Главная / Статьи / Промышленные насосы / |
Насосные станции с погружными осевыми насосами
Моноблок осевого насоса с электродвигателем погружного типа требует минимальных капитальных затрат на строительство насосной станции. При проектировании их, однако, необходимо учитывать ряд особенностей, которые обусловлены высокой производительностью данных агрегатов (до 20.000 м3/ч). Погружные электронасосы с осевым (пропеллерным) или диагональным рабочими колесами обычно устанавливаются в вертикальной напорной колонне на выступ (фланец), закрепленный снизу. Жесткого соединения (анкеровки) не требуется, поскольку вес насоса достаточен, чтобы удержать его на месте.
Установка специальных фиксаторов предотвращает вращение насосов в реактивном направлении и одновременно усиливает опорный фланец. При такой конструкции возможен самый простой вариант установки насоса - опуском в нагнетательную колонну с помощью лебедки или крана. Колонны могут выполняться из бетона (рис.1)либо из металла (рис.2), а по типу функционирования быть со свободным либо подтопленным изливом. В последнем случае необходим обратный клапан (рис.2), а иногда и задвижка.
Альтернативой вертикальной может являться наклонная напорная колонна. Монтаж насоса при этом производится по продольным полозьям (рельсам), закрепленным внутри колонны (рис. 3).
Рис .1 Установка в открытой колонне.
Рис.2 Установка в металлической колонне с крышкой и с боковым напорным патрубком оснащенным обратным клапаном.
Рис.3 Монтаж насоса в наклонной колонне осуществляется по полозьям (рельсам), закрепленным внутри ее.
Надежная и эффективная работа насоса зависит прежде всего от конструкции приемного резервуара. Для насоса с осевым или диагональным рабочим колесом идеальным является условие, если поступающий поток будет равномерным, с установившимся течением, без завихрений, воронок, без вовлеченного воздуха. Нестабильный поток на входе в насос может снизить производительность насоса и вызвать импульсное изменение нагрузки на лопастях пропеллера, сопровождающееся вибрацией и шумом.
Объемные завихрения на входе в насос могут нежелательным образом изменять напор, производительность и мощность насоса. Локальные завихрения приводят к нарушению сплошности потока и следовательно, к вибрации, шуму, кавитации, а также способны захватывать с поверхности, в насос плавающий мусор, и повредить его.
Вариант конструкции (рис.4) является наиболее простым при строительстве, поэтому к нему обращаются чаще всего. Однако следует иметь в виду, что в этом случае требуется повышенная глубина погружения насоса, более протяженный подводящий канал, из-за чего общая стоимость строительства такой станции может оказаться выше, чем при других конфигурациях.
Рис.4 Простейшая конструкция открытого водоприемника с привязкой к диаметру D напорной колонны.
Он также наименее эффективен при работе с неравномерно поступающим расходом, поэтому рекомендуется только для станций с идеальными условиями впуска, например, с одним насосом или при фронтальном впуске. На многонасосных станциях, которые характеризуются разнообразными рабочими условиями, необходимо применять потокоразделители или потоконаправляющие перегородки, которые сглаживают воздействие асимметрий во входном потоке (рис. 5).
Рис. 5 Приемно - насосная камера с потоконаправляющими элементами.
Минимальная глубина погружения S насоса в открытом водоприемнике рис. (4; 5) является функцией скорости потока, диаметра входного отверстия насоса и распределения потока при подводе к насосу. На диаграммах (Рис. 6) представлены данные зависимости.
Рис.6 Минимально допустимое заглубление S входного отверстия насоса в зависимости от его подачи и диаметра D.
Потокоформирующая стенка перед входом в насос, выполненная из металла или бетона (рис.7) позволяет, за счет образования тем самым протяженного всасывающего патрубка с плавно изменяющимся сечением, уменьшить величину требуемого заглубления низа агрегата до 1D, где D - диаметр всасывающего отверстия. Приведенные здесь размеры (рис.5; 7) можно найти в литературе.
Рис. 7 Насосно - приемная камера с потокоформирующей стенкой из бетона, образующей всасывающий патрубок.
В некоторых случаях минимальная глубина погружения насоса, указанная на диаграммах, не удовлетворяет требованиям кавитационного запаса ∆htp (NPSHR). При расчете этой глубины основываться необходимо на кавитационной характеристике насоса, которая указана в его технической документации. Насосы с осевыми или диагональными рабочими колесами являются низконапорными. Поэтому важно детально просчитывать потери напора в каждом из элементов обвязки агрегата. Диаграмма (рис.8) дает возможность определять величины местных потерь ∆h в стандартных элементах и выбирать под диаметр колонны 800 мм, например.
Рис. 8 Местные потери напора в стандартных элементах обвязки в зависимости от подачи для диаметра напорной колонны 800 мм.
На насосных станциях обычно устанавливают два и более агрегатов. Многонасосные системы имеют большую производительность, являются более гибкими в работе и более надежными. Такие станции проектируются на базе индивидуальных водоприемных модулей. Поскольку входящий поток должен быть максимально равномерным, конфигурация приемной камеры, откуда поток поступает в отдельные модули, имеет большое значение. Способ впуска воды через всасывающий патрубок (рис.7) наименее чувствителен к неравномерности поступающего потока, который характерен для многонасосных станций. Эта неравномерность может возникать в результате отклонения или поворота потока в приемной камере, а также, при работе одного насоса с частичной нагрузкой.
Установка с всасывающим патрубком является в этом случае лучшим решением. Поскольку система с открытым водоприемником (рис.4) наиболее чувствительна к нестабильности потока, требуется более протяженные приемная камера и разделительные перегородки между отдельными водоприемниками, чем при системе с всасывающей трубой. Если открытый водоприемник применяется для более, чем трех насосов, длина разделительных перегородок должна составлять не менее 2/3 от общей ширины водоприемника (рис.9).
Рис.9 Многонасосная станция с открытым водоприемником и фронтальным впуском.
Если сжатие потока происходит перед входом в водоприемник из-за наличия решеток или шиберов, длина водоприемника должна быть увеличена до 6D и более, в зависимости от степени сжатия. Существуют две основные конструкции многонасосных станций: с фронтальным и с боковым впуском воды в приемный резервуар. Если впуск фронтальный (рис.9) и ширина его меньше общей ширины водоприемников, то подводящую камеру следует симметрично расширить. Суммарный угол расширения от подводящей трубы не должен превышать 40˚. Для открытых подводящих лотков общий угол расширения не должен превышать 20˚. Наклон днища в приемном резервуаре устраивается в пределах 10˚. Если эти параметры не соблюдаются, то для улучшения распределения подводимого потока необходимы разделительные или водоотбойные стенки.
Для принятия оптимального решения, эту схему по более сложным вариантам исполнения насосной станции следует вначале испытать ее на моделях. Если впуск боковой, то рекомендуется установка перегородки с верхним и донным переливом, что способствует перераспределению и рассеиванию большей части кинетической энергии поступающего потока (рис.10).
Рис.10 Многонасосная станция с открытым водоприемником и боковым впуском.
При проектировании особо крупных насосных станций (общей производительностью более 22 тыс. м3/ч или единичной подачей насоса более 9 тыс. м3/ч ) рекомендуется [3] обязательное испытание ее модели в гидравлической лаборатории или проведения компьютерного анализа гидродинамики. Используя последний, можно добиться отличных результатов (рис.11) с меньшими затратами времени и средств, чем при гидравлических испытаниях.
Рис. 11. Компьютерный анализ гидродинамики потоков позволил предотвратить ошибки в запроектированной станции (а) и, варьируя ее конструктивом(б), найти правильное решение (в).
Расстояние между перегородкой и водоприемным модулем должно быть достаточным, чтобы удалить завихрения и вовлеченный воздух до поступления воды в насос. Поток воды, транспортируемый через водоподъемную колонну весьма мощный. Обтекая кабельные жилы насосного агрегата, он подвергает их сильным колебаниям и переплетению между собой. Повреждений жил вследствие этого можно избежать, используя приспособления, обеспечивающие их натяжку, а также герметичное и одновременно эластичное пересечение с конструкцией колонны (рис.12).
Рис .12 Приспособление для крепежа кабеля , предлагаемое ITT Flygt.
Опыт показывает, что экономия на данных приспособлениях приводит к переплетению жил (рис.13) спустя 4-6 месяцев после пуска насоса. Кабельные жилы осевого насоса могут переплетаться, если не применить рекомендуемые приспособления для их натяжения.
Список литературы:
[1] Bixio V. Gestaltung moderner Propeller - Pumpwerke. Padova 1985. 97c.
[2] Pumping station with large submersible propeller pumps. Flygt Systems Engeneering. 2001, Stockholm.
[3] American National Standart for Pump Intake Design. ANSI/HI 1998.
Березин С.Е., Баженов В.И. ЗАО "Водоснабжение и водоотведение"
Запрос цены, информации:
+7 (347) 281-65-13
+7 (347) 216-65-13
Идёт загрузка...