Насосные установки и их принадлежности

На рисунке 21 представлена насосная установка с центробежным насосом. Она состоит, как указывалось ранее, из насосного агрегата и системы трубопроводов, предназначенных для подвода воды из приемного резервуара 5 к насосу 1 и ее отвода в напорный резервуар 7.

Рис. 21. Схема оборудования насосной установки с центробежным насосом:
1 - насос; 2 - двигатель; 3 - передача; 4 - всасывающий трубопровод; 5 - приемный резервуар; 6 - напорный трубопровод; 7- напорный резервуар;
8 - задвижка; 9 - обратный клапан.

Насосный агрегат включает в себя насос 1, двигатель 2 и механизм для передачи крутящего момента двигателя к насосу 3. В качестве передаточного механизма можно использовать специальные муфты, плоскоременную или клиноременную передачи, редуктор и пр.

Система трубопроводов насосной установки состоит из всасывающего 4 и напорного 6 трубопроводов, оборудованных арматурой для регулирования, защитными устройствами и контрольно-измерительной аппаратурой.

Всасывающий трубопровод служит для подвода воды из приемного резервуара к насосу под действием его всасывающей способности, или вакуумметрической высоты всасывания насоса, определяемой выражением:

              (2-1)

где    - атмосферное давление на поверхности воды в приемном резервуаре, м вод. ст.;
  - абсолютное давление во всасывающем патрубке насоса (в сечении 1-1), м вод. ст. Оно меньше атмосферного и зависит от конструкции насоса.

Вакуумметрическая высота всасывания, как видно из уравнения (2-1), представляет собой недостаток давления в насосе до атмосферного и измеряется вакуумметром (В).
Напорный трубопровод предназначен для отвода воды от насоса в напорный резервуар под действием абсолютного давления      развиваемого насосом в напорном патрубке (сечение II-II). Установленный в точке n этого сечения манометр (М) замеряет фактически используемое или избыточное (сверх атмосферного) давление:

                           (2 - 2)

Это избыточное над атмосферным давление называют манометрическим давлением.
Из физики известно, что в качестве манометра и вакуумметра можно использовать U - образные трубки, за­полненные ртутью. Ртутные приборы обладают большой точностью измерений, но слишком громоздки и неудобны в эксплуатации. Поэтому для практических измерений удобнее пользоваться механическими (пружинными) приборами. Пружинный вакуумметр измеряет давление в месте его присоединения к трубопроводу, а пружинный манометр измеряет давление на уровне расположения его центра. В таком случае манометрическое давление в напорном патрубке насоса (сечение II-II) будет определяться выражением:

                                           (2 -3)

где h₁ - превышение центра прибора над местом присоединения.

Высоту расположения оси насоса (С-С) над уровнем воды в приемном резервуаре (О-О) называют геометрической (геодезической) высотой всасывания насоса (H_г.в).

Высота расположения уровня воды (А-А) в напорном резервуаре над центром насоса называется геометрической (геодезической) высотой нагнетания (H_г.н).

Превышение уровня воды в напорном рыервуаре над уровнем воды в приемном резервуаре носит название геометрической (геодезической) высоты водоподъема (Н_г).

Центробежные, как и все лопастные насосы, перекачивают воду практически равномерно, поэтому движение воды во всасывающем и напорном трубопроводах будет установившимся. В этом случае подача (или производительность) насосной установки будет соответствовать расходу воды в трубопроводе (то есть количеству воды, протекающему через его поперечное сечение в единицу времени). Поэтому для измерения подачи достаточно измерить расход жидкости в трубопроводах насосной установки.

Для измерения расхода воды Q в трубопроводах можно использовать мерный бак или напорный резервуар, предварительно обмерив его и отключив все выходящие из него трубопроводы. Затем, включив агрегат, надо отметить по секундомеру или часам с секундной стрелкой время наполнения мерного бака. Разделив объем воды в баке на время его наполнения, можно получить искомую производительность насосной установки. При невозможности использования этого приема иногда прибегают к замеру так называемой средней скорости движения воды в трубах с помощью гидрометрических вертушек или так называемых скоростных трубок.

Скорости движения воды в разных точках диаметра трубопровода различны, поэтому для упрощения расчетов вводится понятие средней скорости v.

Средней скоростью v (м/сек) в данном сечении трубопровода называется такая скорость, которая, будучи умножена на его площадь F (м²), дает расход Q) (м³/сек), равный действительному, то есть

                                                                (2 - 4)

Среднюю скорость следует измерять на прямолинейных участках трубопровода на расстоянии l = 0,242 r от внутренней стенки трубы (здесь r - радиус трубы).

На насосных установках расход воды обычно замеряют по мере надобности для контроля за работой насосов. Кроме расхода, необходимо замерять еще количество воды, перекачанной за определенный промежуток времени (сутки, неделю, месяц и т. п.). Для этой цели применяются водомерные приборы.

Для изменения подачи воды насосной установкой можно использовать задвижку, устанавливаемую на напорном трубопроводе непосредственно за насосом. На всасывающем трубопроводе задвижку устанавливают только в том случае, если насос работает при постоянном или временном подтоплении со стороны приемного резервуара.

В насосных установках возможно засорение насосов, трубопроводов или контрольно-измерительной аппаратуры. Кроме того, могут быть и аварии, поэтому на ответственных установках должны быть предусмотрены и защитные средства. Для борьбы с засорением в насосных станциях чаще всего применяют грубые решетки, а иногда на входе во всасывающий трубопровод устанавливают приемный клапан с сеткой - храпок.

Для предупреждения обратного сброса воды из напорного резервуара через насос (при внезапном отключении электроэнергии или по другим причинам) на напорном трубопроводе устанавливают обратный клапан. Для уменьшения давления при гидравлических ударах применяют предохранительные клапаны, воздушные колпаки и другие приспособления.