Главная >> Механизмы >> Водяные насосы

Водяные насосы

Полное внедрение тепловозной тяги на многих железных дорогах и приближение к этому других дорог в значительной мере освободили от необходимости расходовать большие количества воды для снабжения паровозов, вспомогательных обустройств и для промывки котлов. Это упростило вопрос водоснабжения на многих дорогах, особенно там, где требовалось большое количество воды, а также в большинстве случаев разрешило затруднения по водоснабжению других обустройств, как товарных дворов, депо, зданий участковых станций и объектов подобного типа. Вместе с этим еще требуется большое количество воды для отопительных котлов, установленных на тепловозах, однако общее необходимое количество воды намного стало меньше того, которое прежде требовалось для эксплуатации паровозов. Вместе с этим внедрение тепловозной тяги ставит новые дополнительные проблемы, связанные со снабжением локомотивов дизельным топливом.

Несмотря на уменьшение требуемого количества воды на ряде железных дорог все еще сталкиваются с рядом проблем, связанных с насосным оборудованием. Применяемые насосы могут быть разделены по принципу назначения на четыре основные группы, а именно: 1) откачивающие, 2) нагнетательные, 3) кислотные и 4) для перекачивания вязких жидкостей. Прогресс в проектировании и изготовлении насосов находится на уровне указанных требований поэтому напорное насосное оборудование и откачивающие насосы старого типа были заменены более усовершенствованными конструкциями центробежного типа с большей производительностью и глубиной всасывания при откачке воды. Эта установка включает стандартную турбину с одним валом и нового типа центробежный самовсасывающий насос.

Насос турбинного типа.

Стандартные овальные турбинные насосы для глубокой откачки состоят из многоступенчатого турбинного насоса, который подвешен в колодце на раздаточной колонке, поддерживаемой раздаточной головкой и установленной на фундаменте в водоносном слое. Первичный двигатель установлен на раздаточной головке и соединен с валом насоса соответствующим промежуточным валом открытого типа при смазывании водой или закрытого типа при смазке маслом; вал оборудован подшипниками соответствующего типа.
Этот тип насоса обычно имеет производительность 91 л\мин или более

Струйные насосы.

Струйные насосы обычно применяются при меньшей производительности откачки, когда высота подъема не превышает 23—30,5 м Насос этого типа по существу состоит из двух насосов: эжекторного, установленного в колодце ниже уровня откачки, и центробежного, установленного выше водоносного слоя. Часть воды, подаваемой центробежным насосом, отводится через трубопровод, находящийся под давлением, к эжекторному насосу, а последний в свою очередь захватывает дополнительную порцию воды из колодца. Полученный таким образом общий (суммарный) поток воды направляется внутрь всасывающей полости центробежного насоса через соответствующий всасывающий трубопровод. Таким образом завершается цикл работы. Электрический двигатель, имеющий 3 450 сб/мин непосредственно присоединяется к центробежному насосу.

Глубинные насосы, расположенные выше или ниже уровня воды.

С тех пор как насосы, расположенные ниже уровня воды, стали успешно применяться в установках для глубокой откачки, этот тип откачивающего агрегата применяется повсеместно в тех случаях, когда водоносный слой расположен на уровне 76 м или ниже. Этот тип высокомощных насосов состоит из стандартного глубоководного шарового комплекта, приспособленного для непосредственного присоединения к электрическому двигателю малого диаметра, который для обеспечения необходимого охлаждения всегда расположен ниже шарового комплекта. Электроэнергия к двигателю подается подводным кабелем. Вся установка смонтирована на плоской плите, установленной в головной части колодца на раздаточной колонке, к которой прикреплен подводный кабель. Чтобы
воспринимать толчки,создаваемые турбинным насосом,и силу веса вращающихся частей, электрический двигатель оборудован соответствующим опорно-упорным подшипником.
Двигатель полностью находится в масле, обладающем высокими диэлектрическими свойствами. Масло, циркулируя через двигатель, отводит тепло от обмоток к кожуху соприкасающемуся с водой колодца.
Масло в двигателе находится под непосредственным давлением воды колодца при помощи уравнительной трубки; поскольку масло имеет более низкий удельный вес, чем вода, оно удерживается в двигателе, а вода находится вне его.
В последние годы развитие местных систем водоснабжения с применением подводных насосов с малой производительностью практически исключило использование объемных нагнетательных и струйных насосов для более глубоких установок. Эти подводные насосы в настоящее время усовершенствованы до такой степени, что являются наиболее надежными колодезными насосами и применяются только для легкой эксплуатации. В основном многоступенчатый шаровой комплект оборудован только тремя радиальными подшипниками, и в большинстве типов осевые и радиальные усилия воспринимаются внутри двигателя.
В дополнение к применяемым в настоящее время электродвигателям, охлаждение которых производится циркулируемым в них маслом, имеются электродвигатели, охлаждаемые водой, с обмотками, находящимися в воде. Обмотки ротора и статора этого типа электродвигателей герметически закрыты в кожухе из нержавеющей стали. Они вполне эффективны в работе до тех пор, пока потери в электродвигателе и насосе не потребуют большей мощности; обычно они имеют производительность на 25—60 % больше с электродвигателем той же мощности (в зависимости от глубины забора воды) по сравнению со струйными насосами. Эти электродвигатели изготовляются как однофазными, так и трехфазными. В двигателях однофазного типа в дополнение к рабочей обмотке имеется также пусковая обмотка. Пусковые обмотки управляются реле, встроенным в электростартер, который устанавливается выше уровня водоносного слоя и поставляется вместе с насосом.

Центробежные насосы.

Горизонтальные, с разъемным корпусом бустерные насосы постепенно были вытеснены центробежными насосами с боковым всасыванием, установленными непосредственно на валу электродвигателя, или посредством промежуточного подшипника на вертикальной опоре. Оба типа этих насосов установлены на общей раме Улучшения в конструкции и производительности вместе с более низкой начальной стоимостью обусловили применение таких насосов. Неуравновешенные силы в этой конструкции насосов сведены до минимальных размеров; вал насоса установлен на шарикоподшипниках. Уменьшенное количество деталей, работающих на износ и требующих замены, а также сравнительно короткая консоль, свойственная некоторым промышленным образцам насосов, значительно сократили затраты по уходу за ними. Меньший размер, легкость монтажа, компактность конструкции и улучшенный коэффициент полезного действия практически исключили применение центробежных насосов старого типа для установок производительностью до 6 800 л/мин. Этот тип насоса более экономичен по расходам в течение многих лет эксплуатации, а также по общей его стоимости, чем горизонтальные с разъемным корпусом, но с меньшим числом оборотов.
Насосы, применяемые для перекачки коррозиеагрессивных жидкостей. Применение деминерализирующих установок привело к необходимости создать насосы, изготовленные из коррозиестойких материалов. Одним из наиболее удачных типов насосного оборудования для перекачки растворенных кислот являются обрезиненные трубопроводы и покрытые внутри резиной центробежные насосы со вставками и валом, изготовленными из коррозиестойкого материала. Все части насосов, находящиеся в контакте с жидкостью, за исключением вала, покрыты резиной, которая прикреплена к металлическим частям. Обычно эти насосы имеют конструкцию с боковым всасыванием, которая не создает паровых и воздушных пробок и торможения при всасывании. Коэффициент полезного действия таких насосов несколько ниже обычных, также с боковым всасыванием.
Нормально требуемая производительность насосов для перекачки коррозиеагрессивных жидкостей обыкновенно низка, это создает незначительную разницу в стоимости перекачки.

Вследствие увеличения использования дизельных силовых установок и применения мазутов для паровых котлов перекачка вязких жидкостей по трубам может иногда представлять трудности Для этого применяются центробежные нагнетательные насосы различных типов. Однако необходимо предусмотреть подогрев вязких жидкостей до подачи их к насосу. В условиях холодного климата, а также в тех местах, где подогрев запаса нефтепродуктов в баках не практикуется, применяют насосы с паровой рубашкой. Дизельное топливо обычно можно подавать без подогрева. Благодаря усовершенствованию конструкций и технологии изготовления центробежные насосы с внутренним движением рабочих органов особенно приемлемы в установках этого типа. Закаленные опорные поверхности, бронзовые вкладыши, большие диаметры валов, рабочих шестерен и малые числа оборотов неизмеримо увеличивают эффективную глубину подъема этими насосами. Однако при этом должен быть выбран первичный двигатель с достаточным числом оборотов, чтобы иметь резерв мощности для случаев работы при низких температурах и, следовательно, высокой вязкости жидкости.
Модификацией насоса центробежного типа, наиболее часто применяемой, является конструкция с регулируемыми лопатками. В этой конструкции лопаток оптимальный угол устанавливается под действием центробежной силы. Износу главным образом подвержены концы лопаток, которые автоматически выдвигаются по мере их износа и тем самым сохраняют первоначальную производительность насоса. Когда же лопатки окончательно срабатываются, их заменяют новыми и насос восстанавливает свою первоначальную производительность. Также доказано. что гидравлическое равновесие сохраняется, потому что поверхности лопаток находятся в постоянном контакте с водой без помпажа. При выполнении указанных условий в конструкции эксплуатация насосов требует минимальных мощностей, снижаются износы и удлиняются сроки службы насосов.
Этот насос сконструирован так, что если в результате перекачки коррозиеагрессивных жидкостей или жидкостей, содержащих абразивы средней величины, внутренний износ понижает коэффициент полезного действия насоса, то может быть легко установлена другая втулка (гильза) вместо установки нового насоса.
Другой тип объемного нагнетательного насоса состоит из ротора, подвешенного в сферическом корпусе (без шестерен, лопаток, углубления, клапанов, пружин, кулачков или шайб и без возвратно-поступательно движущихся или скользящих частей). На работу насоса не оказывает влияния контакт ротора с корпусом насоса. Доказательством этого является то, что естественное напорное действие ротора обеспечивает нагнетание жидкости из насосной камеры непосредственно в направлении течения жидкости. Этот процесс не зависит от силы тяжести, центробежных сил или сил трения с корпусом. Производственники доказывают, что этот тип насоса является непревзойденным по удельному показателю (производительность в л/мин на 1 кг веса насоса) и фактически является наименьшим насосом, изготовляемым в диапазоне этих производительностей и чисел оборотов.
Центробежные насосы для перекачки дизельного топлива и масел обычно приводятся в движение электрическим двигателем. Правила некоторых железных дорог предусматривают, чтобы эти двигатели и пусковое оборудование были полностью изолированы и пожаробезопасны. Эти требования считаются очевидными с точки зрения предупреждения взрывов и пожаров.
Насосы могут применяться с различными типами привода, из которых наиболее простым является редукторный механизм с одним или двумя комплектами шестерен, соответственно расположенных, с различными передаточными отношениями и могут изменять число оборотов насоса с соответствующим изменением производительности его при неизменном числе оборотов электродвигателя.
Редуктор работает в масляной ванне. Для меньшей производительности применяются насосы с трапецеидальной ременной передачей. Этот тип насосной установки поставляется комплектно с насосом, ременной передачей и ее ограждением, укрепляемым на станине в месте установки двигателя. Также применяются насосы с непосредственным соединением их с двигателем. Однако этот тип обычно строится для небольшой производительности и используется на железных дорогах редко, за исключением возможной перекачки охлаждающих жидкостей для цеховых и других нужд.
Большинство центробежных насосов может быть оборудовано байпасными клапанами, которые позволяют перепускать часть нагнетаемой жидкости. Поскольку насосы являются объемными нагнетателями, подающими постоянное количество жидкости в течение всего времени такое устройство является необходимым, особенно когда применяют один или несколько насосов для подачи дизельного топлива к местам экипировки локомотивов. Большая производительность необходима, когда одновременно открыто несколько выходных отверстий для экипировки топливом. Однако могут быть случаи, когда используется только одно выходное отверстие, но насос будет подавать намного большее количество топлива, чем это необходимо. При таких обстоятельствах, если не применить байпасные клапаны, насос будет работать с перегрузкой, что может послужить причиной перегрева насоса и в некоторых случаях привести к разрушению подшипников.

 
« Вагоноопрокидыватель   Вспомогательное оборудование насосов и расходомеров »
железные дороги