Обработка на колела на потопяеми помпи. Влиянието на геометричната форма на работното колело на канализационните помпи върху тяхната експлоатационна надеждност и експлоатационен живот

Широкото използване на центробежни помпи в бита и индустрията се дължи на тяхната висока експлоатационни характеристикии простота на дизайна. За правилният изборМонтаж Обмислете дизайна на центробежна помпа и основните типове.

В спиралния корпус на уреда на вала има работно колело (или няколко многостъпални помпи). Състои се от преден и заден диск (или само отзад), между които има остриета.

Изпомпваната течност се подава към централната част на колелото с помощта на смукателна (приемаща) тръба. Валът се задвижва от електродвигател. Благодарение на центробежната сила водата се изтласква от центъра на работното колело към неговата периферия. Това създава разредено пространство в центъра на колелото, зона ниско налягане. Това насърчава притока на нова вода.

В периферията на работното колело е обратното: водата, която е под налягане, се стреми да излезе през изпускателната (изпускателната) тръба в тръбопровода.

Видове центробежни помпи

1. По брой работни колела(етапи) се разграничават центробежни:
   • едностъпални – модели с едно работно стъпало (колело);
   • многостепенен - ​​с няколко колела на вала.

1. По броя на дисковете на работното колело:
   • с предни и задни дискове - те се използват за мрежи с ниско налягане или изпомпване на гъсти течности;
   • само със заден диск.

1. :
   • хоризонтален;
   • вертикален.

1. Въз основа на количеството създадено водно наляганецентробежните помпи са:
   • ниско (до 0,2 MPa) налягане;
   • средно (0,2-0,6 MPa) налягане;
   • високо (от 0,6 MPa налягане).

1. Според броя и местоположението на смукателните тръби:
   • с еднопосочно засмукване;
   • с двустранно засмукване.

1. Според скоростта на въртене на инсталацията:
   • високоскоростен (високоскоростен) - при тези модели работното колело е разположено на ръкава;
   • нормално бягане;
   • бавноподвижен.

1. Чрез метода на отстраняване на течността:
   • модели със спирален изход - при тях водните маси се изхвърлят директно от периферията на лопатките;
   • с лопатков изход - течността излиза през направляваща лопатка с лопатки.

1. Според предназначението си:
   • канализация;
   • водопроводни тръби и др.

1. Според метода на свързване на инсталацията към задвижващия двигател:
   • използване на задвижваща шайба или скоростна кутия;
   • с помощта на съединители.

1. По място на монтаж по време на работа:
   • повърхностни (външни) помпи - по време на работа те са разположени на повърхността на земята и в резервоара ( помийна яма, яма и др.) маркучът за подаване на вода е спуснат;
   • потопяеми центробежни модели - такива устройства са проектирани да бъдат потопени в изпомпваната течност;

Видове работни колела на центробежни помпи

Работното колело е една от важните части на центробежната помпа. В зависимост от мощността на уреда и мястото на неговото функциониране те се различават:

1. според материала:
   • чугун, стомана, мед се използват за производството на колела, работещи в неагресивни среди;
   • керамика и подобни материали – когато помпата работи в химически активна среда;

1. по метод на производство:
   • занитен (използван за помпи с ниска мощност);
   • гласове;
   • подпечатан;

1. според формата на остриетата:
   • с прави остриета;
   • извита в посока, обратна на посоката на въртене на работното колело;
   • извита по посока на въртене на работното колело.

Формата на лопатките влияе върху водното налягане, създадено от уреда.

Работен вал

Това е частта от инсталацията, която е най-податлива на повреда по време на работа. Нуждае се от прецизно балансиране и подравняване. Материали, от които е изработен валът:

• кована стомана;
• легирана стомана (за инсталации, работещи с повишени натоварвания);
• неръждаема стомана (за използване в агресивни среди).

Видове валове:

• твърд (за нормални режими на работа);
• гъвкав (за високи скорости);
• свързан към вала на задвижващия двигател (използва се за модели на домакински помпи).

Принципът на работа на центробежната помпа, както и дизайнът на центробежната помпа, е еднакъв за всички видове агрегати. Тя се основава на силовия ефект на въртящите се лопатки върху потока на изпомпваната течност с предаване на механична енергия от работния механизъм. Разликите между видовете инсталации са в тяхната мощност, създаденото водно налягане и дизайна.

Снимка на центробежна помпа

Оборудването, с което се изпомпва вода, се нарича изпомпване, разделено е на няколко групи: обемни и динамични. В тази статия ще говорим за динамични помпи, които включват центробежен агрегат и какво е работното колело на центробежната помпа.

И така, какво е центробежна помпа? Както споменахме по-рано, това е оборудването, с което се изпомпва вода.
Как работи дизайнът:

• Това се случва с помощта на центробежна сила. Просто казано, вътре в помпата има вода, която с помощта на лопатки и центробежна сила се изхвърля към стените на корпуса.
• След това водата под налягане започва да тече към напорния и смукателния тръбопровод.

Така водата започва да се изпомпва непрекъснато. За да разберете по-добре как се случва това, е необходимо да разберете от какво се състои помпата.

За какво се използва помпата?

Как водата се изпомпва през помпа вече е ясно на теория, но кои части от нея помагат по този въпрос не са.
Нека поговорим за това от какви части се състои:

• Работно колело на центробежна помпа.
• Валът на помпата също е важна част.
• Семеринги.
• Лагери.
• Кадър.
• Помпени апарати.
• Уплътнителни пръстени.

Забележка. Центробежните помпи се използват не само за извличане на вода, но и за извличане на химически течности, поради което компонентите на помпите могат да варират в зависимост от метода на тяхното приложение.

Работно колело

Един от най-важните подробностиПомпата е работното колело, тъй като именно тя създава центробежната сила; водата под въздействието на налягане започва да изпомпва.
И така, нека да разгледаме по-подробно от какво се състои и как работи, състои се от:

• Преден диск.
• Заден диск.
• Остриетата, които са между тях.
• Когато колелото започне да се върти, водата, разположена вътре в лопатките, също започва да се върти, поради което възниква центробежна сила, появява се налягане, водата се прилепва към периферията и търси изход.

Тъй като помпите изпомпват не само вода, но и химически течности, работните колела и корпусът на центробежната помпа са направени от различни материали:

• Например, за работа с вода се използва бронз или чугун.
• За да подобрите устойчивостта на износване при работа с вода, която съдържа механични примеси, можете да използвате работно колело, изработено от хромен чугун.

И ако помпата е проектирана да работи с химикали, е необходимо да се използва стоманено работно колело.

Характеристики на работното колело

По-долу е дадена таблица с класификации на работното колело:

Причини за повреда на работното колело

Често основната причина за повреда на работното колело е кавитацията, тоест образуването на пара и образуването на парни мехурчета в течността, което води до ерозия на метала, тъй като течните мехурчета съдържат химическа агресивност на газа.
Основните причини за кавитация са:

• Висока температура, повече от 60 градуса
• Не стегнати връзки при смукателното налягане.
• Голяма дължина и малък диаметър на смукателната глава.
• Запушено смукателно налягане.

съвет. Всички тези фактори водят до повреда на работното колело на помпата, следователно трябва внимателно да следите спазването на условията на работа на вашето оборудване. Не е за нищо, че всеки тип оборудване има свои собствени условия на работа, които са създадени за по-голяма устойчивост на износване.

Признаци на повреда на работното колело

Счупеното работно колело на центробежната помпа може да не се забележи веднага, но има общи признаци, които показват, че нещо не е наред с вашето оборудване:

• Пукащ шум при засмукване.
• Шумове.
• Вибрация.

съвет. Ако забележите горните симптоми при работата на вашата помпа, трябва да спрете да я използвате. Тъй като кавитацията намалява ефективността на помпата, нейното налягане и съответно производителността.

Освен това засяга не само работата на колелото, но и другите му части. При продължително излагане на кавитация частите стават груби и единственото нещо, което ще им помогне, е ремонтът или закупуването на ново оборудване.

Ремонт на работно колело

Ако работното колело се счупи или помпата се повреди, можете да го поправите сами.

съвет. Но е по-добре да се свържете със специализиран ремонт, тъй като това изисква специални инструменти.

Въпреки това, ето малка инструкция как сами да ремонтирате работните колела на центробежна помпа.
Разглобяване:

• Използване на теглич за полусъединител.
• Докато разтоварващият диск спре, роторът се движи в посоката, където се получава засмукване.
• Маркирайте позицията на стрелката за изместване на оста.
• Разглобете лагерите.
• Извадете облицовките.
• С помощта на специален теглич дискът за разтоварване се издърпва.
• С помощта на притискащите винтове, един по един, без да позволявате задачата, извадете работното колело от вала.

Ремонт на работно колело:

За да се извърши ремонт, се прави изчисление на работното колело на центробежната помпа.
стомана:

• Ако колелото е износено, то първо се води и след това се завърта на струг.
• Ако колелото е много износено, то се сваля и след това се заварява ново.

Излято желязо:

• Чугунените колела, като правило, просто се сменят; ако е възможно заточване, необходимите места се запълват с мед и след това се заточват.

След като колелото е ремонтирано или сменено, помпата се сглобява отново:

• Избършете, за да направите центробежна помпа.
• Проверете за неравности и цепки; ако има такива, те се отстраняват.
• Работното колело е монтирано на вал.
• Върнете диска за разтоварване.
• Поставете меко уплътнение на маслените уплътнения.
• Затегнете гайките.
• Навийте семеринга.
• Роторът се подава, докато разтоварващият диск спре в петата.

За по-добро разбиране на процеса на ремонт можете да гледате видеоклипа в тази статия.

цени

Цената на работното колело варира от магазин до магазин; всичко зависи от материала на самата помпа. Първоначалната цена е 1800 рубли, крайната цена е 49 тр. Всичко зависи от това какъв центробежен наклонен имаш, за какво го използваш и какъв е размерът му, както и колко колела има.
Ето защо, за да се избегнат разходи за ремонт, е необходимо внимателно да се следи работата му. Освен това, ако има някакви признаци, показващи неизправност, не е необходимо да го използвате, докато не спре да работи, трябва да го занесете на специалист, който ще смени или поправи вместо вас онези части, които са се повредили.

2.1. Работно колело устройство

Фигура 4 показва надлъжен разрез (по оста на вала) на работното колело на центробежна помпа. Междулопатковите канали на колелото са оформени от два профилни диска 1, 2 и няколко остриета 3. Диск 2 се нарича основен (задвижващ) и образува едно цяло с главината 4. Главината служи за здраво закрепване на колелото върху вал на помпата 5. Диск 1 се нарича покриващ или преден диск. Той е неразделна част от лопатките в помпите.

Работното колело се характеризира със следните геометрични параметри: входящия диаметър D 0 на флуидния поток в колелото, диаметрите на входа D 1 и изхода D 2 от лопатката, диаметрите на вала d b и главината d st , дължина на главината l st , ширина на лопатката на входа b 1 и изхода b 2 .

d std in

l ул

Фигура 4

2.2. Кинематика на флуидния поток в колело. Триъгълници на скоростта

Течността се подава към работното колело в аксиална посока. Всяка течна частица се движи с абсолютна скорост c.

Веднъж попаднали в междулопатковото пространство, частиците участват в сложно движение.

Движението на частица, въртяща се с колелото, се характеризира с периферния (преносим) вектор на скорост u. Тази скорост е насочена тангенциално към кръга на въртене или перпендикулярно на радиуса на въртене.

Частиците също се движат спрямо колелото, като това движение се характеризира с вектора на относителната скорост w, насочен тангенциално към повърхността на острието. Тази скорост характеризира движението на течността спрямо острието.

Абсолютната скорост на движение на течните частици е равна на геометрична сумавектори на периферни и относителни скорости

c = w+ u.

Тези три скорости образуват триъгълници на скоростта, които могат да бъдат конструирани навсякъде в канала между ножовете.

За да се разгледа кинематиката на флуидния поток в работното колело, обичайно е да се конструират триъгълници на скоростта на входния и изходния ръб на лопатката. Фигура 5 показва напречно сечение на помпено колело, върху което са построени скоростните триъгълници на входа и изхода на междулопатковите канали.

Фигура 5

В триъгълниците на скоростта ъгъл α е ъгълът между векторите на абсолютната и периферната скорост, β е ъгълът между относителния вектор и обратното продължение на вектора на периферната скорост. Ъглите β1 и β2 се наричат ​​ъгли на влизане и излизане от лопатката.

Периферната скорост на течността е

u = π 60 Dn,

където n е скоростта на въртене на работното колело, rpm.

За да се опише флуидният поток, се използват и проекции на скорости с u е r. Проекцията с u е проекцията на абсолютната скорост върху посоката на периферната скорост, с r е проекцията на абсолютната скорост върху посоката на радиуса (меридиална скорост).

По-удобно е да се конструират триъгълници на скорост извън работното колело. За целта се избира координатна система, в която вертикалната посока съвпада с посоката на радиуса, а хоризонталната посока съвпада с посоката на периферната скорост. След това в избраната координатна система входните (a) и изходните (b) триъгълници имат формата, показана на фигура 6.

Фигура 6

Триъгълниците на скоростта позволяват да се определят стойностите на скоростите и проекциите на скоростта, необходими за изчисляване на теоретичното налягане на течността на изхода на колелото на компресора

H t = u2 c2 u g − u1 c1 u .

Този израз се нарича уравнение на Ойлер. Действителното налягане се определя от израза

N = µ ηg N t,

където µ е коефициент, отчитащ крайния брой лопатки, ηg е хидравличната ефективност. При приблизителни изчисления µ ≈ 0,9. По-точната му стойност се изчислява по формулата на Стодола.

2.3. Видове работни колела

Конструкцията на работното колело се определя от коефициента на скоростта n s, който е критерий за сходство на помпените устройства и е равен на

n Q n s = 3,65 H 3 4 .

В зависимост от стойността на коефициента на скоростта работните колела се разделят на пет основни типа, които са показани на фигура 7. Всеки от дадените типове колела отговаря на определена форма на колело и съотношение D 2 /D 0. При малък Q и ​​голям H, съответстващ на малки стойности на n s, колелата имат тясна кухина на потока и най-голямото съотношение D 2 /D 0. С увеличаване на Q и намаляване на H (n s нараства) пропускателна способностколелото трябва да расте и следователно ширината му се увеличава. Коефициенти на скорост и съотношения D 2 / D 0 за различни видовеколелата са дадени в табл. 3.

Фигура 7

2.4. Опростен метод за изчисляване на работното колело на центробежна помпа

Посочени са производителността на помпата, налягането върху повърхностите на смукателната и нагнетателната течност и параметрите на тръбопроводите, свързани с помпата. Задачата е да се изчисли колелото на центробежна помпа и включва изчисляване на нейните основни геометрични размери и скорости в кухината на потока. Също така е необходимо да се определи максималната височина на засмукване, която осигурява работа на помпата без кавитация.

Изчислението започва с избор структурен типпомпа За да изберете помпа, е необходимо да изчислите нейното налягане N. Според известните H и Q, като се използват пълни индивидуални или универсални характеристикидадени в каталози или литературни източници (например, избрана е помпа. Избира се скоростта на въртене на вала на помпата.

За да се определи типа конструкция на работното колело на помпата, се изчислява коефициентът на скоростта n s.

Общата ефективност на помпата се определя η =η m η g η o. Приема се, че механичната ефективност е в диапазона 0,92-0,96. За съвременните помпи стойностите на η o са в диапазона 0,85-0,98, а η g - в диапазона 0,8-0,96.

Ефективността η o може да се изчисли с помощта на приблизителния израз

d in = 3 M (0,2 τ добавяне),

кости в работното колело и диаметъра на главината на колелото. Даденият диаметър е свързан с подаването Q и n чрез отношението D 1п = 4,25 3 Q n.

Консумираната мощност на помпата е равна на N in = ρ QgH η. Той е свързан с въртящия момент, действащ върху вала, отношението M = 9,6 N in / n. В този израз мерните единици са

Валът на помпата се влияе главно от сила на усукване, причинена от момента М, както и напречни и центробежни сили. Според условията на усукване диаметърът на вала се изчислява по формулата

където τ е напрежението на усукване. Стойността му може да бъде зададена в диаметър

диапазон от 1,2·107 до 2,0·107 N/m2.

Диаметърът на главината се приема d st = (1,2÷ 1,4) d st, дължината й се определя от отношението l st = (1÷ 1,5) d st.

Диаметърът на входа на помпеното колело се определя от даденото

диаметър D 0 = D 1п = D 1п + d st (D 02 − d st2) η o.

Входният ъгъл се намира от триъгълника на входната скорост. Ако приемем, че скоростта на влизане на флуидния поток в работното колело е равна на скоростта на влизане върху лопатката, а също и при условие на радиално влизане, т.е. c0 = c1 = c1 r, можем да определим тангенса на входния ъгъл към острието

tg β1 =c 1 . u 1

Като се вземе предвид ъгълът на атака i, ъгълът на острието на входа β 1 l = β 1 + i. загуби

енергията в работното колело зависи от ъгъла на атака. За прибрани лопатки оптимален ъгълатака варира от -3 ÷ +4o.

Ширината на острието на входа се определя въз основа на закона за запазване на масата

b 1 = πQ µ,

D 1c 1 1

където µ 1 е коефициентът на ограничаване на входната част на колелото от ръбовете на лопатките. При приблизителните изчисления се приема µ 1 ≈ 0,9.

При радиално навлизане в каналите между лопатките (c1u = 0), от уравнението на Ойлер за налягане, може да се получи израз за периферната скорост на изхода на колелото

Работното колело на центробежната помпа е основната част на устройството. Това е елемент, който преобразува енергията на въртене в налягане в корпуса, където се изпомпва течността.
Каква е ролята на работното колело в центробежна помпа, как да го изчислите правилно и да го замените в устройство със собствените си ръце, тази статия предлага да се запознаете с него.

Как работи центробежната помпа?

Вътре в спираловидния корпус на помпата работно колело, състоящо се от два диска, е здраво закрепено към вала:

• Задна.
• Отпред.
• Остриета, между дисковете.

Остриетата са огънати от радиална посока в посока, обратна на въртенето на колелото. Корпусът на помпата е свързан към напорния и смукателния тръбопровод с помощта на тръби.
Когато тялото на помпата е напълно напълнено с течност от смукателния тръбопровод, когато работното колело се върти от електрическия двигател, течността, разположена между лопатките, в каналите на работното колело, от центъра, под въздействието на центробежна сила върху него, е изхвърлено в периферията. В този случай в централната част на колелото се създава вакуум, а в периферията налягането се увеличава.
С увеличаване на налягането течността ще започне да тече от помпата в напорния тръбопровод. Това ще доведе до образуване на вакуум вътре в корпуса.
Под действието му течността едновременно ще тече от смукателния тръбопровод в помпата. По този начин течността непрекъснато се подава към напорната тръба от смукателната тръба.
Центробежните помпи са:

• Едностъпален, който има едно работно колело.
• Многостепенни, имат няколко работни колела.

В този случай принципът на действие е един и същ във всички случаи. Течността, под въздействието на центробежната сила върху нея, развиваща се поради въртящото се работно колело, започва да се движи.

Как се класифицират центробежните помпи?

Инструкциите за класифициране на центробежни помпи включват:

• Брой етапи или работни колела:

1. едностъпални помпи;
2. многостепенен, с няколко колела.

• Разположение на оста на колелото в пространството:

1. хоризонтален;
2. вертикален.

• налягане:

1. ниско налягане, до 0,2 MPa;
2. средно от 0,2 до 0,6 MPa;
3. високо, повече от 0,6 MPa.

• Метод за подаване на течност към работния елемент:

1. с еднопосочен вход;
2. двоен вход или двойно засмукване;
3. затворен;
4. полузатворен.

• Метод на свързване на корпуса:

1. хоризонтален;
2. вертикален съединител.

• Метод за източване на течност от работна зонав жилищния канал:

1. спирала. Тук течността веднага се изхвърля в спиралния канал;
2. скапуларен В този случай течността първо преминава през специално устройство, което се нарича водеща лопатка и представлява неподвижно колело с лопатки.

• Фактор на скоростта:

1. нискооборотни помпи;
2. нормално;
3. висока скорост.

• Функционално предназначение:

1. за водопроводни тръби;
2. канализация;
3. алкален;
4. масло;
5. терморегулиращи и много други.

• Метод на свързване на двигателя:

1. задвижвана, системата съдържа скоростна кутия или макара;
2. свързване към електродвигателя с помощта на съединител.

• Ефективност на помпата.
• Методът за позициониране на помпата спрямо водната повърхност:

1. повърхностен;
2. Дълбок;
3. потопяеми

Характеристики на работното колело на устройството

Съвет: Навременната подмяна на износено работно колело ще увеличи експлоатационния живот на центробежната помпа.

Работното колело преобразува енергията на въртене на вала в налягане, което се създава вътре в тялото на устройството, където се изпомпва течността. Хидродинамичното изчисляване на работното колело на центробежна помпа съгласно определени изисквания се извършва, за да се определи размерът на потока или вътрешните и външните части на работното колело, формата и броя на лопатките.
Можете да разберете подробно как се изчислява елементът във видеоклипа в тази статия.

Формата на колелото и неговите структурни размери осигуряват на елемента необходимата механична якост и технологичност:

• Възможност за получаване на висококачествена отливка.
• Осигурете непрекъснато съответствие с процеса на обработка.

При избора на материал трябва да се спазват следните изисквания:

• Устойчив на корозия.
• Химическа устойчивост на елементите на изпомпваната течност.
• Устойчивост на необходимия режим на работа на устройството.
• Дълъг експлоатационен живот, съгласно спецификациите на паспорта.

Най-често за направата на работното колело се използват чугунени марки SCh20 - SCh40.
При работа с вредни химикалии корозивни среди, работното колело и корпусът на центробежната помпа са изработени от неръждаема стомана. За работа на уреда в интензивни условия, които включват: дълъг период на включване; изпомпваната течност съдържа механични примеси; високо налягане, за производството на колела се използва хромиран чугун, както е показано на снимката.

Как да завъртите работно колело

По време на работа понякога е необходимо да се адаптират характеристиките на помпите към специфични условия. В този случай е най-добре да намалите външния диаметър D2 на колелото, като го подрежете. (Фиг. 1) .

Ориз. 1. Схеми за усъвършенстване на работното колело на устройството
а) центробежен
б) аксиален
При подрязване на работните елементи на центробежни помпи, промяната в параметрите на помпата може да бъде приблизително изчислена с помощта на уравнения за подобие:

• където Q е номиналното захранване;
• H – глава;
• N – мощност;
• D 2 - външен диаметър (преди подрязване на колелото);
• Q', H', N', D' 2 същите обозначения, след подрязване.

На фиг. 2 са показани работните размери на колелото след завършване на завъртането му. Както може да се види, след този процес потокът и налягането за помпи от този тип значително се разширяват.

Ефективността практически не се влияе от намаляване на диаметъра от оригинала с 10...15% за устройства с n s = 60...120. При по-голямо увеличение на ns, намаляването на ефективността ще бъде значително, както се вижда от фиг. 3.

Как се променят параметрите при подрязване на елемент за аксиални помпи може да се изчисли по формулите:

• където Q е номиналното захранване;
• H – глава;
• D 2 - външен диаметър на елемента;
• d—диаметър на главината (преди фрезоване на колелото);
• Q', H', D' 2 - същите обозначения, след изрязване.

Дебитът на аксиална помпа може да бъде намален и чрез замяна на работното колело с друго, със същите лопатки и по-голям диаметър на втулката. В този случай характеристиката на налягането на помпата се преизчислява по формулите: където d’ е по-големият диаметър на втулката.
За центробежни помпи (вж

Ориз. 5. Схема за смяна на лопатките на работното колело на помпата

Съвет: При извършване на такива операции цената на центробежната помпа ще бъде значително намалена, отколкото при закупуване на ново устройство.

Използването на центробежни помпи в добро състояние увеличава техния експлоатационен живот, което значително намалява разходите при изпомпване на течност.