Технология монтажа осевых насосов и вентиляторов (стр. 1 из 3)

1. Технология монтажа осевого насоса.

1.1. Конструкция осевого насоса.

Согласно ГОСТ 6812–58, осевые насосы выполняются в двух модификациях: О – осевой с неподвижно закрепленными лопастями; Оп – осевой с поворотными рабочими лопастями.

Кроме букв О или Оп шифр насоса включает две цифры: первая указывает номер модификации рабочего колеса, а вторая – диаметр рабочего колеса (см). Например, насос Оп-2-110 – осевой с поворотными лопастями, с рабочим колесом второй модификации и диаметром d_в=1100мм. Девять размеров колес в сочетании с шестью модификациями рабочих колес и различными числами оборотов обеспечивают подачу (0,2÷18) м³/сек и напор (13÷220) дж/кг. Число лопастей в рабочих колёсах 2÷6.

Осевые насосы используются в качестве циркуляционных насосов, в шлюзовых насосных установках, в береговых насосных станциях водоснабжения, в ирригационных системах.

На рисунке 1 показан осевой насос с поворотными лопастями Оп-3-110. Насос вертикальный, часть корпуса, в которой расположено рабочее колесо, стальная, сварена в виде разъемной камеры; остальные части корпуса литые чугунные. Рабочие лопасти литые стальные, заканчиваются цапфами, к которым крепятся рычаги. Другим концом рычаги соединяются серьгами с крестовиной. Крестовина соединена со штоком, проходящим сквозь вал и имеющим осевые перемещения, в результате которых все лопасти поворачиваются одновременно. Спрямляющие лопасти литые чугунные. Вал насоса вращается в двух подшипниках скольжения с резиновыми или лигновалиевыми вкладышами. Смазка подшипников водяная; в период пуска вода для смазки подается из технического водопровода. В корпусе насоса имеется люк для контроля за работой нижнего подшипника.

Рис.1. Осевой насосОп-3-110.

1.2. Устройство осевого насоса и вентилятора.

Принципиальная схема современного одноступенчатого осевого насоса представлена на рисунке 2,а. Для обеспечения плавного входа жидкости и создания равномерного поля скоростей перед рабочим колесом к корпусу насоса 1 крепится входной коллектор 2. Из коллектора жидкость поступает на рабочие лопасти 3, закрепленные вместе с обтекателем 4 на втулке 5, проходит через спрямляющий аппарат 6, лопасти которого крепятся к корпусу и цилиндрической обечайке 7, и далее через диффузор, образованный корпусом и конической обечайкой, подается в напорную линию.

Рис.2. Схема осевого насоса и распределения скоростей и давлений вдоль его оси.

Рабочие лопасти, как и в центробежной машине, сообщают жидкости кинетическую и потенциальную энергию; скорость за рабочим колесом с₂ больше скорости перед ним с₁. назначение спрямляющего аппарата то же, что лопастных и канальных диффузоров: преобразование кинетической энергии в потенциальную. Отличительной особенностью спрямляющего аппарата, определившей его название, является почти полное устранение вращения потока, закрученного рабочим колесом; обычно за спрямляющим аппаратом скорость с₃ имеет осевое направление: с_3α =с_1α; с_3и=0. Цифровые индексы у скоростей соответствуют номерам сечений, указанных на рис.1,а: 0 – перед насосом; 1 – перед рабочими лопастями; 2 – за рабочими лопастями; 3 – за спрямляющим аппаратом; 4 – за диффузором. Здесь же показана разверстка сечения рабочих и спрямляющих лопастей цилиндрической поверхностью произвольного радиуса r на плоскость. Профили лопастей такого сечения образуют осевые решетки рабочих и спрямляющих лопастей. В каждом сечении получаются свои профили, поскольку обычно лопасти закрученные, переменного по высоте профиля.

На рис.1,б показана схема распределения скоростей и давлений вдоль оси насоса. Перед входной воронкой (сечение 0) с=0 и Р=0. Далее по мере приближения к рабочим лопастям средняя скорость возрастает, а статическое давление Р_ст соответственно уменьшается. Если бы потери отсутствовали, то полное давление до сечения I оставалось постоянным:

P_II=P_ст+ρс²/2=0.

Практически вследствие гидравлических потерь полное давление несколько снижается. В пределах рабочего колеса одновременно увеличивается статистическое и динамическое давление. В спрямляющем аппарате и диффузоре статистическое давление возрастает за счет уменьшения скорости; полное давление уменьшается вследствие гидравлических потерь. Разность полных давлений за насосом и перед ним составляет давление, развиваемое насосом:

Р=Р_ст4+ρс²₄/2– (Р_ст0+ρс²₀/2).

Треугольники скоростей рабочих и спрямляющих лопастей представлены на рисунке 3. При отсутствии специального направляющего аппарата скорость перед рабочими лопастями имеет осевое направление, если режим работы не слишком отклоняется от расчетного. Осевые скорости в пределах колеса и спрямляющего аппарата обычно одинаковы:с_1α=с_2α=с_3α; исключение составляют вентиляторы типа Экка, в которых резко уменьшаются проходные сечения в пределах рабочего колеса. За спрямляющим аппаратом направление скорости близко к осевому.

Рис.3. Треугольники скоростей осевой машины.

Движение жидкости в обычном насосе (с постоянными диаметрами втулки и вершин лопастей) даже в неблагоприятном случае сопровождается столь незначительным смещением линий (поверхностей) тока, что практически его можно рассматривать как движение вдоль цилиндрических поверхностей, пологая при и₂≈и₁. Правда, это не означает, что поле осевых скоростей всегда равномерно по высоте лопастей: незначительные радиальные смещения линий тока вызывают существенное искажение поля осевых скоростей.

При и₂ = и₁ статический напор в рабочем колесе повышается исключительно за счет уменьшения скорости в относительном движении:

Н_ст=(w²₁-w₂²)/2.

А так как в рабочем колесе статический напор всегда увеличивается, то должно удовлетворятся неравенство: w₁>w₂. Исключение составляют лишь так называемые вентиляторы постоянного давления, у которых w₁>w₂, однако широкого распространения они не получили.

Условие w₁>w₂ означает, что межлопастные каналы рабочего колеса осевого вентилятора, как правило, представляют криволинейные диффузоры. Это позволяет дать простое практическое правило определения направления вращения рабочего колеса с непрофилированными лопастями. Поскольку движение жидкости должно происходить от меньшего сечения f₁ к большему f₂ (рис.4), то направление вектора относительной скорости w₁ можно найти сразу. А так как вектор абсолютной скорости с₁ имеет осевое напраление, то нетрудно найти и направление ращения, поскольку u= c₁-w₁.

Рис.4. К определению направления вращения рабочего колеса с непрофилированными лопастями.

Повышение статистического давления в рабочем колесе в общем случае обусловлено отчасти изменением окружной скорости. В осевых же машинах u₂ =u₁, что является основной причиной низкой напорности осевых машин по сравнению с центробежными.

1.3. Рабочее колесо осевого насоса и вентилятора.

Устройство рабочего колеса. На рис.5 представлена фотография рабочего колеса. Втулка колеса литая, в передней части заканчивается обтекателем и имеет отверстия, в которых болтами крепятся рабочие лопасти. Число их в осевом насосе невелико, обычно Z_p=2÷6, что позволяет увеличить высоту всасывания, поскольку лопасти оказываются широкими (с большой хордой b) и можно уменьшить их относительную толщину.

Рис.5. Рабочее колесо осевого насоса 75 ПрВ-60.

Важной характеристикой рабочего колеса служит втулочное отношение ν=d_вт/d_в; у насосов обычно ν=0,4÷0,6. Увеличение ν приводит к возрастанию коэффициента напора.

Рабочее колесо осевого вентилятора отличается главным образом конструкцией. На рис.6 показано рабочее колесо конструкции ЦГАИ. К литой стальной ступице 1 шпильками или сваркой крепятся диски 2 и 3 (из листовой стали), а к дискам – обечайка 4 с радиальными отверстиями для крепления рабочих лопастей 5. Конструкция предусматривает возможность установки лопастей под любым углом; крепятся лопасти с помощью гаек 6.

Относительный диаметр втулки вентиляторов для увеличения их напорности принимают до ν= 0,8.

Рис.6. Рабочее колесо осевого вентилятора.

Рабочие лопасти непрофилированные из листовой стали или профилированные. В крупных установках их часто выполняют литыми. Число рабочих лопастей вентиляторов, как правило, в несколько раз больше числа лопастей насосов. Отчасти это объясняется применением профилей с большими углами изгиба и, следовательно, с меньшим относительным шагом решетки. Кроме того, лопасти вентиляторов для сокращения осевых размеров машин обычно выполняют с небольшой хордой. Стремление к компактности приводит к тому, что величина хорды профиля часто, особенно для компрессоров, принимается меньше оптимальной (по наибольшему к. п. д.).

Передний обтекатель изготовляется заодно с рабочим колесом только в низконапорных вентиляторах с малым относительным диаметром втулки; обычно обтекатель неподвижный.

К. п. д. рабочего колеса в значительной степени зависит от зазора δ между рабочими лопастями и корпусом. Чем меньше зазор, тем меньше потери, связанные с перетеканием жидкости через зазор. Допустимый зазор для корпуса вентилятора из сварной обечайки σ ≈ 0,002d_В; при обработке внутренней поверхности корпуса σ ≈ 0,001d_В. желательно, чтобы радиальный зазор не превышал (1÷2) % высоты рабочих лопастей.