Самовсасывающие насосы
Способы обеспечения самовсасывания и роста высоты всасывания лопастных насосов
Самовсасывающие насосы и установки нужны в почти всех отраслях народного хозяйства страны.
Огромную потребность в самовсасывающих насосах испытывают строительная промышленность, морской и речной флот. Большая часть строй и монтажных работ по устройству оснований и фундаментов, подземных и гидротехнических сооружений, по прокладке и ремонту инженерных сооружений и сетей просит снижения уровня грунтовых вод. При всем этом конечный итог, качество и интенсивность главных работ почти во всем зависят от совершенства и надежности водоотливных средств.
Почти всегда водопонижение в грунтах обеспечивается в итоге непрерывного поддержания в разветвленной сети особых водопонижающих скважин (иглофильтров), погружаемых в грунт, сравнимо высочайшего вакуума (7-8 м. вод. ст.). Установки, обеспечивающие поддержание вакуума, работают в сложных критериях, так как совместно с откачиваемой водой из осушаемого грунта безизбежно засасывается и воздух в количестве, время от времени превосходящем по объему расход воды.
Работоспособность водоотливных установок в значимой мере находится в зависимости от эффективности удаления воздуха. Схожее положение появляется и на судах. Отличительной особенностью насосов, созданных для ежедневного осушения трюмов и откачивания балласта из боковых и междудонных цистерн судов, является необходимость установки самовсасывающего устройства, потому что уровень откачиваемой воды, как правило, размещен ниже оси насоса.
Условия работы осушительных насосов очень сложные. Экслуатационная высота всасывания почти всегда превосходит 7 м, а наличие разъемных соединений и арматуры на поглощающей магистрали приводит в итоге подсоса воздуха к тому, что насос должен перекачивать водовоздушную смесь с газосодержанием до 25 %. Установка самовсасывающих насосов на водопроводных и канализационных насосных станциях значительно уменьшает их цена и упрощает работы по сооружению подземной (заглубленной) части насосной станции.
Но понятно, что более действенные центробежные насосы не владеют самовсасывающей способностью и очень чувствительны к наличию газов в перекачиваемой воды. Содержание воздуха в перекачиваемой воды в количестве 5—7 % может привести к срыву работы насосов и значительно понижает их КПД. Применяющиеся в ряде всевозможных случаев самовсасывающие рециркуляционные центробежные насосы имеют значимые габариты и массу, более маленький КПД, чем обыденные центробежные насосы.
Не считая того, они владеют низкой самовсасывающей способностью и неспособны к самовсасыванию даже при маленьких неплотностях на поглощающей полосы. Работа этих насосов на грязных жидкостях приводит к резвому повышению торцовых зазоров меж корпусом и открытым рабочим колесом, что еще более понижает их самовсасывающую способность и КПД.
В судовых критериях нередко отдают предпочтение в качестве самовсасывающих насосов поршневым либо другим типам больших насосов. Но поршневые насосы имеют более низкую, чем центробежные, допустимую высоту всасывания, а при перекачке грязных жидкостей требуют неизменной очистки поглощающих и нагнетательных клапанов, также подмены поршневых колец.
Самовсасывающей способностью и возможностью работы на газожидкостных консистенциях владеют многие типы вихревых насосов. Но они почти всегда имеют маленький КПД (30-35 %), малую подачу и не могут работать на жидкостях, содержащих абразивные примеси. Потому предпринимаются пробы сотворения комбинированных самовсасывающих установок с центробежными несамовсасывающими насосами и другими устройствами, владеющими самовсасывающей способностью.
Одной из схем, получившей существенное распространение в практике, является установка с вакуумным баком на поглощающем трубопроводе центробежного насоса. В таких установках рядом с центробежным насосом, установленным выше уровня воды в приемном резервуаре, монтиуется вакуумный бак, к которому центробежный насос подклюется поглощающим патрубком в нижней части бака. Поглощающий трубопровод установки присоединяется к высшей части вакуумного бака. Перед первым запуском вакуумный бак заполняется жидкостью. При включении центробежного насоса он начинает откачивать жидкость из бака. При снижении уровня воды в баке создается вакуум, достаточный для подъема воды по поглощающей трубе.
Для обеспечения повторных пусков и пуска установки после случайных срывов вакуума предусматриваются разные меры по удалению воздуха из вакуумных баков. Наличие вакуумного бака приводит к повышению габаритных размеров и массы установки, а необходимость удаления воздуха из баков усложняет ее устройство и эксплуатацию. Невзирая на это установки с вакуумными баками получили применение в качестве водоотливных и водопонижающих средств как у нас в стране, так и в особенности за рубежом. Не считая того, они используются в нашей стране на канализационных насосных станциях, значительно упрощая условия производства работ по их строительству, в особенности в влажных грунтах.
Одной из разновидностей установок с вакуумным баком является устройство с приподнятым поглощающим трубопроводом насосов, применяемое на мелиоративных насосных станциях для обеспечения самовсасывания насосов. При достаточной длине поглощающий трубопровод может делать роль распределенного вакуумного бака, если проложить часть поглощающей трубы с уклоном к насосу, а конечную часть опустить в приемный резервуар так, чтоб образовалось колено.
Оставшаяся во поглощающем трубопроводе после выключения насоса жидкость заполняет за счет наклона трубопровода насос. Это позволяет при следующем пуске обеспечить самовсасывание. Воздух из колена поглощающего трубопровода удаляется в процессе работы насоса при помощи эжектора, присоединенного рабочим соплом к напорному трубопроводу насоса, а поглощающим патрубком — к высшей части колена поглощающей трубы. Газожидкостная смесь из эжектора сбрасывается в приемный резервуар насосной станции.
Одной из более действенных мер, обеспечивающих самовсасывание насосов, является создание циркуляционных установок с лопастными и гидроструйными насосами. Такие установки отыскали обширное применение при водоотливе и водопонижении на строительстве.
Не считая вопросов обеспечения самовсасывания центробежных насосов в ряде всевозможных случаев появляется неувязка увеличения допустимой вакуумметрической высоты всасывания лопастных насосов. Эта неувязка более животрепещуща для насосов, работающих на нагретых и легкокипящих жидкостях, когда опасность появления кавитации в особенности велика (насосы ДВС, ЖРД, питательные и конденсатные насосы энергетических установок и т. п.). Одним из способов увеличения допустимой высоты всасывания является применение в качестве бустерных гидроструйных насосов.
Циркуляционные самовсасывающие установки для вакуумного водоотлива и водопонижения
Уровень воды можно понижать методом водоотлива из резервуаров, котлованов и других источников, имеющих открытую в атмосферу поверхность воды, либо методом вакуумирования грунтов при помощи особых трубчатых фильтровальных частей (иглофильтров), погружаемых в грунт. При вакуумном водопонижении используют два вида иглофильтров. В первом из их иглофильтр представляет собой фильтрующую трубу, присоединяемую к коллектору вакуумной водоотливной установки, располагаемой на поверхности земли. Такие иглофильтры позволяют понижать уровень воды в грунте на глубину до 7—8 м, что определяется вакуумом, создаваемым водопонижающей установкой. По мере надобности водопонижения на огромную глубину используют иглофильтры со интегрированным в их гидроструйным аппаратом. Такие иглофильтры получили заглавие эжекторных. Эжекторные иглофильтры имеют две присоединительные трубы. К первой из их подводится рабочая вода, подаваемая к активному соплу гидроструйного насоса. При помощи 2-ой трубы отводится смешанный поток после гидроструйного аппарата (рабочая вода и вода, откачиваемая из грунта).
В качестве вакуумных водоотливных и водопонижающих установок в последние годы обширное применение отыскали циркуляционные установки с центробежными и гидроструйными насосами. В этих установках центробежный насос, забирая воду из циркуляционного бака, подает ее в сопло гидроструйного аппарата, который делает нужное разрежение и подсасывает воду из осушаемого объема. При всем этом для водоотлива, обычно, употребляют установки, в каких вода откачивается одним струйным аппаратом. Последний в случае необходимости транспортирует и воздух, проникающий во поглощающий коллектор либо выделяющийся из воды.
В ряде всевозможных случаев водопонижающие установки имеют два либо более струйных аппарата для независящей откачки воды и воздуха в связи с тем, что содержание воздуха в откачиваемой из грунта консистенции может превосходить по объему количество откачиваемой воды. В установках с эжекторными иглофильтрами интегрированный гидроструйный аппарат предназначен для совместной откачки воздуха и воды. Водоотливные и водопонижающие установки могут работать либо лишь на всасывание (вода соединяется после откачки самотеком), либо как на всасывание, так и на нагнетание. Необходимость в последнем случае появляется, если откачиваемую воду для сброса требуется поднять на определенную высоту (в глубочайших котлованах, шахтах и т. п.).
Особенностью рабочих режимов вакуумных водоотливных и водопонижающих установок является необходимость сотворения и поддержания в процессе работы значимого разрежения (абсолютное давление до 0,1—0,2 МПа). Такое требование выдвигается при открытом водоотливе, также при водопонижении с иглофильтрами, что обосновано как высочайшим расположением водоотливных установок относительно уровня воды в котлованах, так и рвением интенсифицировать процесс водопонижения в тонкодисперсных грунтах за счет сотворения как можно большего переда давления на фильтрующей поверхности иглофильтров, погружаемых в грунт.
По материалам книжки «Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки»