Центробежные насосы (стр. 2 из 3)
Рис. 9. Питательный турбонасос
Задача уравновешивания осевых сил для многоступенчатых насосов является особенно важной из-за более высоких напоров этих насосов и суммирования осевых сил, действующих на отдельные ступени. Одним из способов уравновешивания осевых сил многоступенчатых насосов (см. рисунок 10) является применение самоустанавливающейся гидравлической пяты. Принцип работы этой пяты состоит в следующем. Все рабочие колеса расположены так, что поток при входе в них направлен в одну и ту же сторону. За колесом последней ступени находится разгрузочная камера, сообщаемая через патрубок с полостью всасывания, находящейся перед первым колесом. Осевая сила стремится переместить ротор, а следовательно, и гидравлическую пяту в сторону всасывающего патрубка. При этом осевой зазор между гидравлической пятой и торцом втулки уменьшится, вследствие чего уменьшится давление в разгрузочной камере. Тогда под действием полного давления пята начнет перемещаться в обратную сторону до тех пор, пока не наступит равновесие сил, действующих на гидравлическую пяту.
Рис. 10. Секционный насос с разгрузочной пятой
1 — всасывающая секция; 2 — стягивающий болт; 3 — промежуточные секции; 4 — напорная секция; 5 — соединительный патрубок; 6 — гидравлическая пята; 7 — втулка; 8 — сверление для подачи воды из первой ступени
В ряде случаев для разгрузки насосов от осевого усилия используются многоступенчатые насосы со встречным расположением колес. На рисунке 11 изображен двухступенчатый спиральный насос. Жидкость поступает из первой ступени во вторую по внутреннему каналу. Разъем корпуса продольный. Напорный и всасывающий трубопроводы присоединены к нижней части корпуса, что облегчает осмотр и ремонт насоса. Уплотняющие зазоры рабочих колес выполнены между сменными уплотняющими кольцами, защищающими корпус и рабочие колеса от износа. Фиксация ротора в осевом направлении осуществляется радиально-упорными шарикоподшипниками, расположенными в правом подшипнике. Расположенный со стороны всасывания сальник имеет кольцо гидравлического затвора, к которому жидкость подводится по трубке, идущей из отвода первой ступени. Сальник, расположенный справа, уплотняет подвод второй ступени. Жидкость подводится под напором, создаваемым отводом первой ступени.
Рис. 11. Двухступенчатый насос с встречным расположением рабочих колес
В теплоэнергетике для обеспечения энергетического цикла используют более 20 различных видов насосов. Насосное оборудование теплоэлектростанций среди вспомогательного оборудования занимает первое место.
Если в качестве основного признака принять назначение насоса, то насосы можно разделить на две группы:
тесно связанные с работой основного эксплуатационного оборудования ТЭС;
разного назначения, предназначенные для технических целей.
К первой группе насосов относятся те, которые заняты на следующих основных циклах работы: циркуляции воды (циркуляционные и рециркуляционные насосы), приготовления питательной воды (конденсатные насосы), теплопередачи (сетевые и бойлерные насосы), регулирования (нагнетательные насосы для питания серводвигателей регуляторов паровых турбин). Ко второй группе насосов относятся дренажные, пожарные, хозяйственные и др.
К наиболее ответственным насосам, непосредственно влияющим на надежность и экономичность работы электростанции, относятся питательные, конденсатные, циркуляционные, сетевые и багерные.
Конденсатные насосы (см. рисунок 12) всех типов имеют принципиальное конструктивное исполнение. Это центробежные двухкорпусные вертикальные насосы спирального типа.
Рис. 12. Конденсатный насос
1 — наружный корпус; 2 — внутренний корпус; 3 — ротор; 4 и 5 — подшипник соответственно верхний и нижний; 6 — упругопальцевая муфта
Для охлаждения оборудования и других технических целей используются циркуляционные насосы (см. рисунок 7), подающие воду из резервуаров.
Довольно часто при проектировании автоматизированных линий систем водяного отопления используют электрические насосы типа ЦВЦ (см. рисунок 13), устанавливаемые прямо на трубопроводе. Центробежные водяные циркуляционные насосы являются малошумными и предназначены для обеспечения водяного отопления. Насосы представляют собой малогабаритную моноблочную конструкцию со встроенным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем. Рабочее колесо безсальникового насоса устанавливается консольно на валу электродвигателя. Ротор двигателя с радиально-упорными подшипниками скольжения вращается непосредственно в перекачиваемой воде, которая одновременно служит смазкой для них и охлаждающей средой.
Рис. 13. Схема электронасоса ЦВЦ
Насосы устанавливаются непосредственно на трубопроводе, что существенно упрощает их монтаж и эксплуатацию и позволяет обходиться без специального фундамента. В зависимости от типоразмера насосы соединяются с трубопроводом с помощью ниппельных или фланцевых соединений. Насосы ЦВЦ используются для подачи в теплосеть воды с температурой до 100°С.
Сводная характеристика электронасосов ЦВЦ приведена на рисунке 14.
Рис. 14. Напорная характеристика насосов ЦВЦ
1 - для ЦВЦ 2,5-2
2 - для ЦВЦ 4-2,8
3 - для ЦВЦ 6,3-3,5
4 - для ЦВЦ 10-4,7
5 - для ЦВЦ 16-6,7
6 - для ЦВЦ 25-9,2
Сетевые насосы предназначены для питания теплофикационных сетей. Они устанавливаются либо непосредственно на электростанции, либо на промежуточных перекачивающих насосных станциях. В зависимости от теплового режима сети насосы должны надежно работать при значительных колебаниях температуры перекачиваемой воды в широком диапазоне подач. Как правило, насос и электродвигатель устанавливаются на отдельных фундаментах.
Бустерные насосы предназначены для подачи воды из деаэратора к питательным насосам турбоагрегата с давлением, необходимым для предотвращения кавитации в питательных насосах. Подбор насосов осуществляется с помощью каталогов, в которых обычно приведены сведения о назначении и области применения насосов, краткое описание конструкции, технические и графические характеристики, чертежи общих видов насосов и насосных агрегатов с указанием габаритов и присоединительных размеров.
Проектным организациям рекомендуется пользоваться каталогом только при техническом проектировании. Вводится новый ГОСТ «Насосы центробежные консольные с осевым входом для воды». При рабочем проектировании за уточненными данными необходимо обращаться на заводы-изготовители.
При выборе насоса следует учитывать, что требуемые режимы работы (подача и напор) должны находиться в пределах рабочей области его характеристики.
Для иллюстрации рассмотрим метод подбора насосов типа К.. Типоразмер насоса выбирают по максимально необходимой подаче и сопротивлению системы, в которую устанавливают насос, при этой подаче. По подаче и напору на сводном графике полей Q—H (см. рисунок 15) предварительно выбирают насос требуемого типоразмера, а затем по графической характеристике уточняют правильность выбора.
Рис. 15. Сводный график полей H—Q для консольных насосов
По графической характеристике и таблице «Техническая характеристика» определяют необходимый диаметр рабочего колеса насоса, кривая напора которого должна проходить через точку заданных параметров по подаче и напору или быть несколько выше ее.
При выборе насоса очень важно обеспечить его бескавитационную работу. Для этого необходимо убедиться, что выбранный насос по своим навигационным качествам соответствует системе, в которую его устанавливают. Кавитационный запас системы
Δ h = (( p a - p t ) / γ ) - [ ± H 0 ] - Σ h b w
где:
p a — абсолютное давление, Па, на свободную поверхность жидкости в резервуаре, из которого ведется откачивание;
p t — давление, Па, насыщенных паров перекачиваемой жидкости при рабочей температуре;
γ —удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м3;
h b w — суммарные потери напора, м, во всасывающем трубопроводе при максимально необходимой подаче;
H 0 — геометрическая высота всасывания (геометрический подпор), м.
Величина H 0 равна расстоянию по вертикали от оси вала насоса до уровня жидкости в резервуаре, из которого ее откачивают. Она имеет знак «плюс» при расположении насоса выше уровня жидкости (высота всасывания) и знак «минус» при установке насоса ниже уровня жидкости (подпор).
Допускаемый кавитационный запас насоса Δ hд и мощность насоса определяют по графической характеристике насоса выбранного типоразмера при максимально необходимой подаче.
Насосы типа К в зависимости от диаметра рабочего колеса комплектуют различными по мощности электродвигателями. Мощность требуемого электродвигателя N3 определяют из равенства
Nэ = R N γ/1OOO,
где:
R — коэффициент запаса;
N—мощность насоса на номинальном режиме (в расчетной точке), кВт.
Коэффициент запаса рекомендуется принимать следующим:
R . . . . . . . . 1,3 1,25 1,2 1,15
Nэ, кВт . . . . . . . . до 4 4—20 20—40 <40
По назначению Nэ подбирают ближайший больший по мощности комплектующий электродвигатель.
Работа насосов
На тепловых электростанциях часто необходима совместная работа двух или нескольких насосов на одну общую сеть. При этом насосы могут включаться как параллельно, так и последовательно.