Конструктивная схема и принцип действия осевого насоса
Осевые насосы относятся к группе лопастных насосов. Корпусом осевого насоса, как правило, служит изогнутая цилиндрическая труба-колено, являющаяся элементом общего трубопровода. Внутри колена между входными и выходными направляющими аппаратами располагается рабочее колесо. В отличие от центробежного насоса в осевом насосе происходят аксиальное перемещение жидкости. Принцип действия осевого насоса основан на силовом воздействии лопастного колеса на поток жидкости, в результате которого последний получает приращение кинетической энергии, преобразуемой затем в статический напор. В осевом насосе частицы жидкости не имеют радиальных перемещений.
Осевые насосы, могут иметь любую производительность, но при низких напорах (не более 20 м вод. ст.), поэтому на судах их применяют главным образом в качестве отливных средств.
На рис. 2.23 изображен продольный разрез вертикального осевого циркуляционного насоса. Насос состоит из трех основных частей: ротора, корпуса, фонаря. Ротор насоса представляет собой вал 5, на нижнем конце которого крепятся рабочее колесо 10 и сферический обтекатель 9. Вал вращается на двух подшипниках: нижнем резиновом опорном подшипнике скольжения 6, установленном в ступице направляющего аппарата 7, смазываемом забортной водой, и в верхнем радиально-упорном шарикопод-шипнике 14, расположенном в фонаре и воспринимающем осевое усилие забортного давления на ротор насоса. В месте выхода из корпуса насоса вал уплотнен набивным сальником 4.
Корпус 12 насоса бронзовый, выполнен в виде колена, рассчитан по прочности на полное забортное давление. В корпусе насоса с помощью разъемных соединений крепится литой бронзовый направляющий аппарат 7, состоящий из направляющих лопаток 11, обода и ступицы, предназначенный для устранения вращения движения воды за рабочим колесом и частичного преобразования кинетической энергии жидкости. В средней части корпуса предусмотрен люк 2 для осмотра гидравлической части и выема подшипника скольжения 6. Люк закрыт крышкой с протектором. Корпус имеет фланцы 3 и 8 для соединения с системой. Фонарь 13 насоса сварной, состоит из корпуса фонаря с ребрами жесткости, фланцев 1 для установки электродвигателя и крепления к корпусу насоса и корпуса шарикоподшипника 14. Для наблюдения за работой подшипников, муфты, сальников и ухода за ними передняя сторона корпуса фонаря открытая.
Характеристики осевых насосов
Осевые насосы — низконапорные. Применяют их там, где требуются большая подача и низкий напор. При этих условиях они конструктивно, проще центробежных и имеют лучшие массовые и габаритные показатели. Осевые насосы не обладают свойством сухого всасывания. Их недостатком также является ограниченная высота всасывания. Некоторые марки осевых насосов работают только с подпором. На кораблях осевые насосы применяют как циркуляционные для перекачивания забортной воды через различного рода теплообменные аппараты (главный и вспомогательный конденсаторы и др.). Между основными параметрами осевых насосов — напором Н, к.п.д. ɳ, мощностью N и подачей Q — существуют внутренние зависимости.
Типовые характеристики H = f1(Q), η = f2(Q), W = f 3(Q)осевого насоса представлены на рис. 2.25. Как следует из графиков, напорно-расходная характеристика осевого насоса в отличие от центробежных насосов падает круче. К.п.д. насоса растет практически линейно с увеличением подачи до номинальной и имеет наибольшую величину при номинальной подаче. С увеличением подачи больше номинальной к.п.д. уменьшается. Осевой насос в отличие от центробежного потребляет большую мощность при малых подачах. С увеличением подачи потребляемая мощность уменьшается. Вследствие этого регулируют подачу осевого насоса, изменяя частоту вращения или поворачивая лопасти насоса. Регулировать подачу осевого насоса дросселированием с экономической точки зрения нецелесообразно.
Особенностью характеристик осевого насоса является наличие перегиба графиков H = f(Q) и N = f(Q) при подаче 30-50% номинальной. В области перегиба насос работает неустойчиво, вибрирует, напор насоса колеблется, поэтому подачу осевых насосов регулируют в диапазоне подач, больших, чем подачи, соответствующие перегибу.
Особенности обслуживания осевых насосов
Осевые насосы относятся к группе лопастных насосов. Они обладают преимуществами и недостатками, присущими всем лопастным насосам, и требуют принципиально сходного обслуживания с центробежными насосами. Конкретное обслуживание каждого насоса зависит от условий его работы и проводится в строгом соответствии с инструкциями по обслуживанию. Основными, общими с центробежными насосами особенностями работы осевых насосов являются отсутствие способности к сухому всасыванию и повышенные требования к условиям надежного всасывания. В отличие от центробежных насосов осевые насосы потребляют наибольшую мощность при холостом ходе. Поэтому осевые насосы пускают при открытых приемном и отливном клапанах.
Перед пуском осевого насоса проводят его внешний осмотр. При осмотре проверяют крепление фланцев, состояние прокладок, наличие смазки в местах, где она должна быть, состояние сальниковых уплотнений, исправность и подключение приборов, состояние привода, его систем и устройств. После осмотра насос проворачивают вручную, проверяют, свободно ли вращается ротор насоса и привода (проворачивают вручную только те насосы, инструкции к которым предусматривают такой способ про верки исправности насоса). Убедившись в исправности насоса и его привода, проверяют состояние и работу арматуры системы: управление золотниками (клапанами), состояние уплотнения сальников штоков клапанов, захлопок. Система перед пуском должна быть заполнена водой, приемный и отливной клапаны (захлопки) должны, быть открыты.
Произведя пуск, наблюдают за показаниями контрольно-измерительных приборов, внимательно следят за работой насоса: температурой подшипника, корпуса привода и насоса, отсутствием посторонних шумов. Остановку насоса осуществляют при открытых клапанах (захлопках). После остановки насоса клапаны (захлопки) закрывают, систему, насос и привод приводят в исходное положение.
Вихревые насосы
Вихревые насосы относятся к группе лопастных насосов, они применяются при малой производительности и большом напоре. Действие их, как и центробежных, основано на передаче энергии от лопастей к потоку жидкости.
Принципиальная схема конструкции вихревого насоса показана на рис. 2.26. Он состоит из корпуса 2, в котором размещается рабочее колесо 8, жестко закрепленное на валу 7. Колесо представляет собой диск с выфрезерованными с обоих торцов радиальными лопатками 6, разделенными с обоих сторон перегородкой 5. Корпус насоса снабжен всасывающими 3 и нагнетательными 1 патрубками. Стенки его прилегают к торцевым поверхностям рабочего колеса с малыми осевыми зазорами (не более 0,2-0,3 мм). Периферийная часть колеса, на которой находятся лопатки, располагается в кольцевом канале 4, образованном корпусом насоса. Канал заканчивается нагнетательным патрубком. Для входа жидкости в межлопаточные каналы в стенке корпуса сделано окно 10, расположенное в самом начале кольцевого канала. Начало этого канала и напорный патрубок отделены перемычкой 9, причем радиальный зазор в области ее допускается не более 0,2 мм.
Жидкость поступает в насос через всасывающий патрубок 3 и далее через окно 10 направляется к основаниям радиальных лопаток.
При вращении рабочего колеса в межлопаточныч каналах ей сообщается механическая энергия. Выходит жидкость из насоса через нагнетательный патрубок.
В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние опять попадает в межлопаточное пространство, где снова получает приращение механической энергии. Таким образом, в корпусе работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, от которого он и получил название вихревого. Многократность приращения энергии частиц жидкости приводит к тому, что вихревой насос при прочих равных условиях создает напор значительно больший, чем центробежный.
Вихревые насосы (единственные из лопастных) обладают высокой всасывающей способностью и даже свойством сухого всасывания. Ступень вихревого насоса при сравнимых условиях имеет напор, в 2-4 раза превышающий напор ступени центробежного.
Литература
Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)
