Пример 5

При обследовании работы центробежного насоса перекачивающего 8,4 м³ воды в минуту, манометр на нагнетательном трубопровода показывает давление 3,8 кг/см² ( 3,8 МПа). Вакууметр на всасывающем трубопроводе показывает вакуум (разрежение) 21 см рт. ст. ( 28 кПа). Расстояние по вертикали между местом присоединения манометра и местом присоединения вакуумметра 410 мм. Диаметр всасывающего трубопровода 350 мм, нагнетательного – 300 мм. Определить напор, развиваемый насосом.

Решение. Применим формулу:

Н = . (18)

Скорость воды во всасывающем трубопроводе: w_вс = = 1,456 м/с.

Скорость воды в нагнетательном трубопроводе: w_н = = 1,98 м/с.

Давление в нагнетательном трубопроводе (принимая атмосферное давление равным 1,013*10⁵ Па, или 760 мм рт. ст.): р_н = (3,8 + 1,013)*91*10⁴  474 000 Па.

Давление во всасывающем трубопроводе:

р_вс = (0,76 – 0,21)*133,3*1000 = 73 3000 Па.

Напор, развиваемый насосом:

Н = = 40,8 + 0,41 + 0,09 = 41,3 м вод. ст.

При расчете насоса для перекачки воды расчет напора, необходимого на всасывающем патрубке ведется методом аналогичным вышеприведенному, только для определения упругости паров воды для определения кавитации на приеме необходимо пользоваться данными табл. П19, в которой приведены упругости паров воды при различных температурах.

При необходимости можно рассчитать и другие показатели насоса: мощность, кпд и др.

Объемные насосы

Наиболее распространенными типами объемных насо­сов являются поршневые или аналогичные им по принципу дей­ствия плунжерные насосы.

Поршневой насос (рис. 11) состоит из рабочего цилиндра 1, в котором с помощью кривошипно-шатунного механизма 3 со­вершает возвратно-поступательное движение поршень 2. При движении поршня вправо в левой части рабочего объема создает­ся разрежение. Под действием создавшейся разности давлений по обе стороны от нагнетательного клапана 4 он закрывается, а всасывающий клапан 5 по той же причине открывается, и через него происходит заполнение левой части рабочего объема до тех пор, пока поршень не достигнет своего крайнего правого положе­ния. Как только поршень начинает дви­гаться влево, то в объеме цилиндра, заполненном несжимаемой жидкостью, давление повышается до величины, превосходящей давление по другую сторону клапана. Возникшая разность давлений закрывает всасывающий клапан 5 и открывает нагнетательный клапан 4, через который двигающимся влево поршнем выталкивается в нагнетательный трубопровод.

Рис. 11. Схема поршневого насоса:

1 ‑ цилиндр; 2 ‑ поршень; 3 ‑ нагнетательный клапан; 4 ‑ нагнетательный трубопровод; 5 ‑ всасывающий клапан; 6 ‑ приемный трубопровод

На рис. 12 приведена схема устройства прямодействующего парового насоса.

Рис. 12. Схема устройства прямодействующего парового насоса.

1 – насос; 2 – паровая машина; 3 – парораспределительное устройство (золотник)

Поршневые насосы используют для перекачки высоковязких нефтепродуктов и сжиженных газов. Изготовляют их обычно из стали или чугуна, привод часто осуществляют от водяного пара. Характеристика поршневых насосов приведена в табл. П10.

Наряду с поршневыми насосами широко используются (особенно при перекачивании агрессивных жидкостей в химической промышленности, так называемы плунжерные и скальчатые насосы, принцип действия которых аналогичен поршневым, но в них вместо относительно дорогих в изготовлении цилиндра и поршня используется рабочий объем насоса и плунжер или скалка, не требующие высокой степени обработки внутренней поверхности и уплотнительных колец соответственно. Плунжерные и скальчатые насосы часто имеют механизм для регулирования подачи жидкости.

Плунжерные насосы используют для перекачки жидкостей с малым расходом (до 5 м³/ч). Обычно это сжиженные газы, растворимые в нефтепродукте деэмульгаторы. Изготавливают их из углеродистой и нержавеющей стали. Подачу продукта у этих насосов регулируют, изменяя длину хода плунжера.

Схема устройства плунжерного насоса приведена на рис. 13. Работа поршневых и плунжерных насосов основана на создании разрежения во всасывающем и напора в нагнетательном трубопроводах при прямолинейном возвратно-поступательном движении поршня или плунжера в цилиндре насоса.

Рис. 13. Схема плунжерного насоса:

1 ‑ цилиндр; 2 ‑ плунжер; 3 ‑ нагнетательный клапан; 4 ‑ нагнетательный трубопровод; 5 ‑ всасывающий клапан; 6 ‑ приемный трубопровод

Дозировочные плунжерные насосы. Дозировочные агрегаты типа НД имеют широкую гамму производительности (0,63 до 2500 м³/ч) и напора до 40 МПа (до 400 кгс/см²), Изготовляются одно- и многоплунжерные насосы. Материальное исполнение: хромистая и хромоникелевая стали. Насосы производятся ОАО "НЕФТЕМАШ"-САПКОН, концерном "Российские насосы", ОАО "Свесский насосный завод".

Агрегаты электронасосные мембранные дозировочные. При перекачке небольших количеств нефтепродуктов и реагентов, а также в случае необходимости подача продуктов порциями на НПЗ применяются мембранные дозировочные насосы производительностью от 1,6 до 10000 л/ч и давлением нагнетания до 10 МПа (100 кгс/см²). Материальное исполнение этих насосов — хромоникелевые стали, материал мембраны - фторопласт-4. Изготовитель насосов — Рязанское научно-техническое предприятие "Нефтехиммашсистемы".

Шестеренчатые и винтовые насосы. Для перекачки нефтепродуктов могут использоваться винтовые и шестеренчатые насосы. Шестеренчатые насосы типа Ш, НМШ, НМШГ имеют производительность от 3,8 до 6 м³/ч и давление нагнетания от 0,3 до 16 МПА (от 3 до 160 кгс/см²) изготавливаются ОАО "Ливгидромаш". Этот же завод изготавливает винтовые насосы — одновинтовые - типа Н1В, АН1В, двухвинтовые — типа А12ВВ А12ВГ, трехвинтовые — типа А13В, А23В. Производительность винтовых насосов 0,6 — 320м³/ч, давление нагнетания от 0,16 до 10 МПа (от 1,6 до 100 кгс/с²).

Винтовые насосы относятся к объемным роторным гидромашинам. Сравнительно малая металлоемкость и простота конструкции этих насосов по сравнению с поршневыми и динамическими явились важными факторами, способствующими их все более широкому использованию в современной технике. Элементами рабочих органов этих машин являются: ротор – стальной винт, вращение которого воздействует на перекачиваемую жидкость, и статор в виде резиновой гайки (обоймы) с отличающимися числами витков резьбы. На рис.14 приведен разрез одновинтового насоса.

Рис. 12. Разрез одновинтового насоса.

1 – корпус; 2 – обойма; 3 – винт; 4 – универсальный шарнир Гука (или эксцентриковая муфта); 5 – приводной вал; 6 – подшипники; 7 – уплотнения.

При выборе характеристики винтовых насосов приходится пересчитывать с воды на перекачиваемый нефтепродукт.