Дослідження динаміки гідравлічної п'яти ротора багатоступеневого відцентрового насоса

Характеристика робочого процесу в гідравлічній п'яті ротора багатоступеневого відцентрового насоса. Теоретичний математичний опис, з подальшим створенням математичної моделі розрахунку динамічних характеристик з можливістю зміни вхідних параметрів.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 03.05.2014
Размер файла 2,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Насосна установка містить в собі:

- насос;

- електродвигун;

- муфта для з'єднання вала електродвигуна з валом насоса;

Реальні виробничі умови характеризуються, як правило, наявністю деяких небезпек і шкідливих чинників.

При роботі й обслуговуванні насосного агрегату небезпечними і шкідливими виробничими факторами можуть бути:

- ураження електричним струмом;

- рухомі елементи з'єднувальної муфти;

- підвищений рівень шуму;

- підвищена температура поверхонь;

Джерелами цих небезпек можуть бути:

- електричний струм, який підводиться для живлення двигуна;

- з'єднувальна муфта;

- шум і вібрація, викликані працюючим агрегатом;

- зовнішні поверхні агрегату, які нагріваються вище 45°C;

- аварійний вихід з ладу ущільнення на валу і ущільнень корпусних деталей.

Небезпечні фактори

· Електричні

Для забезпечення захисту від випадкового дотику до струмоведучих частин, відповідно до ГОСТ 12.01.019-79 "Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты" необхідно застосовувати наступні способи і засоби: стаціонарні захисні огородження, робоча ізоляція струмоведучих частин.

Для забезпечення захисту від поразки електричним струмом при дотику до металевих нетоковедучих частин, які можуть виявитися під напругою в результаті пошкодження ізоляції, застосовують наступні способи: контурне заземлення, опір захисного заземлення не повинен перевищувати 4 Ом.

· Пожежонебезпечні

Найбільшою небезпекою є порушення герметичності насоса, що відбувається з різних причин: вібрація, гідравлічний удар, вихід з ладу деталей, тощо. Потрапляння повітря всередину трубопроводів може створити небезпечні концентрації та призвести до вибуху.

Таблиця 1 - Показники ПДК для перекачуваного середовища.

Найменування середовища

ПДК (за ГОСТ 12.1.005), мг/м3

Автобензин

100

Керосин, дизельне пальне

300

· Механічні

гострі кромки, задирки на поверхнях устаткування, деталей, інструменту;

поверхні муфти насосного агрегату, що обертаються, і рухливі частини виробничого устаткування;

викид назовні рідин під високим тиском унаслідок підвищеного витоку при порушенні герметичності кінцевих ущільнень ротора, розкриття стиків або роз'ємів корпусів і корпусних деталей насоса, що працюють під тиском;

підвищена або низька температура поверхонь складових частин агрегату (насоса, двигуна).

втрата стійкості при монтажі агрегату на місці установки.

· Хімічні

При перекачуванні насосом нафти та нафтопродуктів, у тому числі автобензин та дизельне пальне, повітря робочої зони повинне відповідати вимогам ГОСТ 12.1.005.

Температура спалаху залежить від фракційного складу нафтопродуктів. Чим нижче межі перегонки нафтопродукту, тим нижче і температура спалаху. В середньому температура спалаху бензинів знаходиться в межах від - 30… - 40 0С, газу 30…60 0С, дизельних палив 30…90 0С і нафтових масел 130…3200С. Насос повинен бути екологічно безпечним. Конструкція насоса повинна виключати можливість неорганізованих витоків перекачуваного і змащуючого середовищ.

Небезпека із-за порушення ергономічних вимог:

ускладнений доступ до елементів насоса і насосного агрегату, приладів, огляд яких необхідний під час експлуатації агрегату;

невірне розташування вмикаючих (вимикаючих) пристроїв, відсутність сигнального фарбування, недостатня кількість застережних знаків в місцях експлуатації і обслуговування насосних агрегатів;

потрапляння на шкіру або слизисті оболонки працюючих консерваційних мастил, розчинників.

Шкідливі фактори

· Шум від установки

Для даного насосу характерним є гідродинамічний шум, шум у підшипникових та ущільнюючих вузлах, які виникають під час протікання рідини. При роботі насоса рівень шуму сягає до 85 дБА, що перевищує допустимий рівень (80 дБА). Періодичне обслуговування агрегату повинне проводитися із застосуванням індивідуальних засобів захисту органів слуху по ГОСТ 12.4.051 не більше 15 хв. В зміну (8 годин).

Для зниження шуму рекомендується зниження рівня звукової потужності джерела шуму (насоса, установки, агрегату тощо), яке можна здійснити зміною чи вибором обладнання з поліпшеними шумовими характеристиками.

Ще один спосіб - звукоізоляція. Муфти можна закрити кожухом, який зі середини покривається звукопоглинальним матеріалом - пінополіуретаном.

· Вібрація

Номінальний рівень вібрації на корпусі верхнього підшипника становить не більше 4,5 мм/с, яка здебільшого проявляється у вигляді шуму. Для зменшення цього негативного фактора можна використовувати вібродемпферування.

· Освітлення робочої зони

Освітлення при проведенні періодичного обслуговування електронасоса має відповідати розряду V, підрозряду "б" зорових робіт, для проведення ремонтних робіт - розряду V, підрозряду "в" зорових робіт, згідно СНіП ЙЙ-4-79 "Природне і штучне освітлення”. Для освітлення робочої зони використовують люмінесцентні лампи, дугові ртутні лампи, рефлекторні дугові лампи з відбиваючим шаром. Вони мають підвищену світлову віддачу (до 40-110 лм/Вт) і великий строк служби (8-12 тис. год.), а крім того спектр їхнього випромінювання близький до природного денного світла.

Величина температури повітря складає 22 - 24°С, його відносна вологість 60-40% і швидкість руху 0,1 м/с.

6.2 Розрахунок заземлюючих пристроїв

Вибираємо найбільший опір захисних заземлюючих пристроїв, що допускається, в електроустановках. Оскільки насосний агрегат харчується від мережі з напругою 380 В, то допустимий опір відповідає не більше 4 Ом.

Для заземлення застосовують заземлювач з кутової сталі 55505 мм, довжиною 2,7 м, забитий врівень з поверхнею землі.

Визначаємо питомий електричний опір ґрунту.

Для напівтвердої глини = 70 Омм. Прийняте значення питомого електричного опору ґрунту множимо на кліматичний коефіцієнт (коефіцієнт сезонності), що враховує зміну в залежності від вологості ґрунту.

Згідно коефіцієнт сезонності дорівнює К = 2,0.

Тоді питоме розрахункове значення електричного опору ґрунту дорівнює:

,

Знайдемо підставивши значення:

Омм.

Визначимо еквівалентний діаметр куточка:

,

де dу - еквівалентний діаметр, м;

b - ширина палиці кутової сталі, м

Знайдемо чисельне значення:

м.

Визначимо опір вертикального одиночного заземлення:

,

де Rо - опір одиночного заземлення, Ом;

l - довжина заземлювача, м.

Чисельне значення дорівнюватиме:

Ом

Визначаємо необхідну кількість заземлювачів:

,

де Rз - допустиме значення опору заземлюючого пристрою, Ом;

- коефіцієнт екранування.

Приймемо відстань між заземлювачем а = 2,7 м, тоді відношення а/l = 1 і наближеному кількості заземлювачів n = 14, коефіцієнт екранування = 0,8 Тоді:

шт.

Заземлювачі з'єднані смугою з поперечним перетином 40 4 мм, прокладені в ґрунті від поверхні землі до середини ширини смуги на глибину t = 0,5 м. Визначимо довжину сполучної смуги:

,

де lп - довжина смуги;

а - відстань між заземлювачем, м;

n - кількість заземлювачів, шт.

м.

Визначимо опір смуги з урахуванням кліматичного коефіцієнта:

,

де В - ширина смуги, м;

- розрахунковий питомий електричний опір ґрунту з урахуванням кліматичного коефіцієнта К = 5 для горизонтальної смуги.

Ом.

Визначимо загальний опір заземлюючого пристрою:

,

де Rк - загальний опір контурного заземлення, Ом;

Rо - опір одного заземлення, Ом;

Rп - опір сполучної смуги, Ом.

Тоді загальний опір контурного заземлення дорівнює:

Ом.

Висновок

Опір Rк = 3,51 Ом менше допустимого опору, рівного 4 Ом. Отже, діаметр заземлювача d = 55 мм при числі заземлювачів n= 14 є достатнім для забезпечення захисту при контурній схемі розташування заземлювачів.

У запропонованій розрахунковій моделі ротор з системою урівноваження представлений зосередженою масою з одним ступенем свободи (розглядаються лише осьові коливання ротора). У реальних умовах неминучі згинні коливання неврівноваженого ротора викликають періодичні перекоси розвантажувального диска, що супроводжуються синхронними змінами тиску в камерах гідроп'яти і, отже, змінами врівноважуючої сили. У результаті згинні коливання ротора збуджують кутові і осьові коливання диска гідроп'яти, жорстко пов'язаного з ротором.

Істотний вплив на процес таких взаємопов'язаних радіальних, кутових і осьових коливань надають гідродинамічні моменти, що виникають у кільцевому і у торцевому дроселях, а також додаткові радіальні гідродинамічні сили, зумовлені перекосами.

Таким чином, запропоновану схему динамічного розрахунку слід розглядати як перше наближення при розробці інженерного методу аналізу динамічних характеристик спільних згинальних і осьових коливань багатомасового пружного ротора з автоматичною системою урівноваження. Актуальність цього завдання обумовлена тим, що система авторозвантаження може чинити вирішальний вплив на вібраційний стан ротора, оскільки в ній дроселюються великі перепади тиску, а втрати потужності з протікання досягають 10% потужності, споживаної насосом. Для великих насосів це сотні кіловат, і навіть невеликої частки цієї потужності достатньо, щоб підтримувати високий рівень вібрацій, якщо не брати спеціальних заходів для стабілізації ротора. Статичні характеристики менш чутливі до згинальних коливань валу, тому результати статичного розрахунку досить добре узгоджуються з експеріметном.

Список використаної літератури

1. Марцинковский В.А., Ворона П.Н. Насосы атомных электростанций. М: Энергоатомиздат, 1987.

2. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы М.: Машиностроение, 1977.

3. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для гидкостей и газов. - 4-е изд.: Пер. с нем. /Под ред.В.И. Поликовского. М.: Машгиз, 1960.

4. Марцинковский В.А. Гидродинамика и прочность центробежных насосов. М.: Машиностроение, 1970.

5. Цаплин М.И. Исследование течения в зазоре между неподвижной стен кой и вращающимся диском // Энергомашиностроение. 1967. №8. С.15-18.

6. Чегурко Л.Е. Разгрузочные устройства питательных насосов теплових электростанций. М.: Энергия, 1978.

7. Шнепп В.Б. Инденерный метод расчета дискових потер и осевих сил в центробежной ступени компресора или насоса с учетом негерметичности уплотнений/ ЦИНТИхимнефтемаш. М.: 1982.

8. Байбиков А.С., Караханьян В.К. Гидродинамика вспомогательных трактов лопастных машин. М.: Машиностроение, 1982.

9. Некоторые аспекты проектирования и доводки автоматических разгрузочных устройств центробежных насосов/А.И. Елизаров, А.Э. Брейво, А.И. Иванов и др. // Конструктивная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. Куйбышев, 1978, С.42-57 (Тр. КуАИ).

10. Краев М.В., Овсяников Б.В., Шапиро А.Г. Гидродинамические радиальные уплотнения высокооборотных валов. М.: Машиностроение, 1976.

11. Марцинковский В.А. Бесконтактные уплотнения роторних машин. М.: Машиностроение, 1980.

12. Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982.

13. РД 39-22-617-81. Єдині норми безпеки на розробку основних видів нафтогазоперероблюючого устаткування.

14. ДСТ 10407-88. Насоси відцентрові багатоступінчасті, секційні.

15. ДСТ 12.0.003-74. ССБТ. Опис і шкідливі виробничі фактори. Загальна класифікація.

16. ДСТ 12.2.062-81. ССБТ. Устаткування виробниче. Загальні вимоги до робочих місць.

17. ДСТ 12.1.018-86. ССБТ. Вібраційна безпека. Загальні вимоги.

18. ДСТ 12.1.030-81. ССБТ. Електробезпечність. Захисне заземлення, занулення.

19. ДСТ 12.1.003-83. ССБТ. Загальні вимоги безпеки.

20. ДСТ 12.1.019-79. Електробезпечність. Загальні вимоги і номенклатура видів захисту.

21. ДСТ 12.4.026-76. ССБТ. Кольори сигнальні і знаки безпеки.

22. ДСТ 12.2.061-81. ССБТ. Устаткування виробниче. Огородження захисні.

23. ДСТ 12.0.004-90. ССБТ. Організація навчання працюючих безпеки праці. Загальна вимога.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.