7557
.pdf1
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Механическое оборудование
инженерных комплексов и систем» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция
Нижний Новгород
2022
2
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Механическое оборудование
инженерных комплексов и систем» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
3
УДК 628.12.002.5:621.65
Васильев А.Л. / Механическое оборудование инженерных комплексов и систем: учебно-методическое пособие / А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 43 с. – Текст: электронный.
В пособии изложены краткие основы теории лопастных насосов различных конструкций, принцип их действия, технические характеристики, способы заливки и пуск насосных установок в работу. Описана последовательность проведения испытаний насосных установок при индивидуальной, последовательной, параллельной работе, даны правила построения и расчета рабочих характеристик насоса. Рассматриваются вопросы по технике безопасности при выполнении лабораторных работ. Представлены формы результатов измерений.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Водоснабжение и водоотведение, Теплогазоснабжение и вентиляция.
© А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, С.В. Кулемина, Е.В. Воробьева, 2022 © ННГАСУ, 2022
4 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение............................................................................................................ |
5 |
Техника безопасности при выполнении лабораторных работ..................... |
6 |
Лабораторная работа №1 |
|
Основные детали центробежных насосов ................................................... |
7 |
Лабораторная работа №2 |
|
Арматура насосных установок. Испытание задвижки с гидравлическим |
|
приводом ..................................................................................................... |
13 |
Лабораторная работа №3 |
|
Определение теоретической подачи и напора насоса по размерам |
|
рабочего колеса................................................................................................ |
21 |
Лабораторная работа №4 |
|
Испытание центробежного насоса ............................................................. |
23 |
Лабораторная работа №5 |
|
Параллельная и последовательная работа центробежных насосов............ |
29 |
Лабораторная работа №6 |
|
Испытание центробежного насоса при переменной частоте вращения.... |
34 |
Лабораторная работа №7 Определение рабочей емкости приемного резервуара, времени его
заполнения и откачки……………………….................................................38
Список используемой литературы................................................. |
................42 |
5
Введение
Насосы и насосное оборудование используется во всех отраслях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Насосы представляют собой гидравлические машины, предназначенные для преобразования механической энергии двигателя в механическую энергию движущейся жидкости.
В системах водоснабжения насосы обеспечивают подачу воды жилым кварталам населенных мест, промышленным предприятиям и т.д. В системах горячего водоснабжения насосы осуществляют циркуляцию горячей воды. В системах водоотведения насосы обеспечивают подачу сточной жидкости на очистные сооружения.
Доля электроэнергии, потребляемая насосными агрегатами составляет до 20% всех энергетических ресурсов нашей страны, причем количество электроэнергии, затрачиваемое насосными установками только на перемещение жидкости, с учетом оборотного водоснабжения, составляет более 300 млрд. кВт.ч.
Экономия энергетических ресурсов сегодня становится актуальной проблемой не только в России, но н во всем мире.
Решение этой проблемы возможно путем грамотного выбора применяемых насосов и насосного оборудования, квалифицированного и профессионального проектирования и строительства, а также экономной и экологически безопасной эксплуатации насосов и насосных станций.
Критериями оценки при выборе отечественных и зарубежных насосов и насосного оборудования могут являться:
1.Надежность и долговечность работы.
2.Изменение рабочих параметров в широких пределах при сохранении высокого коэффициента полезного действия.
3.Экономичность и удобство эксплуатации.
4.Минимальные размеры и масса.
5.Простота устройства, заключающаяся в минимальном числе деталей и полной их заменяемости.
6.Удобство монтажа и демонтажа.
7.Возможность обеспечения дистанционного управления насосными
агрегатами.
Для приобретения практических навыков, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации насосных установок, студентами должны выполняться предлагаемые лабораторные работы, в соответствии с настоящим учебно-методическим пособием.
Изучение и практическая работа в лаборатории «Насосов» кафедры инженерно-экологических систем и технологий ННГАСУ позволят самостоятельно ознакомиться с конструктивными особенностями и работой наиболее распространенных в России и за рубежом лопастных насосов. Провести тестирование и оценку по указанным критериям основных параметров и режимов работы реальных насосных установок и их оборудования.
6
Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
Все насосные агрегаты, установленные в лаборатории, промышленного типа. Поэтому работа с ними требует особого внимания по соблюдению техники безопасности. К выполнению работ студенты могут быть допущены лишь после изучения правил безопасного обращения с насосами, двигателями и электрическим оборудованием.
1.Пуск насосных агрегатов производится только с разрешения руководителя.
2.Категорически воспрещается всякое исправление и ремонт двигателей,
атакже насосов на ходу, подвинчивание болтов на движущихся частях, сальниках и трубопроводах, находящихся под давлением.
3.Все движущиеся и вращающиеся части насосного агрегата должны быть ограждены.
4.Соединительная муфта вала электродвигателя и насоса ограждается специальным съемным кожухом.
5.Пол в насосном помещении должен постоянно содержаться в
чистоте.
6.Помещение насосной станции освещается так, чтобы правильно и безопасно обслуживать агрегаты. Переносные лампы применяют только низкого напряжения (12 В).
7.При включении электродвигателя воспрещается касаться труб или другого оборудования.
8.Пуск и остановку электродвигателя разрешается производить только стоя на резиновом диэлектрическом коврике.
9.Насосы, электродвигатели и другое электрооборудование заземляется.
10.Электродвигатель немедленно (аварийно) отключают от сети в следующих случаях:
- при появлении дыма из двигателя или его пусковой аппаратуры; - при несчастном случае с человеком; - при сильной вибрации двигателя;
- при недопустимо высоком нагреве подшипников; - в случае резкого снижения частоты вращения, сопровождающегося
быстрым нагреванием двигатели.
7
Лабораторная работа №1
ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Цель работы: Изучить основные детали центробежных насосов. Выполнить эскизы рабочих колес, направляющего аппарата, конструкции сальника. Измерить: диаметры всасывающего и напорного патрубков насоса; диаметр рабочего колеса; входного отверстия колеса и ширину канала на выходе из рабочего колеса. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.
Теоретическая часть
Центробежные насосы относятся к числу лопастных насосов. Их работа основана на силовом взаимодействии лопастей рабочего колеса с обтекающим их потоком перекачиваемой жидкости.
К основным деталям центробежных насосов относятся корпус, рабочее колесо, направляющий аппарат, вал, подшипники и сальники.
На рисунке 1.1 приведена схема одноколесного центробежного насоса.
Рисунок 1.1. – Схема одноколесного центробежного насоса 1 – неподвижный корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – вал; 4 – лопасти; 5 – всасывающий
патрубок; 6 – напорный патрубок; 7 – всасывающий трубопровод; 8 – напорный трубопровод; 9 – приемный резервуар
Внутри неподвижного корпуса 1 помещено рабочее колесо 2, закрепленное на валу 3. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти 4, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности дисков и поверхности лопастей образуют межлопастные каналы
8
колеса, которые при работе насоса заполнены перекачиваемой жидкостью. Корпус насоса патрубками 5 и 6 соединен, соответственно, с всасывающим 7 и напорным 8 трубопроводами.
Если всасывающий трубопровод и корпус насоса наполнить жидкостью, а затем привести во вращение рабочее колесо, то жидкость, заполняющая его, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Далее жидкость, перетекая в корпус, попадает через напорный патрубок в напорный трубопровод. При этом у входа в рабочее колесо создается разряжение, и жидкость из приемного резервуара 9 под действием атмосферного давления поднимается по всасывающему трубопроводу в насос, где ее подхватывает рабочее колесо. Таким образом, в насосе обеспечивается неразрывность потока жидкости, что является необходимым условием для нормальной работы насоса. В зависимости от требуемых параметров и условий работы центробежные насосы имеют различные конструкции, но все они имеют общие детали: корпус, рабочее колесо, вал, подшипники и сальники.
Корпус насоса объединяет узлы и детали, служащие для подвода жидкости к рабочему колесу и отвода ее в напорный трубопровод. На корпусе монтируют подшипники, сальники и другие детали насоса. Корпус насоса может быть с торцевым или осевым разъемом. Конструктивно насосы изготавливают с осевым, боковым и двусторонним входом.
Рабочее колесо служит для передачи энергии от вращающегося вала насоса к потоку жидкости и является его самой важной частью. Рабочие колеса бывают с односторонним и двусторонним входом жидкости, полуоткрытые и закрытые.
Закрытое колесо состоит из двух дисков (рис. 1.2): переднего в виде широкого кольца 1 и заднего с втулкой 2, при ее помощи колесо крепится на валу. Между дисками расположены лопатки 3, которые образуют ряд криволинейных каналов колеса. Жидкость подводится к рабочему колесу оксиально (I), т.е. в направлении оси вала. В рабочем колесе (в пространстве между лопатками) направление струй жидкости изменяется от осевого (I) до радиального направления (II), перпендикулярного оси вала.
Рисунок 1.2. - Схема рабочего колеса закрытого типа 1- передний диск, 2 — основной диск, 3 — лопатки
9 |
|
На рабочем колесе закрытого типа возможна установка |
импеллеров |
(рис.1.3в), которые служат для разгрузки осевого усилия и защиты |
уплотнений |
от попадания твердых частиц. |
|
Колеса центробежных насосов для подачи чистых жидкостей имеют шесть-восемь лопаток. Рабочие колеса насосов для перекачки сточных жидкостей имеют 2-4 лопатки.
Полуоткрытое рабочее колесо (рис. 1.3а) отличается тем, что у него отсутствует передний диск, а лопасти примыкают к неподвижному диску, закрепленному в корпусе насоса. Такие колеса применяются в насосах, предназначенных для перекачивания суспензий и сильно загрязненных жидкостей (илов, осадков).
Рабочее колесо с двусторонним входом жидкости (рис. 1.3б) имеет два наружных диска и один внутренний. Конструкция колеса обеспечивает впуск жидкости с двух сторон, вследствие чего создается более устойчивая работа насоса и компенсируется осевое давление.
В отличие от большинства центробежных насосов, колесо осевого насоса (рис. 1.3 г,д) состоит из сидящей на валу втулки 5 и закрепленных на ней лопастей крыловидного профиля 3. Колесо похоже на винт корабля.
Рисунок 1.3. - Рабочие колеса центробежных и осевых насосов а — полуоткрытое; б — двухстороннего входа; в — с импеллером; г, д — колесо осевого
насоса 1 — передний диск; 2 — основной диск; 3 — лопатки; 4 — импеллер, 5 — втулка; 6 — вал
I — вход воды в рабочее колесо; II — выход воды
10
Материал рабочего колеса зависит от коррозионных свойств перекачиваемой жидкости. Изготавливают колеса в виде цельной отливки из модифицированного чугуна, бронзы или стали. В насосах, предназначенных для перекачки жидкостей с повышенным содержанием абразивных веществ (пульп, шламов и др.), применяют, рабочие колеса из марганцевой стали повышенной прочности.
Подводящее устройство (подвод) – участок проточной полости насоса от входного патрубка до входа в рабочее колесо. Подводящее устройство предназначено для подвода жидкости во всасывающую область насоса с наименьшими гидравлическими потерями и для равномерного распределения скоростей жидкости по живому сечению потока.
Подводы бывают (рис. 1.4): односторонними осевыми (применяются, когда рабочее колесо закреплено консольно на конце вала), боковыми (частный случай осевого подвода), кольцевыми (применяются в многоступенчатых насосах секционного типа в качестве подвода первой ступени), полуспиральными (применяются для уменьшения габаритов насоса в осевом направлении).
Рисунок 1.4. - Схемы входа жидкости в рабочие колеса центробежных насосов а — осевой; б — боковой в виде колена; в — кольцевой; г – полуспиральный 1 — вал, 2 — рабочее колесо, 3 — подвод
Отводящее устройство (отвод) - участок проточной полости насоса (рис.1.5) от выхода из рабочего колеса до выходного (напорного) патрубка, который предназначен для отвода жидкости из рабочего колеса в напорный патрубок или к рабочему колесу следующей ступени. Отвод придает жидкости определенное направление и уменьшает скорость ее движения на выходе из рабочего колеса.