаций и успешное их решение. Составлены перечни контрольных вопросов к каждой главе.

Предназначено для студентов очно - заочной формы обучения при подготовке по специальности 140100 "Теплоэнергетика". Может полезно студентам других специальностей, при изучении дисциплины "Режимы работы и эксплуатация ТЭС", а также всем инженерно-техническим работникам и рабочим тепловых и атомных электрических станций.

насос электрический масляный центробежный

Введение

Глава1. Основные параметры и классификация насосов

3.3 Возможные причины аварийного отключения работающего маслонасоса

3.7 Контрольные вопросы

4.4 Контрольные вопросы

5.5 Контрольные вопросы

Приложения

Литература

Введение

Целью настоящего учебного Пособия является изучение студентами общей схемы обвязки трубопроводами и вспомогательным оборудованием питательного электронасоса и его системы маслоснабжения, а также их пуск в работу после ремонта.

При описании питательного электронасоса и пуска его в работу после ремонта с вариантами аварийных ситуаций, как самого питательного насоса, так и его вспомогательных систем, использовалась общеизвестная техническая литература по насосам и более чем 20-ти летний опыт работы автора по эксплуатации Заинской ГРЭС (Татарстан), Ленинградской и Чернобыльской АЭС, что позволило обобщить и создать настоящее Пособие, и тем самым разработать методику подготовки к пуску и пуск питательных электронасосов в работу после ремонта энергоблоков тепловых и атомных электростанций.

В ходе изучения Пособия студенты получат навыки решения эксплуатационных задач при пуске в работу питательных насосов с электрическим приводом. Пуск же питательного насоса с турбоприводом, где вместо приводного электродвигателя применяется паровая турбина, существенно не отличается за исключением пусковых операций на приводной турбине. В следующем Пособии мы рассмотрим и такой пуск питательного насоса, тем более турбоприводами снабжен большой парк питательных насосов российских и зарубежных энергоблоков мощностью 300 и более Мвт.

Теперь вспомним, что насосами называются гидравлические лопастные машины, предназначенные для подъема и подачи жидкостей, в нашем случае – питательной воды из деаэратора.

Глава 1. Основные параметры и классификация насосов

Термины в области насосов установлены ГОСТ 17398-72 "Насосы. Термины и определения". Согласно этому ГОСТ насосы подразделяются на две основные группы: динамические и объемные.

Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема жидкостной камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.

Динамические насосы подразделяются на лопастные, насосы трения и инерционные.

Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные насосы объединяют две основные группы насосов: центробежные и осевые. В центробежных насосах жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к периферии, а в осевых, через рабочее колесо в направлении его оси. Часто насосы поставляются в виде насосного агрегата, т е. насоса и соединенного с ним двигателя. В качестве двигателя могут быть как электрические, так и паровые машины.

Кроме того, существует понятие насосная установка, т. е. насосный агрегат с комплектом оборудования, смонтированного по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса в заданных условиях.

Кроме терминов, относящихся к конструктивным и другим признакам насосов, ГОСТ 17398-72 устанавливает и терминологию основных технических показателей насосов и насосных агрегатов.

Основным из этих показателей является объемная подача насоса - объем подаваемой насосом жидкости в единицу времени. Подача воды измеряется в м 3 /с или м 3 /ч. Допускается измерять подачу в л/с.

Существует понятие массовая подача - масса подаваемой жидкости в единицу времени. Массовая подача измеряется в кг/с (т/с) или кг/ч (т/ч) и определяется, как вторым основным показателем насоса является развиваемое им давление или напор и определяется приростом удельной энергии воды при движении ее потока от входа к выходу насоса. Напор чаще всего измеряется в метрах водяного столба (м. вод. ст.) или в атмосферах (атм).

Для определения величины полного напора насоса Н применяются следующие формулы:

Н = P 2 /ρg – P 1 /ρg + Δh + (v 2 2 - v 2 1) / 2g, (м. вод. ст.) (1)

H = Hм+ (v 2 2 - v 2 1) / 2g, (м. вод. ст.), (2)

где P 2 , P 1 – давление воды соответственно в напорном и всасывающем патрубках насоса, атм;

Δh = (z 2 - z 1) –

расстояние по вертикали между точками установки манометра на напоре и вакуумметра на всасе, м;

v 2 , v 1 - скорости воды в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса, м/с;

ρ - плотность воды, кг/м 3 .

Hм – манометрический напор насоса, представляющий собой сумму показаний манометра на напоре насоса, вакуумметра на всасе, и геометрического напора между точками установки этих приборов Δh.

Напор насоса также может быть выражен в виде давления воды на выходе из него:

Р=Нρg, (м. вод.ст.) (3)

Давление измеряется в кПа, мПа, атм или кгс/см 2 , а напор - в метрах столба перекачиваемой жидкости. Например, метр водяного столба записывается как – м. вод. ст., а 10 м. вод. ст. = 1,0 атм. =1,0 кгс/см 2 = 0,1 МПа. Объемная подача Q насоса измеряется в м 3 /с, а массовая подача М - в кг/с, которая определяется как

где ρ - плотность среды, кг/м 3 .

В свою очередь объемная подача практически одинакова по всей длине проточной части насосов и может быть рассчитана по средней скорости движения среды с помощью уравнения неразрывности потока:

где F - площадь поперечного сечения потока жидкости, м 2 ;

С - скорость движения среды, м/с.

Количество энергии, затрачиваемое в единицу времени на привод насоса, определяет ее полезную мощность:

Nп =ρg QH, (кВт) (6)

Nп =ρQH / 102, (кВт) (7)

где Q – производительность насоса, м 3 /с;

ρ – плотность среды, кг/м 3 ;

Н – полный напор насоса, м. вод.ст.

Потери энергии неизбежны в любом рабочем процессе и действительная мощность, затрачиваемая на привод насоса, больше теоретической величины:

N = Nп + ΔN, (8)

где ΔN - cумма всех энергетических потерь, возникающих из-за несовершенства насоса как лопастной машины.

Для оценки полноты использования энергии, подводимой к насосу от двигателя, применяют характеристику, называемую эффективным КПД агрегата:

Таким образом, зная КПД, напор и подачу насоса можно расчетным путем найти потребляемую мощность насоса:

N= ρgQH/η = Nп / η, (кВт) (10)

Но весьма важным для лопастных машин является безразмерная величина, которая называется коэффициентом быстроходности.

Коэффициент быстроходности nsиспользуется для сопоставления геометрических параметров и технико-экономических показателей, подобных между собой насосов, имеющих различные значения напора, расхода и числа оборотов. Зачем это нужно? Коэффициент ns позволяет при проектировании и эксплуатации один насос заменять другим, что особенно важно в настоящее время. Физически под коэффициентом быстроходности понимается частота вращения виртуального модельного насоса, геометрически подобного во всех элементах натурному, с теми же гидравлическим и объемным коэффициентами полезного действия при условии, что модельный насос создает напор, равный 1 метру столба воды, при гидравлической мощности в 1 л.с., т.е. подача модельного насоса равна Q = 0,075 м 3 /с на режиме максимального к.п.д., если считать, что плотность воды 1000 кг/м 3 при нормальных физических условиях.

Известно, что коэффициент быстроходности является функцией трех аргументов – производительности Q, напора H и числа оборотов n ротора насоса, т.е. ns = f (Q, H, n), и оценивает оптимальный режим работы лопастной машины. С его помощью также удобно классифицировать тип насоса по виду рабочего органа, оценивать выбор числа ступеней сжатия, обобщать технико-экономические показатели различных типов насосов. Формула для расчета ns выведена путем натурного моделирования процессов в лопастных машинах, т.е. эмпирическим путем, и записывается в следующем виде для насосов, подающим воду с плотностью ρ=10 3 кг/м 3

ns= 3,65 n√Q/ H 3/4 , (11)

где n – число оборотов насоса, об/мин;

Q – подача (производительность) насоса, м 3 /час;

H - напор насоса, м. вод. ст. (для многоступенчатых насосов с одинаковыми рабочими колесами напор, приходящийся на одно колесо).

Таким образом, коэффициент быстроходности позволяет объединять различные колеса насосов в группы по признаку их геометрического подобия и является чисто расчетным параметром, с помощью которого удобно классифицировать тип насоса по рабочим органам, оценивать выбор числа ступеней для многоступенчатого насоса, обобщать технико-экономические показатели различных насосов.

Обычно применяют следующую классификацию рабочих колес центробежных насосов по величине коэффициента быстроходности:

1). тихоходные, n s = 50-100;

2). нормальные, n s = 100-200;

3). быстроходные, n s = 200-350

Приведем пример практического применения коэффициента быстроходности. Например, нам необходимо определить количество ступеней выбранного питательного насоса с расходом Q = 650 м 3 /час, напором 2000 м. вод. ст. (200 атм), числом оборотов n = 2850 об/мин (привод от асинхронного электродвигателя).

Сначала определяем коэффициент быстроходности ns по формуле (11), который будет равен 663.

ns= 3,65 n√Q/ H 3/4 .

Тогда ns= 3,65 х 2850 х √ 650 / 2000 3/4 = 663,16 ≈ 663.

Теперь определяем напор одной ступени насоса Н1 по формуле:

Н1 = (3,65n √Q / ns) 3/4

Н1 = (3,65n √Q / ns) ¾ = (3,65 х 2850 х √650 / 663) ¾ = 400 м. вод. ст.

Разделив требуемый полный напор 2000 м. вод. ст. на напор одной ступени, получаем число ступеней выбранного питательного насоса - 2000 / 400 = 5 ступеней в насосе, которые удовлетворяют заданным гидравлическим требованиям.

Подбор насоса обычно осуществляется для заданных рабочих условий внешней сети по требуемой подаче, напору, температуре, а также по физико-химическим свойствам перекачиваемой жидкости (коррозионные свойства, вязкость и плотность жидкости). Подача и напор насоса должны соответствовать характеристике гидравлического сопротивления внешней сети, которая состоит из системы трубопроводов и арматуры. При этом насос должен обеспечить максимально возможную подачу для данной сети. Но учитывая возможные отклонения характеристик выбранного насоса при изготовлении его на заводе, напор его все-таки выбираем на 3-5% выше требуемого напора для преодоления гидравлического сопротивления сети. Немало важно и правильная установка насоса. Насосы иногда устанавливают так, что уровень расположения всасывающего патрубка находится выше горизонта жидкости в приемном резервуаре или в камере.

В таких случаях во входном патрубке насоса необходимо создать разрежение (вакуум), за счет которого жидкость будет всасываться в насос под действием давления столба атмосферного воздуха. Высота всасывания, развиваемая лопастным насосом, определяется как:

Hвс = (P 0 - P 1) / ρg, (12)

где Р 0 - атмосферное давление или давление в емкости, к которой подключен насос, атм; ρ – плотность жидкости, кг/ м 3 ; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с 2

В каталогах насосов всегда указывается допустимая вакуумметрическая высота всасывания Нвс, т.е. высота, при которой обеспечивается работа данного насоса без изменения его основных технических показателей. Известно, что от величины допустимой высоты всасывания зависит надежность и устойчивость работы энергетических насосов. Поэтому кратко вспомним, что такое высота всасывания насосов и особенно явление кавитации. Жидкость по всасывающему трубопроводу к рабочему колесу насоса подводится под действием разности давлений в приемном резервуаре и абсолютного давления в потоке у входа в колесо. Последнее зависит от расположения насоса относительно уровня поверхности жидкости в резервуаре и режима работы насоса. На практике встречаются три основные схемы установки центробежных насосов:

Рис. 1. Схемы установки центробежных насосов

1. ось насоса выше уровня воды (0-0) в приемном резервуаре (камере) – (рис. 1, а);

2. ось насоса ниже уровня воды (0-0) в приемном резервуаре (рис. 1, б), т.е. насос находится под гарантированным заливом воды;

3. ось насоса ниже уровня воды (0-0) в приемном резервуаре и находится она под избыточным давлением (рис. 1, в), поэтому насос находится под гарантированным заливом воды. Как следует из рис.1 самыми лучшими способами подключения насоса к источнику воды являются варианты б) и в), т.к. здесь имеется очень высокая гарантия того, что насос не сорвет в работе, т.е. на всасе всегда будет подпор воды, пока присутствует ее избыточный уровень на входе в насос, и самый неудобный способ – это вариант а). Здесь воду необходимо загнать в насос, а для этого необходимо создать во входе в насос разрежение и поставить обратный клапан на всасывающем трубопроводе, всегда выполнять заливку водой всасывающего трубопровода, при этом обратный клапан должен держать эту воду и не выпускать из насоса. При включении насоса в работу, он сам на всасе создать разрежение и вода будет поступать в насос под действием давления атмосферного воздуха. При отключении насоса обратный клапан должен не упустить воду из насоса и удержать ее в полости насоса, в противном случае, придется его опять заливать водой или ремонтировать обратный клапан. Как видно это неудобный способ подключения насоса, но он применяется, когда нужно откачивать воду из колодца, подземного резервуара или приямка. В любом случае все эти способы широко применяются как на электростанциях, так и на других промышленных предприятиях и в быту.

Из уравнения Бернулли для двух сечений (в нашем случае для уровня воды в приемном резервуаре 0 - 0 и сечения на входе в насос (рис. 1.)) следует:

Hг.в. + h п.в. = pа / ρg – pн / ρg- v 2 в / 2g, (13)

где h п.в. - потери во всасывающем трубопроводе, Па;

ра - атмосферное давление, Па;

рв - абсолютное давление на входе в насос, Па;

vв - скорость воды на входе в насос, м/с.

Левая часть уравнения (13) представляет собой вакуумметрическую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах водяного столба перекачиваемой жидкости.

Также можно записать, что высота всасывания насоса Hв

Hв = H г.в. + h п.в. (14)

Из анализа формул (13, 14) следует, что, если вода в насос поступает с подпором (рис. 1, б), то

Hв = h п.в. -- H г.в. (15)

Отрицательное же значение H в указывает на работу насоса с подпором.

При работе насоса по схеме, показанной на рис. (1, в), выражение вакуумметрической высоты всасывания приобретает вид:

Hв = / ρg , (16)

где P 0 - абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

В зависимости от конструкции лопастного насоса геометрическую высоту всасывания отсчитывают по-разному.

Для горизонтальных насосов H г.в. - это разность отметок оси насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре.

Для насосов с вертикальным валом Н г.в. отсчитывается от середины входных кромок лопастей рабочего колеса (в многоступенчатых насосах колеса первой ступени) до свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре.

Необходимо помнить, что нормальная работа центробежного насоса обеспечивается только в таком режиме, когда абсолютное давление во всех точках его внутренней полости больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.

Если такое условие не соблюдается, то начинаются явления парообразования и кавитации, которые приводят к уменьшению или даже прекращению подачи насоса (насос "срывает") и выходу его из строя.

Кавитация – с латинского языка (cavitas) означает – пустота. Так что же это за явление под таким красивым и звучным названием?

Кавитация – это есть процесс нарушения сплошности внутри потока жидкости, т.е. образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (кавитационные пузырьки или "каверны", т.е. пустоты). Обычно кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации):

, (17)

P - гидростатическое давление набегающего потока, Па;

P s - давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па;

ρ -плотность среды, кг/м³;

V - скорость потока на входе в систему, м/с.

Известно, что кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости V = V c , когда давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров). Этой скорости соответствует граничное значение критерия кавитации.

В зависимости от величины Χ можно различать четыре вида потоков:

· докавитационный - сплошной (однофазный) поток при Χ>1;

· кавитационный - (двухфазный) поток при Χ~1;

· пленочный - с устойчивым отделением кавитационной полости от остального сплошного потока (пленочная кавитация) при Χ< 1;

· суперкавитационный - при Χ<<1.

Требуемый кавитационный запас Δh TP обычно вычисляют по характеристике, представляемой производителем насоса. Кривая Δh TP начинается с точки нулевой подачи и медленно растет с увеличением. Когда подача превышает точку максимального КПД насоса, кривая Δh TP резко возрастает по экспоненте. Зона справа от точки максимального КПД обычно является кавитационно опасной.

Кавитационный запас не поддается контролю с точки зрения механики и машинист насосной станции только слышит ее как металлический шум и щелчки, но это уже развитая кавитация.

К сожалению, еще мало приборов, позволяющих наблюдать и предотвращать кавитацию. Хотя датчик давления на всасывающей стороне насоса, подающий сигнал тревоги при падении давления ниже допустимого для данного насоса, должен применяться повсеместно.

По опыту эксплуатации насосов известно, что звуки потрескивания пропадают после прикрытия напорной задвижки. Но, снижая тем самым подачу и кавитацию, можно не достичь технологических параметров самого насоса.

Для того, чтобы правильно устранить кавитацию обязательно нужно использовать основной принцип – на входе в насос должно всегда быть жидкости больше, чем на выходе.

Приведу несколько простых способов как этого достичь:

1. замените диаметр всасывающего патрубка на большего размера. Необходимо помнить, что диаметр всаса насоса всегда должен быть больше диаметра напора;

2.переместите насос ближе к источнику воды или к питающему резервуару, но не ближе 5-10-ти диаметров всасывающей трубы;

3.понизьте сопротивление во всасывающей трубе, заменой ее материала на менее шероховатую;

4.замените всасывающую задвижку на шиберную, характеризующуюся меньшими местными потерями;

5.если всасывающая труба имеет повороты, то уменьшите их количество или замените отводы малых на большие радиусы поворота, сориентировав их в одной плоскости (иногда правильно заменить жесткую трубу гибкой);

6. увеличьте давление на всасывающей стороне насоса повышением уровня в питающем резервуаре либо снижением оси установки насоса, либо установите бустерный насос.

Общеизвестно, что кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения и для реальной жидкости оно приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. В результате этого наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. Образование пузырьков внешне похоже на кипение жидкости.

Возникшие в результате понижения давления пузырьки увеличиваются в размере и уносятся потоком.

При этом наблюдается местное повышение скорости движения жидкости вследствие стеснения поперечного сечения потока выделившимися пузырьками пара или газа.

Попадая в область с давлением выше критического, пузырьки разрушаются, при этом их разрушение происходит с большой скоростью и поэтому сопровождается местным гидравлическим ударом в данной микроскопической зоне. Так как конденсация занимает некоторую область и протекает непрерывно в течение длительного времени, это явление приводит к разрушениям значительных площадей поверхности рабочих колес или направляющих аппаратов насоса.

Практически появление кавитации при работе насоса можно обнаружить по характерному потрескиванию в области всасывания, нарастающему шуму и внезапному появлению повышенной вибрации насоса. Кавитация сопровождается также химическим разрушением (коррозией) материала насоса под действием кислорода и других газов, выделившихся из жидкости в области пониженного давления.

При одновременном действии коррозии и циклических механических воздействий прочность металлических деталей насоса быстро снижается. При этом воздействие кавитации на металлические детали насоса усиливается, если перекачиваемая жидкость содержит взвешенные абразивные вещества: песок, мелкие частицы шлака и т. п.

Под действием кавитации поверхности деталей становятся шероховатыми, губчатыми, что способствует быстрому их истиранию взвешенными веществами. В свою очередь эти вещества, истирая поверхности деталей насоса, способствуют усилению кавитации.

Кавитационному разрушению наиболее подвержены чугун и углеродистая сталь, и наименее - бронза и нержавеющая сталь.

Рис. 2. Разрушение рабочего колеса центробежного насоса под воздействием кавитации

В целях повышения устойчивости деталей насосов от разрушения применяют защитные покрытия. Для этого поверхности деталей наплавляют твердыми накладками из твердых сплавов (стеллиты), используют местную поверхностную закалку и другие способы защиты. Однако основной мерой борьбы с преждевременным износом проточной части насосов является предупреждение кавитационных режимов их работы.

В технической документации на насосы (каталогах, паспортах и пр.) обязательно должна указываться допустимая высота всасывания (или допустимый кавитационный запас) для нормальных физических условий, т. е. для атмосферного давления 0,1 МПа (что соответствует 760 мм рт. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 20°С.

Следовательно, основными техническими характеристиками, определяющими работу любого насоса, являются:

1. напор (Нн, м. вод. ст; атм.; кгс/см 2 ; Па, кПа, МПа);

2. подача (Q, л/сек; м 3 /час; кг/с; т/час);

3. потребляемая мощность (N, кВт);

4. коэффициент полезного действия (η, %);

5. частота вращения (n, об/мин);

6. высота всасывания насоса (Н вс, м. вод. ст.).

Из указанных параметров насоса подача и частота вращения являются независимыми переменными, а остальные параметры находятся в функциональной зависимости от подачи и частоты его вращения. Взаимосвязь параметров в различных режимах насоса обычно изображается графически в виде характеристик.

Для их получения необходимо проведение испытаний насоса в различных условиях всасывания, при различных напорах, подачах и мощностях, изменяющихся от минимальных до максимальных значений. Только в результате этих испытаний может быть получено представление о работе насоса и его энергетических показателях.

Экспериментальные характеристики насоса являются необходимым техническим материалом для оценки качества насоса, для выбора режима его работы и для осуществления правильной и надежной эксплуатации. Эти опытные характеристики получают на испытаниях каждого насоса на заводе-изготовителе и прилагаются к технической документации при продаже насоса.

Мы здесь не будем рассматривать построение нормальных и других характеристик насосов, а также применение математического аппарата для расчета насосов, ибо это не входит в задачу нашего Пособия, поэтому мы адресуем любознательного читателя к Литературе, которая приведена в конце Пособия .

По характеру физического и рабочего процесса в насосе происходит преобразование механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию перемещаемой жидкости.

Мы уже знаем, что существуют десятки различных типов насосов, но из них основными и часто используемыми на электростанциях являются объемные и лопастные. В объемных насосах передача энергии производится принудительным воздействием рабочего органа (плунжер, поршень, ротор) на транспортируемую среду и ее вытеснение (плунжерные, поршневые, роторные насосы). В лопастных же насосах преобразование механической энергии в гидравлическую производится насаженным на вращающийся вал ротора рабочим колесом, снабженного лопастями (центробежные, осевые, вихревые, диагональные насосы). На современных электростанциях, как в России, так и за рубежом, в основном применяются ЦБН – центробежные насосы и ОН - осевые насосы. Обратный клапан на всосе насоса:

Рис. 3. Схема насосного агрегата центробежного типа

1 – открытый источник воды;

2 – всасывающий трубопровод;

3 – открытый нагнетаемый резервуар;

4 – расходомерная вставка в напорном трубопроводе;

5 – насос центробежный;

6 – электродвигатель;

М – манометр на напоре насоса;

V – мановакууметр на всасе насоса;

Р – атмосферное давление.

На рис. 4 показан разрез и устройство обычного центробежного одноступенчатого насоса.

Рис. 4. Схема центробежного насоса

1 – расширяющийся корпус насоса ("улитка");

2 – вал насоса;

3 – рабочее колесо;

4 – лопатки рабочего колеса;

5 – подводящий (всасывающий) патрубок насоса;

6 – отводящий (напорный) патрубок насоса.

Внутри корпуса насоса 1, имеющего, как правило, спиральную форму в виде улитки, на валу 2 насажено рабочее колесо 3. Рабочее колесо состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти 4, отогнутые от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса.

С помощью патрубков 5 и 6 корпус насоса соединен со всасывающим и напорным трубопроводами. Если при наполненных жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе привести во вращение рабочее колесо, то жидкость, находящаяся в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. В результате этого в центральной части колеса создается разрежение, а на периферии - избыточное давление. Под действием этого давления жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод, одновременно через всасывающий трубопровод под действием разрежения жидкость поступает в насос. Таким образом, осуществляется непрерывная подача жидкости центробежным насосом.

Центробежные насосы могут быть не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), как показано на рис. 2, но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается одним и тем же - жидкость перемещается под действием центробежной силы, развиваемой вращающимся рабочим колесом.

За рубежом получили распространение так называемые диагональные насосы, конструкция которых совмещает в себе признаки центробежных и осевых насосов. В отличие от центробежных в диагональных насосах поток выходит из колеса под углом не в 90°, а в 45°.

У диагональных насосов поток жидкости, проходящий через рабочее колесо, направлен не радиально, как у центробежных насосов, и не параллельно оси, как у осевых, а наклонно, как бы по диагонали прямоугольника, составленного из радиального и осевого направлений.

Наклонное направление потока создает основную конструктивную особенность диагональных насосов - наклонное к оси насоса расположение лопастей рабочего колеса. Это обстоятельство позволяет использовать при создании напора совместное действие подъемной и центробежной сил и по своим рабочим параметрам диагональные насосы занимают промежуточное положение между центробежными и осевыми насосами.

Как ЦБН и осевые, диагональные насосы выпускаются как в горизонтальном, так и с вертикально расположенным валом.

Рис. 5. Разрез диагонального насоса с горизонтальным ротором

Рис. 6. Насос осевого типа

1 – корпус насоса; 2 – направляющий неподвижный аппарат насоса; 3 – вращающийся ротор насоса; 4 – вращающиеся вокруг собственной оси рабочие лопасти ротора насоса.

Рис. 7. Струйный насос

1 – конфузор на подаче побудительной среды (вода, газ);

2 - патрубок отсасываемой жидкости (газа);

3 – рабочая камера смешивания подаваемой и отсасываемой среды (вакуумная камера);

4 – диффузорная часть нагнетательно-напорной части насоса.

Рис. 8. Насос зубчатый

1 – корпус насоса;

2 – всасывающая часть насоса;

3 – предохранительно-перепускной клапан;

4 – напорная часть насоса.

Рис. 9. Насос поршневой (плунжерный)

1 – корпус насоса;

2 – поршень (плунжер);

3 – цилиндр;

4 – шток поршня;

5 – кривошип;

6 – шатун;

7 – привод;

Кв – клапан на всасе в насос;

Кн – клапан нагнетательный со стороны напора насоса

На ТЭС в качестве питательных насосов применяются гидравлические насосы центробежного действия, имеющие весьма высокий коэффициент повышения напора, особенно многоступенчатого исполнения. Механическая энергия подводится в виде вращающегося момента и передается жидкости через лопатки вращающегося рабочего колеса. Действие лопаток на жидкость, заполняющую рабочее колесо, вызывает повышение гидродинамического давления и заставляет жидкость перемещаться в направлении от центра рабочего колеса к периферии, выбрасывая её в спиральный кожух. В дальнейшем движении жидкость поступает в напорный трубопровод. Отсюда следует, что основным рабочим органом центробежного насоса является свободно вращающееся внутри корпуса лопастное колесо. На рис. 10, 11 приведены фотографии рабочего колеса центробежного насоса. В свою очередь, рабочее колесо состоит из двух вертикальных дисков (переднего и заднего по потоку жидкости), как показано на рис. 10, отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса (рис.9), т.е. по потоку жидкости. Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью.

Рис.10. Рабочее колесо центробежного насоса в разрезе

Рис. 11. Рабочее колесо центробежного насоса в сборе

Из курса теоретической механики известно, что при вращении колеса с угловой скоростью ω (1/сек) на элементарную массу жидкости m (кг), находящейся в межлопастном канале на расстоянии R (м) от оси вала, будет действовать центробежная сила F ц.б. , определяемая выражением:

F ц.б = m ω 2 R(18)

В инженерных расчетах также применяется формула (19) эквивалентная формуле (18):

F ц.б = mV 2 / R , (19)

где V (м/с) – линейная скорость движения элементарной массы вещества на радиусе R от центра вращения.

Мы уже говорили, что для обеспечения непрерывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить постоянный ее подвод в насос и отвод из насоса. Поэтому жидкость поступает через отверстие в переднем диске рабочего колеса по всасывающему патрубку из всасывающего трубопровода.

Например, движение воды по всасывающему трубопроводу в питательный насос происходит вследствие избыточного давления в корпусе деаэратора и столба питательной воды, равной разности отметок установки аккумуляторного бака деаэратора и отметки установки питательного насоса в машинном зале главного корпуса электростанции.

Обычная отметка установки аккумуляторного бака блочного деаэратора составляет 20÷24 метра в помещении деаэраторной этажерки электростанции в зависимости от мощности энергоблока, а установка питательного насоса выполняется на отметке 0,0 ÷ 5.0 метров в машзале главного корпуса электростанции. Отсюда следует, что разность отметок установки аккумуляторного бака деаэратора и питательного насоса может составлять 15,0 – 19,0 (24 - 5=19) метров и если учесть температуру и удельный объем питательной воды в аккумуляторном баке, а также гидравлическое сопротивление опускного трубопровода питательной воды до всаса питательного насоса, то получится, что подпор на всасе питательного насоса составит 13÷17 м. вод. ст. или 1,3 -1,7 атм. Это дает возможность частично отстроиться от опасного явления кавитации, имея гарантированный запас по давлению питательной воды на всасе питательного насоса. На рис. 12 представлена гидростатическая схема питательного насоса в качестве иллюстрации вышесказанного.

Рис. 12. Гидростатическая схема питательного насоса

А – отметка установки аккумуляторного бака деаэратора;

Б – отметка установки питательного насоса;

H1– высота уровня питательной волы в аккумуляторном баке деаэратора;

H2 – разность отметок установки аккумуляторного бака деаэратора и питательного насоса.

Анализ уравнений (18,19) показывает, что центробежная сила, следовательно, и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше частота вращения рабочего колеса.

Но увеличение скорости вращения ротора насоса ограничено частотой вращения электродвигателя, т.к. в качестве привода центробежного насоса в основном применяется любой высокооборотный электродвигатель, но чаще всего для этой цели служат электродвигатели асинхронного типа, скорость которых несколько ниже синхронной скорости.

Применение же других электродвигателей, а также электротехнических устройств по регулированию числа оборотов электродвигателя хотя и позволяют изменять скорость вращения ротора насоса, но они не получили широкого распространения на электростанциях в качестве привода питательных насосов из-за своей сложности и не надежности.

В связи с этим в последнее время на российских и зарубежных электростанциях получил широкое применение электропривод питательных насосов с гидромуфтой, которая приведена в Приложении, рис. П-1,2.

В зависимости от требуемых параметров, назначения и условий работы в настоящее время разработано большое число разнообразных конструкций центробежных насосов, которые можно классифицировать по нескольким признакам. Например, по числу рабочих колес различают одноступенчатые и многоступенчатые насосы. В многоступенчатых насосах перекачиваемая жидкость проходит последовательно через целый ряд рабочих колес, насаженных на общий вал.

Создаваемый таким насосом напор равен сумме напоров, развиваемых каждым колесом.

В зависимости от числа колес (ступеней) насосы могут быть двухступенчатыми, трехступенчатыми и т. д. По сути, на одном валу находятся сразу несколько одноступенчатых насосов в виде рабочих колес, которые последовательно повышают напор всего насоса, являющегося его основной напорно-расходной характеристикой.

По способу подвода воды к рабочему колесу различают насосы с односторонним подводом и насосы с двусторонним подводом или, так называемые, центробежные насосы двустороннего входа воды.

По способу отвода жидкости из рабочего колеса различают насосы со спиральным и турбинным отводом.

В насосах со спиральным отводом перекачиваемая жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в спиральную камеру и затем либо отводится в напорный трубопровод, либо по переточным каналам поступает к следующим рабочим колесам.

В насосах с турбинным отводом жидкость, прежде чем попасть в спиральную камеру, проходит через систему неподвижных лопаток, образующих особое устройство, называемое направляющим аппаратом, установленное в статоре насоса.

По компоновке насосного агрегата (расположению вала относительно опор) различают насосы горизонтального и вертикального исполнения.

По способу соединения с двигателем центробежные насосы разделяются на приводные (со шкивом или редуктором), соединяемые непосредственно с двигателями с помощью муфты, и моноблочные, рабочее колесо которых устанавливается на удлиненном конце вала электродвигателя - консольные насосы.

Например, насосы консольного типа обозначаются как К-120-15, т.е. насос консольный, производительностью 120 м 3 / час и напором 15 атм.

Напор одноступенчатых центробежных насосов, серийно выпускаемых российской промышленностью, достигает 120 м. вод. ст. (1,2 МПа; 12 атм).

В свою очередь серийные многоступенчатые насосы развивают напор до 2500 м. вод. ст. (25 МПа; 250 атм) и более.

Параметры же центробежных насосов специального изготовления, как одноступенчатых, так и многоступенчатых, могут быть значительно выше.

Что касается КПД, то в зависимости от конструктивного исполнения он меняется в широких пределах - от 0,85 до 0,90 у крупных одноступенчатых насосов и 0,55-0,60 у высоконапорных многоступенчатых.

Столь низкий к.п.д. многоступенчатых высоконапорных насосов связан с гидравлическими потерями в проточной части насоса и особенно с высоким трением разгрузочного стального диска гидравлической пяты в системе осевой разгрузки насоса.

В свою очередь трение этого монолитного чугунного диска толщиной 30-40 мм и диаметром около 300 мм при скорости вращения почти 50 об/сек в замкнутом водяном объеме (в камере гидропяты) приводит к заметному нагреву воды в насосе, температура которой учитывается в тепловом цикле Ренкина.

Также известно, что потребляемая мощность насоса при нулевой подаче, т.е. при закрытой выходной задвижке (это холостой ход насоса), не падает до нуля и составляет около 30-40% от номинальной мощности электродвигателя. Вот эта мощность также превращается в энергию теплоты, которая способна повысить температуру питательной воды до эффекта "запаривания" насоса, при котором механическому воздействию подвергаются рабочие колеса, разгрузочное устройство, опорные подшипники, уплотнения вала насоса и в итоге может привести к аварийному выходу насоса из работы. Повышение температуры питательной воды ∆t в без расходном режиме определяется по формуле:

∆t = 632N (1-h) / 1000Q(о С), (20)

N – мощность электродвигателя, кВт;

h - к.п.д. насоса;

Q – подача насоса, кг/с.

Из уравнения (20) следует, что с понижением подачи насоса Q повышается температура питательной воды.

Иногда этим способом повышения температуры питательной воды пользуются машинисты при пуске энергоблоков, что, конечно, является не экономично и не рационально с точки зрения надежности насосного агрегата. Из , стр. 68, следует, что максимально допустимое повышение температуры воды достигает 11 о С и основывается на том предположении, что лишь теплота, обусловленная гидравлическими потерями внутри насоса, способствует повышению температуры питательной воды в насосе на эту величину. Вообще-то предел повышения температуры воды в насосе чаще всего произвольный. Например, для насосов, не имеющих разгрузочных устройств (линия рециркуляции), иногда для поддержания минимального расхода через приоткрытую напорную задвижку, допускается повышение температуры до 30 о С во избежание его "запаривания".

Но в любом случае, работа центробежного насоса, особенно многоступенчатого, в безрасходном режиме не допустима более трех минут.

На современных крупных электростанциях мощность электродвигателей привода питательных насосов достигает нескольких тысяч киловатт. Отсюда можно представить насколько быстро и высоко может подняться температура питательной воды при нулевом расходе, когда эти тысячи киловатт электрической энергии будут преобразованы в тепловую энергию.

Но как бы там не было, центробежные насосы отличаются от других насосов уникальным свойством саморегулирования и возможностью принудительного регулирования в широком диапазоне их производительности и напора. Под саморегулированием понимается самостоятельное изменение режима работы с изменением сопротивления сети, что особенно важно для питательных насосов с электроприводом и маневренности энергоблоков. Это свойство ЦБН широко применяется при эксплуатации насосов, особенно при включении их в параллельную работу на общую гидравлическую сеть, как при плановом включении, так и при аварийном автоматическом включении резерва (АВР). В следующем разделе мы рассмотрим варианты включения питательной насосной установки в схему электростанции.

Глава 2. Питательные установки тепловых электростанций

2.1 Включение питательного насоса в тепловую схему электростанции

Нам известно, что питательный насос нагнетает питательную воду из деаэратора, повышая её давление до Р п.н. . =(1,25-1,3) Р 0 , где Р 0 – давление острого пара перед турбиной, с учётом сопротивления питательного тракта и поверхностей нагрева парового котла. На современных электростанциях применяются несколько схем включения питательных насосов, но мы рассмотрим только две из них, наиболее применяемые.

1. Одноподъёмная схема, в которой питательный насос подаёт воду с конечным расчетным давлением через ПВД к питательному узлу парового котла:

Рис. 13. Принципиальная одноподъёмная схема включения питательного насоса

Данная схема применяется на энергоблоках мощностью до 200 МВт.

Достоинства этой схемы:

1. относительная простота регулировки расхода питательной воды питательным насосом.

Особенность: подогреватели высокого давления (ПВД) работают под очень высоким давлением, создаваемого питательным насосом. Из-за высокого перепада давлений на ПВД к ним предъявляются высокие требования к надёжности работы и повышенные капитальные затраты на ее обеспечение, связанные с увеличением толщины стенки корпуса теплообменника.

2. Двухподъёмная схема, при которой питательные насосы первого подъёма прокачивают воду через ПВД к питательным насосам второго подъёма, подающим воду в паровой котёл:

Рис. 14. Принципиальная двухподъёмная схема включения питательного насоса

Данная схема может применяться на энергоблоках мощностью 300 МВт и выше.

Достоинства этой схемы:

1. выполнение ПВД на меньшее давление, определяемое тем, что давление воды на входе в насосы второго подъёма должно для предотвращения кавитации несколько превышать давление насыщения при температуре воды перед насосами, поэтому требования к надёжности ПВД несколько меньше, чем в одноподъёмных схемах.

Недостатки:

1. пониженная надёжность питательных насосов второго подъёма, перекачивающих воду с высокой конечной её температурой;

2. усложнение и удорожание питательной установки;

3.повышенный расход электроэнергии на перекачку воды с более высокой температурой;

4. необходимость синхронизации насосов I и II подъёма и сложность их регулирования, т.к. питательный насос второго подъёма работает на горячей воде, которая при понижении давления мгновенно вскипит.

1.2. Привод питательных насосов

Существует два варианта приводов питательных насосов:

1) электрический;

2) турбинный.

Электрический привод питательных насосов

Достоинства:

1)простота конструкции (синхронный или асинхронный электродвигатель);

2) высокая надёжность.

Недостатки:

1) ограничена единичная мощность двигателя до 9000 кВт;

2) ограниченные возможности по регулировке расхода питательной воды.

Турбинный привод питательных насосов

Достоинства:

1) возможность регулирования частоты вращения, а также подачи воды в широком диапазоне;

2) компактность;

3) независимость от электрического питания.

Выбор электродвигателя ПН осуществляется на основе теплового и экономического сравнения вариантов.

В связи с этим мощность питательного насоса определяется по формуле:

, (21)

Q п.в. . – расход питательной воды, кг/с;

Перепад давления воды в питательном насосе, кг/см 2 ;

Средняя температура питательной воды на выходе из ПН, о С;

КПД насоса;

КПД гидромуфты (если она есть).

Условием тепловой экономичности турбинного или электрического привода служит следующее соотношение:

(22)

Коэффициенты полезного действия преобразования и передачи энергии при турбоприводе и электроприводе соответственно равны:

(23)

где - внутренние относительные КПД главной и приводной турбин;

И - механические КПД главной и приводной турбин;

Коэффициент дросселирования при транспорте пара в тракте приводной турбины;

КПД генератора;

КПД электрического трансформатора и электрической сети собственных нужд;

КПД приводного электродвигателя;

КПД гидромуфты.

На ТЭЦ обычно применяется электропривод, а на конденсационных электростанциях (КЭС) тип привода зависит от мощности энергоблоков.

Например:

1) для энергоблоков мощностью 200 МВт и менее применяются электроприводы;

2) для энергоблоков мощностью 300 МВт:

· при Nэ<30 % - электроприводы;

· при 30 %

В заключение хочу сказать, что питательный насос в схеме тепловой электрической станции, будь то классическая на природном топливе или атомная электростанция на ядерном топливе, является объектом повышенного наблюдения и контроля и не менее важным, нежели паровая турбина или паровой котел (ядерный реактор) и правильность его эксплуатации также сказывается на безаварийности работы энергоблока и его надежности.

В следующем разделе Пособия рассмотрим пуск в работу питательного электронасоса из ремонта, где будет рассмотрен поэтапный ввод в работу, как самого насоса, так и всех его вспомогательных систем: насосов маслосистемы и маслоохладителей.

2.2 Пуск в работу после ремонта маслосистемы питательного электронасоса

Рассмотрим технологическую схему обвязки маслосистемы питательного электронасоса (рис. 15), которая может быть как автономной, так и общей для нескольких ПЭН (питательный электрический насос).

Рис.15. Принципиальная технологическая схема масляной системы ПЭН

1, 2 – маслонасосы системы смазки;

3, 4 – маслоохладители, кожухотрубные;

ММ-1, 2 – манометры, типа ОБМ;

Р-1, 2 – вентили на линии рециркуляции маслонасоса;

ЭКМ-1, 2 – электроконтактные манометры;

МФ-1, 2 – маслофильтры, два на один маслоохладитель.

Система маслоснабжения ПЭН является автономной системой со своими маслобаком, группой электронасосов (обычно два электронасоса, из которых один работает, второй находится на АВР или в ремонте), маслоохладителями, масляными фильтрами, арматурой, фланцами и трубопроводами, а также автоматической защитой и технологическими блокировками, и при выходе из строя одного работающего ПЭН по аварийному сигналу включается резервный ПЭН, стоящий на АВР, у которого система маслоснабжения исправна, маслобак с номинальным уровнем масла и система с маслонасосами готова к включению в работу, через маслоохладитель настроена протока охлаждающей воды, которую после включения ПЭН и маслонасоса в работу, машинист ПЭН отрегулирует по мере повышения температуры масла, не допуская ее превышения номинального значения.

При невозможности регулирования температуры масла, срочно подключить резервный маслоохладитель по охлаждающей воде, а дефектный вывести из работы, для чего закрыть выходную арматуру по маслу тем самым, поставив маслоохладитель под опрессовку давлением маслонасоса, и промыть его обратным ходом охлаждающей воды и сообщить старшему машинисту турбинного цеха (СМТЦ).

Маслосистема ПЭН на всех тепловых и атомных электростанциях во многом унифицирована, что упрощает ее эксплуатацию и ремонтоспособность, что особенно важно для работающего персонала.

Маслосистема ПЭН работает следующим образом.

Отработанное горячее масло с температурой не выше 55 О С из подшипников питательного насоса и его электродвигателя (по два подшипника скольжения у насоса и электродвигателя) самотеком возвращается по общему сливному маслопроводу насосного агрегата (линия "а") в маслобак ПЭН, где происходит его отстой и деэмульсация, время которой должно быть не более 3-5-ти минут, в противном случае масло необходимо отправить на очистку и заменить его на свежее масло из общестанционного маслопровода, поступающего из центрального маслохозяйства электростанции в машинный зал. Для смазки подшипников насосного агрегата применяется турбинное масло, что и для паровых турбин, в основном марки Т-22 или Тп-22, качество которого должно удовлетворять требованиям ГОСТ- 32-53-2000.

Для справки: (Т-22 – это масло Турбинное (Т), с кинематической вязкостью ν = 22 сантистокса; Тп-22 - это масло Турбинное (Т), с кинематической вязкостью ν = 22 сантистокса с присадкой (п) синтетического состава при температуре 20 0 С. Обе марки масел являются дистиллятными нефтяного крекинга. Число после марки масла – 22, 32 или других марок указывает, что кинематическая вязкость масла в 22, 32 раза выше кинематической вязкости дистиллированной воды. Время деэмульсации показывает на количество воды, присутствующей в масле и чем больше это время, тем более обводненное масло, тем меньше его кинематическая вязкость. Вода агрессивно воздействует на баббитовую заливку вкладыша (в сплаве баббита до 80% олова) подшипников насоса и электродвигателя ПЭН, что ведет к коррозионному износу вкладыша и уменьшению срока его эксплуатации).

После отстоя в маслобаке масло поступает на всас электромаслонасосов (1, 2). Обычно маслонасосы устанавливаются малорасходными (до 3-5-ти м 3 /ч), но с высоким напором – до 30,0 атм (3,0 МПа). Отсюда следует, что маслонасосы ПЭН могут быть винтового, шестеренчатого, плунжерного или другого типа, которые при неправильном пуске (особенно в безрасходном режиме) могут привести к повреждению, как напорного маслопровода (разрыв фланцевого соединения трубопроводов), так и самого насоса (выдавливание уплотнений насоса, повреждение напорной и всасывающей арматуры). Затем масло под давлением насоса (один насос в работе, второй – на АВР или в ремонте) через один из маслофильтров (МФ-1, 2), который подключен в работу, второй – в резерве (ремонте), поступает в один из маслоохладителей, другой маслоохладитель находится в резерве или ремонте. Здесь масло охлаждается технической водой до 40 0 С и с избыточным давлением 0,7-1,2 атм направляется в общий подающий маслопровод, а из него раздаётся в подшипники насоса и электродвигателя, при этом недопустимо повышение давления масла перед подшипниками более 1,2 атм. При повышении давления масла в напорном трубопроводе до 1,3-1,5 атм установлен механический предохранительный клапан, который избыточное давление в конце масляной линии сбрасывает в маслобак. Для регулирования количества масла перед подшипниками в маслопроводах устанавливаются дроссельные шайбы, диаметр которых определяется опытным путем при пробных пусках насоса после ремонта и заносится в ремонтно-технический циркуляр насоса.

На питательных насосах АЭС в корпусе стула подшипников насоса и электродвигателя выполнен специальный объем для масла с кольцевой смазкой, который рассчитан на аварийный выбег насосного агрегата и для исключения подплавления баббитовой заливки вкладышей подшипников при отключении маслонасосов при потере собственных нужд энергоблока.

Также на многих ПЭН широко применяются предвключенные винты в виде многозаходного шнека, которые выполняют роль бустера (англ. – booster, от boost – поднимать, повышать давление) и установлены они на валу насоса перед входом воды в первую ступень проточной части насоса. Это дает возможность частично отстроиться от кавитации.

Для предотвращения попадания механических примесей, которые могут появиться из потоков, поступающих в корпус деаэратора, перед входной задвижкой ПЭН внутри трубопровода, устанавливают защитную коническую сетку, на которой измеряется перепад давлений питательной воды "до" и "после" сетки. Появление перепада давления более 2,0 атм., сетку промывают без останова или разгрузки насоса на рециркуляцию.

Защитные сетки монтируются в специальной вставке – "катушке", которая на фланцах крепится во всасывающем трубопроводе и легко может быть демонтирована при необходимости.

Теперь приступим к пуску питательного насосного электроагрегата, но в начале операций по пуску ПЭН включим в работу его маслосистему, без которой не может работать ни сам насос, ни его привод.

При работающем ПЭН маслосистема в полном объеме в ремонт не выводится, ее выводят в ремонт только одновременно с ремонтом всего насосного агрегата, да это и понятно: без системы смазки насос и его электропривод, имеющие подшипники скольжения с принудительной смазкой, не смогут работать.

Все подготовительные и пусковые работы на ПЭН выполняет оперативный персонал турбинного цеха во главе со старшим машинистом турбинного цеха (энергоблока) (СМТЦ) по прямому распоряжению начальника смены турбинного цеха (НСТЦ) для чего:

Наряд-допуски на производство ремонтных работ на маслосистеме ПЭН – закрыты, а не прикрыты. Обычно открывается один Общий наряд-допуск на производство ремонтных работ на всем насосном агрегате: сам питательный насос и его маслосистема, ремонтные же работы на электродвигателе выполняет персонал электроцеха электростанции, согласно Разделительной ведомости между турбинным и электрическим цехами. При необходимости выполнения какой-либо работы в пределах насосного агрегата, на который в целом выписан Общий наряд, ответственным руководителем ремонтных работ по Общему наряду выписывается Промежуточный наряд на ремонтные работы на узле, участке агрегата;

В Журнале окончания работ (находится на рабочем месте НСТЦ) начальники электроцеха, цеха тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ), турбинного цеха (он делает последним запись в этом журнале) выполняют разрешающие записи о том, что все ремонтные работы на питательном насосном агрегате закончены, ремонтный персонал цеха выведен, насос готов к пуску в работу. Это является основным юридическим документом, дающим право НСТЦ приступить к пусковым операциям на ПЭНе.

Машинист питательных насосов выполняет следующую работу:

проверяет, что ремонтный персонал из зоны ремонта насосного агрегата полностью выведен;

проверяет, что КИПиА целы, не просрочены Госповеркой, опечатаны, подключены по импульсным линиям к датчикам (коренные вентили на импульсных линиях открыты), запорно-регулирующая и защитная арматура в целости, фланцы трубопроводов соединены шпильками, которые от усилия руки не проворачиваются, полумуфты насосов и электродвигателей сцеплены и закрыты защитным кожухом, лючки маслобака ПЭН закрыты, масла в баке нет по уровнемерному стеклу (проверяет открытием нижнего вентиля уровнемерного стекла);

докладывает СМТЦ о том, что осмотр насосного агрегата выполнен. Если есть замечания, которые могут привести к аварийной ситуации на насосе, то они записываются в Журнал дефектов, который находится на рабочем месте НСТЦ, и пусковые работы прекращаются до устранения этих дефектов ремонтным персоналом цехов. Степень готовности насоса к пуску определяет НСТЦ, который несет ответственность за пуск насоса;

приступает после устранения дефектов к включению в работу системы маслоснабжения ПЭН, маслобак принят химцехом на чистоту, о чем выполнена запись в Оперативном журнале НСТЦ;

заказывает через СМТЦ подачу свежего масла в маслобак ПЭН, открыв ручной вентиль М-0 (рис. 15);

определяет по характерному шуму в маслобаке и по шуму в дыхательном клапане на маслобаке, что масло пошло в маслобак, воздух вытесняется через дыхательный клапан (дыхательный клапан – это устройство предохранительного назначения и предназначено для герметизации газового объема резервуара с нефтепродуктами и поддержания давления в этом объеме в заданных пределах, а также для защиты от проникновения пламени в резервуар); подключает в работу маслоуравнительное стекло, продувает его в атмосферу, открыв вентили верхнего и нижнего конца трубки, через нижний конец трубки должно выливаться масло в предварительно подставленную емкость (обычно металлическое ведро), после чего закрывает вентиль и визуально проверяет масло на его чистоту и прозрачность (для исключения травматизма, запрещается применять стеклянную посуду, применять только прозрачную пластиковую);

открывает ручные вентили Н-1,2, закрыв вентиль М-О, при достижении номинального уровня масла в маслобаке (обычно на стеклянной уровнемерной трубке красной краской наносят черту, соответствующую номинальному уровню масла в маслобаке), начинает заполнение маслонасосов маслом, предварительно открыв воздушники и дренажи из их корпусов, не допуская попадания масла из воздушников на фундамент и соседнее оборудование. При разливе масла на полу или других местах, масло убирается немедленно с помощью сухого песка и чистой ветоши. Промасленные песок и ветошь убираются в специальные металлические контейнеры и удаляются из цеха;

закрывает вентиль при появлении сплошной струи масла из воздушника, и дренаж, маслонасосы считаются заполненными маслом и обезвоздушенными;

открывает напорные вентили маслонасосов (Н-1,2), по манометрам (ММ-1,2) и ЭКМ-1 проверяет, что они показывают величину статического столба масла в маслобаке (0,08-0,10 атм), т.е уровень масла в баке составляет около одного метра от его дна. Вообще шкала любого манометра должна быть выбрана таким образом, чтобы при работе насоса значение его напора находилось во второй трети всей шкалы;

подает в летнее время года техническую воду на маслоохладители, открыв ручные вентили (ТВ-1,3), а также воздушники из трубной системы маслоохладителей, заполняет маслоохладители водою, (контроль – из воздушника идет непрерывная струя воды, воздушники закрыть), опрессовать маслоохладители по воде под давлением техводы (контроль – при открытии вентиля опорожнения масляного пространства маслоохладителя - воды нет). В зимнее время года – техводу в маслоохладители не подавать, а при начале роста температуры масла и баббитовых вкладышей подшипников, постепенно подать техводу, не допуская резкого снижения температуры масла;

приоткрывает на 1/3 выходные вентили техводы (ТВ-2, 4) из маслоохладителей, ставит маслоохладители под протоку техводы;

заказывает сборку электросхем на маслонасосы;

проверяет совместно с персоналом ЦТАИ защиты и блокировки на маслонасосах (стандартный перечень и назначение технологических защит и блокировок питательного насоса см. Приложение 3);

приоткрывает на 1/2 вентили рециркуляции масла (Р-1, 2), и всасывающие вентили (Н-1, 3) насосов, напорные вентили (Н-2, 4) закрыть;

включает электродвигатель одного из маслонасосов, постепенно открывая всасывающий вентиль маслонасоса и его

рециркуляции, на местном щите управления маслонасосов (МЩУ МН), контролирует загрузку электродвигателя насоса по амперметру;

отключает первый пущенный насос, опробывает в работе второй маслонасос, зная, что работа маслонасосов на рециркуляцию более 30-ти минут недопустима;

осматривает во время работы маслонасосы на предмет дефектов;

запрашивает у СМТЦ какой маслонасос, согласно цеховому графику, должен остаться в работе и при готовности маслосистемы самого ПЭНа, подать масло от работающего маслонасоса в подающий коллектор маслопровода ПЭНа через один из маслоохладителей, при этом, постепенно закрывая вентиль рециркуляции, на манометре М-3 проконтролировать, что давление масла в конце напорного маслопровода ПЭН соответствует номинальному значению, согласно Инструкции по эксплуатации ПЭН;

переключает на МЩУ МН ключ работающего маслонасоса "Режим работы МН" в положение "Работа", а резервного - в положение "Резерв", в противном случае по факту отключения работающего насоса резервный маслонасос не включится и питательный насос аварийно будет отключен, что приведет к нарушению работы энергоблока;

записывает в Оперативный журнал (суточную ведомость) МПЭН об опробовании маслонасосов ПЭН и состоянии его маслохозяйства, сообщает об этом СМТЦ и ждет дальнейших его распоряжений, не прекращая контролировать работу маслосистемы ПЭН.

Глава 3. Моделирование ситуации с аварийным отключением работающего маслонасоса

3.1 Исходное состояние оборудования

В работе питательный электронасос с одним из двух маслонасосов, (второй маслонасос стоит на АВР), один из двух маслоохладителей (второй в резерве или ремонте). Отклонений от номинальных параметров нет. Защиты, сигнализация, блокировки и автоматика насосного агрегата ПЭН введены в работу в полном объёме, о чем выполнена запись в Оперативном журнале (Суточной ведомости) МПЭН.

3.2 Возможные причины аварийного отключения работающего маслонасоса

Отключение электродвигателя работающего маслонасоса из-за неисправностей, например, от внутренних повреждений, короткого замыкания в клеммной коробке (попадание воды, обрыв шины заземления корпуса электродвигателя), ошибочного отключения персоналом, неисправности цепи управления, перегрузом по току и др.

Дефекты самого насоса, связанные, например, с заклиниванием насоса или его подшипников, поломкой рабочего колеса, расцеплением соединительной муфты насоса с электродвигателем, срабатыванием технологических защит и др.

3.3 Сценарий протекания аварийного процесса

При отключении одного работающего маслонасоса, например №1, снижается давление масла в конце линии напорного маслопровода ПЭН.

В связи с этим значение давления масла в ЭКМ-1, установленного в конце этой линии, достигает аварийной уставки срабатывания АВР. Тогда от блок-контактов ЭКМ-1 подается электрический сигнал в цепи включения электродвигателя резервного маслонасоса №2, стоящего на АВР, насосный агрегат включается в работу без выдержки времени, заменяя отключившийся маслонасос. Весь процесс прохождения АВР и запуска резервного маслонасоса в работу протекает не более 3,0-4,0 секунд. Так - что, резкого снижения давления масла в конце масляной напорной линии ПЭН за счет большого ее объема не происходит и срыва масляного клина в подшипниках скольжения насоса и электродвигателя не будет.

При достижении номинального давления масла в конце масляной линии ПЭН и установления этого значения в ЭКМ-2, блок-контакты на ЭКМ-1 и ЭКМ-2 взводятся в номинальное рабочее положение и опять готовы подать электрический сигнал на включение резервного насоса при понижении давления масла в напорной линии маслопровода ПЭН.

3.4 Действия оперативного персонала, при отключении работающего и включение по АВР резервного маслонасосов

Машинист ПЭН узнает об отключении маслонасоса по световой и звуковой сигнализации (ревун) и выпадению светового табло на световой панели местного щита управления ПЭНами (МЩУ ПЭН).

После прохождения АВР и включения резервного маслонасоса машинист ПЭН осматривает включившийся маслонасос и аварийно отключившийся, проверяет значение номинального давления масла по ЭКМ-2 в конце масляной линии маслосистемы работающего ПЭНа.

При отсутствии или наличии замечаний МПЭН сообщает о происшествии СМТЦ и НСТЦ и записывает об этом в Оперативном журнале (Суточной ведомости) ПЭН.

При наличии явных дефектов на отключившемся маслонасосе СМТЦ и НСТЦ лично осматривают дефектный маслонасос, НСТЦ делает запись в Журнале дефектов и в своем Оперативном журнале, сообщает об этом начальнику турбинного цеха или его заместителю по эксплуатации.

3.5 Действия оперативного персонала, при отключении работающего и не включение резервного маслонасоса

Машинист ПЭН узнает об отключении работающего маслонасоса по световой и звуковой сигнализации (ревун) и выпадению табло на световой панели на МЩУ ПЭН.

Предупредительные сигналы не снимутся до тех пор, пока машинист не сквитирует их кнопкой квитирования сигналов на МЩУ ПЭН, это доказывает, что аварийный сигнал машинистом принят.

После отключения работающего насоса и не прохождение сигнала АВР на резервный маслонасос (маслонасос не включился) МПЭН немедленно должен на МЩУ ПЭН перевести ключ блокировки из положения "АВР" в положение - "Ручное управление", и попробовать включить маслонасос вручную. При не включении маслонасоса, немедленно перевести ключ блокировок обоих маслонасосов в положение – "Ремонт", и сообщить о случившемся событии СМТЦ И НСТЦ (положение ключа блокировок "Ремонт", накладывает запрет на включение ПЭНа как по месту, так и с блочного щита управления - БЩУ).

МПЭН обязан срочно проконтролировать аварийный останов питательного насоса, при этом должны пойти на открытие электрифицированный вентиль линии рециркуляции в деаэратор, а напорная задвижка ПЭН - на закрытие. При закрытии напорной задвижки и не открытие вентиля рециркуляции, немедленно снять с "Автомата" электропривод вентиля и открыть его вручную зная, что более трех минут ПЭН в безрасходном режиме работать не может.

По ЭКМ-1 (на напорном патрубке ПЭН) проверить нулевое значение избыточного давления в напорной линии остановившегося ПЭН, это доказывает, что обратный клапан насоса держит, и обратного вращения насоса нет (контроль со стороны муфты насоса).

МПЭН обязан проконтролировать нормальное включение по АВР резервного ПЭН и перевести его ключ блокировок на МЩУ ПЭН из положения – "АВР", в положение – "Работа", и взять под усиленный контроль оставшиеся в работе ПЭНы.

О всех работах МПЭН докладывает СМТЦ И НСТЦ и выполняет подробную запись в Оперативном журнале (Суточной ведомости) ПЭН и пишет на имя начальника турбинного цеха подробную объяснительную записку о не прохождении АВР на маслонасосах, которую передает НСТЦ. Тот ее внимательно изучает, анализирует и при разборке аварийной ситуации, объясняет персоналу действия МПЭН. Объяснительную записку НСТЦ обязан передать начальнику турбинного цеха лично для принятия как административных, так и технических решений.

3.6 Действия оперативного персонала при пожаре на маслосистеме ПЭН

При очередном обходе работающих насосов машинист ПЭН обнаружил на одном из них возгорание масла в маслобаке или на масляной линии.

МПЭН обязан немедленно сообщить об этом НСТЦ и на БЩУ, и самостоятельно приступить к тушению пожара:

остановить горящий насос отключением от электросети ближайшей кнопкой КСА (кнопка-стоп аварийного останова работающего ПЭН), которых должно быть несколько и установлены они в легко доступных местах в пределах насоса;

включить в работу насос пенопожаротушения (НППЖТ) местным ключом и проконтролировать, что через пеногенераторы, установленные над маслобаком или над маслолинией ПЭН, обильно пошла высокократная пена, убедиться, что очаг возгорания локализован и открытого огня нет.

Обычно насосы пенопожаротушения (не менее трех) установлены в строго охраняемом отдельном здании на территории электростанции рядом с подземным резервуаром хранения пенообразователя.

На российских электростанциях применяются несколько типов пенообразователей, но в основном те, у которых срок хранения не менее 36-ти месяцев.

В настоящее время в России выпускается целый ряд различных пенообразователй, например, ПО-6ЦТ, 6ТС, 6МТ, 6ТС (3%), 6ТС-В, 6ТФ-У, в состав которых в основном входят водные растворы смеси поверхностно-активных веществ со стабилизирующими добавками. Но все равно все они созданы на базе ПО-6 и предназначены для тушения пожаров классов "А" и "В", т.е. именно для нашего случая.

ПО-6 представляет из себя биоразлагаемый пенообразователь целевого назначения с повышенной огнетушащей способностью, приготовленный на основе водного раствора триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов со стабилизирующими добавками с водородным показателем pH = 7,0 - 10,0 и температурой замерзания не ниже минус три градуса. Но наиболее устойчивые пены образуются на основе белковых пенообразователей, которые получают из разнообразных веществ, либо полностью состоящих из белка, либо содержащих его в значительных количествах. Эти белки извлекаются из крови животных, кожи, костей, рогов, копыт, щетины, перьев, рыбьей чешуи, жмыха масличных культур, а также продуктов, получаемых из молока.

При производстве таких пенообразователей белки предварительно гидролизуют, так как продукты их гидролиза обладают гораздо более высокой пенообразующей способностью, чем исходные белки и протеины. Для этого их подвергают тепловой обработке, как правило, в щелочной среде. Причем гидролиз не доводят до конца, т.к. продукты конечного распада белков аминокислоты хотя достаточно сильные пенообразователи, но они дают неустойчивую, быстро разрушающуюся пену.

Все белковые пенообразователи представляют собой питательную среду для различного рода микроорганизмов. Поэтому в их состав вводят антисептики - фториды или фенол. Без них пенообразователи быстро теряют свои свойства, загнивают и дурно пахнут.

При производстве пенообразователя ПО-6, кровь животных, получаемая с мясокомбинатов, вначале гидролизуется едким натром, затем нейтрализуется хлоридом аммония или серной кислотой. Полученный раствор упаривается до заданной концентрации. Для повышения устойчивости пены в состав пенообразователя вводят сульфат железа.

Кратность получаемой пены, выходящей из пожарного ствола с пеногенератором, например типа ГПС, составляет более 60 крат, т.е. из единицы объема пенообразователя ПО-6 получается 60 объемов пены с устойчивостью около 300 секунд (пять минут) на очаге пожара. Этого времени достаточно, чтобы локализовать и перекрыть свободный доступ атмосферного кислорода, т.е. прекратить горение.

НППЖТ являются потребителями надежного электропитания и относятся к системе безопасности электростанции первой категории, поэтому обязательно один из них имеет привод от источника постоянного тока при полной потере собственных нужд электростанции, т.е. при условиях МПА (максимально проектной аварии) и в зависимости от мощности запускаются в работу от обратимых электрических преобразователей или от общестанционных аккумуляторных батарей;

остановить включенный НППЖТ;

МПЭН в Оперативном журнале (Суточной ведомости) ПЭН выполняет запись о произошедшем событии;

те же действия выполняет МПЭН при пожаре на электродвигателе или на самом насосе;

запрещается тушить водою горящие электродвигатели или электрифицированную арматуру, находящиеся под напряжением без диэлектрических перчаток и специального заземляющего устройства на брандспойте.

3.7 Контрольные вопросы

1.В каких случаях применяется АВР маслонасосов?

2.Каково назначение маслофильтров на маслоохладителях?

3.Почему вихревые маслонасосы нельзя пускать в работу в безрасходном режиме?

4.Объясните необходимость линии рециркуляции маслонасосов ПЭН.

5.Сравните качество применяемых турбинных масел.

6.Объясните необходимость системы защит и блокировок на маслонасосах ПЭН?

7.Обоснуйте необходимость обратного клапана на насосах.

8.К чему приведет аварийное отключение рабочего маслонасоса и не включение резервного маслонасоса?

9.Какие действия должен предпринять машинист ПЭН при загорании электродвигателя или маслобака насосной станции ПЭН?

10. Каким образом работает защита ПЭН по осевому сдвигу?

11.Состав пенообразователя?

12. Назначение КСА.

Глава 4. Включение в работу после ремонта питательного электронасоса

4.1 Изучение технологической схемы

Установка питательного насоса центробежного типа выполняет следующие функции:

Забор питательной воды из аккумуляторного бака деаэратора;

Увеличение избыточного давления питательной воды за счет высокоскоростного вращения (центробежного эффекта) и ступенчатого последовательного повышения давления воды в корпусе насоса;

Подача питательной воды такого высокого давления, которое могло бы преодолеть гидравлическое сопротивление водопарового тракта парогенератора, т.е. более давления свежего пара из котла;

Создание принудительного движения питательной воды в поверхностях нагрева котла.

Нам уже известно, что повышение давления питательной воды создается за счет центробежного эффекта, создаваемого дисковым рабочим колесом насоса, с периферийным расположением лопаток.

Например, если давление на всасе насоса равно Рвс.= 8,0 атм, а на напоре должно составлять Рнап.= 158,0 атм (давление острого пара равно 130 атм), т.е. диапазон повышения давления равен: Рнап. – Рвс. = 158,0 -8,0 = 150,0 атм, то при одноступенчатом насосе диаметр рабочего колеса составит метры, что недопустимо по надежности и невыполнимо технологически.

Пусть в нашем случае на роторе ПЭН установлено пять ступеней повышения давления, в каждую из которых входит рабочее колесо и его направляющий аппарат с осевыми и радиальными уплотнениями, тогда каждая ступень последовательно повышает рабочее давление воды на 30,0 атм. и на выходе из насоса эта величина достигнет 158,0 атм. (5 ступ. х 30,0 атм. + 8,0 атм. на всасе = 158,0 атм. на напоре).

В насосах высокого давления и с односторонним входом воды во время работы возникает осевое гидравлическое давление, которое стремится сдвинуть ротор насоса (вал с насаженными на нем рабочими колесами) в сторону, обратную направлению движения воды, поступающей в колесо, т.е. в сторону всаса насоса. Поэтому для компенсации осевого усилия сдвига ротора насоса в его проточной части выполнена система осевой разгрузки, о которой более подробно в Приложение П-5,6.

Теперь рассмотрим принципиальную технологическую схему питательного электронасоса, представленную на рис. 16.

Рис.16. Принципиальная технологическая схема питательного электронасоса

1 – Электрозадвижка на всасе насоса из деаэратора (В-1); 2 – Электрозадвижка на напоре насоса (Н-1); 3 – Клапан обратный, механический (ОК); 4 – Вентиль с ручным приводом на линии рециркуляции в деаэратор (ВР-1); 5 – Вентиль электрифицированный на линии рециркуляции в деаэратор (ВР-2); 6 – соединительная муфта; А – электроконтактный манометр (ЭКМ-1); Б - электроконтактный манометр (ЭКМ-2);

В состав питательного насоса с электроприводом входит:

1.питательный центробежный насос (обычно многоступенчатый), установленный на специальной металлической раме, залитой и закрепленной неподвижными анкерными болтами на специальной площадке плюсовой или нулевой отметки машинного зала главного корпуса электростанции. Проточная часть насоса состоит из двух корпусов – внутреннего и внешнего корпуса. Внутренний корпус состоит из последовательно соединенных между собою цилиндрических секций, в каждой из которых расположена рабочая ступень с одним рабочим колесом и направляющим аппаратом, осевыми и радиальными уплотнениями. Своими литыми лапами каждая секция опирается на горизонтальную станину внешнего корпуса, и все секции стягиваются горизонтальными сквозными шпильками, тем самым создается единый пакет цилиндрических секций. Например, пятиступенчатый питательный насос имеет пять таких цилиндрических секций;

2. всасывающий и напорный фланцевые патрубки трубопроводов насоса с запорной арматурой и с обратным механическим клапаном перед напорной задвижкой насоса. Приводы арматуры электрифицированы;

3. трубопровод линии рециркуляции питательной воды с отсечной арматурой - два по ходу вентиля, первый с ручным приводом, а второй вентиль – электрифицирован;

4. электродвигатель асинхронного типа. Электродвигатель насоса имеет встроенные воздухоохладители, которые в свою очередь охлаждаются технической водой, подаваемой от общего коллектора в машинном зале главного корпуса электростанции;

5. соединительная муфта, состоящая из двух полумуфт, насаженных на вал насоса и электродвигателя.

В настоящее время широкое применение получила гидравлическая муфта, позволяющая изменять количество вращения всего валопровода насосного агрегата, тем самым это дает возможность регулировать потребляемую электрическую мощность, подачу питательной воды в паровой котел в зависимости от электрической нагрузки энергоблока, что невозможно сделать при асинхронном приводе ПЭН (подробно о гидромуфте Приложение рис. П-1,2);

6. станция маслоснабжения насосного агрегата, расположенная под отметкой питательного насоса в подвальном помещении со своей системой пожаротушения;

7. система автоматического водяного и пенного пожаротушения насосного агрегата;

8. станция системы маслоочистки (в основном применяются способы очистки масла – пурификация (очистка от воды) и кларификация (очистка от механических примесей)) для всех ПЭН одного энергоблока.

4.2 Пуск ПЭН в работу после ремонта

Все подготовительные и пусковые работы на ПЭН выполняет оперативный персонал турбинного цеха во главе со старшим машинистом цеха (энергоблока) (СМТЦ) по прямому распоряжению начальника смены турбинного цеха (НСТЦ).

Наряд-допуски на производство ремонтных работ на маслосистеме ПЭН – закрыты, а не прикрыты. Обычно открывается один Общий наряд-допуск на производство ремонтных работ на всем насосном агрегате (сам питательный насос и его маслосистема, ремонтные же работы на электродвигателе выполняет персонал электроцеха электростанции, согласно "Разделительной ведомости между турбинным и электрическим цехами"). При необходимости выполнения какой-либо работы в пределах насосного агрегата, на который в целом выписан Общий наряд, ответственным руководителем ремонтных работ по Общему наряду выписывается Промежуточный наряд;

В Журнале окончания работ (находится на рабочем месте НСТЦ) начальниками электроцеха, цеха тепловой автоматики и измерений, турбинного цеха (он делает последним запись в этом журнале) выполнена разрешающая запись о том, что все ремонтные работы на питательном насосном агрегате закончены, ремонтный персонал выведен, насос готов к пуску в работу. Это является основным юридическим документом, дающим право НСТЦ приступить к пусковым операциям на ПЭНе после ремонта.

НСТЦ дает устную команду СМТЦ о начале пусковых работ на ПЭНе, который, в свою очередь, дает распоряжение машинисту ПЭН (МПЭН).

4.3 МПЭН выполняет следующую работу

проверяет, что ремонтный персонал из зоны ремонта выведен;

снимает и относит на рабочее место НСТЦ предупреждающие и запрещающие плакаты, цепи с арматуры и замки;

проверяет, что КИПиА целы, не просрочены Госповеркой, опечатаны, подключены по импульсным линиям к своим датчикам, запорно- регулирующая и защитная арматура в целости, фланцы трубопроводов соединены шпильками, полумуфты насоса и электродвигателя сцеплены и закрыты защитным кожухом;

включает в работу станцию маслоснабжения ПЭН (см. пункты 2.2. -2.3. настоящего Пособия);

подает техническую воду в воздухоохладители электродвигателя, открыв воздушники и дренажи, не допуская попадания воды на корпус электродвигателя, при появлении непрерывной струи воды из воздушников, их немедленно закрыть;

приоткрывает всасывающую задвижку В-1 (рис.10) на 10-15% от ручного привода и в открытый воздушник и дренаж из корпуса насоса, проверяет, что вода из деаэратора поступает.

Внимание! Данную работу нужно выполнять очень осторожно, не допуская попадания горячей воды на тело человека и рядом стоящее оборудование.

После обезвоздушивания и промывки насоса через дренажную линию, воздушник закрыть, начать прогрев металла питательного насоса питательной водой деаэратора через открытый дренаж насоса, если деаэратор находится под номинальными параметрами, прогрев выполнять со скоростью, указанной в Инструкции по эксплуатации ПЭН, не допуская гидроударов в корпусе насоса вплоть до полного закрытия всасывающей задвижки В-1 при появлении гидроударов;

после прекращения гидроударов, медленно приоткрыть всасывающую задвижку В-1 и продолжить прогрев насоса;

заказать в ЦТАИ сборку электросхем приводов всасывающей В-1, напорной Н-1 задвижек и вентиля рециркуляции ВР-2 в рабочее положение, для дистанционного управления ими с местного и блочного щита управления (БЩУ);

по ЭКМ-1 проконтролировать, что обратный клапан ОК открылся (манометр должен показывать избыточное давление в корпусе деаэратора плюс высота столба питательной воды, равная разности отметок, установки деаэратора и ПЭН);

полностью открыть ручной вентиль рециркуляции ВР-1;

при достижении разности температур металла насоса и питательной воды в деаэраторе не более ∆t ≤ 50 0 С, полностью открыть всасывающую задвижку В-1 от электропривода;

открыть вентили байпаса напорной задвижки Н-1 (на схеме рис.16 не показаны) для прогрева насоса и выравнивания давления воды до и после напорной задвижки, чтобы ее можно было легко открыть от электропривода;

заказать в электроцехе сборку электрической схемы электродвигателя в испытательное положение и заказать в ЦТАИ проверку технологических защит и блокировок на ПЭНе и электродвигателе. Проверку выполняют оперативный персонал турбинного цеха (МПЭН) и оперативный персонал ЦТАИ совместно. Обязательно проверяется срабатывание аварийной кнопки (КСА) останова насоса ручным опробыванием по месту и с БЩУ;

после проверки защит и блокировок ПЭН и электродвигателя, заказать в электроцехе сборку электросхемы электродвигателя в рабочее положение;

после сборки электросхемы электродвигателя в рабочее положение, СМТЦ предупреждает оперативный персонал БЩУ о пуске ПЭНа, включить его в работу с БЩУ;

МПЭН и СМТЦ по месту контролируют полное открытие второго по ходу вентиля рециркуляции ВР-2, а на БЩУ машинист блока контролирует токовую нагрузку электродвигателя, которая должна быть не более 30-ти % от номинального значения, т.е. I пэн ≤ 0,3 I ном.;

МПЭН и СМТЦ осматривают весь насосный агрегат на предмет свищей и течей воды, вибрации, показаний КИПиА, шума, осевого положения валопровода электродвигатель-насос. При необходимости аварийно остановить насос нажатием КСА;

при условии, что замечаний по работе насоса нет, дать команду на открытие напорной задвижки Н-1 при этом проконтролировать, что вентиль рециркуляции ВР-2 от блокировки с концевых выключателей задвижки Н-1 начинает закрываться.

По ЭКМ-1 определяем, что давление на напоре насоса на 5-10% выше, чем давление в сети, т.е. насос легко и плавно войдет в параллельную работу с другими уже работающими ПЭНами и преодолеет сопротивление сети;

на рециркуляцию долго работать недопустимо по прочностным и термическим причинам ПЭН;

по характерному шуму можно определить, что вентиль ВР-2 закрылся, а насос взял полную токовую нагрузку, расходомер показывает номинальный расход питательной воды;

при повышении температуры воздуха в воздухоохладителях электродвигателя и масла за маслоохладителями МН ПЭН, отрегулировать их значения увеличением расхода технической воды с помощью выходных вентилей;

установить положение ключа режима работы ПЭН на МЩУ и БЩУ в положение "Работа";

МПЭН делает запись о пуске в работу ПЭН в Оперативном журнале (Суточной ведомости), а машинист энергоблока и НСТЦ – в своих Оперативных журналах;

ПЭН считается сданным в эксплуатацию после ремонта, если он проработал без замечаний с номинальными параметрами непрерывно не менее 72-х часов (трое суток);

согласно цеховому графику ПЭН не должен непрерывно работать более 30-ти суток, поэтому необходимо выполнить плановый переход на резервный ПЭН. Для создания равных условий работы для всех ПЭН энергоблока определяется периодичность вывода в резерв работающих насосов, чем достигается одинаковая наработка насосов и равномерность их износа, а также проверяется надежность каждого насоса в длительной эксплуатации. Но в любом случае резервные ПЭН должны быть исправными и в постоянной готовности к пуску, поэтому задвижки на входном и выходном трубопроводах должны быть открыты, проверка АВР должна проводиться периодически по графику не реже чем один раз в календарный месяц, капитальный ремонт ПЭН должен проводиться не реже один раз в три-четыре года.

4.4 Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняет питательный насос в схеме энергоблока?

2. На каком физическом эффекте основан метод повышения давления жидкости в питательном насосе?

3. Почему повышается температура питательной воды в ПЭНе?

4. От чего зависит качество деаэрации питательной воды?

5. Как компенсируется осевой сдвиг ротора ПЭНа?

6. Опишите основные этапы пуска в работу ПЭНа?

7. Какие устройства предусмотрены для предотвращения обратного вращения насоса?

8. Обосновать необходимость линии рециркуляции ПЭН?

9. Для чего служит ЭКМ на ПЭНе?

10. Чем опасно для персонала появление свищей на ПЭНе?

11. Какие существуют схемы включения ПЭН на энергоблоке?

12. Какие разгрузочные устройства имеются на ПЭН при его пуске в работу?

Глава 5. Совместная работа двух и более питательных насосов на общую гидравлическую сеть

В этой главе мы рассмотрим варианты совместной работы центробежных питательных насосов, как при последовательном, так и при параллельном включении на общую гидравлическую сеть.

Обычно в параллельную работу включаются насосы, от которых зависит длительность эксплуатации, надежность, экономичность и безопасность работы эксплуатируемого энергоблока. К числу таких насосов относятся питательные, конденсатные, циркуляционные насосы, насосы систем смазки турбин, генераторов, пожарные и другие насосы.

Для упрощения устройства энергетической установки при параллельной работе обычно применяют однотипные насосы, что позволяет расширить диапазон регулирования подачи воды в сеть.

Необходимость в последовательной работе насосов возникает главным образом для обеспечения благоприятных условий всасывания более мощному насосу за счет менее мощного. Например, применение бустеров и предвключенных насосов позволяет значительно снизить массу и размеры основного питательного насоса. Необходимость в последовательном включении насосов может появиться и тогда, когда одним насосом рассматриваемой сети не удается создать достаточный напор.

5.1 Параллельная работа центробежных насосов

Насосы в насосных станциях и в крупных насосных установках, как правило, работают совместно, т.е. несколько насосов подают жидкость в одну гидравлическую систему. При этом насосы могут быть включены в систему последовательно (последовательная работа) или параллельно (параллельная работа). Параллельной называют совместную и одновременную работу нескольких насосов, присоединенных напорными патрубками к общей гидравлической системе. Чтобы избежать явления помпажа, лучше всего не применять при параллельном включении такие насосы, у которых напорные характеристики имеют восходящие участки. К таковым относятся насосы, рабочие колеса которых имеют коэффициент быстроходности 500 ≥ n s ≥ 80.

5.2 Параллельная работа центробежных насосов с одинаковыми характеристиками

На рис. 17(а) изображена расходно-напорная характеристика Q - H каждого из двух одинаковых насосов. Для того чтобы построить суммарную характеристику этих двух насосов при параллельной работе, необходимо удвоить абсциссы кривой Q-H одного насоса при одинаковых ординатах (напорах). Например, для нахождения точки в суммарной характеристике Q - H необходимо удвоить отрезок (аб). Таким образом, отрезок (ав = 2аб). Так же находят и другие точки суммарной характеристики.

Рис. 17. Характеристики параллельной работы двух центробежных насосов в одной системе а). насосы с одинаковыми характеристиками; б). насосы с разными характеристиками

Для определения режима совместной работы насосов характеристику Р - Е системы нужно построить так же, как и при работе одного насоса. Рабочая точка в этом случае будет находиться на пересечении суммарной характеристики насосов с характеристикой системы.

Общая подача при параллельной работе двух насосов характеризуется абсциссой точки 2 и равна Q I + I 1 , напор соответствует ординате точки 2, равной H I + I 1 или H i .

Чтобы установить, в каком режиме работает каждый из насосов, необходимо провести из точки 2 линию, параллельную оси абсцисс. Абсцисса, соответствующая точке пересечения этой линии с кривой Q - H насоса (точка 1), определит расход, а ордината - напор H i каждого из параллельно работающих насосов.

Следовательно, напор, развиваемый каждым насосом, равен напору, развиваемому двумя насосами при их параллельной работе, а подача каждого насоса равна половине суммарной подачи двух насосов.

Если бы в данную систему жидкость подавал только один насос, то режим его работы характеризовался бы напором и подачей в точке 5.

Как видно из рис. 17(а) при этом его подача Q 0 была бы больше, чем в случае параллельной работы со вторым насосом.

Таким образом, суммарная подача насосов, работающих параллельно в общей системе, меньше, чем сумма подачи этих же насосов при их раздельной работе. Это происходит из-за того, что при увеличении общего расхода жидкости, подаваемой в систему, возрастают потери напора, а следовательно, увеличивается и напор, необходимый для подачи данного расхода, что влечет за собой уменьшение подачи каждого насоса.

Коэффициент полезного действия каждого из параллельно работающих насосов характеризуется его КПД в точке 4 на пересечении кривой Q - η с перпендикуляром, опущенным из точки 1. Как видно из рис. 17(а), КПД каждого из параллельно работающих насосов также отличается от КПД насоса при раздельной работе, который характеризуется КПД в точке 3 на кривой Q - η.

Мощность каждого из параллельно работающих насосов характеризуется мощностью в точке 7 на кривой Q-N, тогда как мощность отдельно работающего насоса определяется мощностью в точке 6. При построении суммарной характеристики трех параллельно работающих насосов необходимо утроить абсциссы характеристики каждого насоса. Режим работы трех и более насосов при их параллельном включении определяется так же, как и в случае параллельной работы двух насосов.

При увеличении числа параллельно работающих насосов или при увеличении сопротивления системы, например, при выключении одного из участков параллельно работающих водоводов при аварии, подача каждого насоса в отдельности уменьшается.

Параллельная работа одинаковых насосов в одну систему эффективна при пологих характеристиках системы и крутых характеристиках насосов. При крутой характеристике системы, параллельная работа может оказаться неэффективной, так как при подключении к одному насосу второго или третьего насоса подача возрастет незначительно.

Одинаковые насосы для параллельной работы по каталогам подбирать следует так, чтобы оптимальная точка характеристики соответствовала напору, вычисленному для подачи всего расхода в систему, и подаче, равной общему расходу, деленному на число включенных одинаковых насосов.

При параллельной работе двух насосов их общая производительность меньше удвоенной производительности одного насоса. Обычно, при работе одного насоса, подача составляет 60% от суммарной подачи при параллельной работе двух насосов.

Наклон кривой характеристики сети определяется потерями напора на преодоление сопротивлений в трубопроводе.

Известно, что величина потерь обратно пропорциональна диаметру трубопровода в пятой степени (∆h ≡ 1/ D 5 труб.) или при большом диаметре трубопровода для пропуска тех же расходов требуется меньшие напоры насоса, при этом характеристика сети будет пологой. Поэтому напорные и сбросные водоводы циркуляционной воды на электростанциях выполняются из труб большого диаметра. При малом диаметре трубопровода требуются большие напоры насоса, при этом характеристика сети будет крутой.

Можно отрегулировать новый насос на заданный расход Qнов., но с меньшим напором, с незначительным снижением к.п.д. – обточкой рабочих колес, если нет запасного рабочего колеса с меньшим диаметром.

При эксплуатации насосного оборудования на электростанциях часто бывает нужно изменить напорно-расходные характеристики действующего насоса без покупки нового насоса. В связи с этим приходится делать подрезку рабочих колес имеющегося насоса.

Но во избежание значительного снижения к.п.д. насоса уменьшение диаметра рабочих колес центробежного насоса ограничивают следующими пределами (табл. 1):

При ns> 350 обточка рабочих колес обычно не выполняется.

С достаточной для практических целей точностью 2-5% определение уменьшение диаметра рабочего колеса производится по параболе пропорциональности, построенной по формуле:

H = Hнов. Q 2 стар. /Q 2 нов = BQ 2 стар. (25)

При этом значение нового диаметра Dнов. определяется по формуле:

Dнов. = Qнов. / Qстар. (26)

Dнов. = Dстар. ÖHнов. / Hстар. (27)

ns = (365nÖQ) / Н 3/4 ,(28)

где Q – расход насоса, м 3 /сек;

Н – напор насоса, м.вод.ст.;

n – число оборотов насоса, об/мин.

Обычно, если:

ns ≤ 60 - это тихоходные центробежные насосы;

ns ≤ 70-150 - это нормальные центробежные насосы;

ns = 150 – 360 - это быстроходные центробежные насосы с максимальным к.п.д.;

ns = 350 – 650 – это диагональные насосы;

ns = 600 – 1200 – это осевые насосы с высокой подачей.

При определении ns насосов с двухсторонним всасом, их производительность делится на 2, а многоступенчатых насосов – напор делится на число рабочих колес.

5.3 Параллельная работа центробежных насосов с разными характеристиками

Насосы с разными характеристиками могут параллельно работать только при определенных условиях, в зависимости от соотношения характеристик этих насосов. Проанализировать возможность и целесообразность параллельной работы насосов с разными характеристиками можно, совмещая характеристики насосов и системы. На рис.17(б) показаны характеристики насосов I и II. Как видно из рисунка, насос II развивает меньший напор, чем насос I. Поэтому насос II может работать параллельно с насосом I, только начиная с точки, где развиваемые ими напоры равны (точка С рис. 17(б)). Характеристика совместной работы насосов (суммарная характеристика), начиная с точки С, строится путем сложения абсцисс характеристик насосов I и II при одинаковых ординатах (напорах, развиваемых насосами). Для определения суммарной подачи необходимо построить характеристику системы (кривая РЕ рис. 17 (б). Затем из точки А - точки пересечения характеристики системы с суммарной характеристикой совместной работы насосов I и II следует провести линию, параллельную оси ординат, которая отсечет на оси абсцисс отрезок, соответствующий расходу Q i + i 1 , подаваемому в систему обоими насосами. Подачу каждого из совместно работающих насосов можно найти, проведя из точки А прямую, параллельную оси абсцисс. Пересечение этой прямой с характеристиками насосов I и II дает соответствующие точкам 1" и 2" величины подачи Q" i

Как и в случае параллельной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками, суммарная подача двух насосов меньше суммы подач каждого из насосов в отдельности. Из рис. 17(б) видно, что Q I +Q I >Q I + II .

Мощность и КПД совместно работающих насосов определяются так же, как и в случае совместной параллельной работы двух насосов с одинаковыми характеристиками. Принцип построения характеристики параллельной работы разных насосов применяют и для построения характеристики параллельной работы нескольких одинаковых насосов, когда подачу одного из них регулируют изменением частоты вращения.

5.4 Включение в параллельную работу двух питательных электронасосов

Теперь рассмотрим вариант включения в параллельную работу ПЭН при работающем другом ПЭНе, и какие для этого необходимо соблюдать условия. Первое и самое необходимое условие – это, чтобы давление включаемого насоса превышало рабочее давление в сети не менее, чем на 10-15%. В противном случае насос не сможет войти в сеть, а будет работать на холостом ходу в безрасходном режиме, что равносильно на закрытую напорную задвижку. Мы уже знаем, к чему это может привести, и что такой режим работы центробежного насоса не допустим более трех минут.

На рис.18 показана схема включения в параллельную работу двух питательных насосов, при этом они имеют одинаковые напорно-расходные характеристики, однотипные и оба исправны. Обычно при данной схеме включения насосов на общую гидравлическую сеть, один из них в работе, а другой – на АВР или в ремонте. Рассмотрим следующий вариант состояния исходной схемы на рис.18: ПЭН-1- в работе, а ПЭН-2 – необходимо включить в работу после ремонта. Работы выполняет оперативный персонал турбинного цеха – старший машинист цеха (СМТЦ) и машинист питательных насосов (МПН).

Рис. 18. Схема включения в параллельную работу двух питательных насосов

ПЭН-1,2 – питательные насосы;

ВЗ-1,2 – всасывающие задвижки питательных насосов;

ОК-1,2 – обратные клапаны питательных насосов;

НЗ-1,2 – напорные задвижки питательных насосов;

ВР-1,2 – вентили рециркуляции;

ВБ-1,2 – вентиль байпаса напорной задвижки.

ЭКМ-1,2,3 – электроконтактные манометры.

В цехе тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ) заказать сборку электросхем привода всасывающей (ВЗ-2), напорной (НЗ-2) задвижек и вентиля рециркуляции (ВР-2);

Включить в работу систему маслоснабжения ПЭН-2;

Медленно приоткрывая всасывающую задвижку ВЗ-2, заполнить насос горячей питательной водой из деаэратора, зная, что температура её около 160 о С, постепенно прогреть насос, не допуская гидроударов, а контроль прогрева ведем по показаниям термометров на местном щите управления насосом;

Через байпас ВБ-2 напорной задвижки НЗ-2 заполнить и прогреть участок напорного трубопровода от общего сетевого трубопровода и тем самым разгружаем клапан напорной задвижки от одностороннего давления со стороны нагнетания насоса. Если этой разгрузки не выполнить, то напорную задвижку НЗ-2 будет трудно открыть с помощью электропривода, который будет "садиться на муфту", что приведет к выбиванию электросхемы привода от токовой перегрузки и к задержке пуска насоса и даже к выходу из строя электропривода задвижки НЗ-2;

По ЭКМ-2 определить, что ПЭН-2 заполнен водою и прогрет (температуру металла насоса определяем по показаниям измерительного прибора на местном щите управления ПЭН-2, который расположен рядом с насосом).

Запрещено для прогрева насоса открывать воздушники, разрешено открыть вентиль дренажа из корпуса насоса, после прогрева – закрыть его;

Прокрутить от электропривода напорную задвижку НЗ-2 и вентиль рециркуляции ВР-2;

Через начальника смены электроцеха заказать сборку электрической схемы ПЭН-2 в испытательное положение;

Совместно с персоналом ЦТАИ проверить срабатывание технологических защит и блокировок на ПЭН-2;

Через начальника смены электроцеха заказать сборку электросхемы включения электродвигателя ПЭН-2 в рабочее положение;

Проверить, что всасывающая задвижка ВЗ-2 открыта полностью, напорная задвижка закрыта, но электросхема ее привода собрана, ручной вентиль на линии рециркуляции открыт, а вентиль с электроприводом закрыт, но схема его электропривода собрана, дренаж и воздушники насоса закрыты, байпас напорной задвижки НЗ-2 закрыт;

Включить в работу электродвигатель ПЭН-2, по амперметру на местном щите ПЭН-2 видим, что его стрелка на красной черте, что свидетельствует - насос работает на закрытый напор, проконтролируем автоматическое открытие вентиля рециркуляции от электропривода, по ЭКМ-2 проверяем, что давление, создаваемое ПЭН-2, выше, чем давление в сети по ЭКМ-3. Это свидетельствует, что ПЭН-2 преодолеет сопротивление сети и свободно войдет в параллельную работу с насосом ПЭН-1;

Через три минуты должна автоматически пойти на открытие напорная задвижка НЗ-2, а вентиль рециркуляции ВР-2 должен пойти на закрытие. При не срабатывании этой схемы работы арматуры, МПЭН обязан вручную открыть напорную задвижку с местного щита управления ПЭН-2. При этом ключ блокировок перевести с "Автомат" на "Местное" управление и также вручную закрыть вентиль рециркуляции – ВР-2;

По амперметру на местном щите управления ПЭН-2 проконтролировать, что электродвигатель взял токовую нагрузку, стрелка прибора "отвалилась" от красной черты в меньшую сторону и установилась на значении номинальной величины рабочего тока электродвигателя;

Еще в течение 20-30 минут необходимо проконтролировать работу насосного агрегата ПЭН-2, особое внимание уделить токовой нагрузке, температуре металла насоса, работе маслосистемы ПЭН-2, осевому сдвигу, что все показания штатных контрольно-измерительных приборов находятся в пределе рабочих величин.

МПН записывает в суточную ведомость время пуска ПЭН-2 в работу и докладывает о выполненной работе СМТЦ.

5.5 Контрольные вопросы

1. В какой оперативной документации выполняются технологические операции на оборудовании?

2. Что значит "сесть на муфту"?

3. Назначение линии байпаса напорной задвижки ПЭН?

4. Назначение ЭКМ на ПЭН?

5. Что такое гидроудар?

6. Как можно избежать гидроудары в насосе?

7. Назначение деаэратора?

8. Зачем нужны предвключенные винты, шнеки?

9. Назначение и работа обратного клапана на ПЭН?

10. Необходимые условия входа насоса в параллельную работу?

11. Почему и когда выполняют подрезку рабочего колеса насоса?

12. Как можно определить суммарную производительность двух насосов, работающих в параллель?

ПРИЛОЖЕНИЯ

Наряд-допуск (наряд) - это есть задание на производство работы, оформленное на специальном бланке установленной формы и определяющее содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригады и лиц, ответственных за безопасное выполнение работы.

На атомных электростанциях выдается дозиметрический наряд-допуск. Дозиметрический наряд-допуск – это письменное задание на безопасное производство работ. В наряде-допуске указывается содержание работы, место и время ее проведения, необходимые меры безопасности и состав бригады. При выполнении работ по дозиметрическим нарядам-допускам назначают ответственных лиц за безопасное проведение работ.

Лицо, выдающее наряд-допуск, отвечает за возможность безопасного проведения работ и полноту предусмотренных мер радиационной безопасности. Меры безопасности определяются на основании результатов измерения радиационной обстановки и записываются в графе "Условия производства работ", а в графе "Дополнительные средства индивидуальной защиты" указываются необходимые комплексы СИЗ. Производитель работ отвечает за приемку рабочего места в соответствии с требованиями наряда-допуска, а соблюдение мер радиационной безопасности лично самим и членами бригады, за дезактивацию рабочего места после выполнения задания до допустимых уровней.

Допускающий отвечает за полное выполнение мер радиационной безопасности в соответствии с нарядом-допуском, правильность допуска к работе и приемку рабочего места по окончании работы. Дозиметрист отвечает за правильность измерения параметров радиационной обстановки перед допуском бригады и во время ее работы, периодический контроль за соблюдением мер радиационной безопасности работающими при производстве работ.

Члены бригады несут ответственность за соблюдение мер радиационной безопасности и правильное применение СИЗ, предусмотренных наряд-допуском.

Распоряжение также является заданием на безопасное производство работ. Оно оформляется записью в журнале регистрации нарядов-допусков и распоряжений и имеет разовый характер. Срок действия распоряжения определяется продолжительностью рабочего дня бригады. Перечень работ, выполняемых по нарядам-допускам или распоряжениям, утверждается руководством электростанции.

ФОРМА НАРЯДА-ДОПУСКА

Предприятие _________ Подразделение __________

НАРЯД, ОБЩИЙ НАРЯД, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ НАРЯД N ____

_________________________________________

К ОБЩЕМУ НАРЯДУ N ______

(заполняется только при выдаче промежуточного наряда)

Руководителю работ _____________________________

Производителю работ (наблюдающему)_________________

(ненужное зачеркнуть) (фамилия, инициалы, должность, разряд)

с членами бригады _____ чел. __________________________

(фамилия, инициалы, разряд, группа)

Поручается _____________________________________

________________________________________________

Начало работы: дата ____________, время ____________

Окончание: дата _________, время __________

Для обеспечения безопасных условий необходимо ____________________

(перечисляются необходимые мероприятия по подготовке рабочих мест и меры безопасности, в том числе подлежащие выполнению дежурным персоналом других цехов)

Особые условия ______________________________________

Наряд выдал: дата ________, время ________, должность

Наряд продлил по: дата ______, время _______, должность

Подпись __________________, фамилия, инициалы

дата ______________________, время ______________________

Условия производства работ выполнены: дата _______, время

Остаются в работе ____________________________

(оборудование, расположенное вблизи места работы и находящееся под напряжением, давлением, при высокой температуре, взрывоопасное и т.п.)

Дежурный персонал других цехов (участков) _____________

(цех, должность подпись, фамилия, инициалы)

Отметка о разрешении начальника смены электростанции (дежурного диспетчера)____________________________

(подпись или пометка о разрешении, переданном по телефону, подпись начальника смены цеха)

Ответственное лицо дежурного персонала цеха (блока, района);

руководитель работ по промежуточному наряду (ненужное зачеркнуть) ______________________________

Выполнение условий производства работ проверили, с оборудованием, оставшимся в работе, ознакомлены и к работе допущены.

Дата _______, время ______________

Руководитель работ ____________________________________

Производитель работ _____________________

Оформление ежедневного допуска к работе, окончания работы, перевода на другое рабочее место. Работа полностью закончена, бригада удалена, заземления,

установленные бригадой, сняты, сообщено (кому) ___________________

Дата ______________ Время______________

Производитель работ

(наблюдающий) ______________________

Ответственный руководитель работ ____________________

Стандартные технологические защиты и блокировки на ПЭН.

Рассмотрим существующие защиты, блокировки и сигнализацию на примере питательного электронасоса типа СПЭ-1250-75, применяемого как на тепловых, так и на атомных электростанциях.

В настоящее время применяются и другие типы ПЭН, но принцип построения защит и блокировок с сигнализацией отклонения рабочих параметров насосного агрегата остается прежним: максимально обеспечить безопасную работу насосного агрегата - питательный насос-электродвигатель

Теплотехнические защиты:

Снижение давления питательной воды на напоре насоса менее 40 атм. – срабатывание идет от ЭКМ, установленного на МЩУ. Во время пуска насоса накладка защиты автоматически выводится из работы на 30 секунд.

Повышение давления в камере осевой разгрузки насоса более 12 атм. – срабатывание защиты идет от ЭКМ, установленного на МЩУ.

Снижение давления масла в конце масляной линии менее 35 атм. – срабатывание идет от ЭКМ, установленного на МЩУ, время выдержки срабатывания защиты – 8 секунд.

Электротехнические защиты:

Дифференциальная защита электродвигателя от между фазного короткого замыкания - без выдержки времени действует на отключение масляного выключателя электродвигателя насоса;

Защита минимального напряжения при понижении питающего напряжения при:

Umin = 0,65Uном., отключается масляный выключатель с выдержкой времени 35 секунд;

Umin = 0,45Uном., отключается масляный выключатель с выдержкой времени 7,0 секунд;

Защита электродвигателя от токовой перегрузки при достижении перегрузочного тока Iпер. = 1,5Iном. Защита срабатывает с выдержкой времени больше времени действия пускового тока.

Защита электродвигателя от замыкания обмотки статора "на землю" – поступает только предупредительный сигнал на МЩУ ПЭН.

Блокировки ПЭН:

Включение насоса удерживается до:

Повышения давления масла в системе смазки более 0,5 атм и открытия линии рециркуляции питательной воды в деаэратор;

При снижении расхода питательной воды менее 400 м 3 /час – открываются вентили рециркуляции от ВМД на МЩУ ПЭН;

При расходе питательной воды более 480 м 3 /час – закрывается линия рециркуляции в деаэратор;

АВР маслонасосов ПЭН происходит:

По факту отключения работающего насоса;

При снижении давления на напоре маслонасоса менее 1,8 атм. – сигнал идет от ЭКМ, установленного на МЩУ;

При снижении давления смазки равного 0,5 атм. - включается резервный маслонасос;

При снижении давления смазки равного 0,35 атм. – отключается ПЭН.

Сигнализация отклонений при нормальной работе ПЭН.

Снижение давления питательной воды на напоре насоса менее 82 атм. на БЩУ появляется мигающий знак на мнемосхеме насоса;

Снижение уровня масла в маслобаке ПЭН менее 0,1м от номинального уровня – выпадает предупредительный блинкер на МЩУ ПЭН, подается звуковой сигнал;

Повышение температуры масла на входе в подшипники насосного агрегата более 45 О С– выпадает предупредительный блинкер на МЩУ ПЭН, подается звуковой сигнал;

Повышение температуры масла на сливе из подшипников насосного агрегата более 70 О С – выпадает предупредительный блинкер на МЩУ ПЭН, подается звуковой сигнал.

ПЭН с гидромуфтой.

На рис. П-1 изображен ПЭН, где в качестве соединительной муфты показана широко применяемая на современных электростанциях гидравлическая муфта (гидромуфта).

Рис. П-1 Общий вид питательного насоса в сборе

Рис. П-2. Насосный агрегат ПЭН с гидромуфтой

А – блок автоматической системы управления (АСУ) и маслообеспечения гидромуфты.

Рис. П-3. Гидравлическая муфтач

Рис. П-4. Энергосбережение от применения гидромуфты

Из анализа графиков на рис. П-4 следует, что при малых подачах ПЭН достигается максимальная экономия электроэнергии на его приводе от асинхронного электродвигателя, что невозможно получить при жестких муфтах. Это особенно важно, когда энергоблок часто разгружается вплоть до полного останова по режимному или диспетчерскому графику, или когда энергоблок участвует в регулировании мощности энергосистемы, обычно в ночное время суток. Эта возможность регулирования мощности и подачи ПЭН также важна при пусках и остановах энергоблока, что дает значительную экономию электроэнергии на собственные нужды электростанции.

Система осевой разгрузки ПЭН.

В насосах с односторонним входом воды во время работы возникает осевое гидравлическое давление, которое стремится сдвинуть ротор насоса (вал с насаженными на него рабочими колесами) в сторону, обратную направлению движения воды, поступающей в колесо.

Как можно уравновесить осевое усилие? Этого можно достигнуть:

1. двухсторонним входом воды в рабочее колесо, а в многоступенчатом насосе – соответствующим групповым расположением рабочих колес на валу насоса (смешанного типа);

2. сверлением отверстий в задней стенке рабочего колеса, через которые происходит некоторое уменьшение разности усилий, действующих на внешнюю и внутреннюю стенки рабочего колеса, в этом случае колесо имеет уплотнения с двух сторон, однако эти сверления уменьшают к.п.д. ступени и в современных насосах этот способ осевой разгрузки почти не применяется;

3. устройством гидравлической пяты у многоступенчатых насосов.

В связи с тем, что первые два способа не применяются в устройстве питательных насосов, мы рассмотрим только третий способ уравновешивания осевого усилия – это устройство гидравлической пяты у многоступенчатых питательных насосов.

Как работает гидравлическая пята ПЭН.

Гидропята представляет собой массивный диск, закрепленный на валу насоса за его последней ступенью. На рис. П -5 представлена схема работы гидропяты: вода из входной камеры насоса (А), пройдя через кольцевой зазор (3) и радиальный зазор (Б), поступает в камеру гидропяты (4), из которой выходит в камеру, соединенную с атмосферой или со всасывающей трубой насоса.

Рис. П-5. Принципиальная схема осевой разгрузки питательного насоса

1 - Последнее по ходу питательной воды рабочее колесо насоса;

2 - Шайба гидропяты;

3 - Кольцевой зазор;

4 - Камера гидропяты;

5 - Диск гидропяты;

6 - Гидравлическое уплотнение вала насоса;

А – Вход питательной воды от рабочего колеса;

Б – Радиальный зазор (при работе насоса – не более 0,15-0,20 мм);

В - Динамическое усилие смещение ротора насоса в сторону напора;

Г – Усилие гидравлической разгрузки ротора насоса в сторону всаса.

Осевое усилие в современных питательных насосах направлено в сторону всаса насоса и составляет несколько тонн. Поэтому разгрузку осевого усилия осуществляют с помощью гидропяты (диск разгрузочный), работа которой приведена в Приложение на рис. П-6, где показано, что для осевой разгрузки насоса вектор А осевого смещения ротора насоса направлен в сторону его всаса (давление напора в 16 раз больше, чем давление воды на всасе – вектор Б, Р 2 =8 атм), на валу со стороны напора установлен разгрузочный монолитный диск, в камеру которого, подается питательная вода с напора насоса в противоположном направлении вектора смещения.

Рис. П-6. Схема камеры разгрузки и сил, действующих на разгрузочный диск

Неисправности питательных насосов

Механические повреждения и неполадки питательных насосов происходят, вследствие:

Неудовлетворительного ремонта и обслуживания;

Неправильной сборки, центровки и привода, балансировки во время монтажа, плохой смазки подшипников;

Ошибок при пуске и остановке.

К тяжелым последствиям может привести:

Отсутствие или неправильное устройство и использование разгрузочных линий питательных насосов;

Отсутствие или неисправность обратных клапанов и ограничителей расхода на линиях разгрузки, включение их в общий разгрузочный трубопровод и во всасывающую линию питательных насосов.

Неполадки в работе питательных насосов, которые могут привести к аварийной остановке котла, их причины и способы устранения приведены в паспортах и технических описаниях насосов.

Для обеспечения надежной работы питательных насосов завод-изготовитель гарантирует их исправную работу с учетом использования запасных частей не менее 12 мес. со дня ввода в эксплуатацию для конденсатных насосов с подачей до 20 м3 /ч и не менее 24 мес. для всех остальных насосов при условии соблюдения правил транспортирования, хранения, монтажа и эксплуатации.

Консервация насосов, запасных частей производится таким образом, чтобы обеспечивалась их защита от коррозии при транспортировании и хранении без переконсервации в течение двух лет. Кроме того, все отверстия, присоединительные фланцы и патрубки насоса закрывают пробками или заглушками, а ответственные разъемы и отверстия входного и напорного патрубка пломбируются.

В насосах массой более 1000 кг или на их фундаментных рамах (плитах) предусматриваются регулирующие устройства для выверки их положения на фундаменте и месте для установки уровня. Места для установки уровня указываются на монтажном чертеже. До опробования насоса отдельно пускается электродвигатель с целью проверки направления вращения, отсутствия вибрации, температуры подшипников, после чего полумуфты соединяются, и опробуется совместная работа электродвигателя с насосом вначале на холостом ходу, а затем под нагрузкой. Колеса и роторы в сборе необходимо отбалансировать. Среднеквадратическое значение вибрационной скорости, измеренной на корпусах подшипников насоса, не должно быть более 7 мм/с при изготовлении и 11 мм/с - при эксплуатации, а температура металла и масла подшипников не должна быть более, чем на 35-40 О С выше температуры окружающего воздуха. Необходимо обеспечить во время работы питательных насосов непрерывный надзор за их исправным состоянием.

Регулярно проверять контрольно-измерительные приборы насосов, поддерживать давление питательной воды после насосов и контролировать давление воды перед насосом в соответствии с Инструкцией по эксплуатации насоса. Вывесить у задвижек на нагнетательных патрубках насосов плакаты с надписью, что разгрузочную линию необходимо включить:

При пуске насоса;

При работе на холостом ходу;

При снижении нагрузки до предельно допустимой по надежности работы насоса согласно производственной инструкции, но не ниже 20% его номинальной производительности.

Кроме того, иметь на рабочих местах схему питательных и деаэрационных установок со всем, относящимся к ним оборудованием и арматурой, инструкции по обслуживанию установок, связанных с питанием паровых котлов.

В инструкции обязательно указываются порядок действия персонала по предупреждению и ликвидации возможных неполадок и аварий.

Не допускается включение в работу питательного насоса, а также его работа на холостом ходу, при закрытой задвижке на стороне нагнетания без перепуска воды по линии рециркуляции (разгрузки) более трех минут.

Важно следить, чтобы у резервных питательных насосов были открыты задвижки на всасывающих и нагнетательных патрубках.

При выводе насоса в ремонт или в резерв необходимо отключать его электродвигатель только после закрытия нагнетательной задвижки (с предварительным открытием линии рециркуляции).

Если питательный насос остается в резерве, необходимо после полной его остановки вновь открыть задвижку на нагнетательном патрубке и проверить, не вращается ли ротор двигателя.

Если в случае неплотности обратного клапана насос вращается в обратном направлении, то надо немедленно закрыть нагнетательную задвижку у насоса и вывести его в ремонт.

Необходимо оборудовать АВР - автоматическое устройство для запуска резервного насоса при снижении давления в напорной магистрали и периодически, по графику, проверять его действие (обязательно для всех питательных насосов с электроприводом).

Кроме того, устанавливают от каждого питательного насоса отдельную рециркуляционную (разгрузочную) линию с ограничительной шайбой, подключенную к деаэратору или питательному баку (но не во всасывающую линию питательных насосов). Отвод в линию разгрузки делается до обратного клапана насоса. Если разгрузочные линии для однотипных насосов объединены, то на каждой из них устанавливается обратный клапан.

Объединение разгрузочных линий электро- и турбонасосов запрещается!

Нельзя допускать при работе питательных насосов повышения температуры подшипников и их приводов выше 70 o С, при необходимости заменить смазку в подшипниках или в системе смазки.

Шум и удары в насосе наблюдаются при:

При неправильной расточке соединительных полумуфт;

Статическом прогибе вала;

Стуке подшипников;

Витковом замыкании в электродвигателе;

Задевании рабочего колеса за уплотнения;

При недопустимом нагревании подшипников;

При появлении кавитации.

Заметное снижение производительности насоса через некоторое время его нормальной работы может быть вызвано:

Увеличением щелевых потерь внутри насоса;

Повышением температуры воды;

Большим сопротивлением трубопровода на всасе (запаривание насоса);

Засорением рабочего колеса и его износом;

Попаданием воздуха в насос и всасывающий трубопровод.

Питательные насосы размещают ниже баков питательной воды деаэраторов во избежание разрыва потока горячей воды вследствие ее вскипания. Образование паровых пузырей во всасывающем патрубке насоса приводит к гидравлическим ударам в питательных трубопроводах и срыву подачи воды насосом, что может вызвать аварию.

Основными причинами "запаривания" ПЭН являются:

1. Резкое снижение уровня воды или давления в деаэраторе;

2.Резкое снижение расхода питательной воды при закрытой линии рециркуляции;

3.Резкое повышение подачи питательной воды насосом при засорении сетки на всасе;

4.Повышение сопротивления на линии разгрузки из камеры гидропяты;

5.Увеличение протечек через камеру гидропяты.

Рассмотрим только две основные причины, т.к. ни в коем случае нельзя допускать "запаривания" насоса, что может быстро привести к его выходу из строя.

1. Резкое снижение уровня воды или давления в деаэраторе.

Это может быть вызвано при:

1.1.недостоверности показаний электронного уровнемера, проверить его и продублировать по уровнемерному стеклу, установленного в аккумуляторном баке питательной воды;

1.2. засорении фильтрующей сетки на всасе насоса.

Фильтрующая сетка на всасе ПЭН имеет два конических корпуса, вставленные один в другой, между которыми зажата латунная сетка. Внутренний конический корпус сетки состоит из вертикальных проволочных стержней диаметром 6,0 мм с навитой на них проволокой диаметром 1,0 мм. Наружный конический корпус сетки выполнен из перфорированной листовой стали толщиной 4,0 мм с 22000 отверстиями диаметром 4,0 мм.

Для периодической продувки фильтра и его промывки имеются два патрубка подвода основного конденсата от конденсатных насосов и отвода грязи из нижней части фильтра. Продувку можно делать при работающем насосе, а промывку только на остановленном насосе;

1.3.закрытии регулирующего клапана подачи основного конденсата.

Срочно проверить на БЩУ собрана ли схема на электроприводе регулятора, немедленно связаться с обходчиком машиниста по деаэраторам, потребовать вручную открыть байпас регулятора и проверить открытие арматуры подачи основного конденсата через охладитель выпара деаэратора. Резкое снижение уровня питательной воды в аккумуляторном баке деаэратора при работающем питательном насосе, может привести к образованию воронки на всасе насоса и к его срыву, т.к. насос на водяном паре работать не может;

1.4. закрытии регулятора греющего пара в деаэратор ведет к снижению давления пара в его корпусе. Срочно открыть байпас регулятора, проверить вручную работу самого регулятора;

1.5. не санкционированном открытии электрозадвижки подачи холодной химобессоленной воды в деаэратор для аварийной подпитки и предпускового заполнения деаэратора. Это ведет к резкому снижению давления пара в деаэраторе и может привести к вскипанию всего объема воды в корпусе деаэратора и к его разрушению.

2. Резкое снижение расхода питательной воды при закрытой линии рециркуляции. Это может быть вызвано при:

2.1. неправильном показании расходомера, проверить его показания;

2.2. самопроизвольном закрытии напорной задвижки от короткого замыкания в её электроприводе;

2.3.обрыве соединительной муфты электродвигатель-насос. Срочно проверить токовую нагрузку электродвигателя. При обрыве муфты амперметр будет показывать ток холостого хода электродвигателя, т.е. меньше номинального тока. На напорном патрубке насоса установлен механический обратный клапан, который служит для предотвращения "запаривания" насоса при снижении расхода питательной воды. Обратный клапан оборудован автоматической линией рециркуляции, обеспечивающей расход не менее 30% от номинального расхода насоса при закрытой напорной задвижке.

"Запаривание" насоса выражается возникновением металлического контакта между неподвижными и вращающимися частями насоса в результате разрыва сплошности потока воды, от чего появляется интенсивное парообразование в насосе. При "запаривании" наблюдаются сильные удары и шумы на входе воды в насос, снижение давления на напоре насоса, резкое колебание токовой нагрузки электродвигателя насоса.

Типы и виды питательных центробежных насосов

Питательные электронасосы типа ПЭ обеспечивают подачу воды с температурой до 165 °С в барабанные и прямоточные паровые котлы и предназначены для питания водой стационарных паровых котлов тепловых электростанций, работающих на органическом топливе.

Насосы с номинальными подачами 380 и 580 м 3 /ч могут эксплуатироваться с гидромуфтой и без нее; 600 м 3 /ч - только с гидромуфтой; 710 м 3 /ч - без гидромуфты; 780 м 3 /ч - могут комплектоваться синхронным частотно регулируемым электроприводом.

В группу питательных насосов также входят насосы двух типов ПЭ и ЦВК и предназначены для питания паровых котлов водой, не содержащей твердых частиц. Конструктивно они представляют собой горизонтальные секционные многоступенчатые насосы с односторонним расположением рабочих колес и делятся на однокорпусные и двухкорпусные.

Шестиступенчатые однокорпусные насосы ПЭ65/40, ПЭ65-53, ПЭ150-53 и ПЭ150-63 предназначены для котлов давлением пара 40 кГс/см 2 . Материал проточной части серый чугун СЧ20.

Десятиступенчатый однокорпусной насос ПЭ270-150-3 предназначен для котлов давлением 100 и 140 кгс/cм 2 . Материал проточной части - сталь.

Опорами вала служат два подшипника скольжения с камерами водяного охлаждения.

Конструкцией насосов предусмотрено охлаждение сальников водой. Вода подается в узел уплотнения для конденсации паров перекачиваемой жидкости, которые могут просачиваться через уплотнение. Осевое усилие, действующее на ротор насоса, воспринимается гидравлической пятой, отлитой из модифицированного чугуна.

Двухкорпусную конструкцию представляют насосы: десятиступенчатые ПЭ380-185-3, ΠЭ500-180-3, ΠЭ580-195 и одиннадцатиступенчатые ПЭ380-200-3 для докритических котлов с давлением пара 140 кГс/см2, семиступенчатый насос ПЭ600-300-3 для закритических котлов с давлением пара 255 кГс/см2.

Цифровое обозначение насосов: первая цифра - подача м3/час, вторая - напор в кГс/см2 (атм).

С развитием атомной энергетики были созданы специальные питательные насосы для АЭС, которые не предназначены для широкого круга потребителей и обозначены буквой А, т.е. только для АЭС.

Питательные центробежно-вихревые консольные насосы типа ЦВК предназначены для перекачивания воды и других нейтральных жидкостей с температурой до 105 °C, содержащих твердые включения размером до 0,05 мм, концентрацией не более 0,01% по массе.

Рис. П-7. Разрез питательного насоса типа ПЭ (Питательный с Электроприводом) 1 - вал, 2 - подшипник, 3 - торцовое уплотнение, 4 - входная крышка, 5 - кольцевой подвод, 6 - предвключенное колесо, 7 - крышка, 8 - рабочее колесо, 9 - секция; 10 - направляющий аппарат, 11 - кожух насоса, 12 - внутренний корпус, 13 - напорная крышка, 14 - корпус концевого уплотнения вала; 15 - упор ротора, 16 - разгрузочный диск; 17 - вспомогательные тpyбoпpоводы; 18 – наружный корпус, 19 - плита.

Рис. П-8. Разрез насоса типа ЦВК:1 - крышка, 2 -центробежное колесо; 3 - вставка I; 4 - вихревое колесо, 5 - вставка II; 6 - торцевое уплотнение, 7 - корпус, 8 - вал

В цифровом обозначении насоса числитель дроби - подача (л/сек.), знаменатель - напор (м.вод.ст.). Конструктивно они представляют собой консольный горизонтальный насос с двумя рабочими колесами. Рабочее колесо первой ступени - центробежное, второй ступени - вихревое. Такое сочетание позволяет получить с помощью первой ступени нормальные условия всасывания, (допустимая вакуумметрическая высота всасывания -7 м), а с помощью второй ступени - высокий напор. Материал проточной части чугун, вихревое колесо - сталь 35Л. Уплотнение вала - торцевое, возможна установка сальника с мягкой набивкой. Насосы могут комплектоваться электродвигателями во взрывозащищенном исполнении. В настоящее время действуют следующие заводы-изготовители по производству насосов и оборудования к ним: ОАО "Ливгидромаш", ФГУП "Турбонасос", ОАО "Бобруйский машиностроительный завод", ОАО "Щелковский насосный завод", ЗАО "Катайский насосный завод", ЗАО "Ясногорский машиностроительный завод", "Сумской машиностроительный завод", ОАО "Уралгидромаш", ОАО "Вакууммаш", АО "Молдовахидромаш", ЗАО "Рыбницкий насосный завод", ОАО "Горнас", ОАО "Промприбор", ОАО "Кусинский машиностроительный завод".

Литература

Основная литература

1. Быстрицкий Г.Ф.Основы энергетики. Учебник: М., Инфра-М. 2007.

2. Залуцкий Э.В. и др. Насосные станции.-Киев. "Вища школа". 2006.

3. Современная теплоэнергетика/под ред. Трухния А.Д./ МЭИ. 2007.

4. Соловьев Ю.П. Вспомогательное оборудование на электрических станциях. М.: Изд-во МЭИ. 2005.

5. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции. – М.: Изд-во МЭИ. 2007.

6. Тепловые и атомные электростанции. /Под ред. А.В. Клименко/, т.3.МЭИ. 2004.

7. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов/Под ред. Е.Д.Бурова и др. М.: МЭИ. 2007.

8. Тиатор И.Н. Насосное оборудование отопительных систем. – М.: Изд-во МЭИ. 2006.

Дополнительная литература

9. Будов В.М. Насосы АЭС.- М.: Энергоатомиздат. 1986.

10. Горшков А.М. Насосы.- М.-Л.: Машиностроение. 1947.

11. Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. - М.: Энергия. 1996.

12. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. Турбины и насосы. М.: Энергия. 1988.

13. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы.- М.:Машиностроение. 1976.

14. Малюшенко В.В. Энергетические насосы. - М.: Энергия. 1981.

15. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Насосное оборудование тепловых электростанций. - М.: 1975.

16. Рычагов В.В. и др. Насосы и насосные станции. - М.: Колос. 1988.

17.Cтепанов А.И. Центробежные и осевые насосы. М.: Машгиз. 1960.

18.Теплотехнический справочник. Т.1., М.: Энергия. 1975.

19.Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергия. 1994.

20.Чиняев И.А. Лопастные насосы. Справочное пособие. - М.: Машиностроение. 1992.

21. Шерстюк А.Н. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Высшая школа. 1972.

22. Энгель-Крон И. В. Устройство и ремонт оборудования турбинных цехов электростанций. - М.: Высшая школа. 1971.

Насосы и компрессоры

Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов нефтяных специальностей вузов

В книге изложены основные сведения по теории насосов и компрессоров.

Приведены характеристики и рассмотрены основные конструкции современных машин, а также некоторые особенности их эксплуатации, связанные с применением насосов и компрессоров в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности.

Книга является учебным пособием для студентов нефтяных вузов. Она может быть использована инженерно-техническими работниками, занятыми проектированием и эксплуатацией насосов и компрессоров.

© Издательство «Недра» 1973

1. БердюкВ.В. и др. Строительство и монтаж насосных и компрессорных станций магистральных трубопроводов. М., «Недра», 1968, 283 с. с ил.

2. БибишевА. В., Рабинович 3. Я. Эксплуатация оборудования магистральных газопроводов. М., Гостоптехиздат, 1963, 431 с. с ил.

3. Г а л и м з я н о в Ф. Г. Вентиляторы. Атлас конструкций. М., «Машиностроение», 1968, 186 с. с ил.

4. 3 а х а р е н к о С. Е. и др. Поршневые компрессоры. М.-JI., Машгиз, 1961, 454 с. с ил.

5. Кадыров А. М., С а и о ж н и к о в В. С. Нефтепромысловые компрессоры. Баку, Азнефтеиздат, 1952, 332 с. с ил.

6. К а л и н у ш к и н М. П. Гидравлические машины и холодильные установки М.; Госстройиздат, 1957, 219 с. с ил.

7. Киселев В. И. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М., Металлургиздат, 1961, 400 с. с ил.

8. Компрессоры воздушные и газовые. Каталог-справочник. М., Машгиз, 1954, 166 с. с ил.

9. КонторовичБ. В. Насосы и воздуходувные машины. М., Металлургиздат, 1956, 334 с. с ил.

10. П л е в а к о Н. А. Основы гидравлики и гидравлические машины. М., Ростех- издат, 1960, 428 с. с ил.

11. Раков А. А., Виноградов Ю. А. Компрессоры. М., «Машиностроение», 1965, 280 с. с ил.

12. Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины. М. - JI. «Машиностроение», 1964, 336 с. с ил.

13. Селезнев К. П., П о д о б а е в Ю. С., А н и с и м о в С. А. Теория и расчет турбокомпрессоров. М., «Машиностроение», 1968, 406 с. с ил.

14. Степанов А. И. Центробежные и осевые компрессоры, воздуходувки и вентиляторы. М., Машгиз, 1960, 347 с. с ил.

15. С т р а х о в и ч К. И. и др. Компрессорные машины. Мм Госторгиздат, 1961, ъОО с. с ил.

16. X л у м с к и й В. Поршневые компрессоры. М., Машгиз, 1962, 403 с. с ил.

17. Ч е р к а с с к и й В. М., Р о м а н о в а Т. М., К а у л ь Р. А. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М., «Энергия», 1968, 304 с. с ил.

Техническая библиотека

Книги о насосах, насосном оборудовании, водоснабжении и канализации

Здесь представлена небольшая подборка технической литературы посвященная насосному оборудованию, водоснабжению и канализации в формате djvu для свободного скачивания.

Название: Насосы, вентиляторы, компрессоры
В.М. Черкасский
Издание: «Энергоатомиздат», 1983
В книге дана классификация, теория, характеристики и методы регулирования насосов применяемых в энергетике и других отраслях промышленности. Второе издание дополнено информацией о современных насосах. Рекомендуется для студентов вузов теплоэнергетических специальностей.
Подробнее >>>

Название: Механические вакуумные насосы
Е.С. Фролов, И.В. Автономова, В.И. Васильев и др.
Издание: «Машиностроение»,1989
В книге изложены теория, методы расчета и проектирования насосов низкого, среднего, высокого и сверхвысокого вакуума. Описаны рабочие процессы и типы вакуумных насосов различного назначения, приведены рекомендации по конструированию и технические характеристики. Даны примеры расчета для основных типов насосов. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и эксплуатацией вакуумных насосове в различных отраслях народного хозяйства.
Подробнее >>>

Название: Водоснабжение. Учебник для вузов.
Н.Н. Абрамов
Издание: «Стройиздат»,1974
В учебнике представлены основные сведения о системах водоснабжения, назначении, условиях работы, конструкции основных водопроводных сооружений и насосов. Рассмотрены особенности систем производственного и сельскохозяйственного водоснабжения. Учебник предназначен для студентов вузов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и канализация».
Подробнее >>>

Название: Пластинчатые насосы и гидромоторы
И.З. Зайченко и Л.М. Мышлевский
Издание: «Машиностроение»,1970
Книга содержит основы теории и расчета, обзор современных конструкций, а также методику испытаний и указания по применению, монтажу и эксплуатации пластинчатых насосов и гидромоторов, широко применяемых в станках и других машинах. Книга предназначена для конструкторов, научных работников и инженеров, занимающихся проектированием, изготовлением и эксплуатацией гидроприводов и насосов.
Подробнее >>>

Название: Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет
Е.М. Юдин
Издание: «Машиностроение»,1964
В книге рассмотрены основные методы гидравлического и прочностного расчета шестеренного насоса, теория гидравлического двигателя и теория насоса с некруглыми колесами. Дополнительно приведены расчеты авиационных насосов. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой, производством и эксплуатацией шестеренных насосов.
Подробнее >>>

Название: Эксплуатация водозаборов подземных вод
Суреньянц С.Я. Иванов А.П.
Издание: «Стройиздат», 1989
В книге рассматриваются основные методы надежной эксплуатации водяных скважин, основные методы их ремонта и профилактики. Уделено внимание подбору и особенностям эксплуатации погружных насосов для скважин и методам увеличения подъема воды без увеличения мощности насосов. Для технических специалистов, занимающихся эксплуатацией и наладкой систем подъема воды.
Подробнее >>>

Название: Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении
Когановский А. М., Клименко Н. А и др.
Издание: «Энергия», 1970
В книге изложены основные методы использования сточных вод для промышленного водоснабжения. Описаны способы удаление малодисперсных, коллоидных и полуколлоидных примесей из промышленных сточных вод. Приведены технологические схемы подготовки сточных вод для использования в промышленности.
Подробнее >>>

Название: Насосы и насосные станции
Якубчик П.П.
Издание: «СПб: ПГУПС», 1997
В учебном пособии даны определение параметров и характеристик центробежных насосов и режима работы насосной установки. Рассмотрена методика расчета параметров параллельной и последовательной работы центробежных насосов. Описаны способы регулирования работы центробежных насосов. В приложении имеются сводные характеристики центробежных и скважинных насосов.
Подробнее >>>

Название: Автоматизированные системы управления технологическими процессами подачи и распределения воды.
Эгильский И. С.
Издание: «Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988»
Книга направлена на обобщение имеющегося отечественного и зарубежного опыта создания АСУТП водоснабжения и рассмотрение основных аспектов проектирования этих систем, методологии оптимального управления сооружениями подачи и распределения воды, а также вопросов подготовки к внедрению АСУ и организации этих работ.
Подробнее >>>

Название: Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения
Репин Б. Н., Запорожец С. С., Ереснов В. Н., Трегубенко Н. С., Мялкин С. М.
Издание: «М.: Высш. шк., 1995»
При составлении справочника авторы исходили из того, что в книге должны быть приведены основные материалы по расчету, проектированию, конструированию сетей и сооружений, оптимизации внешних систем водоснабжения и водоотведения, исключающие необходимость нспользования дополнительной справочно-нормативной литературы.
Подробнее >>>

www.agrovodcom.ru

учебное пособие.Основное оборудование НПЗ. И. Р. Кузеев, Р. Б. Тукаева

2.4 Центробежные насосы

2.4.1. Общие сведения о насосах

Насос – машина, предназначенная для преобразования механической энергии привода в гидравлическую энергию потока перекачиваемой жидкой среды с целью ее подъема и перемещения (рисунок 2.87) .

Рисунок 2.87 – Центробежный консольный горизонтальный насос

с осевым входом жидкости с внутренними опорами

Рисунок 2.88 – Насосный агрегат типа К
Насос и приводной двигатель (рисунок 2.88), соединенные между собой, контрольно-измерительные приборы и аппаратура автоматического регулирования в совокупности представляют собой насосный агрегат . Насосный агрегат и комплектующее оборудование с подводящим и напорным трубопроводами и арматурой называется насосной установкой (рисунок 2.89).

Рисунок 2.89 – Общий вид насосной установки (насос центробежный, с осевым разъемом корпуса, однопролетный с выносными опорами)
Насосы – один из наиболее сложных видов оборудования нефтеперерабатывающих заводов в отношении ремонта и эксплуатации. Известно, что нормальная, безаварийная работа любого оборудования в оптимальных режимах в значительной степени зависит не только от правильного выбора и обеспечения основных конструктивных решений при проектировании и изготовлении машин и аппаратов, но и от условий и выполнения правил их эксплуатации.

На нефтеперерабатывающих заводах насосы служат для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, щелочей, кислот и работают в широких диапазонах производительности, напора и температуры.

Поэтому обычные требования, предъявляемые к насосам (надежность и долговечность в эксплуатации, герметичность соединений и безупречная работа сальниковых или торцовых уплотнений), в условиях указанных предприятий приобретают чрезвычайно важное значение, поскольку неисправности в насосах и их узлах приводят к нарушениям технологического режима установок, а иногда и к авариям.

Требования надежности и долговечности насосов повышаются, особенно сейчас, когда в проектах новых технологических установок резко сокращается количество резервного насосного оборудования.

2.4.2 Классификация насосов

Из-за большого разнообразия конструкций, сфер использования, свойств перекачиваемой жидкости разработать единую классификацию для насосов до сих пор не представлялось возможным. Поэтому классификация осуществляется по отдельным признакам. Причем в различной литературе классификация насосов не всегда идентична друг другу .

А) По основным параметрам включает в себя такие показатели, как номинальная полезная мощность насоса, номинальная подача и напор.

По мощности и подаче насосы условно делятся по крупности (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Показатели крупности насоса

По развиваемому напору различают насосы с низким (до 10 м), средним (до 70 м) и высоким (более 70 м) напором при соответствующих давлениях до 0,1; 0,7 и более 0,7 МПа.

Б) По назначению.

Насосы общего назначения – предназначены для перекачивания холодной, чистой, неагрессивной воды или сходных с ней по физико-химическим свойствам жидкостей. Насосы применяются в различных отраслях народного хозяйства.

Насосы для транспортирования взвесей – предназначены для перекачивания нейтральных или малоагрессивных жидкостей с твердыми частицами. Они применяются в горнодобывающей промышленности, строительстве, коммунальном хозяйстве и др. К этой группе относятся грунтовые, шламовые, фекальные, массные и другие насосы.

Энергетические насосы – предназначены для работы в схемах тепловых атомных электростанций. К ним относятся питательные, конденсатные, сетевые и специальные насосы.

Химические насосы – предназначены для перекачивания чистых и загрязненных агрессивных жидкостей в химической промышленности.

Насосы для нефтяной и нефтехимической промышленности – предназначены для сырой нефти и продуктов ее переработки в широком диапазоне температур. Это насосы для магистральных нефтепродуктов, законтурного заводнения нефтяных пластов, бензина, сжиженных газов и др.

В) По принципу действия подающего элемента насосы по одним источникам подразделяются на динамические, объемные и специальные , по другим – на динамические и объемные. Схематично одна из возможных классификаций насосов по принципу действия приведена на рисунке 2.90.

Рисунок 2.90 – Классификация насосов по принципу действия
Динамические насосы, их классификация

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

По виду сил, действующих на жидкую среду , динамические насосы подразделяются на лопастные, насосы трения и электромагнитные . 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 .

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 насосах трения 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

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.

2.4.3 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 м 3 /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.

2.4.3.1 Классификация и маркировка центробежных насосов

Центробежные насосы могут быть проклассифицированы по многим из указанных выше признаков. Кроме этого они могут быть подразделены (как и насосы других типов) по конструктивным признакам.

По конструктивным признакам центробежные насосы делятся на несколько групп (рисунок 2.94).

Рисунок 2.94 – Классификация центробежных насосов

по конструктивным признакам

1. По расположению оси вала в пространстве они делятся на горизонтальные (рисунок 2.95) и вертикальные (рисунок 2.96). Основная масса центробежных насосов имеет горизонтальный вал. Насосы с вертикальными валами в основном предназначены для работы с особо вредными выделяющими газ жидкостями, так как обеспечивают надежную герметичность. Применяются они также при перекачке очень вязких продуктов, для которых необходимо свести к минимуму сопротивления на всасывающей линии. Насосы вертикального исполнения отличаются от горизонтальных незначительными размерами площади для установки; поэтому их целесообразно использовать на насосных станциях с заглубленным машинным залом.

Рисунок 2.95 – Центробежный насос консольный горизонтальный с внутренними опорами

Рисунок 2.96 – Центробежный насос вертикального типа

По способу подвода жидкости к колесу – с односторонним и двусторонним всасыванием (рисунок 2.97). В условиях химического производства насосы второго типа применяются очень редко вследствие их конструктивной сложности (значительная длина, наличие двух сальников и т. д.). Преимущества насосов с двухсторонним всасыванием не искупают этих недостатков.

1 – колеса одностороннего всасывания

2 – колесо двухстороннего всасывания

По расположению рабочих органов и конструкции опор (подшипников) – консольные (см. рисунок 2.95); моноблочные; с выносными (см. рисунок 2.97)и внутренними опорами (см. рисунок 2.95). У консольных насосов рабочее колесо закреплено на конце вала, как на консоли.

По числу ступеней (рабочих колес) – одно-, двух- и многоступенчатые (см. рисунок 2.97). Одноступенчатые насосы могут развивать напор до 40–50 м. Дальнейшее повышение напора за счет увеличения числа оборотов ограничивается прочностью колеса. Для получения более высоких напоров применяются многоступенчатые насосы, имеющие два или более (до 10) рабочих колес, расположенных в корпусе таким образом, что жидкость последовательно поступают от одного колеса к другому. На химических заводах, особенно для перекачивания химических сред, в основном используются одноступенчатые насосы. В тех случаях, когда напора, развиваемого одним насосом, оказывается недостаточно, устанавливают последовательно два насоса.

Многоступенчатые насосы применяются для водоснабжения, гидромеханизации, откачки шахтных вод, питания котлов и в других областях техники, где требуются большие напоры. В этих насосах вода проходит последовательно через несколько рабочих колес, смонтированных в одном корпусе.

1. По способу разъема корпуса – с торцовым (см. рисунок 2.95), осевым (горизонтальным ) разъемами (см. рисунок 2.97) и секционные . Осевой разъем корпуса лучше удовлетворяет требованиям строительно-эксплуатационной практики, так как обеспечивает уменьшение размеров машинного зала станций и позволяет выполнять разборку центробежного насоса без отсоединения его от всасывающего трубопровода.
2. По расположению входа в насос – с боковым, осевым и двусторонним входом.
3. По конструкции рабочего колеса – насосы с открытым рабочим колесом , состоящим только из втулки с лопатками; с закрытым колесом , у которого лопатки с боков ограничены дисками; с полузакрытым колесом , имеющим диск со стороны, противоположной входу жидкости в колесо. На заводах химической промышленности устанавливаются насосы с колесами всех перечисленных типов.

В таблице 2.2 приведены наиболее характерные конструктивные признаки для динамических насосов – лопастных (центробежных и осевых) и вихревых, как наиболее распространенных.

2.4.3.2 Маркировка центробежных насосов

Насосостроительная промышленность нашей страны выпускает сотни самых разнообразных центробежных насосов различного назначения. В целях быстрого и правильного выбора центробежного насоса для конкретных производственных нужд разработаны несколько систем их обозначения.

Маркировка насосов нормального ряда выполняется по форме: первая цифра – диаметр всасывающего патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный; далее следуют буквы, которые обозначают: Н – нефтяной, Г – горячий; Д – первое колесо двустороннего входа; В – вертикальный; К – консольный; КЭ – консольный, смонтированный в одном блоке с электродвигателем; М – многоступенчатый. Вторая цифра – коэффициент быстроходности или удельная быстроходность, уменьшенная в 10 раз и округленная. Третья цифра – число ступеней; буквы в конце маркировки: К – кислотный; С – для сжиженных газов.

Примеры обозначения и маркировки насосов:

8НГ-10х2 – центробежный насос, диаметр всасывающего патрубка 200 мм, нефтяной, горячий (для жидкости с температурой 220–400 °С), коэффициент быстроходности 100, число ступеней 2.

8НГК-10х1 – центробежный насос, диаметр всасывающего патрубка 200 мм, нефтяной, горячий, консольный, коэффициент быстроходности 100, число ступеней 1.

14НГД-10х3 – центробежный насос, диаметр всасывающего патрубка 350 мм, нефтяной, горячий, первое колесо двустороннего входа.

8НД-10х5 – центробежный насос, диаметр всасывающего патрубка 200 мм, нефтяной (температура 3 /ч, и номинальный напор, м столба жидкости.

Примеры условных обозначений: консольный насос с подачей 125 м 3 /ч и напором 30 м обозначается так: К 125 – 30 или К 125/30, а горизонтальный фекальный насос с такими же показателями – ФГ 125 – 30 или ФГ 125/30.

Насос марки К 20/18-5-У3: 20 – подача, м3/ч; 18 – напор, м.

Многоступенчатые секционные насосы имеют обозначения ЦНС. Например, марка ЦНС 180-212: ЦНС – центробежный секционный насос; подача Q=180 м 3 /ч; напор H =212 м.

Насос центробежный К65-50-160/2 Условное обозначение насоса означает: К – консольный; 65-50 – подача в м 3 /ч при обточке рабочего колеса; 160 – напор в м; 2 – индекс модернизации.

Также применяется следующая маркировка: Насос марки КМ 65-50-160а/2-5-У3:

КМ – насос горизонтальный консольный моноблочный; 65 – диаметр входного патрубка, мм; 50 – диаметр выходного патрубка, мм; 160 – номинальный диаметр рабочего колеса, мм; а – условное обозначение рабочего колеса с обточкой, обеспечивающей работу агрегата в средней части поля “Q-H”; 2 – условное обозначение числа оборотов электродвигателя:

• 2 при n=2900 об/мин;
• 4 при n=1450 об/мин;

5 – одинарное торцовое уплотнение; У3 – климатическое исполнение и категория размещения при эксплуатации по ГОСТ 15150-69; П – пожарный вариант с мягким набивным сальником.

Насос марки КМ 50-32-200:

50 – диаметр входного патрубка, мм; 32 – диаметр выходного патрубка, мм; 200 – номинальный диаметр рабочего колеса, мм.

На сегодняшний день принято следующее буквенное обозначение марок насосов общего назначения:

К – насос одноступенчатый консольный;

В – насос, одноступенчатый, вертикальный, консольный;

Д – насос одноступенчатый с рабочим колесом двустороннего типа;

ЦНС – насос секционный многоступенчатый;

ЦН – насос многоступенчатый;

ВК – насос вихревой, консольный;

ЦВ – насос центробежно-вихревой;

СВН – насос, самовсасывающий вихревой.

2.4.3.3 Принцип действия и устройство центробежных насосов

Схематично центробежный насос показан на рисунке 2.98. В чугунном спиралевидном корпусе 1 вращается вал 8, приводимый в движение от электродвигателя, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания (непосредственно или через клиноременную передачу). На валу закреплено рабочее колесо 3 с лопатками, пространства между которыми образуют каналы для прохода жидкости.

1 – корпус; 2 – всасывающий штуцер; 3 – рабочее колесо; 4 – нагнетательный штуцер;

5 – задвижка; 6 – обратный клапан; 7 – манометр; 8 – вал; 9 – вакуумметр;

10 – приемный клапан с сеткой

Рисунок 2.98 – Центробежный насос
В корпусе имеются два штуцера – 2 и 4. один из них расположен по горизонтальной оси корпуса (ось его лежит на продолжении оси вала), а другой – касательно к спирали корпуса, в месте ее наибольшего удаления от центра. Первый штуцер служит для ввода жидкости в насос (к нему присоединен всасывающий трубопровод), второй нагнетательный.

На нагнетательном трубопроводе установлена задвижка 5, служащая для перекрытия трубопровода и регулирования производительности насоса. Над ней расположен обратный клапан 6. При внезапной остановке насоса он предотвращает обратный ток жидкости и тем самым защищает насос от гидравлического удара, который может вызвать поломку насоса. На конце всасывающего трубопровода, погруженного в жидкость, установлен приемный клапан 10, препятствующий вытеканию жидкости из всасывающего трубопровода и насоса при остановке последнего.

Если внутреннее пространство насоса и его всасывающий трубопровод заполнены жидкостью, то при вращении рабочего колеса лопатки увлекают жидкость, а возникающая при этом центробежная сила отбрасывает ее в спиральный канал (так называемую «улитку») корпуса. Двигаясь по каналу, жидкость попадает в нагнетательный штуцер и из него – в нагнетательный трубопровод. В результате выхода транспортируемой жидкости в нагнетательный трубопровод во всасывающей полости создается разрежение, и жидкость из опорожняемого резервуара или аппарата начинает подниматься во всасывающей трубе в насос. Таким образом, устанавливается процесс равномерного перекачивания жидкости.

Давление (напор), развиваемое центробежной силой, в действующем насосе прямо пропорционально квадрату числа оборотов рабочего колеса.

Схематически центробежный насос состоит из рабочего колеса 4 (рисунок 2.99), снабженного лопастями и установленного на валу 1 в спиральном корпусе 5. Схема перетока жидкости в корпусе насоса показана на рисунке 2.100.

1 – вал; 2 – нагнетательный патрубок; 3 – лопасть; 4 – рабочее колесо; 5 – корпус

Несмотря на большое разнообразие конструкций центробежные насосы (рисунок 2.101) состоят из следующих основных узлов и деталей: корпус, ротор с рабочим колесом, подшипники, концевые уплотнения вала, уплотнения рабочих колес, соединительные муфты.

Рисунок 2.101 – Центробежный однопролетный горизонтальный многоступенчатый насос с осевым разъемом и боковым входом жидкости со спиральным корпусом
Основные элементы центробежных насосов.

В основном применяются спиральные и секционные корпуса.

Спиральные корпуса применяются для одноступенчатых (с одним рабочим колесом) и многоступенчатых насосов. Корпус насоса спирального типа представляет собой сложную деталь, состоящую из оболочек различной формы, целого ряда различным образом нагруженных и закрепленных пластин произвольной формы и т.д. Такой корпус для консольного насоса может быть выполнен либо в виде отдельной отливки, либо с крышкой и патрубком (рисунок 2.102). Насосы с проходным валом, т.е. однопролетные, когда рабочее колесо или колеса расположены между подшипниками (опорами) имеют спиральный корпус, состоящий из двух частей: нижней части и крышки, соединяемых между собой шпильками (рисунки 2.103).

Рисунок 2.102 – Спиральный корпус консольного насоса
.

Рисунок 2.103 – Спиральный корпус однопролетного насоса
Наличие плоскости разъема и расположение входного и выходного патрубков в нижней части корпуса создает определенные удобства для разборки и сборки насоса. Корпуса насосов спирального типа можно выполнять с различным расположением входного и выходного патрубков.

Спиральные корпуса многоступенчатых насосов (см. рисунок 2.101, 2.103, 2.104) имеют много общих решений с корпусами одноступенчатых насосов. Они представляют отливки сложной формы. Ступени соединяют переводными каналами, выполненных в отливке или при помощи переводных труб. Спиральные корпуса крупных и средних насосов имеют горизонтальный разъем в плоскости, проходящей через ось насоса, что дает возможность разбирать, собирать и контролировать состояние внутренних водопроводящих каналов насоса без демонтажа трубопроводов на месте эксплуатации.

Рисунок 2.104 – Горизонтальный разъем центробежного

При наличии разъема входной и выходной патрубки насоса отливают в нижней части корпуса. К ней приливают также опорные лапы и кронштейны для крепления корпуса подшипников. Чаще всего патрубки располагают горизонтально и направляют в противоположные стороны. В нижней части корпуса предусматривают отверстия для полного опорожнения насоса.

В крышке корпуса должны быть аналогичные отверстия для выпуска воздуха. При работе насоса эти отверстия закрывают пробками.

Для транспортировки насосов в корпусе делают специальные приливы в виде крюков, проушин в ребрах жесткости или бобышек для рым-болтов.

Секционный корпус представляет набор секций, имеющих разъемы в плоскостях, перпендикулярных оси насоса, входной и выходной крышек, соединенных между собой стяжным шпильками. Входная и выходная крышки являются базовыми деталями насоса. В крышках выполнены соответственно входной и выходной патрубки. Разрез секционного насоса приведен на рисунке 2.105.

Рисунок 2.105 – Разрез секционного насоса
Ротор насоса.

Ротор (рисунок 2.106) лопастного насоса представляет собой отдельную сборочную единицу, которая в значительной мере определяет экономичность, надежность и долговечность работы насоса.

Рисунок 2.106 – Ротор многоступенчатого насоса

Базовой деталью ротора является обычно двухопорный вал, на котором устанавливают рабочие колеса, защитные втулки, полумуфту и другие мелкие детали, закрепленные на валу. При консольной конструкции ротора (рисунок 2.107,а) рабочее колесо располагают на конце вала и фиксируют на нем в осевом направлении гайкой, которая одновременно является обтекателем.

В одноступенчатых насосах с проходным валом (рисунок 2.107,б) рабочее колесо обычно устанавливают на равном расстоянии от опор. В многоступенчатых насосах (рисунок 2.107,в,г) расположение комплекта колес зависит от конструктивной схемы насоса. Рабочие колеса ступеней упираются в буртик вала и через втулки круглыми гайками фиксируются в осевом направлении.

В насосах, перекачивающих горячие жидкости, между комплектом рабочих колес и упорной втулкой предусматривают зазор 0,5–1,0 мм для компенсации тепловых расширений деталей ротора.

а – ротор консольного насоса; в – ротор однопролетного одноступенчатого насоса;

в, г – роторы многоступенчатых однопролетных насосов

Рисунок 2.107 – Роторы насосов
Защитные втулки либо навинчивают на вал, либо поджимают в осевом направлении круглыми гайками.

На приводном конце вала, имеющем цилиндрическую или коническую форму, устанавливают полумуфту, которая в осевом направлении может фиксироваться круглой гайкой. Большинство деталей ротора посажены на вал на шпонках. Детали, устанавливаемые без шпоночного соединения, должны быть надежно закреплены от проворачивания.

В зависимости от конструктивной схемы насоса роторы бывают с односторонним (входные воронки рабочих колес направлены в одну сторону) и симметричным расположением рабочих колес.

В последнем случае рабочие колеса попарно раздвинуты входными воронками в противоположные стороны.

В рабочем колесе происходит преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости.

Рабочие колеса выполняют радиального, диагонального и осевого типов. Рабочее колесо закрытого типа (рисунок 2.108,а, 2.109) состоит из ведущего 3 и ведомого 1 дисков с расположенными между ними лопастями 2. Рабочее колесо полуоткрытого типа (рисунок 2.108,б) не имеет покрывающего диска, а лопасти выполнены заодно с основным (ведущим) диском. Рабочее колесо открытого типа (рисунок 2.108,в) не имеет дисков, а лопасти крепятся к втулке, аналогично рабочему колесу осевого насоса.


а, б, в – центробежных (а – закрытого типа; б – полуоткрытого типа; в – открытого типа); г – вихревого насоса; д – осевого насоса;

1 – ведомый диск; 2 – лопасть; 3 – ведущий диск

Рисунок 2.108 – Схемы рабочих колес динамических насосов

Рисунок 2.109 – Рабочие колеса закрытого типа
Количество лопастей обычно от шести до восьми, но для насосов, предназначенных для перекачки загрязненных жидкостей, число их уменьшают до двух или четырех. Этим увеличивают сечение каналов для прохода взвешенных частиц. Форму и размеры проточной части колеса определяют расчетом. При этом учитывают его механическую прочность и технологичность изготовления.

Зазор между колесом и крышкой должен быть минимальным, но обеспечивающим свободное (без трения) вращение колеса. Обычно его выбирают в пределах 0,4–0,6 мм. С увеличением зазора возрастает количество жидкости, перетекающей из напорной полости во всасывающую под влиянием разности давлений.

Передний диск колеса имеет обточенную цилиндрическую поверхность, которой он входит в крышку корпуса насоса. В крышке, в свою очередь, запрессовано уплотнительное кольцо.

Основное назначение втулок – предохранять вал от коррозии, эрозии и износа. Существует большое разнообразие втулок по назначению и конструктивным признакам. Наиболее ответственными являются втулки вала в зоне концевых уплотнений вала. В зависимости от типа уплотнения меняется и назначение втулок.

В насосах наибольшее распространение получили три типа соединительных муфт: упругие, упруго-пальцевые и зубчатые. Все центробежные насосы, предусмотренные стандартом, рассчитаны на привод от электродвигателей при непосредственном соединении упругой муфтой (рисунок 2.110). Однако насосы типа К могут поставляться и со шкивом для ременной передачи.

A – упругие мембраны из нержавеющей стали; B – защитные втулки, защита от перегрузки; C – антикоррозионная обработка; D – мембранные узлы для облегчения монтажа; E – тугая посадка болтов для сохранения балансировочных свойств

Рисунок 2.110 – Упругие пластинчатые муфты для соединения валов фирмы «Джон Крейн» (Англия )

Благодаря применению упругих элементов новых конструкций, муфты допускают увеличенный по сравнению с известными стандартными элементами перекос осей валов, радиальные и осевые смещения. Конструкция муфт позволяет легко их устанавливать и сократить время монтажа.

Концевые уплотнения вала.

Для уплотнения вала насоса в местах выхода его из корпуса предусматриваются концевые уплотнения, которые:

• предотвращают утечки перекачиваемой жидкости из насоса;
• не допускают попадания воздуха в насос при работе последнего с разряжением на входе;
• обеспечивают охлаждение вала при перекачивании горячих жидкостей для предупреждения нагрева шеек вала в подшипниках;
• обеспечивают полную герметизацию вала при перекачивании токсичных или взрывоопасных жидкостей.

Концевые уплотнения являются одним из важнейших узлов насоса, характеризующих надежность его работы.

При всем многообразии конструктивных исполнений концевые уплотнения могут быть разделены на три группы:

• контактные;
• бесконтактные;
• комбинированные.

Контактные уплотнения разделяют на сальниковые, торцовые и уплотнения с плавающими кольцами.

Наибольшее распространение в настоящее время получили торцовые уплотнения, так обеспечивают практически полную герметичность.

Торцовые уплотнения имеют многочисленные конструктивные разновидности. Торцовые уплотнения бывают одинарными (рисунок 2.110, 2.111), двойными (рисунок 2.112), одноступенчатыми, двухступенчатыми и т.д.



1 − стационарная пара трения; 2 − вращающаяся пара трения; 3 − хомут; 4 − кольцо; 5 − пружина; 8 − нажимное кольцо; 7, 9 − V-кольцо; 10 − нажимное кольцо; 6, 11, 12 − винт

Рисунок 2.110 − Схема одинарного торцевого уплотнения









Рисунок 2.112 − Схема двойного торцового уплотнения типа тандем
Уплотнение осуществляется между не вращающейся 1 и вращающейся 2 деталями, которые прижимаются одна к другой пружиной 3 (сильфоном 4). Вращающееся кольцо закрепляется на валу насоса, а не вращающееся – может перемещаться в осевом направлении. Существуют и другие конструктивные исполнения закрепления колец на валу. Уплотнение неподвижных одна относительно другой деталей осуществляется кольцами из резины или пластмассы.

Подвижный в осевом направлении элемент центрируют в корпусе по резиновому кольцу круглого сечения, благодаря чему он может перемещаться по поверхности жесткого элемента.

Уплотнения рабочего колеса.

Уплотнение рабочего колеса центробежного насоса служит для уменьшения объемных потерь и увеличения КПД путем снижения протечек воды из напорной части во всасывающую через зазор между ротором и статором. В качестве уплотнения рабочего колеса обычно применяются бесконтактные уплотнения щелевого типа.

Их уплотняющий эффект основан на использовании гидравлического сопротивления кольцевых дросселей с малым радиальным зазором. Радиальный зазор принимают минимальным при условии обеспечения надежной сборки и работы без металлического контакта вращающихся и неподвижных элементов насоса.

На рисунке 2.113 показаны схемы щелевых уплотнений, применяемых в центробежных насосах. Щелевое уплотнение состоит из уплотнительного и защитного колец, закрепленных соответственно в корпусе насоса и на рабочем колесе. Кольца запрессовываются или крепятся винтами таким образом, что между их уплотнительными поверхностями образуется щель с зазором.


а – прямое; б – угловое;

1 – корпус насоса; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – рабочее колесо; 4 – защитное кольцо

Рисунок 2.113 – Щелевые уплотнения рабочего колеса
Материал уплотнительных и защитных колец должен обладать хорошей износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, а также стойкостью против задирания при возможном соприкосновении вращающихся и неподвижных поверхностей или попадания в щель металлических включение.

В преобладающем большинстве насосов применяют выносные подшипниковые опоры.

Все подшипники подразделяют на две группы: радиальные – воспринимающие радиальные усилия, и упорные – воспринимающие осевые усилия, действующие на ротор.

Для малых и средних насосов в качестве радиальных опор применяют шарико- и роликоподшипники (рисунок 2.114). Основным их преимуществом являются минимальные потери на трение, небольшие размеры, легкая смена и способность многих подшипников качения воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия.



Рисунок 2.114 − Шариковый подшипник

При больших окружных скоростях работоспособность шарикоподшипников резко снижается. Кроме того, при разрушении подшипника, как правило, происходит разрушение ротора. Поэтому для ответственных насосов в качестве радиальных опор часто применяют подшипники скольжения, которые при правильной установке и эксплуатации имеют практически неограниченное время эксплуатации.

В большинстве конструкций много ступенчатых насосов для восприятия неуравновешенного осевого усилия применяют два радиально-упорных шарикоподшипника, воспринимающих усилие в двух направлениях.

Упорный подшипник, как правило, располагают со стороны свободного конца вала насоса в общем корпусе с радиальным подшипником.

В настоящее время продолжаются работы по разработке новых конструкций насосов.

Библиографический список

1. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А. Ахметов [и др.]; ред. С.А. Ахметов. – М.: Недра, 2006. – 868 с.
2. Справочник нефтепереработчика: справочное издание / ред.: Г.А. Ластовкин, Е.Д. Радченко, М.Г. Рудин. – Л.: Химия, 1986. – 648 с.
3. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г. Касаткин. – 14-е изд., стер. – М.: Альянс, 2008. – 753 с.
4. Лащинский, А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник / А.А. Лащинский; ред. А.Р. Толчинский. – 3-е изд., стер. – М.: Альянс, 2011. – 384 с.
5. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков; ред. Е.Н. Судаков. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1979. – 566 с.
6. Фарамазов, С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация: учебное пособие для техникумов / С.А. Фарамазов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1984. — 328 с.
7. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: в 2 кн.: учебник для втузов / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия,1995.
8. Машины и аппараты химических производств: учебное для вузов / И.И. Поникаров [и др.]. – М.: Машиностроение, 1989. — 368 с.
9. Поникаров, И.И. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки: учебник для вузов / И.И. Поникаров, М.Г. Гайнуллин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Альфа-М, 2006. – 608 с.
10. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения: каталог / ВНИИнефтемаш. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991 – 106 с.
11. Промышленная кожухотрубчатая теплообменная аппаратура: справочник-каталог / Б.Л. Голавачев, Г.А. Маргашин, В.В. Пугач; под ред. А.Ю. Сучкова; ВНИИнефтемаш. – М.: Иитек ЛТД, 1992.-265с.
12. Ентус, Н.Р. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: научное издание / Н.Р. Ентус, В.В. Шарихин. – М.: Химия, 1987. – 304 с.
13. Трубчатые печи: каталог / ВНИИнефтемаш. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1998 – 27 с.
14. Кузеев, И.Р. Конструирование центробежного насоса: учебное пособие / И.Р. Кузеев, Р.Б. Тукаева, У.П. Гайдукевич; УГНТУ. – Уфа, 2001. – 79 с.
15. Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов / С.А. Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.
16. Рахмилевич, З.З. Насосы в химической промышленности: справочное издание / З.З. Рахмилевич. – М.: Химия, 1990.– 240 с.
17. Берлин, М.А. Ремонт и эксплуатация насосов нефтеперерабатывающих заводов: научное издание / М.А. Берлин. – М.: Химия, 1970. – 280 с.
18. Малюшенко, В.В. Энергетические насосы: справочное пособие / В.В. Малюшенко, А.К. Михайлов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 200 с.
19. Насосы: справночное пособие / ред. В.В. Малюшенко; пер. с нем. В.В. Малюшенко. – М.: Машиностроение, 1979. – 502 с.
20. Нефтяные центробежные насосы: каталог / ВНИИНефтемаш, ЦИНТИхимнефтемаш. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. – 52 с.
21. Малюшенко, В.В. Динамические насосы: атлас / В.В. Малюшенко. – М.: Машиностроение, 1984. – 84 с.
22. Михайлов, А. К. Лопастные насосы: Теория, расчет и конструирование: научное издание / А.К. Михайлов, В.В. Матюшенко. – М.: Машиностроение, 1977. – 288 с.
23. Рахмилевич, З.З. Справочник механика химических и нефтехимических производств: справочное издание / З.З. Рахмилевич, И.М. Радзин, С.А. Фарамазов. – М.: Химия, 1985. – 592 с.

• Оформление концов гладкого жгута. Часть 2. Лучший вариант оформления концов жгута для того, чтобы приделать к ним замочек или подвески - колпачки, именно они придают жгуту законченный, качественный вид. Есть несколько способов оформления концов жгута: 1. С помощью штифтов - это наиболее оптимальный способ, […]
• Закон 183-з Статья 1. Основные термины, используемые в настоящем Законе, и их определения Статья 2. Законодательство Республики Беларусь о гражданской обороне Статья 3. Организация и ведение гражданской обороны Статья 4. Основные задачи гражданской обороны Глава 2. Полномочия Президента Республики […]
• Банк заблокировал счет. Что делать? На практике нередко возникают ситуации, когда банк блокирует счет компании. Как не допустить блокировку счета и как разблокировать расчетный счет? Как показывает практика, в последнее время участились ситуации, когда банк по собственной инициативе блокирует счет […]
• Бесспорное взыскание долгов по исполнительной надписи нотариуса Федеральным законом № 360-ФЗ от 03.07.2016 года «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» внесены поправки в некоторые положения Основ законодательства Российской Федерации о нотариате № 4462-1 от 11 февраля […]
• УВОЛЬНЕНИЕ ПЕНСИОНЕРОВ. Правомерны ли действия работодателя? Достижение работником пенсионного возраста подразумевает под собой окончание трудовой деятельности и выход на пенсию, иначе увольнение. Однако все больше пенсионеров в современной жизни продолжают свою трудовую деятельность. Обращаем ваше […]
• Тема 3. Облигации. Государственные долговые обязательства 3.5. Корпоративные облигации Как и другие виды ценных бумаг с фиксированным доходом, облигации корпораций представляют собой обязательства о выплате в установленные сроки суммы долга и процентов. Средства, привлеченные с помощью выпуска облигаций, […]
• Приказ Минэкономразвития РФ от 28.01.2011 N 30 "Об утверждении Порядка проведения плановых проверок при размещении заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для нужд заказчиков" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 17.03.2011 N 20162) Зарегистрировано в Минюсте РФ 17 марта 2011 г. N 20162 […]
• Переломы, первая медицинская помощь при переломах Все травматические переломы можно разделить на 3 типа: закрытый перелом, открытый перелом (если повреждаются наружные покровы тела) и внутрисуставный перелом (если линия перелома проходит через суставную поверхность, и кровь собирается в капсуле сустава, […]

Насосы - машины для создания напорного потока жидкой среды. При разработке гидравлических систем и сетей правильный выбор и применение насосов позволяет получить заданые параметры движения жидкостей в гидросистемах. При этом конструктору необходимо знать конструктивные особенности насосов , их свойства и характеристики. В данном разделе Вы можете бесплатно и без регистрации скачать книги по центробежным, лопастным, шестеренным насосам и вентиляторам.

	Название: Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов.
	Черкасский В. М.
	Описание: Рассмотрены классификации, основы теории, характеристики, методы регулирования, конструкции и вопросы эксплуатации машин для подачи жидкостей и газов, применяющихся в энергетики и других отраслях промышленности.
	Год издания: 1984
	Просмотров: 36579 | Скачиваний: 6834

	Название: Шестеренные насосы для металлорежущих станков.
	Рыбкин Е.А., Усов А. А.
	Описание: Книга содержит анализ теоретических и экспериментальных исследований методов расчета и конструирования шестеренных гидравлических насосов, применяемых в гидрофицированных металлорежущих станках.
	Год издания: 1960
	Просмотров: 35392 | Скачиваний: 893

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет» Кафедра «Процессы и аппараты химической технологии»

РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Учебное пособие

Составители: канд. техн. наук, доцент В. К. Леонтьев, ассистент М. А. Барашева

Ярославль 2013

АННОТАЦИЯ

В учебном пособии рассмотрены краткие теоретические сведения по расчету простых и сложных трубопроводов, расчету основных параметров работы насосов. Приведены примеры расчетов трубопроводов и подбора насосов. Разработаны многовариантные задания для выполнения расчетнографических работ.

Особое внимание в пособии уделено конструкциям динамических насосов и насосов объемного действия.

Учебное пособие предназначено для студентов, выполняющих расчетные работы и курсовые проекты по курсам «Гидравлика», «Механика жидкости и газа» и «Процессы и аппараты химической технологии».

	Название: Насосы, вентиляторы и компрессоры.Учеб пособие для втузов.
	Шерстюк А.Н.
	Описание: В книге излагаются основы теории, расчета и эксплуатации лопастных машин - насосов, вентиляторов и компрессоров.
	Год издания: 1972

ВВЕДЕНИЕ
1. Гидравлический расчет трубопроводов
1.3. Сложные трубопроводы
1.3.1. Последовательное соединение трубопроводов
1.3.2. Параллельное соединение трубопроводов
1.3.3. Сложный разветвленный трубопровод
2. Расчет насосной установки
2.1. Параметры работы насоса
2.1.1. Определение напора насосной установки
2.1.2. Измерение напора насосной установки с помощью
приборов
2.1.3. Определение полезной мощности, мощности на валу,
коэффициента полезного действия насосной установки
3. Классификация насосов
3.1. Динамические насосы
3.1.1. Центробежные насосы
3.1.2. Осевые (пропеллерные) насосы
3.1.3. Вихревые насосы
3.1.4. Струйные насосы
3.1.5 Воздушные (газовые) подъемники
3.2 Объемные насосы
3.2.1 Поршневые насосы
3.2.2 Шестеренные насосы
3.2.3 Винтовые насосы
3.2.4 Пластинчатые насосы
3.2.5 Монтежю
3.3 Достоинства и недостатки насосов различных типов
4. Задание на расчет насосной установки
Задание 1
4.1. Пример расчета простого трубопровода
Задание 2
4.2. Пример расчета сложного трубопровода
Задание 3
4.3. Пример расчета насосной установки
Задание 4
4.4. Пример расчета и подбора насоса для подачи жидкости в ко-
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ

В химических производствах большинство технологических процессов осуществляется с участием жидких веществ. Это и сырьё, которое подают со склада на технологическую установку, это и промежуточные продукты, перемещаемые между аппаратами, установками, цехами завода, это и конечные продукты, доставляемые в ёмкости склада готовой продукции.

На все перемещения жидкостей, как по горизонтали, так и по вертикали, необходимо затратить энергию. Наиболее распространённым источником энергии потока жидкости является насос. Другими словами, насос создает напорный поток жидкости.

Насос является составной частью насосной установки, которая включает в себя всасывающий и нагнетательный (напорный) трубопроводы; исходный и приемный резервуары (или технологические аппараты); регулирующую трубопроводную арматуру (краны, вентили, задвижки); измерительные приборы.

Правильно выбранный насос должен обеспечивать заданный расход жидкости в данной насосной установке, при этом работать в экономичном режиме, т.е. в области максимальных КПД.

При выборе насоса необходимо учитывать коррозионные и другие свойства перекачиваемой жидкости.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1. Классификация трубопроводов

Роль трубопроводных систем в хозяйстве любой страны, отдельной корпорации или просто отдельного хозяйства трудно переоценить. Системы трубопроводов в настоящее время являются самым эффективным, надёжным и экологически чистым транспортом для жидких и газообразных продуктов. Со временем их роль в развитии научно-технического прогресса возрастает. Только с помощью трубопроводов достигается возможность объединения стран производителей углеводородного сырья со странами потребителями. Большая доля в перекачке жидкостей и газов по праву принадлежит системам газопроводов и нефтепроводов. Практически в каждой машине и механизме значительная роль принадлежит трубопроводам.

По своему назначению трубопроводы принято различать по виду транспортируемой по ним продукции:

– газопроводы;

– нефтепроводы;

– водопроводы;

– воздухопроводы;

– продуктопроводы.

По виду движения по ним жидкостей трубопроводы можно разделить на две категории:

– напорные трубопроводы;

– безнапорные (самотёчные) трубопроводы.

В напорном трубопроводе внутреннее абсолютное давление транспортируемой среды более 0,1 МПa. Безнапорные трубопроводы работают без избыточного давления, движение среды в них обеспечивается естественным геодезическим уклоном.

По величине потерь напора на местные сопротивления трубопроводы делятся на короткие и длинные .

В коротких трубопроводах потери напора на местные сопротивления превышают либо равны 10 % от потерь напора по длине. При расчетах таких трубопроводов обязательно учитывают потери напора на местные сопротивления. К ним относят, например, маслопроводы объемных передач.

К длинным трубопроводам относятся трубопроводы, в которых местные потери меньше 10 % от потерь напора по длине. Их расчет ведется без учета потерь на местные сопротивления. К таким трубопроводам относятся, например, магистральные водоводы, нефтепроводы.

По схеме работы трубопроводов их можно разделить также на простые

и сложные.

Простые трубопроводы – это последовательно соединенные трубопроводы одного или различных сечений, не имеющие никаких ответвлений. К сложным трубопроводам относятся системы труб с одним или несколькими ответвлениями, параллельными ветвями и т.д.

По изменению расхода транспортируемой среды трубопроводы бывают:

– транзитные;

– с путевым расходом.

В транзитных трубопроводах отбора жидкости по мере её движения не производится, расход потока остается постоянным, в трубопроводах с путевым расходом расход потока изменяется по длине трубопровода.

Также трубопроводы можно подразделить по виду сечения: на трубопроводы круглого и не круглого сечения (прямоугольные, квадратные и другого профиля). Трубопроводы можно разделить и по материалу, из которого они изготовлены: стальные трубопроводы, бетонные, пластиковые и др.

1.2. Простой трубопровод постоянного сечения

Основным элементом любой трубопроводной системы, какой бы сложной она ни была, является простой трубопровод. Простым трубопроводом, согласно классическому определению, является трубопровод, собранный из труб одинакового диаметра и качества его внутренних стенок, в котором движется транзитный поток жидкости, и на котором нет местных гидравлических сопротивлений. Рассмотрим простой трубопровод постоянного сечения, имеющий общую длину l и диаметр d, а также ряд местных сопротивлений (вентиль, фильтр, обратный клапан).

Рис. 1.1 Схема простого трубопровода

Размер сечения трубопровода (диаметр или размер гидравлического радиуса), а также его протяженность (длина) трубопровода (l , L) являются основными геометрическими характеристиками трубопровода. Основными технологическими характеристиками трубопровода являются расход жидкости в трубопроводе Q и напор Н (на головных сооружениях трубопровода, т.е. в его начале). Большинство других характеристик простого трубопровода являются, не смотря на их важность, производными характеристиками. Поскольку в простом трубопроводе расход жидкости транзитный (одинаковый в начале и конце трубопровода), то средняя скорость движения жидкости в трубопроводе постоянна ν = cons’t.

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2.

h п ,

где z 1 , z 2 – расстояние от плоскости сравнения до центров тяжести выделенных сечений – геометрический напор, м;

		P1 , P2					– давление в центре тяжести выделенных сечений, Па;
		– плотность потока, кг/м3 ;
		g – ускорение свободного падения, м/с2 ;
								– средняя скорость движения потока в соответствующем сече-
	h п – потери напора в трубопроводе, м;
								g – пьезометрический напор, м;
					2 g – скоростной напор, м.

Так как сечение трубопровода постоянно, то скорость движения потока одинакова по всей длине трубопровода, а соответственно и скоростные напоры в сечениях 1-1 и 2-2 равны. Тогда уравнение Бернулли принимает следующий вид:

					h п .

Потери напора в трубопроводе складываются из потерь напора на трение и местные сопротивления, согласно принципу сложения потери напора в трубопроводе могут быть определены как:

где – коэффициент трения; l – длина трубопровода, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м:

– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Размер потерь напора напрямую связан с расходом жидкости в трубопроводе.

Таким образом, потери напора в трубопроводе могут быть определены

				2 g S

Зависимость суммарных потерь напора в трубопроводе от объемного расхода жидкости h п f (Q ) называется характеристикой трубопровода.

В случае турбулентного режима движения, допуская квадратичный закон сопротивления (= cons’t), можно считать постоянной величиной следующее выражение:

Рис. 1.2 Характеристика трубопровода

1 – характеристика трубопровода при ламинарном режиме движения жидкости; 2 – характеристика трубопровода при турбулентном режиме движения

Потребный напор – это пьезометрический напор вначале трубопровода, согласно уравнению Бернулли:

H потр			z 2 z 1		h п .

Таким образом, потребный напор расходуется на подъем жидкости на высоту z z 2 z 1 , преодоления давления на конце трубопровода и на преодоление сопротивлений трубопровода.

Сумма двух первых слагаемых в формуле (1.9) величина постоянная, она носит название статический напор:

Зависимость потребного напора трубопровода от объемного расхода жидкости H потр f (Q ) называется характеристикой сети . При ламинарном течении кривая потребного напора прямая линия, при турбулентном имеет

1.3. Сложные трубопроводы

К сложным трубопроводам следует относить те трубопроводы, которые не подходят к категории простых, т.е. к сложным трубопроводам следует отнести: трубопроводы, собранные из труб разного диаметра (последовательное соединение трубопроводов), трубопроводы, имеющие разветвления: параллельное соединение трубопроводов, сети трубопроводов, трубопроводы

с непрерывной раздачей жидкости.

1.3.1. Последовательное соединение трубопроводов

При последовательном соединении трубопроводов конец предыдущего простого трубопровода одновременно является началом следующего простого трубопровода.

Рассмотрим несколько труб разной длины, разного диаметра и содержащих разные местные сопротивления, которые соединены последовательно (рисунок 1.4).

Рис. 1.4 Схема последовательного трубопровода