Presiunea lichidului care trece prin pompă se schimbă continuu în direcția de mișcare și nu este aceeași în punctele individuale ale secțiunilor transversale ale cavității de curgere.
În modelele convenționale Pompe centrifuge Cea mai scăzută presiune se observă lângă intrarea în secțiunea cilindrică a rotorului pe partea concavă a palelor, adică. unde viteza relativa w iar energia cinetică corespunzătoare ajunge cele mai mari valori... Dacă presiunea din această zonă este egală sau mai mică decât presiunea vaporilor saturați corespunzătoare temperaturii lichidului de aspirare, atunci un fenomen numit cavitație.
Tabloul fizic al cavitației constă în fierberea unui lichid într-o zonă de presiune redusă și în condensarea ulterioară a bulelor de vapori în timpul eliminării lichidului în fierbere în zona de presiune crescută. În acest caz, procesul de cavitație este distribuit pe o anumită lungime a fluxului. Cavitația poate fi un proces local, caracteristic unei secțiuni scurte a fluxului, în cazurile în care presiunea din secțiune pulsează în jurul valorii sale medii, egală cu presiunea vaporilor saturați la temperatura lichidului aspirat. În acest caz, procesele de fierbere și condensare a bulelor de vapori decurg cu o frecvență înaltă, în mod pulsatoriu.
În orice caz de cavitație cu condensare rapidă a bulei de vapori, lichidul din jur se repedează în centrul bulei (centrul de condensare) și, în momentul închiderii volumului său, produce un impact punctual ascuțit datorită compresibilității scăzute a lichidul. Conform datelor moderne, presiunea în punctele de închidere a bulelor de vapori în timpul condensării lor în procesele de cavitație atinge câțiva megapascali.
Dacă o bula de vapori în momentul condensării ei este situată pe o suprafață care limitează curgerea, de exemplu, pe o lamă de lucru, atunci impactul cade pe această suprafață și provoacă o distrugere locală a metalului, numită pitting. Cercetare contemporană arată că cavitația este însoțită de procese termice și electrochimice care afectează semnificativ distrugerea suprafețelor cavității de curgere a pompelor.
Natura gropii depinde de materialul din care este realizată calea de curgere a pompei. Deci, pisarea pieselor din fontă, de exemplu, paletele de lucru ale pompelor de joasă presiune, oferă o structură spongioasă cu o suprafață foarte neuniformă și fante înguste sinuoase care pătrund adânc în metal și încalcă rezistența piesei. La pompele de înaltă presiune care funcționează la viteze mari, cu piese din oțeluri structurale și aliate convenționale, stropirea apare sub formă de depresiuni și caneluri, parcă netede. Nu există materiale care să fie absolut rezistente la cavitație. Metalele fragile eterogene, cum ar fi fonta și ceramica, rezistă foarte slab la cavitare. Dintre metalele utilizate în ingineria pompelor, oțelurile aliate care conțin nichel și crom sunt cele mai rezistente la cavitație.
Cavitația este dăunătoare nu numai pentru că distruge metalul, ci și pentru că o mașină care funcționează într-un mod de cavitație reduce semnificativ eficiența.
Funcționarea pompei în regim de cavitație se manifestă extern prin zgomot, fisurare internă, nivel crescut de vibrații, iar în caz de cavitație foarte dezvoltată - prin lovituri în cavitatea de curgere, periculoase pentru pompă.
Se obișnuiește să se subdivizeze procesul de cavitație în trei etape. În stadiul inițial zona de cavitație este umplută cu un amestec de lichid și bule de vapori mai mult sau mai puțin mari. În a doua etapăÎn fluxul de cavitație, pe suprafața de limitare se formează cavități mari, care sunt rupte de flux și re-formate. Aceasta este scena cavitația dezvoltată. A treia etapă este supercavitația:întregul element raționalizat al mașinii hidraulice se află în regiunea cavității.
Funcționarea pompei în stadiul inițial de cavitație este nedorită, dar acceptabilă dacă piesele pompei sunt realizate din materiale rezistente la cavitație. În stadiul de cavitație și supercavitație dezvoltate, funcționarea pompei devine nesigură și, prin urmare, inacceptabilă.
Cavitația apare de obicei în tractul de aspirație al pompei de pe paletele rotorului, cu toate acestea, procesele de cavitație pot apărea și în fluxurile de presiune în locurile în care lichidul se desprinde din paletele de lucru, paletele de ghidare și corpurile de reglare.
Măsuri pentru prevenirea apariției cavitației în pompe:
· Limitarea vitezei lichidului în cavitatea de curgere a pompelor;
· Utilizarea formelor rationale ale sectiunilor cavitatii de curgere si a profilelor paletelor;
· Funcționarea pompelor în moduri apropiate de proiectare.
În pompele cu mai multe trepte, cea mai predispusă la cavitație este prima în cursul lichidului Roata de lucru, deoarece la intrarea în ea presiunea este cea mai mică. Pentru a îmbunătăți calitățile de cavitație ale unor astfel de pompe, înainte de prima etapă este instalată o roată sau un melc axial în amonte, constând din două până la trei ture. Sunt fabricate din materiale rezistente la cavitație și dezvoltă presiune la intrarea în prima roată a unei pompe cu mai multe trepte pentru a preveni cavitația (vezi Figura 11, Figura 12). La centralele nucleare, roțile din amonte sunt de obicei instalate în pompele de condens și alimentare.
Figura 11 - Pompa de alimentare PEA 1650-75.
1 - arbore; 2 - cămașă; 3 - garnituri de capăt; 4 - capac admisie;
5 – roata din amonte; 6 - rotor; 7 - carcasă; 8 - dispozitiv de ghidare; 9 - sectiune; 10 - capac cap de presiune; 11 - maneca toc; 12 - ac de păr;
13 - disc de descărcare; 14 - rulment; 15 - farfurie.
Figura 12 - Pompa de condens KsVA 1500-120.
1 - corp de alimentare; 2 - rotor; 3 - sigiliu; 4 - corp cutie de presa;
5 - rulment; 6 - arbore; 7 - garnitură de capăt; 8 - capac de refulare;
9 - carcasa interioara; 10 - sectiune; 11 - carcasă exterioară; 12 - dispozitiv de ghidare; treisprezece - roata din amonte; 14 - rulment; 15 - șurub de alimentare.
Principala măsură împotriva cavitației în pompele de toate tipurile și modelele este menținerea unei astfel de înălțimi de aspirație a pompei la care nu apare cavitația. Această ridicare de aspirație se numește acceptabil.
Excesul de presiune la intrarea pompei peste o presiune egală cu presiunea vaporilor saturați a lichidului pompat se numește marja de cavitație D h... Funcționarea fără cavitație a pompelor este asigurată dacă condiția este îndeplinită
Dh ³ Dh adaugă,
unde marginea admisă de cavitație
Dh add = kDh cr;
factor de siguranță k = 1,1¸1,5 și se setează în funcție de condițiile de funcționare și tipul pompei; Dh cr este marja de cavitație corespunzătoare începutului scăderii parametrilor în timpul testului de cavitație a pompei. Marja de cavitație admisibilă Dh add este dată în caracteristica pompei obținută în timpul testului de cavitație.
Rezervă de cavitație Dh depinde de
unde p p este presiunea vaporilor saturați;
u in - viteza la admisia pompei;
р В - presiunea absolută la admisia pompei;
р А - presiunea atmosferică.
Cu condiția p B> p A (înălțimea de aspirație negativă sau contrapresiune la admisia pompei), unde p B = rgH sub + P la + P A, puteți scrie
unde p to este presiunea din rezervorul de cap de presiune la aspirație.
Dacă p B<р А (положительная высота всасывания или разрежение на входе в насос), то
Înălțimea de aspirație, ținând cont de pierderile hidraulice din conducta de aspirație Sh sun și înălțimea de viteză u în 2 / 2g, se numește cap de aspirație în vid:
Ridicarea de aspirație Hc este distanța dintre suprafața liberă din rezervor, din care lichidul este tras de pompă, și axa rotorului (Figura 6).
Capul admisibil de aspirare în vid, la care pompa funcționează fără a modifica principalii parametri tehnici,
.
Cap de aspirație permis (cap de aspirație admis ținând cont de pierderile Sh soare)
Evaluarea calităților de cavitație ale pompelor se realizează pe baza caracteristicilor de cavitație obținute prin testarea pe standuri speciale.
Metode experimentale pentru detectarea și studiul cavitației. Cea mai veche, dar totuși cea mai răspândită metodă este energia. Esența sa este următoarea. Pe un stand special sau în condiții de funcționare, când pompa funcționează la o temperatură constantă și o alimentare fixă cu lichid, presiunea la aspirație este redusă. În același timp, la fiecare etapă a presiunii de aspirație p BC se determină principalii parametri ai pompei (Q, H, N, h), apoi se calculează marja de cavitație în metri a coloanei lichidului pompat Dh și sunt reprezentate graficele H = f (Dh), N = f (Dh).
Pentru apariția cavitației se ia valoarea la care capul a scăzut cu 2%. Pentru a asigura funcționarea normală a pompei, se recomandă creșterea înălțimii minime de aspirație cu un factor de A, adică. marja admisibilă de cavitație este egală cu Dh add = ADh cr.
Trebuie remarcat faptul că debutul cavitației determinat în acest fel este condiționat. De fapt, cavitația reală începe la valori ale Dh care depășesc semnificativ Dh cr, dar sensibilitatea metodei nu permite determinarea acestui lucru. Mai exact, debutul cavitației este determinat de o modificare a caracteristicilor vibroacustice (de exemplu, de nivelul general al vibrațiilor). S-a constatat că modificarea caracteristicilor acustice are loc mult mai devreme decât caracteristicile energetice, adică. metoda acustică oferă informații mai precise despre debutul cavitației.
În multe cazuri, mai ales dacă pompa funcționează la viteze mari (cu viteze relative de curgere mai mari de 15 m/s), este posibilă uzura erozivă a materialului căii de curgere, care se manifestă în timp și nu poate fi detectată de energie. sau metoda acustica. În același timp, determinarea posibilelor locuri de eroziune este foarte de dorit, deoarece permite proiectantului în multe cazuri să ia măsuri pentru a o reduce. Zonele de eroziune sunt în prezent determinate prin metode exprese. Pentru a face acest lucru, suprafețele raționalizate cu un flux sunt acoperite cu acoperiri de lac care se dezintegrează ușor pe bază de rășini fenolice și se efectuează teste pe termen scurt la un anumit mod. Dacă au loc zone de eroziune, atunci stratul de acoperire este distrus. Prin modificarea geometriei suprafețelor aerodinamice se poate realiza o reducere a zonelor de eroziune sau eliminarea acestora.
O altă metodă de studiere a cavitației este metoda de vizualizare, care utilizează stroboscopie, fotografie de mare viteză și filmare și vă permite să prezentați o imagine detaliată a apariției și dezvoltării fenomenelor de cavitație.
Toate aceste metode se completează reciproc și sunt utilizate pe scară largă în activitățile practice și de cercetare.
Pompele centrifuge de înaltă presiune sunt parte integrantă a instalațiilor care ridică apa la suprafață din prizele de apă subterane. De asemenea, sunt introduse în instalațiile sanitare sau de încălzire pentru a menține o presiune stabilă în rețea.
Echipamentele de acest tip sunt indispensabile, atât în viața de zi cu zi, cât și în producție, iar apoi vom vorbi despre avantajele și caracteristicile sale. Urmărind videoclipul din acest articol, veți afla care este capul de aspirație permis al unei pompe centrifuge și pe ce bază este selectat pentru o sondă sau o rețea.
Caracteristicile pompelor de suprafață
Un astfel de criteriu precum „ridicarea de aspirație a unei pompe centrifuge” este important doar pentru modelele de suprafață care trebuie să obțină apă de la distanțe lungi. De fapt, aceasta nu este o sarcină ușoară. La urma urmei, dacă nivelul lichidului este sub axa arborelui său?
Asa de:
- Pentru a ridica apa, trebuie să creeze un vid la conducta de admisie, adică presiune absolută, care, datorită diferenței sale cu presiunea atmosferică, contribuie la absorbția lichidului în camera de lucru. Acesta se numește cap de vid.
- Ei bine, atunci, lamele sunt incluse în lucru, care, în timp ce se rotesc, aruncă apă dincolo de periferia roții, unde se creează presiunea, care este necesară pentru a muta fluxul către conducta de refulare. Aici, un rol semnificativ îl joacă: viteza de rotație a palelor, precum și lungimea conductei de aspirație - cu cât lungimea conductei este mai mare, cu atât pierderea de presiune este mai mare. La fel se întâmplă și în linia de presiune.
- Prin urmare, cheia pentru funcționarea confortabilă a pompei este, în primul rând, calculele corecte ale liniilor de aspirație și refulare. Din cauza pierderilor de sarcină, înălțimea de aspirație a pompelor amplasate la suprafață nu depășește nouă, și mai des șapte metri. Singurele excepții sunt modelele cu ejector la distanță, care poate primi apă la 25 de metri de la nivelul său. Există modificări și mai moderne pentru care această distanță nu este limită.
În acest caz, puterea de aspirare este mărită prin utilizarea unui sistem Venturi. Utilizarea unei astfel de unități economisește construcția unui puț, al cărui diametru nu poate depăși trei inci. Ei bine, pentru un aport de apă adânc, este nevoie de orice ar spune cineva.
Pompe cantilever
Această versiune de pompe centrifuge poate fi considerată pe bună dreptate cea mai populară din lume. Greutatea totală a pompelor cantilever, dintre toate echipamentele de pompare produse, conform diverselor estimări, variază de la 55 la 70%.
În primul rând, acest lucru se datorează simplității designului, care, totuși, este înaintea altor modele în ceea ce privește capacitățile sale.
- La pompele de consolă, care sunt marcate în marcaj cu literele „K” și „KM”, arborele motorului este lungit, formând o consolă - de unde și numele. Acestea sunt unități cu arbore orizontal cu o singură treaptă, cu admisie unidirecțională.
- La capătul arborelui este montată o roată cu lame și este conectată la motor printr-un cuplaj. Nu este întotdeauna posibil să se determine vizual tipul de pompă, deoarece nu numai roata, ci și motorul însuși în modelele de uz casnic, sunt adesea ascunse în interiorul carcasei.
- Apropo, designul pompelor cantilever are și propriile sale caracteristici. Arată ca un tambur, în interiorul căruia două discuri se rotesc la un unghi. Există două găuri în cavitatea roții. Unul este situat în centru, vizavi de puț, și servește drept admisie pentru curgerea apei. O altă gaură este situată pe partea periferică - prin ea, lichidul este drenat sub presiune.
- Pompele centrifuge de înaltă presiune, de tip „KMP” (consolă, monobloc, booster), sunt utilizate în locuințe și servicii comunale. Acestea sunt folosite pentru a crește presiunea în sistemele sanitare și pentru a furniza apă clădirilor cu mai multe etaje, unde lipsa de presiune este problema numărul unu. Am prezentat o fotografie cu o astfel de pompă mai sus.
Serviciile locative și comunale nu sunt singurul domeniu de aplicare pentru pompele cantilever. Sunt la mare căutare în schemele de alimentare cu apă industrială, în agricultură, în multe industrii.
De exemplu, o pompă centrifugă de înaltă presiune concepută pentru uz industrial este capabilă să pompeze până la 370 m3 de apă pe oră și, în același timp, să creeze o înălțime de aproape o sută de metri.
Pompe verticale
După ce am atins subiectul echipamentului de pompare care oferă indicatori de presiune înaltă, nu se poate ignora și. Cel mai adesea au un design în mai multe etape și, în consecință, au caracteristici de presiune mult mai mari.
Asa de:
- În viața de zi cu zi, pompele cu carcasă verticală sunt utilizate pentru alimentarea cu apă din prizele de apă subterană (modele submersibile), precum și în sistemele de drenaj și irigare (modele semi-submersibile și de suprafață). Pompele industriale au adesea un arbore vertical - acest lucru oferă mari avantaje.
- Faptul este că echipamentele aluvionare de producție sunt adesea amplasate în atelier, iar instalarea pompelor verticale economisește spațiu util. În loc de o pompă orizontală, pe o singură fundație pot încăpea trei sau patru pompe verticale.
- La scară industrială, pompele individuale sunt rareori utilizate. Cel mai adesea acestea sunt stații de pompare care combină mai multe pompe verticale, iar un rezervor cu membrană este un acumulator hidraulic. Astfel de instalații, unde, pe lângă pompele principale, există și cele de așteptare, sunt foarte fiabile și au capacități mari de funcționare.
- Oriunde nu sunt utilizate: în sistemele de incendiu și încălzire, pentru deshidratare și drenaj, în amenajarea terenurilor și în schemele de alimentare cu apă a așezărilor mici. Cu ajutorul unei astfel de instalații, este posibil să se asigure presiunea necesară în sistemul de alimentare cu apă al unei clădiri înalte.
- O astfel de instalație va face posibilă o presiune stabilă a apei într-o casă privată alimentată din rețeaua principală, unde presiunea scade întotdeauna în orele de vârf. Într-adevăr, în multe case, încălzirea este apă, iar când presiunea apei este insuficientă, bateriile sunt puțin calde, iar încălzitorul de apă nu pornește.
- Pentru o casă mică în care locuiește o familie, este suficient cu o singură pompă. Dacă aceasta este o casă cu două sau trei etaje sau, de exemplu, o cabană pentru doi proprietari, problema se poate dovedi a fi semnificativă chiar dacă alimentarea cu apă se realizează dintr-o fântână individuală.
- La urma urmei, casele noastre de astăzi sunt pline de aparate electrocasnice, a căror funcționare necesită adesea o presiune a apei de 2,5-3 bar, pe care o rețea obișnuită nu o poate asigura întotdeauna. După ce ați instalat o stație pentru două sau trei pompe, puteți nu numai să uitați de presiunea slabă, dar și să nu vă faceți griji pentru faptul că, în cazul defecțiunii echipamentului, veți rămâne fără apă.
În astfel de instalații, toate pompele nu funcționează în același timp - una este întotdeauna în rezervă. De îndată ce pompa de lucru rămâne timp de zece secunde la pornire, unitatea de rezervă se pornește imediat.
Pompe de rapel
Majoritatea pompelor verticale sunt de tip booster. Acesta este un tip de design care asigură pompei condiții de funcționare similare cu cele ale unui puț. Pentru a face acest lucru posibil, corpul pompei de rapel este plasat într-un recipient cilindric din oțel galvanic sau inoxidabil umplut cu apă.
Acestea sunt conectate folosind un adaptor de flanșă și sunt centrate cu șuruburi situate pe perimetrul exterior. O astfel de soluție face structura neobișnuit de stabilă - o astfel de unitate poate fi poziționată fie vertical, fie orizontal.
Beneficiile boosterelor
Pompele de acest tip sunt cel mai adesea folosite pentru a asambla unități de pompare în scopuri industriale, deoarece performanța și înălțimea lor nu sunt inferioare caracteristicilor. Este pur și simplu imposibil să se realizeze, de exemplu, o înălțime de 800m la un debit de 1000m3 / oră de la o pompă de suprafață orizontală.
- Astfel de indicatori, desigur, nu sunt necesari peste tot. Dar în sistemele de stingere a incendiilor, instalațiile de amplificare, practic nu există alternativă, deoarece clădirile sunt destul de înalte și nu este întotdeauna posibil să te apropii de ele în timpul unui incendiu. În astfel de cazuri, presiunea mare este cea care salvează situația.
- Boosterele sunt, de asemenea, indispensabile pentru alimentarea cu apă potabilă a obiectelor situate deasupra nivelului mării, de exemplu, în munți. Și, în ciuda faptului că prețul unor astfel de instalații este destul de mare, în timpul funcționării se plătește rapid datorită consumului economic de energie.
Dacă le comparăm costurile cu alte pompe de putere similară, atunci economiile se vor ridica la nu mai puțin de 50-55%. Utilizarea unităților de amplificare pentru a furniza apă pentru instalațiile în construcție le permite acestora să își reducă costul, deoarece resursele energetice reprezintă întotdeauna partea leului din costuri.
Pagina 1
Înălțimea de aspirație a unei pompe centrifuge nu poate depăși coloana de lichid teoretică, egală ca presiune cu 1 at.
Derivarea de aspirație a pompelor centrifuge este relativ mai mare decât cea a pompelor cu piston, din cauza absenței pierderilor pentru a depăși forțele inerțiale. Cu toate acestea, pentru ca pompa centrifugă să aspire lichid, linia de aspirație și pompa trebuie să fie inundate cu lichid înainte de a fi puse în funcțiune.
| Pompa centrifuga 6NDV. |
Înălțimea de aspirație a pompelor centrifuge este de 3 5 - 4 5 m wg. Artă. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că pompa centrifugă la momentul pornirii nu poate asigura aspirarea lichidului și, prin urmare, înainte de pornire, conducta de aspirație și pompa trebuie umplute cu lichidul pompat. Pentru a reține lichidul în conducta de aspirație după ce pompa se oprește, la capătul conductei este instalată o supapă de reținere.
| Pompă scufundată. |
Deoarece înălțimea de aspirație a pompelor centrifuge este de 2 - 5 m, atunci în cazul utilizării acestora este necesar să se instaleze arbori îngropați (până la 10 m) pentru instalarea pompelor.
Ce determină înălțimea de aspirație a pompelor centrifuge.
Această ecuație arată că înălțimea de aspirație a unei pompe centrifuge, precum și a unei pompe cu piston, depinde de debitul fluidului și de rezistențele de pe linia de aspirație, precum și de temperatura lichidului pompat.
Ascensoarele hidraulice pot fi utilizate pentru a crește puterea de aspirație a unei pompe centrifuge. În acest scop, acestea sunt instalate pe linia de aspirație, după supapa de admisie, iar apă le este alimentată de la conducta de refulare a pompei. Cantitatea de apă furnizată este de aproximativ 15% din capacitatea pompei. În acest caz, capacitatea liftului hidraulic ar trebui să fie egală cu capacitatea pompei.
Instalarea, a cărei diagramă este prezentată în Fig. 5.1, b, este destinata si pomparii lichidului printr-o pompa amplasata pe suprafata pamantului de la o adancime ce depaseste capul de aspiratie metric vacuum admisibil al unei pompe centrifuge.
Cel mai frecvent este cel prezentat în fig. 6.4, a. În acest caz, ejectorul, parcă, mărește puterea de aspirație a pompei centrifuge. I), iar o pompă centrifugă cu o eficiență mai mare furnizează apă la înălțimea YaSY YaG. Este similar cu prima schemă, dar prevede instalarea unei așa-numite pompe cu flux dublu - o pompă cu mai multe trepte cu retragere a apei într-o etapă intermediară.