Главная / Статьи / Промышленные насосы / |
Самовсасывающие насосы
Методы обеспечения самовсасывания и увеличения высоты всасывания лопастных насосов
Самовсасывающие насосы и установки необходимы во многих отраслях народного хозяйства страны.
Большую потребность в самовсасывающих насосах испытывают строительная индустрия, морской и речной флот. Большинство строительных и монтажных работ по устройству оснований и фундаментов, подземных и гидротехнических сооружений, по прокладке и ремонту инженерных сооружений и сетей требует понижения уровня грунтовых вод. При этом конечный результат, качество и интенсивность основных работ во многом зависят от совершенства и надежности водоотливных средств.
В большинстве случаев водопонижение в грунтах обеспечивается в результате непрерывного поддержания в разветвленной сети специальных водопонижающих скважин (иглофильтров), погружаемых в грунт, сравнительно высокого вакуума (7-8 м. вод. ст.). Установки, обеспечивающие поддержание вакуума, работают в сложных условиях, поскольку вместе с откачиваемой водой из осушаемого грунта неизбежно засасывается и воздух в количестве, иногда превышающем по объему расход воды.
Работоспособность водоотливных установок в значительной мере зависит от эффективности удаления воздуха. Подобное положение возникает и на судах. Отличительной особенностью насосов, предназначенных для повседневного осушения трюмов и откачивания балласта из боковых и междудонных цистерн судов, является необходимость установки самовсасывающего устройства, так как уровень откачиваемой жидкости, как правило, расположен ниже оси насоса.
Условия работы осушительных насосов весьма сложные. Экслуатационная высота всасывания в большинстве случаев превышает 7 м, а наличие разъемных соединений и арматуры на всасывающей магистрали приводит в результате подсоса воздуха к тому, что насос должен перекачивать водовоздушную смесь с газосодержанием до 25 %. Установка самовсасывающих насосов на водопроводных и канализационных насосных станциях существенно сокращает их стоимость и упрощает работы по сооружению подземной (заглубленной) части насосной станции.
Однако известно, что наиболее эффективные центробежные насосы не обладают самовсасывающей способностью и очень чувствительны к наличию газов в перекачиваемой жидкости. Содержание воздуха в перекачиваемой жидкости в количестве 5—7 % может привести к срыву работы насосов и существенно снижает их КПД. Применяющиеся в ряде случаев самовсасывающие рециркуляционные центробежные насосы имеют значительные габариты и массу, более низкий КПД, чем обычные центробежные насосы.
Кроме того, они обладают низкой самовсасывающей способностью и неспособны к самовсасыванию даже при небольших неплотностях на всасывающей линии. Работа этих насосов на загрязненных жидкостях приводит к быстрому увеличению торцовых зазоров между корпусом и открытым рабочим колесом, что еще больше понижает их самовсасывающую способность и КПД.
В судовых условиях часто отдают предпочтение в качестве самовсасывающих насосов поршневым или другим типам объемных насосов. Однако поршневые насосы имеют более низкую, чем центробежные, допустимую высоту всасывания, а при перекачке загрязненных жидкостей требуют постоянной чистки всасывающих и нагнетательных клапанов, а также замены поршневых колец.
Самовсасывающей способностью и возможностью работы на газожидкостных смесях обладают многие типы вихревых насосов. Однако они в большинстве случаев имеют низкий КПД (30-35 %), малую подачу и не могут работать на жидкостях, содержащих абразивные примеси. Поэтому предпринимаются попытки создания комбинированных самовсасывающих установок с центробежными несамовсасывающими насосами и другими устройствами, обладающими самовсасывающей способностью.
Одной из схем, получившей значительное распространение в практике, является установка с вакуумным баком на всасывающем трубопроводе центробежного насоса. В таких установках рядом с центробежным насосом, установленным выше уровня жидкости в приемном резервуаре, монтиуется вакуумный бак, к которому центробежный насос подклюется всасывающим патрубком в нижней части бака. Всасывающий трубопровод установки присоединяется к верхней части вакуумного бака. Перед первым пуском вакуумный бак заполняется жидкостью. При включении центробежного насоса он начинает откачивать жидкость из бака. При понижении уровня жидкости в баке создается вакуум, достаточный для подъема жидкости по всасывающей трубе.
Для обеспечения повторных пусков и запуска установки после случайных срывов вакуума предусматриваются различные меры по удалению воздуха из вакуумных баков. Наличие вакуумного бака приводит к увеличению габаритных размеров и массы установки, а необходимость удаления воздуха из баков усложняет ее устройство и эксплуатацию. Несмотря на это установки с вакуумными баками получили применение в качестве водоотливных и водопонижающих средств как у нас в стране, так и особенно за рубежом. Кроме того, они применяются в нашей стране на канализационных насосных станциях, существенно упрощая условия производства работ по их возведению, особенно в мокрых грунтах.
Одной из разновидностей установок с вакуумным баком является устройство с приподнятым всасывающим трубопроводом насосов, используемое на мелиоративных насосных станциях для обеспечения самовсасывания насосов. При достаточной длине всасывающий трубопровод может выполнять роль распределенного вакуумного бака, если проложить часть всасывающей трубы с уклоном к насосу, а конечную часть опустить в приемный резервуар так, чтобы образовалось колено.
Оставшаяся во всасывающем трубопроводе после выключения насоса жидкость заполняет за счет уклона трубопровода насос. Это позволяет при последующем пуске обеспечить самовсасывание. Воздух из колена всасывающего трубопровода удаляется в процессе работы насоса с помощью эжектора, подключенного рабочим соплом к напорному трубопроводу насоса, а всасывающим патрубком — к верхней части колена всасывающей трубы. Газожидкостная смесь из эжектора сбрасывается в приемный резервуар насосной станции.
Одной из наиболее эффективных мер, обеспечивающих самовсасывание насосов, является создание циркуляционных установок с лопастными и гидроструйными насосами. Такие установки нашли широкое применение при водоотливе и водопонижении на строительстве.
Кроме вопросов обеспечения самовсасывания центробежных насосов в ряде случаев возникает проблема повышения допустимой вакуумметрической высоты всасывания лопастных насосов. Эта проблема наиболее актуальна для насосов, работающих на нагретых и легкокипящих жидкостях, когда опасность возникновения кавитации особенно велика (насосы ДВС, ЖРД, питательные и конденсатные насосы энергетических установок и т. п.). Одним из методов повышения допустимой высоты всасывания является применение в качестве бустерных гидроструйных насосов.
Циркуляционные самовсасывающие установки для вакуумного водоотлива и водопонижения
Уровень воды можно понижать путем водоотлива из резервуаров, котлованов и других источников, имеющих открытую в атмосферу поверхность жидкости, или путем вакуумирования грунтов с помощью специальных трубчатых фильтровальных элементов (иглофильтров), погружаемых в грунт. При вакуумном водопонижении применяют два вида иглофильтров. В первом из них иглофильтр представляет собой фильтрующую трубу, присоединяемую к коллектору вакуумной водоотливной установки, располагаемой на поверхности земли. Такие иглофильтры позволяют понижать уровень воды в грунте на глубину до 7—8 м, что определяется вакуумом, создаваемым водопонижающей установкой. При необходимости водопонижения на большую глубину применяют иглофильтры со встроенным в них гидроструйным аппаратом. Такие иглофильтры получили название эжекторных. Эжекторные иглофильтры имеют две присоединительные трубы. К первой из них подводится рабочая вода, подаваемая к активному соплу гидроструйного насоса. С помощью второй трубы отводится смешанный поток после гидроструйного аппарата (рабочая вода и вода, откачиваемая из грунта).
В качестве вакуумных водоотливных и водопонижающих установок в последние годы широкое применение нашли циркуляционные установки с центробежными и гидроструйными насосами. В этих установках центробежный насос, забирая воду из циркуляционного бака, подает ее в сопло гидроструйного аппарата, который создает необходимое разрежение и подсасывает воду из осушаемого объема. При этом для водоотлива, как правило, используют установки, в которых вода откачивается одним струйным аппаратом. Последний в случае необходимости транспортирует и воздух, проникающий во всасывающий коллектор или выделяющийся из воды.
В ряде случаев водопонижающие установки имеют два или более струйных аппарата для независимой откачки воды и воздуха в связи с тем, что содержание воздуха в откачиваемой из грунта смеси может превышать по объему количество откачиваемой воды. В установках с эжекторными иглофильтрами встроенный гидроструйный аппарат предназначен для совместной откачки воздуха и воды. Водоотливные и водопонижающие установки могут работать или только на всасывание (вода сливается после откачки самотеком), или как на всасывание, так и на нагнетание. Необходимость в последнем случае возникает, если откачиваемую воду для сброса требуется поднять на определенную высоту (в глубоких котлованах, шахтах и т. п.).
Особенностью рабочих режимов вакуумных водоотливных и водопонижающих установок является необходимость создания и поддержания в процессе работы значительного разрежения (абсолютное давление до 0,1—0,2 МПа). Такое требование выдвигается при открытом водоотливе, а также при водопонижении с иглофильтрами, что обусловлено как высоким расположением водоотливных установок относительно уровня воды в котлованах, так и стремлением интенсифицировать процесс водопонижения в мелкозернистых грунтах за счет создания как можно большего переда давления на фильтрующей поверхности иглофильтров, погружаемых в грунт.
По материалам книги "Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки"
Запрос цены, информации:
+7 (347) 281-65-13
+7 (347) 216-65-13
Идёт загрузка...