Центробежный насос секционный ЦНС 60-99

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине: Гидромашины и компрессоры

на тему: Центробежный насос секционный ЦНС 60-99

Введение

Определение насоса

По ГОСТ стандарту насос - это машина для создания потока жидкой среды. По принципу действия насос подразделяется на динамические и объёмные.

Динамическими называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется воздействием гидродинамических сил, приложенных к жидкости, в незамкнутой рабочей камере, постоянно сообщающимся со входом в рабочую камеру и её выходом. Они широко применяются в самых различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жидкости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортированием нефти и воды в системах поддержания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих предприятий и др. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости.

В современной промышленности применяются центробежные, осевые и вихревые динамические насосы, первые два из которых относятся к лопостным, а третий к машинам трения.

Центробежный насос -- это насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Т.е. центробежный насос относится к механизмам, в которых жидкости сообщается кинетическая энергия, впоследствии преобразующаяся в энергию давления.

Классификация центробежных насосов

В зависимости от способа подвода жидкости к рабочим колёсам различают однопоточные и многопоточные схемы центробежных насосов. Самая простая схема однопоточного насоса приведена на рис.1 . Насос этот одноколенный с односторонним подводом воды к колесу.



Для создания высоких давлений появляется необходимость в последовательном включении нескольких рабочих колес (рис. 2а), насаженных на общий вал. В этом случае один и тот же поток жидкости проходит через ряд ступеней повышения давления, причем общий создаваемый напор будет равен сумме напоров, создаваемых каждым колесом. Обычно колёса выполняются одинаковыми, поэтому принято считать что общий напор равняется:

Н=І*Н_к,

где Н_к - напор одного колеса, І - число рабочих колес.

Две распространенные схемы таких многоступенчатых насосов с различным расположением колес приводятся на рис. 2а и 2б. В первой все колеса повернуты в одну сторону, во второй их направление попарно обратное. Переход жидкости от каждого колеса к последующему происходит по особым переточным каналам.



Рис. 2 - Схема многоступенчатого насоса турбинного (а) и спирального (б) типа

На рис. 3 насос имеет одно колесо, к которому жидкость подводится с двух сторон, что по существу является параллельным соединением двух односторонних колес, причем каждое из них дает половину общего расхода, напор же остается равным напору, развиваемому одним колесом.

Рис. 3 - Схема насоса с двухсторонним подводом жидкости

Более сложная схема с двумя параллельно включенными группами



Рис. 4 - Схема смешанного соединения колес последовательно работающих колес (смешанное соединение) приведена на рис. 4.

Центробежные насосы по способу отвода жидкости, поступающей к рабочему колесу, бывают спирального (волютного) и турбинного типа. В центробежных насосах спирального типа (рис. 2б) жидкость из колеса непосредственно поступает в спиральный канал кожуха и затем либо отводится в напорный трубопровод, либо по переточным каналам (рис. 3), поступает к следующему колесу. В турбинных насосах (рис. 2а, рис. 3) жидкость, прежде чем попасть в спираль или канал, ведущий к следующему колесу, сначала проходит через специальные направляющие жидкость устройства. По схеме рис. 2а выполняются многоступенчатые насосы европейского типа, а по рис. 2б - американского типа.

По конструкции корпуса различают насосы однокорпусные и секционного типа. В первых корпус насоса имеет только один разъем в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала насоса; у насосов секционного типа корпус состоит из отдельных секций, причем секция с колесом образует одну ступень насоса. Секции корпуса соприкасаются между собой по плоскостям, перпендикулярным к оси насоса и все вместе стягиваются болтами.

Классификация рабочих колес, а также типов одноступенчатых насосов производится по степени их быстроходности. По этому признаку колеса мо- гут быть низкой (50-80 об/мин), средней (80-150 об/мин) и высокой (150-350 об/мин) быстроходности.

По способу привода центробежные насосы разделяются на приводные и непосредственного соединения обычно с электромотором и паровой турбинной с помощью упругой муфты.

Насосы бывают горизонтального и вертикального исполнения. Их также классифицируют по роду применения: шахтовые, канализационные, питательные. По роду перекачиваемой жидкости: кислотные, шламовые, землесосы.

По виду перекачиваемой жидкости различают:

· Насосы ЦНС (рабочая температура до 45 °С) и ЦНСГ (рабочая температура от 45°С до 105°С), предназначенные для перекачивания воды, имеющей водородный показатель рН 7-8,5, с массовой долей механических примесей не более 0,1% (0,2% - для насосов с производительностью 105, 180, 300 м 3/ч), размером твердых частиц не более 0,1 мм - для насосов с производительностью 1 80, 300 м 3/ч), микротвердостью не более 1,47 ГПа.

· Насосы ЦНСМ, предназначенные для работы в масляной системе турбогенераторов для подачи масла в уплотняющие подшипники на период пуска, остановки и работы турбогенератора. Рабочая жидкость - масло турбинное T2 2 ГОСТ 32 -74, диапазон рабочих температур от 2 °С до 60 °С, вязкость кинематическая 20 - 23 сСт при температуре масла 50°С, плотность равна 0,9 г/см3 при температуре масла 20°С.

· Насосы ЦНСн предназначены для перекачивания обводненной (до 90%) газонасыщенной и товарной нефти с температурой до 45 °С, с плотностью 700 -1050 кг/м3, кинематической вязкостью не более 1,5x10-4 м2/с, имеющей водородный показатель рН 8,5, давлением насыщенных паров не более 665 гПа, содержанием газа (объемное) не более 3%, парафина не более 20%, с содержанием механических примесей с размером твердых частиц до 0,2 мм и микротвердостью 1,47 ГПа - не более 0,2% в системах внутрипромыслового сбора, подготовки и транспорта нефти.

Конструктивные особенности центробежного насоса

На рис.5 показан наиболее простой по конструкции одноступенчатый консольный насос с осевым входом. Основными узлами этого и других центробежных насосов являются: подвод насоса 2, рабочее колесо 4, отвод 1, уплотнения рабочего колеса 3, сальник 5, вал насоса 6, опоры вала 7. Вал насоса соединяется с приводящим двигателем с помощью муфты 5. Жидкость поступает в подвод насоса и перемещается рабочим колесом в отвод, который соединен с нагнетательным трубопроводом.

Рис.5 - Консольный насос

Рабочее колесо в большинстве насосов состоит из следующих частей: ступицы, переднего и заднего дисков и лопастей. Вращение вала насоса передается закрепленной на нем ступице и соединенному со ступицей заднему диску, а затем лопастям и переднему диску рабочего колеса.

Применяются рабочие колеса с одним диском (полуоткрытые) и без дисков (открытые). В полуоткрытых и открытых рабочих колесах существенно уменьшены потери мощности на дисковое трение. Такие насосы имеют несколько меньшие осевые габаритные размеры, чем насосы с обычными рабочими колесами. Такая конструкция дает преимущества, например, в многоступенчатых скважинных насосах, где число ступеней достигает нескольких сотен, и уменьшение длины насоса приобретает большое значение. Отводы насосов могут быть спиральными и лопаточными.

В многоступенчатых насосах отвод переходит в канал, подводящий жидкость к следующему рабочему колесу. Отвод при этом может быть кольцевым и с непрерывной лопаточной системой. Лопаточный отвод, а в многоступенчатом насосе узел отвода и подвода часто называется направляющим аппаратом.

Опытами установлено, что объемные потери - это утечки жидкости через зазоры в насосе, больше в гладких и прямых зазорах; поэтому в насосах всегда стремятся делать зазоры с поворотами и кольцевыми проточками или детали уплотнения лабиринтного типа (рисунок 6). Так, для центробежных насосов с подачей Q = 50 - 100 м³/час при увеличенных против нормы зазорах в уплотнениях не лабиринтного типа утечки, как показывают исследования, могут достигать 10--15% от общей подачи насоса.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Концевые уплотнения вала в местах выхода его из корпуса могут обеспечивать полную герметичность. Наиболее распространены уплотнения двух видов: сальники и торцовые уплотнения.

Сальник состоит из эластичной набивки и нажимной втулки. Если давление всасывания ниже атмосферного, в сальнике устанавливают кольцо, к которому подводится заградительный поток жидкости из нагнетательной полости насоса, а если жидкость загрязнена - от постороннего источника. Этим исключается подсасывание воздуха, а также контакт набивки с абразивными частицами.

Чтобы предотвратить утечки огнеопасных и токсичных жидкостей, к фонарному кольцу сальника вспомогательным насосом подается заградительная жидкость под давлением, несколько превышающим давление в насосе. Эта жидкость возвращается обратно через фильтр и холодильник или не возвращается, вытекая через набивку. Кроме того, нажимная втулка сальника имеет водяной затвор.

В ряде случаев предусматривают разгрузку сальника. Жидкость в этом случае поступает через цилиндрическую дросселирующую щель в полость с низким давлением. В щели иногда устраивают гидродинамическое уплотнение, представляющее собой винтовую нарезку, которая при вращении отгоняет жидкость от сальника.

Торцевые уплотнения. В торцевом уплотнении поверхность уплотнения перпендикулярна к оси вала. Уплотнения осуществляется между вращающимся и невращающимся жесткими деталями, которые прижимаются друг к другу пружинами.

Для компенсации осевого усилия вала один из элементов уплотнения должен быть аксиально-подвижным. По этому признаку торцовые уплотнения делятся на две группы: вращающимся и невращающимся аксиально-подвижным узлом.

По направлению подвода жидкости различают торцовые уплотнения: с внешним и внутренним подводами. По нагрузке на трущуюся поверхность различают неразгруженные и разгруженные уплотнения.



1. Описание насоса ЦНСМ 60-99

1.1 Техническое описание

Электронасосный агрегат ЦНС 60-99 предназначен для работы в масляной системе турбогенераторов.

Рабочая жидкость - масло турбинное от Т₂₂ ГОСТ 32-74.

Диапазон температур прекачиваемого масла от 2 ⁰С до 60 ⁰С.

В зависимости от температуры масла давление на входе в насос находится в пределах от 0,07 до 0,015 МПа (0,7-0,15 кгс/см²).

Насосы ЦНС 60-99 и электронасосные агрегаты на их основе могут применяться для прекачивания газонасыщенной и товарной нефти с температурой от 274 ⁰К (1 ⁰С) до 318 ⁰К (45 ⁰С) в системах внутрипромыслового сбора и транспорта нефти.

Максимально допустимое давление на входе в насос - не более 0,3 МПа (3 кгс/см²).

Данные тип электронасосных агрегатов может изготавливаться в исполнении "С" (измененная конструкция направляющих аппаратов, введение защиты вала подсальниковым уплотнением).

1.2 Технические данные

Показатели применяемости насосов по параметрам в номинальном режиме для воды с температурой 25 ⁰С и плотностью 997 кг/м³ при барометрическом давлении 1013 гПа указаны в табл. 1.

Примечание:

Допускаемый кавитационный запас приведен к оси насоса и дан для номинального режима при подаче воды с температурой 25 ⁰Си барометрическом давлении 1013 гектопаскалей (760 мм.рт.ст.).

Допускаемое отклонение напора: при изготовлении плюс 12%, минус 5%, при наработке среднего ресурса минус 10% от нижнего предельного значения.

Присоединительные размеры патрубков насосов указаны на рис. 8 и табл.2.

Габаритные и установочные размеры насоса приведены на рис. 9 и табл.3.

Норма расхода смазочных материалов на одну подшипниковую камеру составляет 125-150 грамм.

Таблица 1

Обозначение насоса	Подача, (м3/ч) м3/с	Напор, м	Частота вращения, (об/мин) С-1	Допускаемый кавитационный запас, м	Мощность насоса, кВт	Масса насоса
ЦНС (А) 60-99 ЦНСГ (А) 60-99 ЦНСМ (А) 60-99	60 (0,017)	99	(2950) 49,17	4,5	24	233
					24
					32

Таблица 2

Тип насоса	Наименование патрубка	Размеры, мм
		Д1	Д2	Д3	Д4	Д5	Д6
ЦНСМ 60-66...330	Нагнетательный	80	105	121	142	170	210



рис.7 Характеристика насосов ЦНС 60-66...330 при частоте вращения 49,17 С-1 (2950 об/мин) на воде.

Рис.8 Патрубок насоса



рис.9 Габаритные и установочные размеры насоса

Таблица 3

Типоразмер насоса	L	B1	B2	h1	h2	L1	L2	L3	L4	L5	B3	l1	l2	b
ЦНС 60-66	870	267	500	230	270	220	353	110	397	247	430	117	90	100
ЦНС 60-99	950					300		190		327
ЦНС 60-132	1030					360		270		407
ЦНС 60-165	1110					460		350		467
ЦНС 60-198	1190					540		430		567
ЦНС 60-231	1270					620		510		647
ЦНС 60-264	1350					700		590		727
ЦНС 60-297	1430					780		670		807
ЦНС 60-330	1510					860		750		887

1.3 Устройство и принцип работы насоса

Центробежный насос ЦНС 60-99 и его исполнения - горизонтальные секционные, с количеством секций от двух до десяти.

Насос состоит из корпуса и ротора.

К корпусу относятся всасывающая (поз. 19) и нагнетательная (поз.11) крышки, корпуса направляющих аппаратов (поз. 12) с направляющими аппаратами (поз. 13) и кронштейны (поз.1 и 23). Корпуса направляющих аппаратов и крышки стягиваются стяжными шпильками (поз.34).

Стыки корпусов направляющих аппаратов уплотняются резиновым шнуром (поз.17) диаметром 6 мм, средней твердости (ГОСТ 6467-79). Исполнение шнуров зависит от назначения насоса.

Ротор насоса состоит из вала (поз.3), на котором установлены рабочие колеса (поз.16), дистанционная втулка (поз.10) и диск гидравлической пяты (поз.6). Все эти детали стягиваются на валу гайкой вала (поз.4).

Места выхода вала из корпуса уплотняются сальником (поз.5), пропитанным антифрикционным составом. Сечение сальника - квадрат со стороной 10 мм. Кольца набивки на валу устанавливается с относительным смещением разрезов на 120⁰ и поджимаются втулками сальника (поз.22) с помощью гаек на шпильках.

Опорами ротора служат два радиальных сферических подшипника (поз. 31) (1608 ГОСТ 5720-75),которые установлены в кронштейнах (поз.1 и 23) на скользящей посадке, позволяющей перемещаться ротору в осевом направлении на величину "хода" ротора.

Места выхода вала из корпусов подшипников уплотняются манжетами (поз.30) 1,2-50*70 ГОСТ 8752-79. Подшипниковые камеры зкрытыт крышками (поз.26 и 33), закрепляемыми болтами и гайками (поз. 36 и 37).

Для предупреждения попадания воды в подшипниковые камеры установлены кольца (поз.2 и 27).

Корпус направляющего аппарата (поз.12), аппарат направляющий (поз.13) , колесо рабочее (поз.16), кольца уплотняющие (поз.14 и 15) в своей совокупности образуют секцию насоса.

Работа насосов основано на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса и перекачиваемой жидкости.

Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости , находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освобождающееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием атмосферного или избыточного давления.

Выйдя из рабочего колеса, жидкость в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции. Оттуда жидкость поступает в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданным второй секцией и т.д.

Выйдя из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат проходит в крышку нагнетания, откуда поступает в нагнетательный трубопровод.

Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачу, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес, направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала, стяжных шпилек и рукава (поз.28) системы обводнения.

Во время работы насоса, вследствие давления жидкости на неравные площади по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает осевое усилие, которое стремится сместить ротор насоса в сторону всасывания.

Для уравновешивания указанного осевого усилия в насосе применяется гидравлическая пята, состоящая из диска гидравлической пяты (поз.6), кольца гидравлической пяты (поз.7), втулки разгрузки (поз.9)и втулки дистанционной (поз.10).

Во время работы насоса жидкость проходит через кольцевой зазор, образованный втулками разгрузки и дистанционной, и давит на диск гидравлической пяты с усилием, которое по величине равно сумме усилий, действующих на рабочее колесо, но направленное в сторону нагнетания. Таким образом, ротор насоса оказывается уравновешенным.

Равенство усилий устанавливается автоматически, благодаря возможности осевого перемещения ротора насоса.

Часть вышедшей из разгрузочной камеры Б жидкость проходит между гайкой вала (поз.4) и сальниковой набивкой (поз.5), чем достигается жидкостная смазка трущихся поверхностей и их охлаждение, другая (основная) часть по трубам системы обводнения поступает в полость гидрозатвора В, образованную поверхностью вала (поз.3) и расточкой крышки всасывания (поз.19) и отводится из неё наружу через штуцер (поз.18). Давление в полости гидрозатвора несколько превышает атмосферное, что предупреждает засасывание воздуха в насос.

При работе насоса с давлением до 0,3 МПа вытекающую из штуцера жидкость можно направить во всасывающий трубопровод.

Ротор насоса приводится во вращение от электродвигателя через упругую втулочно-пальцевую муфту (поз.24), состоящую из двух полумуфт, которые соединяются между собой через резиновые втулки, установленные на цилиндрические пальцы, жестко скрепляемые в полумуфте электродвигателя.

Вращение ротора - правое (по направлению движения часовой стрелки), если смотреть со стороны электродвигателя.



2. Монтаж, эксплуатация и ремонт

2.1 Порядок установки

Насос и электродвигатель устанавливаются на общей фундаментной плите так, чтобы между полумуфтами оставался зазор 6-8 мм при роторе насоса, сдвинутом до отказа в сторону всасывания.

Плита устанавливается в горизонтальном положении по уровню и заливается бетоном (рис. 10).

Рис.10 Общий вид электронасосного агрегата на фундаменте:

1 - насос; 2 - плита; 3 - кожух; 4 - электродвигатель.

Отклонение от соосности осей валов насоса и электродвигателя не должно быть более 0,05 мм.

Центровка полумуфт достигается подкладыванием под лапы насоса и электродвигателя металлических прокладок (при слегка отпущенных болтах).

Особое внимание обратить на тщательность сборки и полную герметичность всасывающего трубопровода, который выполняется по возможности коротким, с наименьшим числом колен, без резких переходов и острых углов.

Необходимо чтобы всасывающий трубопровод подходил к насосу, поднимаясь вверх, тем самым давая возможность воздуху легко удаляться.

Это также необходимо для полного вытеснения воздуха при заливке насоса.

Все соединения трубопровода должны быть доступны для наблюдения и ремонта.

Запрещается устанавливать всасывающий трубопровод с внутренним диаметром меньше внутреннего диаметра всасывающего патрубка насоса.

Приемный клапан всасывающего трубопровода необходимо располагать ниже уровня жидкости не менее чем на 0,5 м, чтобы воздух не мог проникнуть в насос, расстояние между дном колодца и сеткой приемного клапана - не менее 0,5 м, чтобы не препятствовать проходу жидкости в трубопровод и не допускать проникновения в трубопровод песка и грязи. Расстояние от стенки колодца до приемного клапана с сеткой - не менее 0,3 м. Суммарная площадь отверстий сетки приемного клапана выполняется в 4 - 5 раз больше площади поперечного сечения трубопровода.

Следует избегать общего всасывающего трубопровода для нескольких насосов.

Лишние соединения - задвижки и краники - нежелательны, так как они могут быть причиной присасывания воздуха.

Насос подсоединяется к напорному трубопроводу через обратный клапан и задвижку.

Обратный клапан необходим для защиты насоса от гидравлического удара, который может возникнуть вследствие обратного тока жидкости при внезапном прекращении подачи электроэнергии.

Задвижка в нагнетательном трубопроводе используется при пуске насоса в работу, а также для регулирования подачи и напора насоса.

Трубопроводы устанавливаются на самостоятельные опоры для того, чтобы не передавать усилия на насос.

При установке электронасосного агрегата выше уровня перекачиваемой жидкости на прямом горизонтальном участке всасывающего трубопровода перед патрубком крышки всасывания насоса устанавливается вакуумметр.

При установке электронасосного агрегата ниже уровня перекачиваемой жидкости устанавливается манометр.

На напорном трубопроводе перед задвижкой устанавливается манометр.

насос эксплуатация неисправность вибродиагностика

2.2 Подготовка к работе

Вручную проворачивают насос, чтобы убедится в отсутствии заклинивания. Проверяют установку ротора на риске. Проверка положения риски проводится при роторе, сдвинутом до упора в сторону всасывания. Риска должна быть заподлицо с торцовой плоскостью крышки подшипника переднего кронштейна.

Набивку и подтяжку сальников производят таким образом , чтобы при работе насоса между валом (гайкой вала) и сальником протекала перекачиваемая жидкость в количестве 15-30 л/ч.

При получении насоса без электродвигателя перед монтажом необходимо производят расточку ступицы полумуфты электродвигателя и изготовляют шпоночный паз по соответствующим размерам вала электродвигателя.

Центровку насоса и электродвигателя и правильность направления вращения электродвигателя проверяют в соответствии с п. 3.1.1. Ротор электродвигателя должен вращаться против движения часовой стрелки, если смотреть со стороны приводного конца вала. Обратное вращение вала не допускается.

При неправильном вращении в соответствии с эксплуатационной документацией на электродвигатель устанавливается обратно вращение.

ВНИМАНИЕ! Вставка пальцев в муфту разрешается только при уверенности, что направление вращение ротор электродвигателя правильное.

Необходимо вовремя проверять наличие смазки в подшипниковых камерах, посредством снятия крышек подшипников (поз.31).

После проверки исправности и готовности к действию из нагнетательного трубопровода или через отверстие М20*1,5 в крышке всасывания заливают жидкостью всасывающие трубопроводы и сам насос. Необходимо открыть воздушный краник расположенный наверху крышки всасывания.

Насос заливают до тех пор, пока через сливную трубку или воздушный краник начнет бить струйка жидкости без воздушных пузырьков.

2.3 Порядок работы

Пуск насоса необходимо производить при закрытой задвижке.

После того, как электродвигатель наберёт полную частоту вращения постепенно открывают регулировочную задвижку.

Работа насоса при закрытой задвижке допускается не более 5 минут.

При работе насоса показания вакуумметра должны быть устойчивыми, а его колебания - не более 0,2 м.

После пуска необходимо проверять работоспособность гидравлической пяты. Из сливной трубки (поз.18) должно вытекать 1,5-6 процентов перекачиваемой жидкости от номинальной подачи насоса.

Необходимо проверять температуру подшипников . Она не должна превышать 80 ⁰С.

Следить за правильной работой сальников. Если они нагреваются, следует увеличить протекание жидкости, ослабив нажим втулки сальника.

Перед выключением и остановкой насоса необходимо заранее закрывать регулирующую задвижку.



2.4 Инструкции по эксплуатации и меры безопасности

К обслуживанию электронасосных агрегатов допускается персонал, освоивший правила обращения с ними и меры безопасности.

Перед монтажом насос освобождается от барьерной упаковки. На насос устанавливается система обводнения.

Запрещается работа насоса без защитного кожуха для муфты.

Регулировка и подтяжка сальников необходимо производить только при отключенном насосе.

Электродвигатель должен быть заземлен.

Октановые уровни звуковой мощности и корректирование уровня звуковой мощности электронаосоных агрегатов не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

Среднее квадратическое значение вибрационноц скорости на номинальном режиме работы, измеренное на валах не должно превышать 7мм/с.

Таблица 4

Тип агрегата	Октановые уровни звуковой мощности, дБ (А) для среднегеометрических частот октавных полос	Корректированные уровни звуковой мощности , дБ (А)
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
ЦНСМ 60-99	116	117	115	108	104	105	107	111	101

2.5 Характерные неисправности и методы их устранения

Перечень наиболее часто встречающихся или возможных неисправностей приведен в табл. 5



Таблица 5

Наименование неисправностей	Вероятная причина	Метод устранения
Насос не подаёт жидкость при давлении на входе ниже атмосферного	Насос и всасывающий трубопровод не были залиты перекачиваемой жидкостью перед пуском Засасывается воздух через неплотности в соединениях всасывающего трубопровода через пробки. При этом колебание показаний вакуумметра выше 0,2 м Приёмный клапан выступает из перекачиваемой жидкости и засасывает воздух	Необходимо выключить двигатель и залить насос и всасывающий трубопровод Необходимо осмотреть все соединения, пробки на крышке всасывания насоса и при необходимости подтянуть их Необходимо выключить насос до наполнения сборника жидкостью
Насос не развивает напор	Приёмный клапан заклинило или сетка клапана сильно засорена Зазор по уплотнениям рабочих колёс превышает 1 мм Электродвигатель не развивает номинальной частоты вращения вследствие понижения напряжения	Необходимо перебрать приёмный клапан или очистить сетку клапана Необходимо разобрать насос и заменить изношенные детали Необходимо увеличить напряжение
Наименование неисправностей	Вероятная причина	Метод устранения
Повышенная вибрация насоса. Вибрация на опорных лапах насоса превышает 0,05 мм	Неправильная центровка электродвигателя с насосом Изношен подшипник	Необходимо отцентровать насос Необходимо заменить подшипники
Через сливную трубку идёт свыше 6 процентов перекачиваемой жидкости от номинальной подачи насоса	Износилась втулка разгрузки и втулка дистанционная, вследствие чего увеличился дросселирующий зазор	Необходимо заменить втулку разгрузки и дистанционную втулку, уменьшив этим дросселирующий зазор. Если после замены указанных деталей у насосов из сливной трубки идёт менее 1,5 процентов жидкости, необходимо ещё заменит втулку гидрозатвора
Нагрев сальника	Сальник сильно затянут	Необходимо ослабить втулки сальника, обеспечив протечку 15-30 л/ч
Большая потребляемая мощность (большой нагрев электродвигателя)	Износилось кольцо гидравлической пяты, ротор сместился в сторону всасывания больше допустимого	Устранить неисправность можно согласно п. 3.6.3.

Критерии отказов для насосов должны соответствовать указанным в таблице 6, а критерии предельных состояний в таблице 7.

Таблица 6

Наименование сборочной единицы (детали)	Критерии отказов
Опорные узлы ротор Втулка дистанционная Втулка разгрузки	Разрушение пошипников Насос не развивает напор

Таблица 7

Наименование сборочной единицы (детали)	Критерии предельных отклонений
Опорные узлы ротора Диск и кольцо гидравлической пяты Втулка дистанционная Втулка разгрузки, уплотняющие кольца, рабочие колёса	Нагрев подшипников свыше 80 0С Уход ротора в сторону всасывания до 3 мм Снижение напора до минимального значения требуемого по условиям эксплуатации, но не менее чем на 10 процентов

Критерии отказов и предельных состояний для электродвигателей, комплектующих насосы, определяется нормативно технической документацией на них.

2.6 Техническое обслуживание

При эксплуатации электронасосного агрегата необходимо вести наблюдение за его техническим состоянием, режимами работы насоса и электроборудования, нагревом подшипника, за внешними утечкамичерез гидравлическую пяту и сальники и периодически производить техническое обслуживание.

При техническом обслуживании электрооборудования необходимо руководствоваться эксплуатационной документацией на электрооборудование.

При техническом обслуживании насосов необходимо выполнять следующие работы:

а) проверять правильность центровки валов и электродвигателя в соответствии с п. 3.1.1.;

б) следить за величиной износа деталей гидравлической пяты по риске согласно п. 3.2.1.

- при выходе риски от торца крышки подшипника на величину более 3 мм нужно разобрать устройство гидравлической пяты, снять несколько регулировочных колец (поз.8) суммарной толщиной, равной величине смещения ротора, и поставить его (их) между диском гидравлической пяты (поз.6) и гайкой вала (поз.4).

При значительном износе деталей гидравлической пяты необходимо заменить из без снятия регулировочных колец (поз.8):

- сборку произвести в порядке обратном разборке;

- проверить положение риски согласно п.3.2.1.

Не реже, чем через 200 часов работы насоса необходимо пополнять камеры подшипников смазкой, а через 500 часов производить полную смену смазки.

Для смазки подшипников используется МЛи 4/12-3 ГОСТ 21150-75.



3. Техническая диагностика насосного агрегата

3.1 Вибродиагностика

Вибрационная диагностика -- метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, либо создаваемой работающим оборудованием, либо являющейся вторичной вибрацией.

Вибрация представляет собой вид механического движения, при котором каждая из точек тела совершает периодически повторяющееся перемещение вблизи некоторого относительно неподвижного положения. Понятие вибрация в полном объеме объединяет используемые в обиходе понятия дрожание, стук, тряска, дребезжание и др.

Вибрационная диагностика, как и другие методы технической диагностики, решает задачи поиска неисправностей и оценки технического состояния исследуемого объекта. 

Методы вибродиагностики направлены на обнаружение и идентификацию таких неисправностей агрегата, которые оказывают влияние на его вибрацию: дефектов роторов, опорной системы и узлов статора, испытывающих либо генерирующих динамические нагрузки.

Целями вибродиагностики являются:

- предупреждение развития дефектов агрегата и сокращение затрат на его восстановление,

- определение оптимальной технологии восстановления работоспособности агрегата, если возникший дефект исключает возможность его нормальной эксплуатации.

Основной задачей вибродиагностики является разделение множества возможных технических состояний агрегата на два подмножества: исправных и не исправных.

Следующей задачей является постановка диагноза, состоящего в определении характера и локализации одного или группы дефектов, соответствующих вибрационному состоянию агрегата.

Одной из задач вибродиагностики является возможное обнаружение дефекта на ранней стадии и прогнозирование его развития во времени.

На основании диагноза определяется оптимальный режим эксплуатации агрегата в условиях возникшей неисправности и технология устранения дефекта и восстановления работоспособности агрегата.

Чем надежней и конкретней диагноз, тем ниже затраты, связанные с восстановлением агрегата.

В зависимости от привлекаемых средств, конкретных целей и принятой технологии вибродиагностики формируется ее методика.

Наиболее простой и дешевой технологией вибродиагностики является периодический контроль интенсивности вибрации статорных элементов (подшипников) простейшими переносными виброметрами. При этом диагностическими признаками дефектов служит уровень интенсивности вибрации, соотношение между его значениями в разных точках и изменение во времени (тренд).

Трудность диагностирования при этом состоит в том, что не существует надежных признаков для идентификации конкретных дефектов, кроме того, в ряде случаев при существенном возрастании некоторой диагностической информативной гармоники вибрации общий уровень интенсивности вибрации может меняться несущественно. У некоторых дефектов есть признаки, позволяющие в определенной ситуации установить дефект как наиболее вероятный. Назовем некоторые из них.

Если ротор опирается на подшипники качения интенсивность вибрации (СКЗ виброскорости) преобладает на одном подшипнике и растет во времени, то скорее всего дефект состоит в повреждении (износе поверхностей качения) этого подшипника. Однако такой же характер вибрации может быть связан с деградацией опорных (фундаментных) элементов под рассматриваемым подшипником либо с появлением дисбаланса с одной стороны ротора, в этом случае упомянутый признак оказывается несостоятельным.

Если наблюдаются относительно высокие вибрации в осевом направлении при повышенных вибрациях в других направлениях на подшипниках одного ротора, то это может быть связано с остаточным прогибом этого ротора. Если резко нарушается соотношение между вертикальными и поперечными составляющими вибрации, это может быть вызвано повреждением фундамента либо отрывом фундаментной плиты. Однако при некоторых динамических свойствах агрегата это может быть связано с определенной формой неуравновешенности, появлением низкочастотной вибрации и другими причинами.

Наиболее распространена технология диагностирования, предусматривающая определение неисправного состояния агрегата по данным штатных контрольных измерений вибрации с последующим определением характера неисправности по данным специальных виброизмерений и диагностического тестирования (вибрационных исследований). При специальных виброизмерениях производится гармонический анализ вибрационных сигналов, определяются амплитуды и фазы оборотной и двойной оборотной вибрации. Вибрационные измерения производятся на разных, целесообразным образом осуществляемых режимах агрегата при выбеге и развороте агрегата.

Преимущества вибродиагностики:

* метод позволяет находить скрытые дефекты;

* метод, как правило, не требует сборки-разборки оборудования;

* малое время диагностирования;

* возможность обнаружения неисправностей на этапе их зарождения.

К наиболее известным фирмам, занимающимся вибродиагностикой и центровкой, можно отнести фирмы ДиаМех 2000, Виброцентр, ВАСТ и ТСТ.



3.2 Центровка вала

Несоосность - это частая причина аварийности оборудования при эксплуатации. Несоосностью называют несовпадение осей вращения двух валов. Несоосность бывает двух видов -- параллельная и угловая (рис.11).

Перекосом машины называют комбинацию обоих видов несоосности. Даже при использовании упругих муфт перекосы приводят к увеличению нагрузки на опорные части машины, повышению уровня вибрации и другим отрицательным эффектам.

Влияние перекосов

На подшипники Несоосность приводит к возникновению момента, который порождает силы реакции в подшипниках машины. Повышение нагрузки на подшипники вследствие перекосов валов на 20% сокращает расчётную долговечность подшипников на 50%.	На муфты и валы Несоосность приводит к износу уплотнений, что, в свою очередь, увеличивает риск повреждения подшипников из-за проникновения загрязнений и вытекания смазочного материала.
На уплотнения Перегрузка и вибрации, вызванные несоосностью, приводят к повреждению муфт (перегрев, ослабление или поломка болтов) и валов.	На потребление энергии Потребление энергии вследствие перекосов валов машины может возрасти на 20%.

Для того чтобы избежать указанных отрицательных эффектов, перекосы валов должны находиться в пределах допусков, установленных производителем машины. Следует помнить, что высокоскоростные машины требуют очень точной выверки, которая не может быть обеспечена грубыми методами или с помощью индикаторов часового типа.

Выверка соосности -- одна из самых важных операций при обслуживании машин. Перекосы валов вызывают проблемы эксплуатации многих компонентов машин. Исследования показывают, что в 50% случаев причиной выхода машин из строя является несоосность.

Организация выверки соосности валов -- экономически выгодная форма обслуживания машин. Экономия достигается за счёт уменьшения простоев, снижения износа машин и потребляемой энергии.

Традиционно используемые методы выверки, например глазомерная, с помощью щупов и линеек, не могут обеспечить требуемой по документации производителей машин точности центровки.

Потребность в точной выверке соосности очевидна, а высокая эффективность выверки способствует уменьшению простоев оборудования.

Лазерная центровка валов

Наиболее широкую область применения имеет центровка роторов методом обратных индикаторов, так как не предъявляет жестких требований к свободе осевых перемещений валов при проведении измерений.

Использование лазерных индикаторов в средствах измерения несоосности снижает ограничение на величину базы “А” и не приводит к дополнительным ошибкам из-за прогиба опор их крепления, поэтому современные средства центровки строятся, как правило, на их базе. Основой лазерных приборов для центровки валов является инфракрасный лазер и фотоприемник в виде плоской многопиксельной микросхемы с возможностью точного определения координаты точки микросхемы, в которую попадает луч лазера.

Как правило, лазер и приемник устанавливаются в одной плоскости индикатора, а прибор использует либо один индикатор, устанавливаемый на один вал с отражающим зеркалом, устанавливаемым на другой вал, либо два индикатора, устанавливаемые на оба вала.Расчеты несоосности валов в таких системах обычно выполняются не для четырех углов поворота валов, отличающихся строго на 90 угловых градуса, а для любых трех углов поворота валов, отличающихся не менее чем на 20-30 градусов, но для этого необходимо измерить эти углы поворота.

Во многих современных лазерных приборах кроме простейших жидких уровнемеров, по которым устанавливается начальная позиция индикаторов, используются электронные датчики угла поворота. Это позволяет устанавливать индикаторы в заданное, например, горизонтальное положение только один раз перед первым измерением. Все следующие измерения могут проводиться при произвольных углах поворота валов, но на величину, превышающую, например, 20 угловых градусов, и только в том случае, если луч лазера при этих поворотах валов попадает в мишень фотоприемника.

Простота представления результатов определения несоосности и значений корректирующих смещений позволяет использовать системы лазерной центровки без специальной подготовки.



4. Расчетная часть

Исходные данные

n, 1/c	D1, м	D2, м	b1, м	b2,м	z	д2,м	в1,°	в2	б1	зо	зг	зд	зм
40	0,110	0,3	0,020	0,015	8	0,007	36	30	90	0,97	0,90	0,93	0,97

Рис. 12 Рабочее колесо

Ход расчёта

Расчёт ведётся для оптимального режима, полагая, что при этом режиме углы потока совпадают с конструктивными углами рабочего колеса.

Строим план скоростей на входе в рабочее колесо по углам в_1к = в₁ и окружной скорости U₁:

U₁ = р*D₁*n = 3.14*0.3*40 = 37.7 м/с;

Масштаб плана:

.

Измерив соответствующие векторы, вычислим скорости С₁ и W₁:



Расход жидкости внутри колеса:

Q₁ = C_1m*F₁ = 26*0.02 =0.5 м³/с;

где C1m - меридиональная скорость на входе, определяемая по треугольнику скоростей на входе (рис.2);

F1 - площадь проходного сечения рабочего колеса на входе.

F₁ = р*D₁*b₁ = 3.14*0.3*0.02=0.02 м².

Производительность насоса при оптимальном режиме:

Q_опт = Q₁*n_o =0.52*0.97= 0,48 м³/с,

где n_o - объемный КПД.

Строим план скоростей на выходе жидкости из рабочего колеса :

Окружная скорость:

U₂ = р*D₂*n = 3.14*0.52*40 = 65 м/с;

Меридиональная скорость:

С_2м = Q_опт/F₂ = 0.48/0.027=17.7 м/с;

F₂ = (р*D₂ - д₂*z)*в₂ = (3,14*0.52-0.007*7)*0,017=0.027 м²;

Окружная составляющая относительного межлопаточного вихря определяется по формуле А.Стодола:

?W₂ = =8 м/с;



Масштаб плана:

.

мм; мм;

Измерив необходимые векторы определим соответствующие скорости W₂, W_2`, C₂ и С_2U.

Вычислим удельную работу лопаток:

L_i = U₂*C_2u = 65*32=2080 м²/с²;

Где С_2u - проекция абсолютной скорости С₂ на окружную. Определяется по плану скоростей на выходе .

Полезная удельная работа насоса:

L_n = L_i* з_г = 2080*92=1913 м²/с²,

где з_г - гидравлический КПД.

Полезный напор насоса:

H = L_n/g = 1913/9.81=195 м,

где g - ускорение свободного падения (g = 9.81 м/с²).

Вычислим коэффициент быстроходности насоса для оптимального режима:

n_s =

Расчёт уточнённых значений производительности и удельной энергии. По n_s и рис. 15 находят вероятные значения коэффициентов полезного действия для оптимального режима, по которым вычисляются уточнённые значения производительности и полезной удельной энергии, полезного напора.

Уточнённые коэффициенты полезного действия при оптимальном режиме:

з_о = 0,98 - уточнённый объёмный КПД;

з_г = 0,96- уточнённый гидравлический КПД;

з_д = 0,97 - уточнённый дисковый КПД;

з_м = 0,97 - уточнённый механический КПД.

Уточнённый общий КПД:

з_общ = з_о* з_г* з_д* з_м = 0,88

Уточнённая производительность насоса при оптимальном режиме:

Q_опт = Q₁*n_o = 0,5*0,98=0,49 м³/с;

Полезная удельная работа и полезный напор насоса:

L_n = L_i* з_г = 2080*0,96=1997 м²/с²;

H = L_n/g = 1997/9,81=203 м;



Мощность на валу насоса

Используя уточнённые значения Q_опт и L_n, определяем мощность на валу насоса:

N = L_n*с*Q_опт/ з_общ = (203*1000*0.49)/0,88=1112 кВт.

Построение комплексной характеристики насоса при работе на воде.

Зная коэффициент быстроходности n_s, находим по рис. 16,17,18 соответствующие данному насосу кривые в относительных координатах.

Номера у кривых на рис 16,17,18 соответствуют: 1 - n_s = 40ч80;

2 - n_s = 80ч150;

3 - n_s = 150ч300;

4 - n_s = 300ч600;

5 - n_s - более 600.

Значения берем по кривой №2,так как n_s=118

Требуется построить эти кривые в размерных координатах. Для чего необходимо относительные координаты умножить на соответствующие значения рассчитанных выше оптимальных параметров насоса. Для удобства значения в относительных и размерных координатах сведем в таблицу 8.

относительные координаты	Q	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
	H	1	1,1	1,15	1,15	1,1	1	0,8
	N	0,52	0,65	0,74	0,82	0,92	1	0,08
	з	0	0,35	0,62	0,82	0,95	1	0,9
размерные координаты	Q, м3/с	0	0,10	0,20	0,29	0,39	0,49	0,59
	H, м	203	223,3	233,45	233,45	223,3	203	162,4
	N, кВ	578,24	722,8	822,88	911,84	1023,04	1112	88,96
	з	0	0,31	0,55	0,72	0,84	0,88	0,79

Рис. 16 Зависимость Q-H в относительных величинах



Рис.17 Зависимость Q-N в относительных величинах

Рис. 18 Зависимость Q-з в относительных величинах



Используя полученные значения, строим комплексную характеристику насоса при работе на воде.



Проведем расчет для оборотов ротора насоса равных n=50

Строим план скоростей на входе в рабочее колесо по углам в_1к = в₁ и окружной скорости U₁:

U₁ = р*D₁*n = 3.14*0.3*50 = 47.1 м/с;

Масштаб плана:

.

Измерив соответствующие векторы, вычислим скорости С₁ и W₁:

Расход жидкости внутри колеса:

Q₁ = C_1m*F₁ = 33*0.02 =0.66 м³/с;

где C1m - меридиональная скорость на входе, определяемая по треугольнику скоростей на входе.

F1 - площадь проходного сечения рабочего колеса на входе.

F₁ = р*D₁*b₁ = 3.14*0.3*0.02=0.02 м².

Производительность насоса при оптимальном режиме:

Q_опт = Q₁*n_o =0.66*0.97= 0,64 м³/с,



где n_o - объемный КПД.

Строим план скоростей на выходе жидкости из рабочего колеса (рис. 14):

Окружная скорость:

U₂ = р*D₂*n = 3.14*0.52*50 = 81 м/с;

Меридиональная скорость:

С_2м = Q_опт/F₂ = 0.64/0.027=27 м/с;

F₂ = (р*D₂ - д₂*z)*в₂ = (3,14*0.52-0.007*78)*0,017=0.027 м²;

Окружная составляющая относительного межлопаточного вихря определяется по формуле А.Стодола:

?W₂ = =17 м/с;

Масштаб плана:

.

мм; мм;

Измерив необходимые векторы определим соответствующие скорости W₂, W_2`, C₂ и С_2U.

Вычислим удельную работу лопаток:

L_i = U₂*C_2u = 28*81=2268 м²/с²;

Где С_2u - проекция абсолютной скорости С₂ на окружную. Определяется по плану скоростей на выходе .

Полезная удельная работа насоса:

L_n = L_i* з_г = 2268*0.92=2086 м²/с²,

где з_г - гидравлический КПД.

Полезный напор насоса:

H = L_n/g = 2086/9.81=212 м,

где g - ускорение свободного падения (g = 9.81 м/с²).

Вычислим коэффициент быстроходности насоса для оптимального режима:

n_s =

Расчёт уточнённых значений производительности и удельной энергии. По n_s и рис. 15 находят вероятные значения коэффициентов полезного действия для оптимального режима, по которым вычисляются уточнённые значения производительности и полезной удельной энергии, полезного напора.

Уточнённые коэффициенты полезного действия при оптимальном режиме:

з_о = 0,98 - уточнённый объёмный КПД;

з_г = 0,96- уточнённый гидравлический КПД;

з_д = 0,97 - уточнённый дисковый КПД;

з_м = 0,97 - уточнённый механический КПД.

Уточнённый общий КПД:

з_общ = з_о* з_г* з_д* з_м = 0,88

Уточнённая производительность насоса при оптимальном режиме:

Q_опт = Q₁*n_o = 0,66*0,98=0,64 м³/с;

Полезная удельная работа и полезный напор насоса:

L_n = L_i* з_г = 2086*0,96=2002 м²/с²;

H = L_n/g = 2002/9,81=204 м;

Мощность на валу насоса

Используя уточнённые значения Q_опт и L_n, определяем мощность на валу насоса:

N = L_n*с*Q_опт/ з_общ = (2002*1000*0.64)/0,88=1456 кВт

Значения берем по кривой №2,так как n_s=137

Кривые зависимости от Q строятся аналогично для n=40 с^-1. Так как коэффициент быстроходности особо не изменился, то значения относительных координат будут аналогичны:

относительные координаты	Q	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
	H	1	1,1	1,15	1,15	1,1	1	0,8
	N	0,52	0,65	0,74	0,82	0,92	1	0,08
	з	0	0,35	0,62	0,82	0,95	1	0,9
размерные координаты	Q, м3/с	0	0,13	0,26	0,38	0,51	0,64	0,77
	H, м	204	224,4	234,6	234,6	224,4	204	163,2
	N, кВ	757,12	946,4	1077,44	1193,92	1339,52	1456	116,48
	з	0	0,31	0,55	0,72	0,84	0,88	0,79



Построим график для сравнения характеристик насоса при изменении частоты вращения от 40 до 50 с^-1

4.1 Последовательное и параллельное подключение насосов

Необходимо построить суммарную характеристику параллельного и последовательного подключения работающих насосов ЦНС 38-110 , при перекачке воды.

При параллельном подключении насосов, подача увеличивается в 2 раза, а напор останется неизменным, занесем данные в Таблицу № 6



Таблица №6

Q, м3/с	0	0,10	0,20	0,29	0,39	0,49	0,59
Q1, м3/с	0	0,2	0,4	0,58	0,78	0,98	1,18
H, м	203	223,3	233,45	233,45	223,3	203	162,4

Характеристика параллельного подключения представлена на графике №1

График №1 Характеристика параллельного подключения насосов

При последовательном подключении насосов, напор увеличивается в 2 раза, а подача останется неизменной, занесем данные в Таблицу № 7

Таблица №7

H, м	203	223,3	233,45	233,45	223,3	203	162,4
H1, м	406	446,6	466,9	466,9	446,6	406	324,8
Q, м3/с	0	0,01	0,03	0,04	0,05	0,07	0,08

Характеристика параллельного подключения представлена на графике №2



График №2 Характеристика последовательного подключения насосов



Заключение

В процессе выполнения курсовой работы были закреплены знания полученные при изучении теоретического курса по предметы "Гидромашины и компрессоры", представлены расчеты значений основных параметров насосов на воде и на нефти и построены соответствующие им комплексные характеристики. Так же мы изучили конструкцию динамических насосов секционного типа и основных его узлов, принципы работы и назначение насосного агрегата, его достоинства, такие как: компактность и простота конструкций; простота соединения с электродвигателем и другими силовыми установками, повышающих к. п. д. установки; простота пуска и регулирования; плавность работы; экономичность при эксплуатации; надежность, долговечность в работе и возможность применения для перекачки любых жидкостей - и недостатки: низкий к. п. д. малых насосов; сложность отливки рабочего колеса; необходимость заполнения жидкостью корпуса насоса перед пуском и т.д. Пришли к выводу, что для эффективной работы насосного агрегата необходимо четко следовать инструкциям по его эксплуатации и подбирать оптимальные режимы работы, своевременно проводить техническое обслуживание и капитальный ремонт.

Практика показывает, что при перерасчете работы насоса с воды на нефть значительно понижаются оптимальные характеристики агрегата (напор и производительность), параллельно с которым так же значительно увеличивается мощность на валу насоса, в чем мы впрочем и убедились, сделав перерасчет с воды плотностью 1000 кг/см³ на нефть с плотностью 860 кг/см³.

Так же в данной работе мы рассмотрели режимы работы при параллельном и последовательном соединении насосов с одинаковыми характеристиками, при которых зафиксировали двойное увеличение напора (первый случай) и подачи (второй случай) соответственно.