Совместно с улучшением качества покрытия материала применяют защитные покрытия металла:
1. Наплавка поверхностей твердыми сплавами;
2. Металлизация поверхностей в холодном состоянии;
3. Местная поверхностная закалка.
В некоторых насосных установках снижение кавитации достигнуто впуском небольшого количества воздуха во всасывающий патрубок насоса. Однако это приводит к снижению производительности насоса и уменьшению вакуумметрической высоты всасывания. Для предупреждения развития кавитации нельзя располагать насос слишком высоко над поверхностью воды в приемном резервуаре. Обычно зона кавитации располагается вблизи зоны всасывания, где поток жидкости встречается с лопастями насоса. Вероятность кавитации тем выше, чем ниже давление на входе в насос. Чем больше скорость движения потока жидкости, тем более неравномерно происходит обтекание рабочих лопастей потоком жидкости. Для предупреждения возникновения кавитации уменьшают скорость, увеличивают количество воздуха на всасывании.
В центробежных насосах часть жидкости из области высокого давления проходит через небольшой зазор между рабочим колесом и корпусом насоса в зону низкого давления. Если насос работает с существующим отклонением от расчетного режима в сторону повышения давления при нагнетании, то утечки через уплотнения между колесом и корпусом возрастают. Из-за высокой скорости жидкости в уплотнениях также появляются кавитационные явления, что приводят к разрушению рабочего колеса и корпуса насоса. Кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости, когда давление в потоке становится равным давлению насыщенных паров или давлению парообразования. Такой скорости соответствует граничные значения критерия гравитации ч.
а) Если ч > 1, то поток является сплошным однофазным (докавитационный);
б) Если ч = 1, то поток является кавитационным или двухфазным;
в) Если ч < 1, то поток пленочный с устойчивым отделением кавитационной области от остального потока.
г) Если ч < < 1, то поток является сверхкавитационным.
Высота всасывания
где, P1- абсолютное давление на входе в насос;
C1 - абсолютная скорость на входе в насос;
Pа - давление на свободной поверхности жидкости;
Hг - геометрическая высота всасывания. Разность отметок двух горизонтальных поверхностей одна, из которых проходит через точку полости всасывания с минимальным давлением, а вторая совпадает со свободной поверхностью перекачиваемой жидкости.
Уравнение Бернулли для сечения I-I:
где - статическая высота всасывания;
- потери во всасывающем трубопроводе.
Разрежение, созданное рабочим колесом насоса, расходится на преодоление потерь во всасывающем тракте на подъем жидкости на геометрическую высоту, на создание скорости и динамического напора на входе в рабочее колесо.
Максимальная статическая высота всасывания :
где - кавитационный запас. Чем больше , тем более постоянны значения мощности и напора.
с - кавитационный коэффициент быстроходности. Чем больше с, тем более кавитационными свойствами обладает насос. Наилучшим диапазоном значений кавитационного коэффициента быстроходности с является 800…1000.
Для предупреждения кавитации предусмотрен предел кавитации д.
- допустимая статическая высота всасывания;
- геометрическая высота всасывания
Пьезометрический напор, который определяет запас потенциальной энергии связанным с давлением парообразования при определенных значениях температуры t:
При t = 0оС,
При t = 20оС,
При t = 100оС,
Самотяга
Связь между параметрами нагнетателя и трубопровода на примере дымососа забирающего газ из хвостового хода парогенератора и подающего в атмосферу через дымовую трубу.
Уравнение Бернулли имеет вид:
где, - статическое давление в начале участка 1-1;
- статическое давление в конце участка 2-2;
- плотности воздуха и газа;
- высота трубы;
- полный напор, развиваемый дымососом.
На всех участках газового тракта, а также на участках воздушного тракта после воздухоподогревателя из-за наличия разности плотностей атмосферного воздуха, возникает самотяга или естественная тяга системы.
Самотяга вычисляется из суммы всех сопротивлений тракта, так как она способствует движению потока. Еще самотяга создает дополнительное сопротивление движению потока. При этом знак « + » соответствует движению потока снизу вверх, а знак « - » соответствует движению потока сверху вниз. Если плотность газа больше плотности воздуха, то самотяга отрицательна и при этом увеличивается напор и мощность дымососа. Если же плотность газа меньше плотности воздуха, то самотяга положительна и величина напора дымососа Н снижается. Равенство плотностей даёт нулевую самотягу и дымосос работает на преодоление разности статических давлений и кинетических энергий во входном и выходном сечениях газового тракта, а так же на покрытие потерь газового сопротивления.
Самотяга не может обеспечить преодоление гидравлического сопротивления воздушного и газового трактов современных парогенераторных установок, если он составляет больше 5...6 кПа. Для чего применяют механические побудители движения потока, такие как воздуходувки и дымососы. На пиковых теплофикационных водогрейных установках ТЭЦ гидравлическое сопротивление достигает 0,2…0,3 кПа и с этим справляется самотяга дымовой трубы.
Основные конструктивные узлы центробежных нагнетателей
К основным конструктивным узлам центробежного нагнетателя относят:
1. Рабочее колесо;
2. Вал с деталями для крепления;
3. Корпус;
4. Направляющие аппараты;
5. Всасывающие напорные патрубки;
6. Подшипники и сальники;
7. Соединительные муфты.
Рабочее колесо предназначено для преобразования энергии и передачи ее потоку жидкости. Рабочее колесо отливают из сортов серого чугуна, углеродистых и легированных сталей различных сплавов цветных металлов. Выбор материала определяется условиями работы, размерами и частотой вращения, а также характерами перемещаемой среды.
Вал предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя к рабочему колесу. Вал либо отковывают, либо изготавливают из прокаток. Материалом служит специальная легированная или углеродистая конструктивная сталь. Материал должен выдержать воздействие больших поперечных сил возникающих при высокой частоте вращения вала. Вал с насаженными на него деталями называется ротором нагнетателя.
Корпус выполняется из двух основных конструктивных форм: секционный и с горизонтальным разъемом. Секционный корпус состоит из нескольких одинаковых основных и двух замыкающих секций, несущих всасывающий и напорный патрубки. Каждая секция представляет собой литую из чугуна или стали толстостенную оболочку, включающую в себя разделительную диафрагму, а также прямой и обратный направляющие аппараты. Большим достоинством секционной конструкции корпуса является возможность создания из одинаковых секций насосов различных давлений. При этом изменяются только размеры вала, стяжных болтов и плиты, которая предназначена для установки и крепления нагнетателя и электродвигателя. Недостатками секционной конструкции корпуса являются сложность монтажа и малая доступность рабочих колес для осмотра. Корпус с горизонтальным разъемом состоит из двух одинаковых цельнолитых из чугуна или стали половин, из которых нижняя несет всасывающий и напорный патрубки.
Подшипники центробежных насосов выполняются различной конструкции. Насосы малой мощности, как правило, снабжаются шариковыми подшипниками, смазка которых осуществляется жидким маслом из ванны в корпусе подшипника. Более крупные центробежные насосы конструируются с применением роликовых подшипников с цилиндрическими и коническими роликами. Крупные насосы большой подачи выполняются с подшипниками скользящего трения. Смазка подшипников бывает двух видов: густая консистентная (солидол) и жидкостная (турбинное масло или автол).
Сальники. При наличии избыточного давления или вакуума во внутренних полостях насоса в местах прохода вала через стенки корпуса применяются особые уплотнительные устройства, называемые сальниками или уплотнениями контактного трения. Сальник, расположенный со стороны всасывания, не должен пропускать в насос воздух. Сальник со стороны нагнетания должен предотвращать утечку жидкости из насоса. Сальники центробежных насосов имеют мягкую набивку, материалом для которой служит пенька, хлопок, асбестовый шнур.
Соединительная муфта применяется для соединения вала нагнетателя и вала электродвигателя. Применяют для предупреждения передачи вибраций и ударов с валов насоса на вал двигателя и обратно.
Конструкции центробежных насосов
В теплоэнергетике и различных отраслях промышленности применяются центробежные насосы, разнообразные по основным параметрам и конструкциям. Это вызвано различием условий работы и эксплуатационных требований. Все центробежные насосы могут быть разделены на следующие группы:
· для чистой воды;
· конденсатные;
· питательные;
· для кислых сред;
· для подачи смесей жидкостей и твердых частиц.
Насосы для чистой воды применяются для хозяйственного, технического и противопожарного водоснабжения электрических станций и промышленных предприятий. Они бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Насосы этого типа создают напоры в пределах 15...80 м вод. ст. Частота вращения составляет 1500... 3000 об/мин, диаметр рабочих колес 130...330 мм, полный КПД -- в пределах 50...85%.
Конденсатные насосы применяются для удаления конденсата, а также как горячие, дренажные насосы бойлерных установок. Они предназначены для перекачивания конденсата и дренажа при температуре до 393К (120оС)
Питательные насосы применяются для подачи питательной воды в паровые котлы. В большинстве случаев это центробежные многоступенчатые насосы высокого давления, приспособленные к подаче воды с высокой температурой.
Насосы для кислых сред изготовляются из специальных нержавеющих сталей. Они перекрывают область расходов от 5 до 300 м3/ч при напорах от 7 до 500 м вод. ст.
Насосы для подачи смесей жидкостей и твердых частиц используют для перекачивания золосмеси и шлакосмеси в системах гидрозолоудаления, а также при очистке каналов и колодцев. Поток жидкости, содержащей твердые частицы, проходя с большой скоростью через проточную часть насоса, истирает его внутренние поверхности. Поэтому рабочее колесо изготавливается из материалов повышенной стойкости к истиранию и имеет особую конструкцию смесепроводящих каналов, рассчитанных на прохождение крупных твердых частиц. Песковые насосы с диаметром напорного патрубка до 200 мм могут пропускать смеси с твердыми частицами размером до 25 мм и развивать подачу до 500 м3/ч.
Обозначения и маркировка насосов общего назначения, за исключением специальных конструкций, определены государственным стандартом. Обозначение насоса включает три буквы: Ц -- центробежный, Н -- насос, С -- секционный; и два числа: первое -- подача насоса Q, м3/ч, второе -- напор Н, м ст. жидкости. Например, ЦНС-22-88 означает: центробежный насос секционного типа с подачей 22 м3/ч и напором 88 м.
ГОСТ также определяет тип центробежных насосов с двусторонним входом, обозначаемым буквой Д. Подача и напор обозначаются в марке, так же как и в секционных насосах. Например: Д-2000-100 означает: центробежный насос двустороннего входа с подачей 2000 м3/ч и напором 100 м. СВПТ - секционный высокого давления паротурбинный.
Особенности работы дымососов и мельничных вентиляторов
Вентиляторы по назначению делятся на:
· Дутьевые;
· Мельничные;
· Пылевые;
· Вентиляторы горячего дутья;
· Основные дымососы;
· Рециркуляционные дымососы.
Дутьевые вентиляторы работают на холодном воздухе при температуре до 25оС, через систему воздухопроводов и воздухоподогревателя подают воздух в топочную камеру. Этот воздух называют первичным, а воздух, подаваемый с топливом - вторичный. Дутьевые вентиляторы выполняют с объемными профилирующими лопастями отогнутыми назад. КПД такого вентилятора примерно равен 90%.
Мельничные вентиляторы применяют в системах пылеприготовления. Используются для подачи горячего вторичного воздуха вместе с угольной пылью, через горелки в топочную камеру. Воздух, подаваемый мельничным вентилятором, содержит большое количество угольной пыли с размером частиц до 30 мкм. Особенность их состоит в том, что существует уменьшение расхода воздуха с увеличением концентрации пыли.