Общие сведения о насосах

Общие сведения о  насосах

Насосами называются машины, предназначенные для создания потока (перемещения) жидкости. Насосы применяются  во всех отраслях промышленности, в  сельском и коммунальном хозяйстве,. на транспорте. Они находят применение не только как самостоятельные машины или агрегаты, но и как узлы сложных  машин и установок: станков, энергетических устройств, транспортных машин и  т. п. 
Особое значение имеет применение насосов, насосных установок или насосных станций в системах водоснабжения и канализации, где они являются одним из основных узлов. В системах водоснабжения насосы обеспечивают подачу воды потребителям: промышленным предприятиям, тепловым электростанциям, жилым кварталам населенных мест. В системах отопления и горячего водоснабжения с помощью насосных установок осуществляется циркуляция горячей воды. В системах канализации насосы обеспечивают подачу сточной жидкости на очистные сооружения или перекачку ее из пониженных районов населенных мест в основные городские или районные коллекторы.

Развитие насосостроения тесно связано с общим техническим прогрессом в таких отраслях, как машиностроение, гидродинамика, химическая промышленность, электропромышленность. Благодаря достижениям в этих отраслях стало возможным создание насосов различных типов, предназначенных для перекачивания не только воды, но и агрессивных сред, жидких металлов, криогенных жидкостей и т. п. В настоящее время отечественная промышленность выпускает насосы всех типов, необходимые для народного хозяйства страны, начиная от миниатюрных микронасосов для медицинской техники и кончая гигантскими осевыми насосами для ирригационных систем и энергетики. 
Такие основные тенденции развития отраслей машиностроения, как снижение металлоемкости машин, повышение единичной мощности при снижении массы машины, повышение коэффициента полезного действия и надежности, относятся и к насосостроению. Ведущие организации в области разработки и производства насосов (ВНИИгидромаш, ПО «Союзнасосмаш», ПО «Уралгидромаш») и многочисленные насосостроительные заводы проводят большую работу по разработке и подготовке к производству новых более совершенных насосов, отвечающих мировым стандартам. Модернизация конструкции насосов направлена на снижение металлоемкости при одних и тех же параметрах насосов, обеспечение наибольшей унификации узлов и деталей насосов, что позволяет расширять номенклатуру насосов без существенных дополнительных затрат на их производство. Большое внимание уделяется повышению качества и надежности насосов, что позволяет экономить энергетические ресурсы и снижать трудоемкость их эксплуатации и ремонта. 
Поскольку насосы используются во многих отраслях народного хозяйства, а их изготовлением занято несколько министерств и ведомств, то большое значение для обеспечения технического прогресса в области производства и применения насосов приобретает стандартизация. В настоящее время созданы стандарты как на общие требования к насосам, так и на насосы отдельных типов. В нашей стране практически все насосы производятся по государственным или отраслевым стандартам (ГОСТам или ОСТам). 
Большое внимание стандартизации в области насосостроения уделяется и за рубежом. Международная организация по стандартизации — ИСО утвердила несколько стандартов в области насосостроения, например ИСО 2858 «Насосы центробежные с осевым входом. Обозначение, нормальные параметры и размеры», ИСО 2548 «Насосы центробежные смесительные и осевые. Общие правила приемочных испытаний. Класс С». На базе и с учетом международных стандартов разработаны и национальные стандарты в различных странах. Это способствует общему прогрессу в насосостроении, а также развитию международной торговли.

Циркуляционные насосы

Циркуляционные насосы обеспечивают циркуляцию воды в системах отопления, охлаждения, горячего водоснабжения  и т.п., т.е. там, где необходим стабильный проток теплоносителя для эффективной  и экономичной работы оборудования и всей системы в целом. 
Циркуляционные насосы также могут делиться по конструктивным особенностям: насосы типа «инлайн»(что означает в одну линию), насосы с «мокрым ротором», насосы с «сухим ротором» и др.

Насосы для водоснабжения

Основной задачей данных насосов  является подача воды от источника  в кран к потребителю. Для данных целей используют колодезные, с кважные и самовсасывающие насосы. Основным отличием этих насосов является место установки оборудования.  
Колодезные насосы являются погружными и устанавливаются непосредственно в колодец. Обычно характеризуется тем, что имеют диаметр насоса более 100 мм и небольшими расходами воды. 
Скважные насосы, также являются погружными и, как правило, имеют диаметр не более 100 мм для возможности установки в скважины. При этом скважные насосы можно устанавливать и в колодцы. 
Самовсасывающие насосы устанавливаются на поверхности. Могут производить забор воды, как из скважины, так и из колодца или другого водоема. Главным условием установки данного насоса является уровень воды в скважине (колодце, водоеме). Он должен быть не более 7-9 м ниже уровня установки насоса.

Насос для отвода стоков

Как правило, это дренажные и канализационные  насосы (установки). Предназначены для  перекачки загрязненной воды от потребителя  до места переработки и обеззараживания  стоков.

Фонтанные насосы

Насосы, применяемые  при устройстве фонтанов и различных  вводно-архитектурных композиций.

Насосы для дозировки реагентов

Насосы, применяемые  в установках химводоподготовки для точного дозирования реагентов в воду.

Виды двигателей к насосам

Для приведения насосов в действие в  современной практике используются почти все известные виды механических двигателей, а именно: ветряные, водяные, тепловые, газовые, электрические и др. Выбор двигателя, а также и способа его соединения с насосом, зависит от типа насоса, рода располагаемой энергии для двигателя и потребной его мощности. Кроме того, на выбор типа двигателя влияют также и различные экономические соображения.

При наличии электроэнергии электромотор является самым желательным и  распространенным видом двигателя, особенно в установках, полностью  или частично автоматизированных. При  отсутствии электроэнергии или наличии  по местным условиям дешевого топлива, парового или газового хозяйства, особенно в случае большого выхода естественного  газа, прибегают к установке паровых  машин и турбин или нефтяных, газовых  и других двигателей.

Наряду  с электроприводом, в условиях, когда  важна непрерывность работы установки, запасные агрегаты, как правило, имеют  другой вид привода, преимущественно  паровой, на случай аварий с подачей  электроэнергии.

В некоторых специальных, главным  образом передвижных насосных установках, привод насоса осуществляется от бензинового  или керосинового двигателя. Насосы для очень малых количеств  жидкости и напоров, работающие периодически, выполняются часто с ручным приводом.

Маркировка насосов

Пример  обозначения центробежных промышленных насосов в соответствии с международным  стандартом ISO 2853; Х100-65-250 К-СД: где 
Х - тип насоса;  
100 - диаметр всасывающего патрубка в мм; 
65 - диаметр напорного патрубка в мм; 
250 - номинальный диаметр рабочего колеса в мм. 
  Последующая индексация обозначает: «а» - индекс обточки рабочего колеса.  
К - исполнение по материалу проточной части.  
В связи с многообразием перекачиваемых жидкостей в насосах применяется большое количество материалов, для которых введены следующие обозначения: 
А - углеродистая сталь; 
В - чугун, в т. ч. серый чугун (как правило, этот материал не показывается); 
Б - бронза; 
Д - хромистый чугун или хромистая сталь; 
К - хромоникелевая сталь; 
Е - хромоникельмолибденовая сталь; 
И - хромоникельмолибденомедистая сталь; 
М - хромоникелькремнистая сталь; 
Н - сплав на никелевой основе; 
Т - титан и его сплавы; 
Ю - сплавы алюминия; 
Л - кремнистый чугун; 
П - пластмасса; 
Р - резиновое покрытие; 
Ф - керамика, фарфор; 
Г - графит; 
 Далее идет обозначение исполнения уплотнения: 
С - одинарное сальниковое уплотнение (без подачи затворной жидкости); 
СД - двойное сальниковое уплотнение (с подачей затворной жидкости); 
СП - промывочное сальниковое уплотнение; 
2В - торцевое одинарное; 
2Г (55) - торцевое двойное; 
Щ - щелевое; 
М - манжетное. 
  Если указывается один вид уплотнения, а в скобках другой, то это показывает возможное применение и другого вида (в скобках менее предпочтительного).

Состав оборудования насосных станций

Для осуществления  главной функции насосной станции  — подачи воды — предназначено  различное оборудование, от которого зависят эффективность и надежность эксплуатации станции В связи  с этим одним из наиболее ответственных  этапов проектирования насосной станции  является подбор типов и параметров оборудования с учетом его характеристик, взаимосвязей и удобства эксплуатации. Номенклатура и взаимосвязи различного оборудования насосных станций наиболее наглядно представляются технологической  блок-схемой. Вспомогательное оборудование включает в себя системы технического водоснабжения, дренажно-осушительную, масляного и пневматического  хозяйства,   вакуум-систему.

Система технического водоснабжения (комплекс СТВ) предназначена для подачи технически чистой воды к устройствам для  водяной смазки направляющих подшипников  и сальниковых уплотнений насосов, а также к теплообменникам  вспомогательного оборудования (компрессоров, крупных электродвигателей, маслонапорных  установок и др.).

Дренажно-осушительная система (Комплекс ДОС) предназначена  для откачивания воды из камер, самотечных и всасывающих  труб   насосов, расположенных ниже максимального уровня воды в нижнем бьефе, опорожнения напорных трубопроводов, а также для удаления дренажной воды из подземных помещений.

Система маслоснабжения (комплекс CMC) служит для обеспечения маслами соответствующих марок масляных ванн и подшипников электродвигателей, механизмов системы регулирования, сервомоторов и гидроподъемников затворов, силовых трансформаторов и маслонаполненных электрических аппаратов распределительных устройств. Эта система включает в себя емкости для хранения оперативных запасов чистого масла и для слива отработавшего масла, коммуникационные трубопроводы, маслонапорные установки (МНУ), маслонасосные агрегаты и аппаратуру для очистки масла.

Система пневматического хозяйства (комплекс СПХ) необходима для питания сжатым воздухом устройств для зарядки  котлов МНУ, торможения агрегатов и отжатия воды из камер рабочих колес насосов для работы агрегатов в режиме синхронного компенсатора, аппаратуры контроля, пневмоприводов затворов, масляных и воздушных выключателей, а также для технических нужд станции (работа пневмоинструмента и т. п.). Система состоит из компрессоров, воздухоприемников (ресиверов) и воздухопроводов соответствующего давления.

Вакуум-система  предназначена для заливки водой  насосов, установленных выше уровня воды в нижнем бьефе.

Контрольно-измерительные  приборы и системы автоматизации (комплекс КИПиА) включают в себя устройства контроля за состоянием основных агрегатов и другого оборудования (измерение мощности, давления, расхода, температуры различных частей, лодачи смазки, охлаждающей воды и т. д.), сосредоточенные в специальных щитах и при отклонениях режима сверх допустимых значений дающие сигнал, а при необходимости и импульс на автоматическую остановку агрегата. В систему КИПиА входят также органы управления, обеспечивающие возможность комплексной автоматизации насосной станции, работающей с минимальным количеством дежурного персонала или без него. На крупных станциях все наиболее важные органы управления и контроля выводятся на центральный пульт управления ЦПУ, из которого осуществляется управление агрегатами станции.

Степень автоматизации технологических  процессов и состав контрольно-измерительных  приборов на насосной станции зависят  от ее назначения и требований системы  водоснабжения.

К вспомогательному оборудованию насосных станций относятся  также трубы и фасонные части, обеспечивающие подсоединение насосов  к всасывающим и напорным трубопроводам.

Электрические устройства насосной станции включают в себя силовые трансформаторы, выводы высокого и низкого напряжения, распределительное  устройство (РУ), токопроводы к электродвигателям, системы контроля    и    собственных    нужд    (ССН).

Система собственных нужд обеспечивает электроснабжение электродвигателей МНУ, системы  технического водоснабжения и дренажа, освещения, устройств автоматики и защиты и других потребителей электроэнергии. Надежность ССН должна быть весьма высокой, что достигается соответствующим резервированием.

Противопожарные и санитарно-технические устройства. В здании насосной станции находятся  установки и устройства, имеющие  повышенную взрыво- и пожароопасность. К ним относятся электродвигатели, силовые трансформаторы, кабели, масляное хозяйство, аккумуляторная И пр. В связи с этим при проектировании насосных станций необходимо предусматривать соответствующие мероприятия по обнаружению, а для отдельных помещений и по автоматическому тушению пожара с помощью стационарных водяных или пенных установок. На крупных насосных станциях устраивается отдельная система противопожарного водоснабжения.

Для обеспечения нормальных условий  эксплуатации здание насосной станции  в  соответствии  с действующими нормативными положениями, должно быть оборудовано системами отопления, питьевого водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха и другими са-нитарно-техническими устройствами.

Автоматизация насосов  и насосных станций

Автоматизация насосных установок  позволяет повышать надежность и  бесперебойность водоснабжения, уменьшать  затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.

Для автоматизации насосных установок  кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.

Автоматизация насосов  и насосных станций, как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации  насосных установок.

На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.