Для обеспечения надежной и долговечной работы насосного агрегата валы насоса и электродвигателя должны быть установлены соосно, т. е. в пространстве их оси должны лежать на одной прямой. При изготовлении деталей насоса и электродвигателя весьма затруднительно выдержать размеры с точностью, которая обеспечила бы соосность при агрегировании. Поэтому при установке насоса и электродвигателя на общей плите их валы центруют, т. е. регулируют с помощью прокладок.

При поставке агрегированных насосов эту работу выполняет завод-изготовитель. Однако центровка агрегата может нарушиться при транспортировке, а также при деформации тонкостенной фундаментной плиты в результате старения металла или при неравномерном прилегании ее к фундаменту. Схема нарушения соосности валов приведена на рис. 1. В первом случае оси вала смещены в горизонтальной или вертикальной плоскостях, оставаясь при этом параллельными, во втором — они скрещиваются. В обоих случаях, если отклонения превышают определенные величины, агрегат работает ненормально: появляется шум, вибрация, возрастает потребляемая мощность, греются подшипники и муфта. Детали насоса и электродвигателя при такой работе изнашиваются в несколько раз быстрее обычного.

Рис. 1. Схема нарушения соосности валов.

Допустимые отклонения в несоосности валов (табл. 1) зависят от их быстроходности и массы вращающихся деталей. Чем выше стоимость агрегата, тем более жесткие требования предъявляются к соосности валов.

Таблица 1. Допустимые величины перекоса и параллельного смещения осей валов
при диаметре муфты 500 мм (СНиП III-Г. 10.3—69)

При центровке агрегатов необходимо соблюдать следующие основные положения: в агрегатах с редуктором диктующим агрегатом является редуктор, который устанавливают, выверяют и фиксируют штифтами; насос, электродвигатель и гидромуфту центруют по редуктору; в агрегатах с гидромуфтой насос и электродвигатель центруют по гидромуфте, предварительно выверенной, закрепленной и зафиксированной; в агрегатах без редуктора центровку выполняют по насосу, который предварительно выверяют, крепят и фиксируют; центровку агрегата, не имеющего общей плиты, выполняют в два этапа: предварительно — перед заливкой фундаментных болтов и окончательно — после закрепления насоса к фундаменту; центровку агрегата, имеющего общую фундаментную плиту, производят после ее выверки, подливки и затяжки фундаментных болтов. Окончательно валы насосного агрегата центруют после присоединения к нему трубопроводов.

Рис. 2. Центровка валов насоса и электродвигателя:
а — с помощью индикаторов; б — с помощью двух пар скоб и щупа;
1— полумуфта; 2 — скоба; 3 — индикатор; 4 — щуп.

Известно несколько способов контроля соосности валов. Наиболее распространенным является центровка с помощью скоб закрепленных на полумуфтах центруемых валов (рис. 2). Соосность контролируют индикатором. В других конструкциях вместо индикатора применяют болты с заостренными и закругленными концами; зазоры измеряют щупом. Для сокращения времени на центровку валов применяют две пары скоб, располагаемых диаметрально на полумуфтах. Варианты крепления их к полумуфтам показаны на рис. 3.

Рис. 3. Способы крепления скоб к полумуфтам:
1 — полумуфта; 2 — скоба.

В процессе центровки муфту со вставленными пальцами поворачивают и устанавливают поочередно на угол 90, 180, 270 и 360° (при двух парах скоб достаточно проверить зазоры при углах 90 и 180°). При этом отмечают разность показаний индикатора (или разность зазоров). Для достижения соосности электродвигатель (насос, гидромуфту) перемещают в необходимом направлении. Вертикальное перемещение производят за счет подкладывания под лапы металлических пластин, которые следует выбирать такой толщины, чтобы общее количество их не превышало трех. При большем количестве крепление теряет жесткость.

«Прочитали в февральском номере журнала «За рулем» за этот год, что в мастерской г. Каунаса ремонтируют коленчатые валы мотоциклов «Ява» заменой шатуна. Расскажите, пожалуйста, как проверяют после этого центровку вала. От группы «явистов» — П. Русанов, г. Ставрополь».

«При ремонте двигателя мотоцикла ИЖ Планета уронил коленчатый вал. Как восстановить теперь его центровку! — К. Пусков, г. Вышний Волочек».

Соосность, цапф коленчатого вала (и коренной шейки в трехопорных валах) — обязательное условие нормальной работы двигателя. Чем больше их несоосность, тем сильнее вибрация двигателя, выше механические потери и меньше срок службы коренных подшипников коленчатого вала (внутренние их кольца перекашиваются и защемляют шарики или ролики). Иногда страдают даже посадочные гнезда в картере. Коленчатые валы отечественных мотоциклов (кроме «Днепра»), а также «Явы» и «Паннонии» выполнены составными (рис. 1). Их цапфы и шейки (пальцы) соединены со щеками (маховиками) посредством прессовой посадки — диаметр отверстия при этом меньше диаметра пальца или цапфы. В коленчатых валах двухцилиндровых ижевских двигателей мотоциклов ИЖ Юпитер, ИЖ Юпитер 2 цапфы после сборки приварены к щекам.

Чтобы обеспечить соосность (в пределах до 0,01 мм), на заводе цапфы шлифуют уже на собранном коленчатом валу. Вследствие этого наружная (шлифуемая) часть цапфы становится эксцентричной по отношению к запрессованному концу; при ремонте вала замена цапфы без последующей шлифовки невозможна.

Необходимость проверить соосность коленчатого вала возникает обычно после его ремонта, разборки двигателя без соответствующих приспособлений (исключающих деформацию вала) и в других подобных случаях.

Ремонт коленчатого вала, связанный с заменой шатунных подшипников, предусмотрен только на мотоциклах «Ява». Для них завод выпускает специальный комплект: шатун в сборе с роликовым подшипником и пальцем. Методика этой работы подробно изложена в книге «Ремонт мотоциклов «Ява» (А. К. Михеев и Б. В. Синельников, «Машиностроение», 1971).

Соосность цапф (и коренной средней шейки) вала определяют по биению их посадочных поверхностей при вращении вала в поверочных центрах или центрах токарного станка (рис. 2). Величину биения — она- вдвое больше величины несоосности — измеряют закрепленным на стойке индикатором часового типа с ценой деления 0,002—0,01 мм.

В домашних условиях, при отсутствии таких центров соосность вала с достаточной точностью можно определить на ровной поверхности стола или стекла. На цапфы надевают коренные подшипники так, как они располагаются в двигателе. Если внутренние кольца их садятся со значительным натягом (например, у мотоциклов Ява), лучше воспользоваться другими, технологическими подшипниками, даже изношенными, внутреннее отверстие которых шлифуют (хотя бы шкуркой) для более легкой их установки. В противном случае можно повредить вал при монтаже и снятии подшипников.

Далее кладут вал на М-образные подставки, деревянные или металлические, устойчиво закрепленные на столе (рис. 3). К концам вала подводят индикаторы (в крайнем случае можно работать одним) и, вращая вал, определяют на одинаковом расстоянии от подшипников наивысшие и низшие точки цапф, отмечая их соответственно знаками «+ » и « — ».

Поворачивают вал так, чтобы ось шатунного пальца располагалась горизонтально в одной плоскости с цапфами. Наивысшие (или низшие) точки должны находиться при этом примерно в одной плоскости. Если это условие нарушено, значит, щеки развернуты одна относительно другой на шатунном пальце (рис. 4). Ударами молотка по выступающей щеке поворачивают ее в сторону другой щеки до совмещения их в одной плоскости. Добившись этого, вновь определяют места наибольших отклонений цапф и ставят вал так, чтобы шатунный палец находился вверху. Если при этом обе точки «+» окажутся вверху (рис. 5), щеки нужно сжать с противоположной пальцу стороны молотком или струбциной, а если внизу (рис. 6), — наоборот, раздвинуть щеки рычагом. Постепенно меняя их положение, добиваются минимального биения цапф. Допустимой считается величина до 0,03 мм.

Иногда места наибольших отклонений цапф располагаются по обе стороны от оси вала. Это значит, что цапфы отстоят на разных расстояниях от шатунного пальца. Биение, вызываемое этим обстоятельством, устранить правной вала невозможно. Если оно превышает 0,05 мм, вал следует заменить.

Центровку коленчатого вала двигателя Ява 350, имеющего среднюю коренную шейку, проводят аналогичным образом. Сначала добиваются соосности одной цапфы со средней шейкой, а затем другой.

Б. СИНЕЛЬНИКОВ, инженер

Центровка валов электродвигателей и механизмов производится с целью, чтобы их оси находились на одной прямой. Несоосные вращающиеся валы создают значительные нагрузки, приводящие к разрушениям, преждевременному выходу деталей из строя и значительному шуму.

Соосно выставить механизмы не всегда получается, поэтому применяют с компенсацией расцентровки осей упругими элементами. Они выполняют свои функции до определенной величины несоосности. Центровка валов по полумуфтам наиболее удобна. Их поверхности являются базовыми, на них и крепятся измерительные приспособления. В теплоэнергетике большая часть машин работает с упругими втулочно-пальцевыми муфтами (МУВП). В мощных агрегатах применяются зубчатые муфты (МЗ).

Параметры центровки

Центровка валов индикаторами проверяется по следующим параметрам:

• R - взаимное радиальное смещение цилиндрических поверхностей полумуфт (радиальная расцетровка).
• T - разница раскрытия торцов полумуфт в вертикальной и горизонтальной плоскостях (торцевая или угловая расцентровка).

Требования к муфтам

Допустимая расцентровка уменьшается с ростом частоты вращения. Она составляет для МУВП 0,12 мм при 1500 об/мин и 0,05 мм при 3000 об/мин.

Важно! При выборе муфты необходимо проверить соответствие ее характеристик техническим условиям, согласно которым ее осевое и радиальное биение не должно быть выше 0,05 - 0,08 мм. Посадка на валу создается плотная. До разборки на полумуфты наносятся метки, по которым можно будет восстановить их взаимное расположение. Нарушение этих правил может уменьшить точность центровки.

Горизонтальность установки валов

Фактически ось не является прямой, поскольку изгибается под влиянием собственного веса и других нагрузок. При центровке агрегата нужно контролировать положение валов относительно горизонта. Контроль производится на шейках подшипников. Можно использовать рядом расположенную ровную поверхность вала с помощью уровня «Геологоразведка» (цена деления 0,1 мм на 1 м).

Устройства для контроля центровки

Опытные мастера способны произвести контроль центровки, приложив металлическую линейку к муфте и по просвету определив соосность. Но для большей уверенности, чтобы уложиться в норму, можно воспользоваться пластинчатым щупом или индикатором ИЧ-0,01. Последний обеспечивает необходимую точность 0,01 мм, которой достаточно, чтобы уложиться в норму.

Сначала разъединяются полумуфты, а затем на них или на валах рядом устанавливают приспособления для центровки валов электрических машин. Они должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибались в процессе измерений. Измерения можно проводить также при соединенных муфтах.

После установки и укрепления приспособлений проверяется работоспособность механизма индикатора. Для этого следует оттянуть и вернуть на место измерительные стержни. При этом стрелка должна прийти в исходное положение.

Осевые и радиальные зазоры проверяются путем одновременного поворота обоих роторов из исходного положения на углы 90°, 180° и 270° в сторону вращения привода.

Как центрировать агрегаты?

Перед измерениями проверяется затяжка анкеров и Ослабление крепления, наличие трещин в раме, дефекты фундамента, неравномерная осадка пола являются причинами нарушения центровки при работе механизмов.

Приспособления устанавливаются на полумуфты, затем замеряется расцентровка:

• радиальная в вертикальной плоскости;
• радиальная в горизонтальной плоскости;
• торцевая в вертикальной плоскости;
• торцевая в горизонтальной плоскости.

По результатам измерений производится корректировка положения осей валов. Для этого опоры перемещают по вертикали с помощью прокладок, а по горизонтали болтами, расположенными на раме. Центровочную скобу устанавливают в положение большего значения параметра расцентровки, после чего опоры перемещают на величину фактической расцентровки.

Центровка валов производится поочередно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После окончания процесса перемещения и фиксации опор измерения производят повторно. Если это необходимо, их корректируют снова.

Центровка насосных установок

Центровка валов насоса и электродвигателя необходима для балансировки вращающихся деталей. Это относится не только к колесу и валу, но и к ротору электродвигателя. Обязанностью изготовителя является демонстрация агрегата в рабочем режиме подачи без превышения допустимого уровня вибрации. Цены на промышленные агрегаты высокие, а при дальнейшей эксплуатации доказать вину производителя будет почти невозможно.

Стандарты предусматривают, что после пуска ответственность за вибрацию в дальнейшем ложится на потребителя. Испытания насоса должны проводиться на штатном месте его эксплуатации. Особое внимание уделяется фундаменту и опорной раме, на которую устанавливаются двигатель и насос.

Места стыковки (монтажные приливы) должны быть тщательно обработаны, чтобы размеры зазоров не были больше 0,2 мм на 1 м стыка. В местах соединений предусматривается возможность регулировки уровней прокладками толщиной от 1,5 до 3 мм.

Для насосов мощностью выше 150 кВт по стандарту центрирование производится винтами в вертикальной и горизонтальной плоскостях (не менее шести винтов для горизонтального насоса и не менее четырех - для вертикального). Их количество зависит от веса оборудования.

Важно! Центровка соединения привода и насоса производится и контролируется перед монтажом и в течение всего периода эксплуатации. Также нужно обратить внимание, что двигатель и насос бытового назначения помещаются в общем корпусе и отцентрированы на заводе. Их контролировать и выставлять не нужно.

Если между насосом и двигателем установлен редуктор, в первую очередь следует отцентровать его и закрепить штифтами. Остальные валы агрегата ориентируются по нему. При поступлении насосов с завода в сборе с электродвигателями центровка валов агрегатов производится по двигателям. При сборке насоса на опорной раме вал двигателя выставляется по нему.

Балансировка карданного вала

Центровка карданного вала производится для устранения вибраций, возникающих при работающем двигателе. Причинами дисбаланса могут быть:

• нарушение требований в технологии изготовления вала или после его ремонта;
• неправильная сборка;
• нарушена центровка деталей вала и сопрягаемых частей трансмиссии;
• погрешности термической обработки изделия;
• механические повреждения.

Сначала выявляется дисбаланс, а затем производится его устранение путем установки противовеса. Работа производится на специальном оборудовании станции техобслуживания. Для этого используют

Реальные условия работы карданного вала имитируются за счет его вращения электродвигателем через передачу (обычно ременную).

Отклонения определяются датчиками, перемещающимися по длине вала. Специальная программа обрабатывает результаты измерения, после чего определяется место установки и величина балансировочного груза. Специалист по техобслуживанию добавляет груз, высверливает металл или устанавливает прокладки для обеспечения соосности.

Приборы для центровки

Произвести самые простые измерения при проверке центровки валов можно с помощью складного метра и металлической линейки. Для правильных измерений необходимо более точное приспособление для центровки валов: скоба с отсчетным устройством, пластинчатый щуп, микрометр, штангенциркуль.

1. Штангенциркуль - прибор для измерения диаметров (наружных и внутренних) и длины деталей до 4000 мм. Отдельные типы позволяют определять глубины, расстояния до внутренних и наружных уступов, производить разметку. Уровень точности составляет от 0,01 мм до 0,1 мм. Приборы могут быть механическими и цифровыми - с выводом измеренных значений на дисплей. Измерения производят с ослаблением крепления штанги, после чего передвигают измерительную наружную губку, пока вал слегка не зажмется с двух сторон. Затем винтом микрометрической подачи подводится рамка с нониусом и закрепляется зажимом. Целые миллиметры отсчитываются по делениям на штанге, а доли - по нониусу.
2. Микрометр - прибор для измерения наружных диаметров и длины деталей до 2000 мм с точностью от ±0,001 мм до 0,01 мм. При проведении измерений деталь зажимается мерительными поверхностями прибора путем вращения микрометрического винта с трещоткой, пока последняя не начнет проскальзывать.
3. Скобы с отсчетным устройством служат для измерения внешних диаметров и длины деталей до 1000 мм. Прибор для центровки валов крепится на переставную пятку, а на подвижной находится индикатор с делениями. Измерения можно производить с точностью от ±0,002 до 0,01 мм.
4. Пластинчатый щуп - набор калиброванных пластин для измерения зазоров между торцами полумуфт центрируемых валов. Его можно применять как индикатор зазора между штифтом центровочной скобы и корпусом полумуфты. Пластины щупа вставляют в зазор с небольшим трением, которое поддерживается приблизительно одинаковым при каждом измерении.
5. Уровень - прибор для проверки горизонтальности плит фундамента и рам агрегатов с приводами, а также для выверки линий валов электроприводов и механизмов. Применяют рамное устройство типа «Геологоразведка», где угол наклона определяется перемещением микрометрического винта, пока воздушный пузырек в ампуле с жидкостью не достигнет нулевого положения.

Лазерная центровка валов

Системы лазерной центровки выпускаются одно- и двухлучевые. Последняя является более точной и функциональной.

Измерительный блок устанавливается на валу и создает лазерный луч вдоль его центра вращения. От противоположного блока, установленного на сопрягаемом валу, детектируется другой луч. Оба сигнала улавливаются фотоприемниками, и при разных угловых положениях валов с высокой точностью определяется их расцентровка. Путем сравнения показаний при разных угловых перемещениях валов можно производить их центровку в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Система «Квант-ЛМ»

Большой популярностью пользуется центровка валов с применением лазерной системы «Квант-ЛМ», разработанной компанией «БАЛТЕХ». Производится центровка машин горизонтального и вертикального исполнения. Встроенный вычислительный блок сравнивает и обрабатывает сигналы от измерительных блоков. Результаты выводятся на дисплей, где показано состояние центровки относительно допустимой области, выделенной зеленым цветом, и запредельной зоны (красный цвет).

Система «Квант-ЛМ» позволяет устранить вибрации, уменьшить количество простоев и ремонтных работ, увеличить срок службы подшипников, уплотнений и муфт.

Заключение

Расцентровка роторов агрегатов является распространенным дефектом, который можно устранить. Для этого необходимо знать влияющие на нее факторы и способы центровки валов. Обычно центровка валов производится концентричной и параллельной установкой торцовых поверхностей полумуфт с помощью специальных приборов.

Если зазор в вертикальной плоскости между полумуфтами будет в верху будет больше чем внизу, то тогда необходимо П - образные стальные прокладки подложить под ближайшие к муфтам болты между станиной насоса и двигателя и рамой.

Важнейшим условием долговременной работы насоса и двигателя является горизонтальное положение рамы и соответственно оси ротора, отклонение от горизонтальности осей вала и рабочего колеса насоса и двигателя должны быть на 1м не более 0,04 мм, иначе будет возникать горизонтальная составляющая общей нагрузки ротора и подшипники будут быстрее выходить из строя.

Многоступенчатые насосы.

Многоступенчатые насосы выпускаются с горизонтальным и вертикальным валом. Насосы с горизонтальным валом выпускаются трех типов. Первый тип МС – многоступенчатые центробежные насосы с рабочими колесами одностороннего входа воды и вертикальной плоскостью разъема (рис.8а). При такой схеме соединения рабочих колес имеется существенный недостаток – возникает осевая нагрузка и при ремонте необходимо отсоединять всасывающий и напорный трубопроводы. У второго типа М (рис.8б) входом воды рабочие колеса расположены противоположно друг другу, что взаимно уравновешивает осевую нагрузку (количество рабочих колес у них четное). Кроме того, у этого типа насоса горизонтальный разъем корпуса. Третий тип МД (рис. 8в) с горизонтальным разъемом корпуса, первое рабочее колесо с двухсторонним входом воды, последующие колеса с односторонним входом также расположены попарно с противоположным входом воды.

В многоступенчатых насосах вода последовательно проходит через несколько рабочих колес, смонтированных в одном корпусе насоса, поэтому напор будет равен сумме напоров последовательно расположенных колес, пропускающих одно и то же количество воды.

Обозначения многоступенчатых насосов с горизонтальным валом:

Тип МС аМС – n s х i:

где а – диаметр всасывающего патрубка, уменьшенный в 25 раз, в мм;

n s – быстроходность, уменьшенная в 10 раз, мин;

i - число рабочих колес.

По новому ГОСТу тип насосов МС обозначается ЦНСQ – H:

где Q – подача, м 3 /час;

H – напор, м.

Например: ЦНС300 – 120, у которого подача 300 м 3 /час, напор 120 м.

Тип М по старому ГОСТу обозначался в общем виде аМ – n s xi , обозначения те же, что и у насосов типа МС.

По новому ГОСТу тип насосов М обозначается ЦНQ – H, где Q и H соответственно подача и напор.

Рис. 8 – Схемы движения воды в насосах

Конструкция насоса типа МС показана на рисунке 9.

Рис. 9 - Конструкция насоса типа МС

1 – напорный патрубок; 2 – направляющий аппарат; 3 – корпус секции; 4 – стяжная шпилька; 5 – защитно-уплотняющее кольцо; 6 – резиновый шнур; 7 – входная крышка со всасывающим патрубком; 8 – отверстие для подачи жидкости в уплотнение; 9 – упругая муфта; 10 – роликовый подшипник; 11 – кронштейн; 12 – сальниковый узел; 13 – кольцо гидравлического уплотнения; 14 – грундбукса; 15, 20, 21 – втулки соответственно распорно-защитная, дистанционная, разгрузки; 16 – рабочее колесо; 17 – вал; 18 – шпонка; 19 – щель подвода жидкости к гидравлической пяте; 22 – гайка-втулка; 23 – уплотнение в крышке подшипника; 24 – гидравлическая пята; 25 – защитно-уплотняющее кольцо

Ось всасывающего патрубка на рис. 9 условно показана вверх, на самом деле горизонтально пола машинного отделения, чтобы меньше было гидравлических сопротивлений при входе в насос.

Из всасывающего патрубка вода поступает в корпус насоса 7 и через кольцевой подвод к первому рабочему колесу 2. При выходе из рабочего колеса вода проходит через направляющий аппарат 3 на второе колесо и т. д. Рабочие колеса с односторонним входом воды. Направляющий аппарат имеет каналы, направляющие воду к кольцевому подводу на второе колесо. Сечение каналов в направляющем аппарате постепенно увеличивается, чтобы преобразовывать кинетическую энергию в потенциальную энергию. Секции направляющего аппарата и рабочие колеса взаимозаменяемые.

Из-за одностороннего входа воды на рабочее колесо ротор насоса испытывает значительные осевые усилия, направленные как у консольных насосов в сторону входа воды. Так как давление после каждой ступени возрастает и суммируется, то общая нагрузка на ротор будет большая, и весь ротор будет перемещаться в сторону входа воды на колесо. Для снятия осевых усилий служит разгрузочная шайба 24, которая на резьбе или болтах закрепляется на валу насоса за последним рабочим колесом. Жидкость из последнего рабочего колеса, через кольцевой зазор 21, поступает в разгрузочную камеру, из которой через патрубок 25 и трубку соединяется с всасывающей камерой первой ступени колеса. В связи с тем, что давление в промежуточной камере значительно больше, чем в разгрузочной камере, происходит разгрузка осевых усилий путем смещения ротора и уравновешивания давлений. Если ротор насоса под влиянием осевой силы движется вправо, то торцевой зазор между корпусом и шайбой уменьшается, давление в разгрузочной камере вследствие этого увеличивается и дальнейшее осевое продвижение ротора прекращается. Если давление на разгрузочную шайбу со стороны корпуса уменьшается, то за счет осевой нагрузки ротор перемещается вправо.

Назначение остальных деталей такое же как и у одноступенчатых насосов, наименование их дано в подрисуночной надписи.

Артезианские центробежные насосы.

К многоступенчатым насосам с вертикальным валом относятся артезианские насосы (глубинные насосы) для скважин. Артезианские насосы делятся на два вида:

1. насосы с трансмиссионным валом, у которых насос опускается в скважину, а двигатель располагается над скважиной;

2. насосы погружные, когда насос вместе с двигателем опускается в скважину.

Насосы с трансмиссионным валом отечественной промышленностью выпускаются типов А, НА и ЦТВ. Погружные насосы выпускаются единой серии ЭЦВ.

Насосы типов А и НА центробежные, артезианские (многоступенчатые), вертикальные, с трансмиссионным валом предназначены для подачи воды из высокодебитных скважин, иногда применяются на насосных станциях первого подъема для подачи воды а также как аварийные от затопления машинных залов особо ответственных насосных станций. В этих насосах электродвигатель располагается над устьем скважины и соединяется с насосом с помощью трансмиссионного вала (рис. 10).

Для того чтобы исключить вибрацию трансмиссионного вала, вал закрепляют промежуточными подшипниками с резино-металлическими вкладышами, смазываемыми водой. Масса вращающихся деталей насоса и трансмиссии воспринимается опорной пятой с радиально-упорными подшипниками, а масса всего насосного агрегата – опорным корпусом, установленным над скважиной.

Рис. 10 – Насосные установки с насосами типа АТН (а) и А (б)

В общем виде насосы данных типов обозначаются:

d скв A – n s xi ,

где d скв - минимальный диаметр скважины, в которую может быть опущен этот насос, уменьшенный в 25 раз и округленный;

n s - быстроходность, уменьшенная в 10 раз и округленная;

i – число рабочих колес.

Например, насос 24А – 18 х 1 , 24х25=600 мм – минимальный диаметр скважины;

18х10= 180об/мин – быстроходность насоса;

1 – число рабочих колес.

У насосов серии ЦТВ гидравлическая часть с теми же параметрами, что и у насосов ЭЦВ. Обозначения: Ц – центробежный, Т – с трансмиссионным валом, В – для подачи воды.

Насосы типа АТН центробежные секционные, вертикальные, предназначены для подачи воды из артезианских скважин.

Пример обозначения : АТН14-1-6

Буквы, входящие в маркировку насоса, обозначают: А – артезианский, Т - турбинный, Н- насос. Цифры обозначают: 14 – минимальный диаметр обсадной колонны в мм, уменьшенный в 25 рази округленный; 1 – тип рабочего колеса (закрытое); 6 – число рабочих колес.

У этого типа насоса для увеличения подачи при минимальных размерах обсадной колонны применены рабочие колеса диагонального типа (как у гидравлической турбины).

Насосы типа ЭЦВ многоступенчатые, погружные вертикальные, для подачи воды из скважины, с рабочими колесами одностороннего входа.

Условное обозначение насосов этой серии в общем виде:

ЭЦВd скв – Q - H , где

Э – с электроприводом,

Ц – центробежный,

В – для подачи воды,

d скв – минимальный внутренний диаметр обсадной колонны в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный,

Q – подача, м 3 /час,

H – напор, м.

Пример обозначения: ЦТВ8 – 40 – 60 ,

где 8 - минимальный внутренний диаметр обсадной колонны, уменьшенный в 25 раз и округленный в которой может быть размещен насос, мм;

40 – подача, м 3 /час;

60 – напор, м.

Погружные насосы ЭЦВ представляют собой многоступенчатые центробежные насосы с рабочими колесами одностороннего входа и могут применяться для подачи воды из артезианских скважин в системах водоснабжения, понижения уровня грунтовых вод, в насосных станциях первого подъема из открытых водоисточников и т.д.

На рисунке 11 показан разрез погружного насоса.

Рис. 11 – Электропогружной насос:

а – электродвигатель ПЭДВ: 1 – днище; 2 – диафрагма; 3 – корпус; 4 – пробка-винт; 5 – подпятник; 6 – пята; 7 – манжета; 8 – пескосбрасыватель; 9, 10 – резиновые кольца; 11, 13 – корпуса; 12 – подшипник;

б – насос: 1 – соединительная муфта; 2 – ступицы основания; 3 – вал; 4 – диск; 5 – обойма; 6 – направляющий аппарат; 7 – рабочее колесо; 8 – ступица верхнего подшипника; 9 – клапан; 10 – стяжка; 11 - головка

Корпуса секций насоса изготовляются из пластмассы или из пластмассы на металлической основе. Направляющие аппараты имеют спиральные отводы лопаточного типа с кольцевыми подводами воды на следующее рабочее колесо. У крупных насосов корпуса стальные или из чугуна.

Рабочие колеса у мелких насосов ЭЦВ имеют плавающую посадку, позволяющую перемещаться вдоль вала в пределах заданных допусков. У остальных насосов рабочие колеса закрепляются с помощью шпонок, расстояние между ними фиксируется распорными втулками, у крупных насосов имеются защитные втулки. Вес вращающихся деталей ротора воспринимается опорными кольцами или самоустанавливающейся резинометаллической гидродинамической пятой. Вал вращается в резинометаллическом или металлографитовом подшипнике. Входные отверстия для воды закрыты металлической сеткой. Корпус насоса стягивается стяжными болтами.

Рис. 12 – Насосная установка с насосом типа ЭЦВ

Насосы для перекачки сточных вод.

Для перекачки сточных вод применяются отечественные насосы с горизонтальным валом типа СМ, с вертикальным валом типа СДВ и погружные насосы типа ГНОМ, ЦМК, ИРТЫШ, и др., специальные массовые насосы с горизонтальным валом с односторонним входом, применяемые для перекачки сточных вод.

Условное обозначение насосов типа СМ:

Например, СМ100-65-250 , где

100 – диаметр всасывающего патрубка, мм;

65 – диаметр напорного патрубка, мм;

250 – диаметр рабочего колеса, мм.

Данные насосы применяются для перекачки сточных вод с плотностью до 1050 кг/м 3 и содержащих абразивных частиц по массе не более 1% и температурой до 100 0 С.

Конструкция центробежного насоса типа СМ отличается от центробежных насосов для перекачки воды тем, что рабочее колесо имеет меньше лопаток и ширина лопаток больше. В крышке корпуса насоса и в верхней части спирального отвода имеются трапы для прочистки в случае засорения. К кольцу гидравлического уплотнения – сальнику должна подводиться чистая вода.

Для большой подачи сточных вод применяются вертикальные насосы типа СДВ (рис. 13), у них в спиральном отводе с противоположных сторон предусмотрены люки для прочистки (5), которые можно очищать колесо и корпус насоса при засорении отбросами. Для предохранения от абразивного износа устанавливаются сменные защитные диски, изготовленные из стали. Вал насоса вращается в подшипниках скольжения, имеющих разъемный резиновый или лигнофолевый вкладыш. Подшипник скольжения смазывается и охлаждается чистой водой из хозяйственного водопровода под давлением 0,1 МПа превышающим давление в напорном патрубке насоса. Подшипник скольжения защищен от проникновения транспортируемой жидкости специальным резиновым уплотнением.

Для защиты вала от износа под сальником предусмотрена защитная втулка или методом электронаплавки наносится защитное покрытие из коррозийно - стойкой стали.

Рис. 13 – Насос типа СДВ

1-защитное кольцо; 2-рабочее колесо; 3-регулируемое уплотняющее кольцо; 4-нижняя крышка корпуса; 5-люк-прочистка; 6-корпус; 7-защитные диски; 8-верхняя крышка корпуса; 9-подшипник скольжения; 10-торцевое уплотнение вала; 11-вал; 12-фундаментная плита

Центробежные моноблочные, канализационные погружные насосы (рис. 14) вместе с электродвигателем предназначены для перекачки фекальных и других сточных вод с плотностью до 1050 кг/м 3 и содержащих абразивных частиц по массе не более 1% и температурой до 35 0 С.

Пример обозначения: ЦКМ 16/27 где 16 – подача м 3 /час; 27- напор, м.

Погружные насосы типа ГНОМ (рис.14) обозначаются:

ГНОМ 25x20, где 25 - подача м 3 /час; 20 - напор, м.

Рис. 14 – Конструкция погружного моноблочного насоса ГНОМ:

1 – ручка; 2 – напорный патрубок; 3, 4 – ротор и статор электродвигателя; 5 – корпус насоса; 6 – торцевое уплотнение; 7 – разделительная камера; 8 – обрезиненный отвод; 9 – рабочее колесо без переднего диска

Отличительные конструктивные особенности современных зарубежных насосв.

Погружные насосы фирмы ITT «FLYGT» предназначены для перекачки сточных вод имеют три типа рабочих колес: открытое колесо (тип F) (рис. 15), имеющие режущую кромку, закрытое однокольцевое колесо (тип С) и свободно –вихревое колесо (тип N). У насосов с рабочим колесом типа F засоряемость почти 100 %, но коэффициент полезного действия невысокий (около 60 %), у закрытого типа С к.п.д. доходит до 80 %, но высокая засоряемость (до 60-65 %). Поэтому ученые разработали свободно- вихревое колесо полуоткрытого типа N с засоряемостью 98 – 100 % и высоким к.п.д. 80 %.

Для насосов с большой подачей разработаны также самоочищающиеся осевые насосы. Усовершенствована противоизносная защита торцевого уплотнения, применена замкнутая система охлаждения двигателя, разработано торцевое уплотнение патронного типа.

Фирма «GRUNDFOS» выпускает одноступенчатые погружные блочные агрегаты типа АРВ с вертикальным нагнетательным патрубком и приемным сетчатым фильтром. Насос имеет износостойкое рабочее колесо из нержавеющей стали с высокой твердостью и оболочкой из резинотехнических изделий. Насос имеет поворотный напорный штуцер для вертикального и горизонтального монтажа к напорной линии. Высоконапорные насосы имеют два последовательно включенных рабочих колеса. Двигатели имеют специальное торцевое уплотнение с масляной запорной камерой со специальным физиологически инертным маслом и уплотнительным кольцом на валу.

У электродвигателей погружных насосов фирмы «GRUNDFOS» имеется специальное торцевое манжетное уплотнение из специальной резины. От осевого смещения ротора применяется гидравлическое выравнивание перепада давления. У крупных двигателей применяется опорное кольцо из металлокерамики (карбид вольфрама), что обеспечивает большой срок службы.

Для откачки воды из строительных котлованов этой же фирмой выпускаются насосы POMONA с электродвигателем или от двигателя внутреннего сгорания. Насос самовсасывающий и после первоначального заполнения постоянно сохраняет готовность к работе, может перекачивать жидкость с содержанием твердых включений от 3 до 30 мм.

При работе насосов с большим диапазоном подач и напоров применяются частотные преобразователи, позволяющие с их помощью изменять числа оборотов в больших пределах, а следовательно изменять в широких пределах все параметры насоса.

Немецкая фирма «WILO» поставляет широкий спектр насосов для системы отопления, водоснабжения, пожаротушения и канализации. Насосы моноблочные, необслуживаемые, т.е. имеют неразрезной вал и специальное скользящее торцевое уплотнение. Насосы выпускаются с сухим и мокрым ротором. Скользящее торцевое уплотнение представляет собой динамическое уплотнение и используется для герметизации зазора между вращающимся валом насоса и корпусом при среднем и высоком давлении. Динамическая область скользящего торцевого уплотнения состоит из двух гладких, износостойких поверхностей (например, кольца из карбида кремния или графита), которые сжимаются при воздействии аксиальных сил. Одно кольцо (скользящее) вращается вместе с валом, другое кольцо (ответное) стационарно установлено в корпусе. Кольца сжимаются при помощи пружины и давления жидкости. Средневзвешенный срок службы 2-4 года, но при этом нельзя допускать сухого хода насоса, т.е. без жидкости.

Рис. 16 – Одинарные насосы

Выпускаются также сдвоенные насосы, устанавливаемые на одной трубе, позволяющие увеличить подачу вдвое (рис. 17).

Рис.17 – Сдвоенные насосы

Изучение конструкций вихревых насосов.

Основная задача при изучении вихревых насосов – изучить их конструкцию, принципы действия и особенности их эксплуатации.

Вихревые насосы применяются при малых подачах и больших напорах. Подача колеблется в пределах 0,3-10 л/с, а напор 15-160 м.

Промышленностью выпускались и выпускают ряд конструктивных типов этих насосов: В – вихревой, ВК – вихревой консольный, ВКС – вихревой консольный самовсасывающий, ВКО – вихревой консольный обогревной, ЦВК – центробежно-вихревой консольный, ЦВС - центробежно-вихревой самовсасывающий.

Пример обозначения:

ВКС5-24 - вихревой консольный самовсасывающий 5 – подача, л/с 24 – напор, м.

Вихревые насосы широко применяются для перекачки чистых жидкостей без абразивных примесей с температурой до 85 0 С для вихревых и 105 0 C для центробежно - вихревых.

Обогревные насосы применяются для перекачки застывающих жидкостей (фенолы, парафины и др.) и отличаются от остальных насосов типа В дополнительной обогреваемой крышкой корпуса, имеющей обогревной канал. В обогревной крышке имеются отверстия для присоединения паропроводов.

Насосы самовсасывающие отличаются от насосов типа В дополнительным узлом состоящим из воздушного колпака и воздухоотвода, которые служат для обеспечения самовсасывания. Всасывающие и напорные патрубки расположены в верхней части корпуса насоса, поэтому эти насосы нужно заливать при первоначальном пуске его в работу. Способность вихревых насосов засасывать воду без заливки всасывающей трубы в последующем позволяет легко автоматизировать их работу.

Работа вихревых насосов основана на действии центробежной силы и ближе всего сходна с работой многоступенчатого насоса. При вращении рабочего колеса, представляющего собой стальной диск с лопатками, частичка жидкости за счет центробежной силы по лопатке будет перемещаться из точки А в точку Б (рис. 18).

Рис. 18 – Схема движения жидкости в вихревом насосе

При этом движении она приобретает скоростную энергию и энергию давления, с которой и выбрасывается в кольцевой отвод корпуса под некоторым углом по ходу вращения колеса. Так как давление у основания лопатки меньше чем на выходе из нее, то жидкость стремиться снова переместится в точку А 1 . Чтобы жидкость быстрее попала снова к основанию лопатки, диск между основанием лопатки и выходом выфрезерован по окружности. Частичка жидкости при этом ударяется под углом о кольцевой отвод и быстрее попадает снова на лопатку рабочего колеса. При этом рабочее колесо может совершить несколько оборотов (внизу у основания лопатки показано направление вращения). Таким образом, за время прохождения жидкостью пути от всасывающего патрубка к напорному, цикл повторяется несколько раз, и каждый раз происходит приращение энергии. Такое движение напоминает вихри, отсюда и название насоса. Такое же приращение энергии происходит и в многоступенчатом центробежном насосе, где жидкость переходит из одного колеса на другое.

Изучение конструкции вихревых насосов.

Вихревой насос состоит из гидравлической части и опорной стойки (рис. 19).

Рис. 19 - Вихревой насос В – 1,25/40

1 – корпус насоса; 2 – подводящие каналы; 3 – рабочее колесо; 4 – перемычка; 5 – крышка насоса; 6 – внутренняя крышка насоса; 7 – опорная стойка; 8 – сальниковое уплотнение; 9 и 10 – радиальные шарикоподшипники; 11 – отверстие для опорожнения насоса

Внутри чугунного корпуса от всасывающего до напорного патрубков, расположенных в верхней части, проходит кольцевой отводящий канал постоянного сечения. Перемычка 4 отделяет всасывающую часть от напорной. Напорный и всасывающий патрубки одинакового размера, названия могут менять в зависимости от направления вращения. Крышка к корпусу крепится с помощью шпилек и гаек. Внутренняя часть корпуса одновременно является конусом сальник и внутренней крышкой опорной стойки.

Рабочее колесо представляет собой стальной диск с фрезерованными по окружности пазами, образующими лопатки. Колесо посажено на валу на шпонке и фиксируется специальным болтом с шайбой. В месте выхода вала из корпуса насоса находится сальниковое уплотнение.

Приводная часть состоит из чугунной опорной стойки и вала. Опорами вала служат радиальные шарикоподшипники, у больших насосов радиально-упорные шарикоподшипники. Три отверстия, закрытые пробками, служат для заливки,слива и контроля уровня масла.

Отверстие 11 в нижней части корпуса насоса служит для его опорожнения.

У вихревых насосов имеются существенные недостатки: низкий к.п.д. и увеличение мощности при уменьшении подачи.

К.п.д. вихревых насосов не превышает 50%. Во-первых, это связано с большими гидравлическими потерями при входе и выходе жидкости с лопаток рабочего колеса. Во-вторых, происходит быстрый износ перегородки между всасывающими и напорными патрубками. Поэтому за счет увеличения зазора между перегородкой и рабочим колесом жидкость из напорного патрубка вновь поступает во всасывающий патрубок.

Кроме того, у вихревых насосов малая область подач и напоров с высоким к.п.д., поэтому при уменьшении подачи потребляемая мощность возрастает.

Центробежно-вихревой насос СЦЛ-20-24а

Насос СЦЛ-20-24а – двухступенчатый центробежно-вихревой самовсасывающий с горизонтальным валом предназначен для перекачивания бензина, керосина и чистой воды от 30 до 40 м 3 /час при напоре от 65 до 40 м с температурой до 50 0 С.

Первая ступень насоса выполнена с центробежным, вторая с вихревым рабочим колесом.

Основные детали насоса (рис. 20): алюминиевый корпус 13 с отводящим спиральным каналом для рабочего колеса центробежного насоса с односторонним входом жидкости (14) и кольцевым отводом для вихревого рабочего колеса (6), вала (16), крышки корпуса (7) и воздушного колпака (11).

Рис. 20 – Центробежно-вихревой насос СЦЛ-20-24а

1 – рабочая полость второй ступени; 2 – спускные отверстия; 3 – лопасти рабочее колеса; 4 и 20 – шарикоподшипники; 5 и 18 – обоймы узлов уплотнения вала; 6 – вихревое рабочее колесо; 7 –крышка корпуса; 8 – перемычка; 9 – воздухоотвод; 10 – напорный патрубок; 11 – алюминиевый колпак; 12 – промежуточная крышка; 13 – корпус; 14 – центробежное рабочее колесо; 15 – входной патрубок; 16 – вал; 17 – резиновые манжеты; 19 - сальниковое уплотнение; 21 – гайка; 22 – камера; 23 – отверстие для спуска в дренаж жидкости; 24 – втулка; 25 – прокладное кольцо; 26 – пружинные кольца; 27 – полость первой ступени; 28 и 29 – крышка подшипника

В верхней части корпуса расположен всасывающий патрубок (15), а в верхней части воздушного колпака – напорный патрубок (10 и 11).

Часть канала с промежуточной крышкой (12) образует полость первой ступени алюминиевым рабочим колесом (14) с односторонним входом, имеющим шесть лопаток. В остальной части канала, ограниченной промежуточной крышкой (12) и алюминиевой крышкой корпуса (7), находится полость второй ступени с вихревым рабочим колесом (6). Вихревое рабочее колесо представляет собой бронзовый диск с выфрезерованными по окружности пазами, образующими двадцать четыре лопатки (3), разделенные диском. Рабочие колеса закреплены на валу насоса призматическими шпонками, а центробежное колесо дополнительно фиксируется стопорными кольцами (26).

Вал насоса стальной, имеет две опоры в виде шарикоподшипников (4) и (20). Осевая сила воспринимается шарикоподшипником (20).

Обоймы (5 и 18) узлов уплотнения вала вставлены в корпус и крышку насоса с прокладкой. В обойме расположены три резиновые самоуплотняющие сальники – манжеты (17), отделенные одна от другой прокладными кольцами (25). Манжеты сжаты специальной гайкой (21) через втулку (24). Между обоймой и ограничителем имеется камера (22) для спуска в дренаж жидкости, просачивающейся через сальник.

Насос СЦЛ-20-24а при первоначально залитом корпусе может работать как самовсасывающийся с вакуумметрической высотой всасывания до 5,5 м.

На напорном фланце корпуса расположен алюминиевый колпак (11) для обеспечения самовсасывания.

В корпусе под колпаком установлен воздухоотвод (9) для отделения воздуха от перекачиваемой жидкости в начале работы насоса.

Для первоначального пуска необходимо залить перекачиваемой жидкостью только корпус, чему способствует расположение всасывающего и напорного патрубков насоса в верхней части.

Например, насос перекачивает воду из водоисточника потребителю:

При подключении насоса, за счет центробежной силы вода с рабочего колеса одностороннего входа будет передаваться на вихревое колесо, поэтому за счет образовавшегося вакуума будет захватываться воздух из всасывающего трубопровода. При смешивании воздуха с водой образуется водно-воздушная эмульсия, которая поступит в круглый по форме воздуховод. В воздуховоде водно-воздушная эмульсия начинает вращаться, при этом за счет центробежной силы, частички воды (т.к. они тяжелее воздуха) будут прижиматься к цилиндрической поверхности воздуховода и снова через отверстия в нижней части сливаться в корпус насоса, а воздух по боковым каналам выходить в воздушный колпак.

Таким образом, при быстром вращении ротора, воздух из всасывающей трубы выйдет через воздушный колпак в напорный патрубок, а вода за счет атмосферного давления будет поступать к всасывающему патрубку.

При остановке насоса вода остается в корпусе и ее достаточно, чтобы снова запустить насос.

Напорный патрубок воздушного колпака расположен горизонтально и при этом может быть повернут в любую сторону через деление в 36 0 .

Привод насоса осуществляется электродвигателем через эластичную муфту. Вал насоса вращается против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода.