Пластинчатые, шестеренные и винтовые насосы, устройство и принцип действия.

Конструктивно роторы выполняются в виде сопрягаемых зубчатых шестерен (шестеренные насосы), в виде одного или нескольких сопрягаемых винтов (винтовые насосы), с одной или

Рис. 12 Шестерённые насосы.

несколькими вращающимися пластинами (пластинчатые насосы). Подача роторных насосов равномерная, им не нужны клапаны для обеспечения всасывания или нагнетания. Роторные насосы используются для перекачивания чистых вязких жидкостей, не приводящих к износу трущихся поверхностей и большим утечкам через зазоры. Насос (рис 23.) состоит из ведущей 4 и ведомой 9 шестерен, входящих в зацепление и вращающихся в корпусе 3. При вращении шестерен, раскрываются их впадины, и в полости всасывания создаётся пониженное давление Р₁. Жидкость заполняет впадины и переносится в полость нагнетания, где вытесняется из неё зубьями входящими в зацепление и отводится при давлении нагнетания Р₂.

Рис.13. Запирание жидкости во впадинах шестерён.

В шестеренном насосе возникают явления запирания жидкости (рис.13). Во впадине зубьями создаётся давление до 40 МПа и жидкость нагревается. При выходе зуба из зацепления давление со стороны всасывания падает и жидкость вскипает, что может сорвать всасывание насоса. Предупреждают закипание жидкости различными конструктивными мерами: создают зазор 0,2-0,5 мм в зацеплении; соединяют впадины ведомой шестерни разгружающими сверлениями; делают соединительные полости на торцевых крышках.

В шестеренном насосе жидкость перекачивается посредством вращающихся шестерен, находящихся в зацеплении. Шестеренные насосы выполняют с внутренним или внешним зацеплением, с прямозубыми, косозубыми и шевронными шестернями. У косозубых и шевронных шестерен зацепление происходит не сразу по всей ширине, как у прямозубых, а постепенно. Такие насосы менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, меньше изнашиваются и работают плавно и бесшумно, обладают высокой равномерностью подачи.

На судах распространены шестеренные насосы с внешним зацеплением. Шестерни насоса находятся под действием разности давлений в полостях нагнетания и всасывания. Кроме того, на них действует реакция от вращающего момента на ведущей шестерне. Результирующая этих сил определяет радиальную нагрузку подшипников насоса. Наиболее нагруженными оказываются подшипники ведомой шестерни.

В шестеренных насосах с коэффициентом перекрытия зацепления, большим единицы, и в насосах, не имеющих зазоров при зацеплении, происходит запирание жидкости во впадинах. При таком зацеплении часть жидкости оказывается запертой во впадине шестерни входящим в нее зубом.

Уменьшение запертого объема, сопровождающееся сжатием жидкости, приводит к появлению дополнительной радиальной пульсирующей нагрузки на шестерни, валы и подшипники. Объемный КПД шестеренного насоса равен 0,7--0,85.

По мере изнашивания деталей это значение уменьшается. Потери энергии на трение также велики; они обусловлены трением торцов шестерен о боковые диски, трением в подшипниках и уплотнении.

Развитые поверхности трения вызывают значительные механические потери, поэтому механический КПД не превышает 0,6--0,7.

Рис.14. Винтовой насос.

1 — ведущий вал; 2 — ведомые винты; 3 — предохранительно-перепускной клапан.

Перед пуском насоса производят следующие операции:

1. Осматривают насос и его привод;

2. Насос заливают перекачиваемой жидкостью;

3. Открывают приёмный и напорный клапаны на трубопроводе;

4. Открывают арматуру на трубопроводах;

5. Запускают приводной двигатель.

ВНИМАНИЕ! Пуск насоса при закрытом нагнетательном клапане категорически запрещён.

Во время работы насоса следят за показаниями:

1.вакуумметра на приёмном патрубке;

2.манометра на нагнетательном патрубке;

3.амперметра приводного электродвигателя;

4.состоянием сальников и соединительной муфты.

Насос не обеспечивает напора и подачи:

1. Подсос воздуха в приёмном трубопроводе или через сальник;

2. Засорена сетка приёмного фильтра;

3. Нарушена регулировка перепускного (предохранительного) клапана (при ослаблении его пружины жидкость перепускается из нагнетательной во всасывающую полость);

4. Большие зазоры в радиальном и торцевых, направлениях и в зацеплении.

Насос греется или потребляет завышенную мощность:

1. Повышенное давление нагнетания;

2. Имеются механические повреждения в роторе;

3. Нарушены зазоры в зацеплении роторов.

 

    19. Центробежные компрессоры(ЦБК), их классификация.   

Центробежный компрессор. Основным узлом данного компрессора является набор лопастей, имеющих сложную форму и расположенных на равном расстоянии друг от друга на ободе диска. Лопасти (см. рисунок ниже) засасывают поступающий воздух, разгоняя его к выходной трубе. Под действием центробежной силы происходит сжатие воздуха. Перед выходом воздух можно прогонять дополнительно через диффузор, предназначенный для снижения потерь давления.

Мощность компрессора не полностью расходуется на сжатие газа – как и в любом механизме, компрессор имеет потери энергии. При движении газа в проточной части газодинамические потери влекут за собой снижение напора, это означает, что фактический напор у компрессора всегда меньше расчетного. На преодоление этих потерь идёт часть мощности компрессора. По аналогии – полезная производительность рабочих колёс всегда меньше расчетной.

В процессе работы компрессора вращающиеся детали (рабочее колесо, валы) трутся о перекачиваемый газ и немного изнашиваются. Также трению подвергаются подшипники и концевые уплотнения компрессора. Чтобы преодолевать это трение, требуются дополнительные затраты мощности, поэтому, чтобы рассчитать полезную мощность, необходимо из потребляемой мощности вычесть затраты, идущие на преодоление потерь. Сложное конструктивное исполнение проточной части компрессора затрудняет оценку потерь, однако использование компьютера позволяет довольно точно подсчитать потери, связанные с затратами мощности на трение в компрессоре. Все потери в ступенях компрессора суммируют.

В ступенях компрессора имеют место:

а) газодинамические потери, связанные с изменением скорости потока и направления его в проточной части;
б) дополнительные потери, связанные с ударным натеканием потока на лопатки, с отрывами потока и вихреобразованием газового потока;
в) потери в рабочем колесе;
г) объемные потери (протечки газа);
д) механические потери: внутренние механические потери от трения наружных вращающихся элементов о перекачиваемый газ и внешние механические потери вследствие трения в подшипниках и концевых уплотнениях компрессора.

Для компрессоров центробежного типа справедливо будет принять следующее уравнение:

Ws = u₂C_Θ2 – u₂C_Θ2,

где
Ws — входная мощность на валу,
u — скорость конца лопастей,
C_θ — касательные составляющие скоростей потока, который отскакивает от лопастей, на входе и выходе, соответственно.

В качестве привода для компрессорных машин центробежного типа используются:

• электрические двигатели стандартного исполнения с простой схемой запуска и удобными в эксплуатации характеристиками;
• турбины газовые с хорошей автономностью, более высокой, чем у электродвигателя обычного назначения, с частотой вращения 5500 - 6000 об/мин и возможностью экономичной системы регулирования;
• турбины паровые, воздушные (для холодильных компрессорных аппаратов) с высокой частотой вращения, до 100 000 об/мин.

К главным недостаткам центробежного компрессора следует отнести то, что для работы ему необходима очень высокая скорость вращения крыльчатки. Создаваемое компрессором давление равняется квадрату скорости крыльчатки, в связи с этим, базовая скорость компрессора составляет минимум 40 000 об /мин., однако может достичь и 200 000 об/мин. Это приводит к очень высокой скорости вращения ремня приводного механизма, что вызывает сильный шум при работе, и быстрый износ деталей компрессора. Проблему шума устраняют иногда с помощью установки дополнительного устройства, мультипликатора, теряя при этом часть КПД компрессора.

На малых оборотах эффективность такого компрессора очень мала, однако при увеличении числа оборотов происходит довольно быстрое увеличение мощности. По этой причине центробежный компрессор устанавливают на машины, где необходима высокая мощность и скорость и не принимается во внимание низкая интенсивность разгона.

Плюсы компрессоров центробежного типа: низкая цена, простота установки. Благодаря этому центробежные компрессоры стали популярны в автомобилестроении.

В случае уменьшения расхода центробежного компрессора и размера лопаток снижение КПД этих компрессоров не так значительно, поэтому основной областью применения центробежных компрессоров можно считать газотурбинные установки с незначительными расходами рабочей среды и параметрами степеней сжатия. В этой области применения центробежные компрессорные установки превосходят осевые по КПД и массе, имея одинаковую степень сжатия.

К явным достоинствам центробежных компрессоров относятся простота конструкции, небольшое количество комплектующих деталей, лучшие характеристики процесса перекачивания, невысокая чувствительность к эксплуатационным условиям.

Недостатком этого типа компрессоров считается меньший уровень КПД, по сравнению с осевыми, из-за сложности исполнения многоступенчатого сжатия. При простом конструктивном исполнении центробежного компрессора его размеры растут в прямо пропорциональной зависимости от расхода воздуха, проходящего через него. К недостаткам также можно отнести и пониженную лобовую производительность.

Главное достоинство центробежного компрессора по сравнению с осевым состоит в его возможности получать более высокие показания по степени сжатия за одну ступень – она превышает 5…6, а в перспективных авиационных компрессорах может достигать и 12. КПД у ступени центробежного компрессора может достигать 0,85, что меньше, чем у осевого компрессора. Значения КПД, близкие к выше названной величине, типичны для компрессоров авиационных газотурбинных двигателей, имеющих относительно высокую производительность.

 

 

Принцип действия ЦБК

Центробежные компрессоры представляют собой оборудование, входящее в группу компрессоров динамического типа с радиальной конструкцией. Главным преимуществом установок данного типа является их высокая производительность, которая в разы превышает показатели компрессоров других видов. Благодаря этому, центробежные воздушные компрессоры, устройство которых позволяет использовать их при интенсивной эксплуатации, широко используются в промышленных масштабах – в нефтеперерабатывающей отрасли, металлообработке и других сферах деятельности.

Устройство и принцип работы центробежных компрессоров основаны на динамическом сжатии газообразной среды. Основным элементом данного оборудования является ротор, оснащенный валом с рабочими колесами, расположение которых симметрично. В процессе работы оборудования, на частицы газа действует сила инерции, которая возникает благодаря наличию вращательного движения, совершаемого лопатками колеса. При этом происходит перемещение газа от центра компрессора к краю рабочего колеса и в результате газ сжимается и приобретает скорость. Далее скорость газа снижается и последующее сжатие происходит в круговом диффузоре – кинетическая энергия переходит в потенциальную. На следующем этапе газ поступает в обратный направляющий канал и переходит в следующую ступень установки.

Важным отличием центробежных установок от оборудования другого типа является отсутствие контакта между маслом и газом. В случае с агрегатами данного типа требования к смазке рабочих элементов оборудования значительно ниже, нежели в установках объемного действия. При этом смазка полностью защищает от ржавчины элементы оборудования, а масло, имеющее слабое окисление, смазывает зубчатые колеса, уплотнения и подшипники максимально эффективно.

Так, работа компрессора центробежного имеет достаточно простой принцип действия и основывается на вращательном движении лопастей рабочего колеса, который является одним из главных рабочих элементов установок центробежной группы. При этом, данному оборудованию характерно быстрое повышение уровня давления и достижение его максимальной величины за короткий период работы агрегата.

Одна из главных особенностей установок данного типа заключается в зависимости потребляемой оборудованием мощности, давления сжимаемого газа и его коэффициента полезного действия от уровня производительности компрессора. Характер и степень данной зависимости указывается в рабочих характеристиках установок, при этом индивидуально для каждой модели оборудования.

Конструкция, а также принцип работы центробежных компрессоров являются достаточно простыми в сравнении с установками других типов. Данная особенность позволяет получить сразу несколько преимуществ – возможность длительного срока использования оборудования при его интенсивной эксплуатации и высоком уровне эффективности работы. При этом, данное оборудование на протяжении всего периода использования требует минимального технического обслуживания, а в случае необходимости, легко поддается ремонту при поломках различных типов.

 

Конструкция ЦБК

Центробежные компрессоры – устройство и основные элементы

Компрессорные установки, состоящие в группе оборудования центробежного типа, представляют собой широкое разнообразие агрегатов, различных по своим характеристикам и техническому оснащению. Но при этом, центробежным компрессорам характерно общее стандартное оснащение. Так, оборудование данного типа включает в себя такие основные элементы, как:

- корпус оборудования;

- патрубки – входное и выходное устройства;

- рабочие колеса;

- диффузор;

- привод – может быть различных типов (дизельный, электрический и другие).

Конструкция центробежных установок может быть различной в зависимости от количества в оборудовании следующих элементов:

- ступеней – одно- и многоступенчатые;

- роторов – однороторные и многороторные.

Кроме того, устройство центробежных компрессоров также имеет классификацию и по типу корпуса:

- Установки с разъемом корпуса горизонтального типа – в данном случае корпус имеет горизонтальное разделение на две части. Подобные особенности конструкции установки обеспечивают легкий доступ к ротору оборудования в случае необходимости. Используются агрегаты данного типа при необходимости получения давления с показателем ниже 60 атмосфер.

- Оборудование с разъемом корпуса вертикального типа – данное оборудование устанавливается в специальный цилиндр и применяется в технологических процессах, где уровень давления доходит до 700 атмосфер. При этом цилиндр содержит такие же диафрагмы и ротор, как и оборудование, корпус которого имеет горизонтальный разъем.

- Установки, оснащенные редуктором – данное оборудование, как правило, оснащено несколькими валами и редуктором, обеспечивающим передачу движения с мотора на вал. Применяются подобные компрессоры при необходимости получения давления с показателем ниже среднего.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: