Методическая разработка "Центробежные насосы"
учебно-методическое пособие по теме

Министерство образования Республики Башкортостан

ГБОУ СПО «Мелеузовский механико-технологический техникум»

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

Методическая разработка

Автор: О.А. Анисимова

2013г.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие молочной промышленности – увеличение выпуска молочных продуктов, механизация и автоматизация производства – требует широкого применения насосов.

Внедрение в производство поточных механизированных линий и расширение ассортимента молочных продуктов вызывает необходимость совершенствования конструкции и создания новых типов насосов.

Насосы применяют в производстве почти всех видов молочных продуктов. И имеет большое значение правильный выбор насоса в зависимости от свойств продукта и особенностей технологического процесса.

В молочной промышленности огромный выбор насосов. Но наибольшее распространение получили центробежные насосы с подачей от 4 до 50 м3/ч. Их используют для перекачивания молока и молочных продуктов, вязкость которых сравнительно небольшая.

Центробежные насосы применяют в молочной промышленности для подачи маловязких продуктов: цельного и обезжиренного молока, пахты и сыворотки, сливок и других, температурой не выше 90° С. Их также используют для питания технологического оборудования (пластинчатых, трубчатых и барабанных теплообменников, фильтров, сепараторов, линий розлива  т. д.).

КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Центробежные насосы классифицируют по:

1) числу колес (одноступенчатые (одноколесные), многоступенчатые (многоколесные)); кроме того, одноколесные насосы выполняют с консольным расположением вала - консольные;

2) напору (низкого напора до 2 кгс/см3 (0,2 МН/м3), среднего напора от 2 до 6 кгс/см3 (от 0,2 до 0,6 МН/м3), высокого напора больше 6 кгс/см3 (0,6 МН/м3));

3) способу подвода воды к рабочему колесу (с односторонним входом воды на рабочее колесо, с двусторонним входом воды (двойного всасывания));

4) расположению вала (горизонтальные, вертикальные);

5) способу разъема корпуса (с горизонтальным разъемом корпуса, с вертикальным разъемом корпуса);

6) способу отвода жидкости из рабочего колеса в спиральный канал корпуса (спиральные и турбинные). В спиральных насосах жидкость отводится непосредственно в спиральный канал; в турбинных жидкость, прежде чем попасть в спиральный канал, проходит через специальное устройство - направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);

7) степени быстроходности рабочего колеса (тихоходные, нормальные, быстроходные);

8) роду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, кислотные и щелочные, нефтяные, землесосные и др.);

9) способу соединения с двигателем (приводные (с редуктором или со шкивом), непосредственного соединения с электродвигателем с помощью муфт). Насосы со шкивным приводом встречаются в настоящее время редко.

Исходя из функционального назначения насоса, определяющими техническими параметрами являются подача и напор (давление).

Подача - это объем жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, выраженной в м3/час (кубометров в час) или л/сек, (литров в секунду). Обозначается "Q".

Напор - это разность удельных энергий жидкости в сечениях после и до насоса, выраженная в метрах водного столба. Обозначается "Н".

В условное обозначение типоразмера насоса входят:

 первая цифра — диаметр входного и выходного патрубков (в мм); вторая цифра после буквенного обозначения — производительность насоса (в м3/ч) 

 третья — напор перекачиваемой жидкости (в м жидк. ст.).

 Например, насос 36МЦ10-20 расшифровывается следующим образом: насос центробежный,

 Диаметр входного и выходного патрубков 36 мм,

производительность 10 м3/ч,

 напор 20 м жидк. ст. 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Центробежные насосы (рис. 1) снабжены расположенным в корпусе / вращающимся рабочим колесом 3 с отверстием для подвода жидкости к лопастному колесу и отверстием для отвода потока жидкости от него. Корпус служит для преобразования преобразования скоростей энергии потока в давление.  Рабочее колесо представляет собой камеру, ограниченную шуми дисками, в которой размещены лопасти 6, которые обычно расположены па одном из дисков и образуют криволинейные каналы для прохода жидкости.

Рисунок 1. Центробежный насос для молока:

1-корпус; 2-крышка; 3 –рабочее колесо;4-входное отверстие;

5-нагнетательный патрубок; 6 – лопасти; 7,8-каналы

В камеру рабочего колеса жидкость поступает через отверстие.  В центре одного диска и выходит из канала 7 по окружности. В центробежных насосах для молока входное отверстие 4 расположено в крышке 2 насоса и соединено с всасывающим трубопроводом. При вращении рабочего колеса, заполненного молоком, возникает силовое взаимодействие потока с рабочим колесом, в результате которого молоку сообщается вращательное  и поступательное движение в каналах.

Рисунок 2 Рабочее колесо центробежного насоса в разрезе

Частицы молока приобретают скорость и давление, т. е. ме- ханическую энергию. Под действием давления и скорости молоко из каналов рабочего колеса нагнетается в кольцевой или спиральный канал 8 внутри корпуса, а затем в нагнетательный патрубок 5. При выходе молока из рабочего колеса в нем создастся некоторый вакуум, обеспечивающий непрерывное поступление новых порций молока. Вследствие этого принципа центробежный насос не может создавать разрежение и всасывать жидкость, если всасывающий трубопровод заполнен воздухом. Поэтому центробежный насос может всасывать жидкость с определенного уровня только при начальном полном заполнении корпуса и всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью. Эту особенность центробежных насосов следует учиты- вать при эксплуатации.

Рисунок 3. Рабочее колесо центробежного насоса в сборе.

Приращение энергии потока жидкости в рабочем колесе зависит от скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, т. е. от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и производительности насоса. При постоянном числе оборотов каждому значению производительности насоса соответствует определенный напор.

Для предупреждения возврата жидкости из области нагнетания в область всасывания через пространство между корпусом и рабочим колесом у входного отверстия предусматривается минимальный зазор между ними. Он должен быть таким, чтобы обратный ток жидкости — утечка — сводился к минимуму.

Рабочее колесо устанавливают на валу и закрепляют гайкой. Отверстие в стенке корпуса для прохода вала уплотняют, устанавливая сальник для предупреждения вытекания жидкости из корпуса наружу. При вакууме сальник устраняет проникновение воздуха в корпус.

В некоторых центробежных насосах для молока применяют открытые рабочие колеса без дисков, представляющие собой, закрепленные на валу насоса крыльчатки с изогнутыми лопастями.

МОНТАЖ И  ПУСК В РАБОТУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.

К пуску и опробованию насосных агрегатов должны быть закончены работы по устройству верхнего покрытия пола и вентиляции, монтаж всего оборудования трубопроводов насосного агрегата, КИП и автоматических устройств, смазочных систем, электромонтажные работы и др.

При подготовке агрегата к пуску проверяют затяжку всех крепежных изделий, удаляют пыль и грязь и продувают сжатым воздухом смазочные системы трубопроводов. Затем через сетку заливают чистое масло в картер насоса, редуктор и зубчатые муфты, проверяют затяжку сальников. Муфту вручную приводят в движение, при этом вращение ротора или коленчатого вала и ход поршней или плунжеров насоса должен быть плавным и без рывков. Насосы, предназначенные для перекачки горячих жидкостей, перед пуском прогревают паром, температура которого может быть на 40оС ниже температуры перекачиваемой жидкости. Напор жидкости и производительность агрегата регулируют у центробежного насоса задвижкой, установленной на напорном трубопроводе. Пробный пуск агрегата производят при малой нагрузке насоса.

Пуск в работу центробежных агрегатов осуществляют следующим образом. Все задвижки или вентили на всасывающем напорном и вспомогательных трубопроводах, а также краны вакуумметра, манометров и расходомеров закрывают. Не закрывают задвижку на всасывающем трубопроводе насоса. У центробежного агрегата при необходимости задвижка может быть закрыта только на 80%.

Затем открывают краны, подающие смазывающую или охлаждающую жидкости к сальнику, подшипникам или охладителю. Всасывающий трубопровод и насос заполняют перекачиваемой жидкостью. После заполнения насоса жидкостью закрывают кран для выпуска воздуха, и если у агрегата предусмотрен байпас, то его открывают. Затем включают электродвигатель агрегата и открывают краны манометров.

Запрещается пуск насосов без воды или перекачиваемой жидкости и с отключённой системой охлаждения. Не допускается работа центробежного насоса при закрытой задвижке на напорном трубопроводе более 2–3минут.

Когда частота вращения вала центробежного насоса достигнет предусмотренной, а манометр при напорном патрубке будет показывать номинальное давление, необходимо открыть задвижку на напорном трубопроводе и закрыть байпас (если он предусмотрен). Напорную задвижку следует открывать постепенно, чтобы прохождение жидкости было минимальным, что исключает нагрев корпуса насоса и электродвигателя. При открытии напорной задвижки необходимо следить за равномерным возрастанием нагрузки электродвигателя до рабочего режима. В случае его перегрузки нужно немедленно остановить агрегат для выявления причин.    При остановке агрегата сначала медленно перекрывают задвижку на всасывающем (если она предусмотрена) трубопроводе, затем задвижку на напорном трубопроводе и выключают электродвигатель.

Во время работы агрегата необходимо следить за показаниями контрольно-измерительных приборов. Повышенное давление указывает на большое сопротивление в напорном трубопроводе, вызванное его засорением или неполным открытием напорной задвижки.

При нормальной работе насоса стрелки приборов, за исключением вольтметра, должны равномерно колебаться относительно значения измеряемого параметра; скачки стрелок показывают, что насос подсасывает воздух. В этом случае необходимо устранить негерметичность стыков всасывающего трубопровода.

Повышенная сила тока (показание амперметра) по сравнению с паспортным значением указывает на неисправность в насосе (заедание ползунов, перетяжка шатунных подшипников, сальников, штоков), неправильную сборку редуктора и т.п.

При появлении резких стуков и чрезмерного нагревания корпуса насос следует немедленно остановить для устранения неисправностей.

В процессе опробования агрегатов необходимо обеспечить: работу агрегата без стука и чрезмерного шума, а также без утечек перекачиваемых, смазывающих и охлаждающих жидкостей в стыковых соединениях деталей и сборочных единиц; температуру масла в картерах или масляных ваннах (баках) не выше 60оС; нагрев подшипников и трущихся поверхностей деталей и сборочных единиц агрегата (при перекачке холодной жидкости) не выше 65оС. Если в каком-либо подшипнике температура будет выше указанной, то необходимо проверить качество масла и поступление его в подшипник.

Опробование насоса считается законченным при достижении устойчивой работы агрегата в течение 2ч. После опробования насосные агрегаты проходят индивидуальное испытание под рабочей нагрузкой в течение 4ч.

НЕПОЛАДКИ, ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ

 И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА.

Наладка центробежных насосов предусматривает выполнение определенных приемов, устранение обнаруженных при эксплуатации неполадок, нарушений в работе насосов и замену изношенных деталей. Аппаратчик должен систематически следить за состоянием быстроизнашивающихся частей. Эксплуатировать насосы с изношенными деталями нельзя, так как это может привести к потерям продукта и нарушению работы других аппаратов, связанных с работой насосов.

При наладке заменяют уплотнительные кольца, подтягивают или заменяют сальниковые набивки, устраняют перекосы. Кроме того, выполняют ряд мелких работ, не требующих полной разборки насоса.

Отказы могут возникать при несоблюдении основных правил эксплуатации, технического обслуживания, разборки и сборки насоса. Отказы в работе насосов часто являются причиной быстрого износа уплотнений. Нельзя работать на насосах при наличии посторонних шумов, при задевании рабочего колеса за корпус и крышку, при износе шарикоподшипников и электродвигателя.

Во время работы центробежного насоса необходимо:
1) наблюдать за тем, чтобы смазочные кольца свободно вращались на валу, а температура подшипников не превышала указанной в паспорте насоса (обычно60—70°С);
2) поддерживать уровень масла в подшипниках на требуемой высоте (по маслоуказателю); после 800—1000 ч работы следует сменить масло, предварительно прочистив корпусы подшипников;
3) своевременно подтягивать сальники, чтобы вода из них просачивалась лишь редкими каплями; это необходимо для предохранения вала от срабатывания набивкой.
При обслуживании насоса требуется строго соблюдать правила техники безопасности. Следует иметь в виду, что особую опасность представляют вращающиеся детали (муфта, вал). В процессе эксплуатации насоса могут встретиться различные неполадки. Наиболее часто встречающиеся неполадки и способы их устранения приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Наладка центробежных насосов

Характерные неисправности и способы их устранения

Рассмотрим часто встречающиеся неполадки при работе центробежных насосов и способы устранения их при наладке и ремонте.

Насос не качает жидкость. Это происходит по следующим причинам:

• рабочее колесо вращается в обратную сторону;
• вышло из строя или не зажато уплотнительное кольцо в крышке, и нет герметического соединения крышки с корпусом;
• вышло из строя уплотнение между валом и корпусом;
• не обеспечена герметичность всасывающего трубопровода;
• при установке насоса выше уровня перекачиваемой жидкости в него перед пуском не залита жидкость;
• нет герметического соединения между крышкой и корпусом воздухоотделителя в самовсасывающих насосах;
• температура жидкости выше 60 °С.

Для устранения указанных неполадок необходимо проверить направление вращения рабочего колеса (вала электродвигателя). Вращение должно быть против часовой стрелки, если смотреть со стороны крышки насоса. Для создания герметичности между крышкой насоса и корпусом необходимо разобрать насос, осмотреть прокладку (изношенную заменить новой), установить крышку и надежно закрепить.

При износе уплотнения между валом и корпусом следует разобрать насос, изношенные детали уплотнения заменить новыми и тщательно собрать насос. После сборки насоса для ускорения притирки трущихся поверхностей торцевого уплотнения следует обкатать всухую (без воды) в течение не более 5 мин. В первый период работы насоса может протекать небольшое количество жидкости до полной притирки.

Для устранения негерметичности и подсоса воздуха на всасывающем трубопроводе следует разобрать трубопровод, осмотреть уплотнительные кольца соединения, устранить, если возможно, лишние повороты (колена, тройники) и тщательно собрать, затянуть гайки. Нужно стремиться к тому, чтобы всасывающий трубопровод был прямым и имел по возможности меньше соединений. Для обеспечения герметичности в воздухоотделителе следует заменить изношенные уплотнительные кольца, надежно прикрепить крышку к корпусу и затянуть соединительную гайку у штуцера.

Для получения надежного всасывания жидкости из емкостей, расположенных ниже насосов, следует через заливное устройство залить жидкость в насос, при этом для насосов центробежных не самовсасывающих на конце всасывающего трубопровода следует установить клапан, а заливку жидкости производить каждый раз перед пуском насоса.

При подаче жидкости с температурой выше 60 °С под действием образующегося в насосе вакуума происходит парообразование и насос перестает качать жидкость. В этом случае насос необходимо расположить ниже уровня жидкости в опорожняемой емкости и снизить температуру жидкости.

При работе насоса меняются подача и напор. Это происходит по следующим причинам:

• нарушения герметичности на всасывающем трубопроводе, в сальнике, крышке насоса и соединении воздухоотделителя с корпусом;
• неполного заполнения всасывающего трубопровода;
• попадания в рабочее колесо постороннего предмета; перекачивания жидкости с температурой выше 60 °С;
• повреждения или сжатия гибкого шланга;
• присасывания торца шланга ко дну емкости (у самовсасывающих насосов); наличия в напорном трубопроводе воздушных мешков.

Кроме того, подача и напор могут изменяться, если не выдержана высота горизонтальных участков всасывающего и нагнетательного трубопроводов, или применен излишне длинный всасывающий трубопровод большого диаметра.

Способы устранения указанных неполадок следующие:

• уплотнить места соединений всасывающего трубопровода, сальника, крышки насоса, соединения воздухоотделителя с корпусом и устранить негерметичность;
• открыть полностью кран на всасывающем трубопроводе (не самовсасывающие насосы должны быть заполнены жидкостью);
• разобрать насос и удалить посторонний предмет;
• осмотреть торец всасывающего шланга и установить специальный наконечник;
• устранить воздушные мешки в нагнетательном трубопроводе;
• уменьшить длину и диаметр всасывающего трубопровода до необходимых размеров.

В случае износа торцевого уплотнения вала или сальника при работе насоса жидкость вытекает через отверстие в нижней части кронштейна или корпуса насоса. Для устранения течи следует разобрать насос и заменить изношенные части торцевого уплотнения, подтянуть или заменить сальниковую набивку.

При работе насоса слышатся шум и треск. Это вызвано большим сопротивлением на всасывающем трубопроводе. Для устранения шума необходимо уменьшить длину всасывающего трубопровода, убрать лишние колена и краны. Если насос стоит выше уровня перекачиваемой жидкости, следует уменьшить расстояние между насосом и уровнем жидкости.

В насосах 50МЦ25-31 и 75МЦ50-31 шум может возникнуть при задевании колеса за корпус насоса. Это происходит, когда корпус вставлен в расточку крышки с перекосом. Для устранения шума следует разобрать насос и вставить корпус в расточку крышки так, чтобы он плотно прилегал к крышке без перекосов. Прижимать корпус барашками надо равномерно по окружности.

В насосной установке ОДУ-3 шум может быть вызван соприкасанием диффузора и рабочего колеса.

Признаками исправности самовсасывающего насоса, подключенного к электросети, залитого водой, но не подключенного к трубопроводам, является следующее:

• если при включенном насосе всасывающий патрубок закрыть ладонью и открыть нагнетательный патрубок, то ладонь будет ощущать вакуум, достигающий 9 м вод. ст.;
• если закрыть ладонью отверстие нагнетательного патрубка воздухоотделителя, при открытом всасывающем патрубке ощутимо возрастающее давление сжатого воздуха, доходящее до 20 м вод. ст., при этом не должно быть течи в уплотнении вала и соединениях насоса.

 Преимущества центробежных насосов:

• равномерная подача жидкости,
• несложная регулировка производительности (краном, установленным на нагнетательном трубопроводе);
• компактность;
• небольшие вес и габариты;
• бесфундаментная установка; простота конструкции;
• быстрая и легкая сборка и разборка для санитарной обработки; надежность в работе и долговечность;
• удобство присоединения к трубопроводам;
• простота привода — (непосредственное соединение рабочего колеса с валом электродвигателя).

Недостаток насосов - необходимость работы под заливом (для чего насос устанавливается ниже емкости, из которой перекачивается молоко)

Во время работы центробежного насоса необходимо:

1) наблюдать за тем, чтобы смазочные кольца свободно вращались на валу, а температура подшипников не превышала указанной в паспорте насоса (обычно 60-70о С);
2) поддерживать уровень масла в подшипниках на требуемой высоте (по маслоуказателю); после 800-1000 ч работы следует сменить масло, предварительно прочистив корпусы подшипников;
3) своевременно подтягивать сальники, чтобы вода из них просачивалась лишь редкими каплями; это необходимо для предохранения вала от срабатывания его набивкой.

При обслуживании насоса требуется строго соблюдать правила техники безопасности. Следует иметь в виду, что особую опасность представляют вращающиеся детали (муфта, вал). 

Техника безопасности при ремонте насоса

ПОМНИТЕ: ЗА ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С НАСОСОМ ОТВЕЧАЕТ РАБОТНИК!

1.  Перед установкой, пуском в работу или техническим обслуживанием насоса и сопутствующего оборудования ВНИМАТЕЛЬНО прочтите руководство по установке, работе и техническому обслуживанию для вашего насоса.

2.  Работа насоса при перекрытых всасывающих или напорных патрубках – одна из причин сильного перегрева. О ПЕРЕГРЕТЫЙ КОРПУС НАСОСА МОЖНО ОЧЕНЬ СИЛЬНО ОБЖЕЧЬСЯ! Если насос перегрелся:

                а. Немедленно отключите насос.

                b. Дайте насосу остыть до комнатной температуры.

                c. Аккуратно выньте вентиляционную заглушку, чтобы остудить насос.

                d. Перед тем, как снова запускать насос в работу, еще раз прочтите инструкцию по

эксплуатации насоса и другую документацию.

3. НЕ РАБОТАЙТЕ С НАСОСОМ, НА КОТОРЫЙ НЕ УСТАНОВЛЕНЫ ВСЕ НЕОБХОДИМЫЕ КОЖУХИ И ПРЕДОХРАНИТЕЛИ.

4. Насос должен работать только с теми жидкостями, для которых предназначен.

5. Соблюдайте правильное направление вращения – вращение вала в неправильном направлении может привести к

раскручиванию рабочего колес, что в свою очередь может повредить корпус насоса или другие его детали.

6.  Насос необходимо размещать в максимально доступных для технического обслуживания местах, настолько близко к источнику жидкости, насколько позволяют правила безопасности.

7.  Закрепите насос так, чтобы он не мог самопроизвольно перемещаться в процессе работы.

8.  Перед установкой и запуском насоса проверяйте смазку в соответствии с планом технического обслуживания насоса.

9.  При подъеме насоса используйте подъемное оборудование соответствующей грузоподъемности, находящееся в хорошем состоянии.

К ремонту насосных установок допускаются рабочие, изучившие особенности данного производства и правила безопасного поведения в цехе.

Разборку насосного оборудования производят только после отключения электродвигателей и аппаратуры управления от источников питания.

При ремонте насосного оборудования необходимо выполнять следующее:

– пользоваться исправным слесарным и измерительным инструментом соответствующих размеров;

– пользоваться только исправными грузоподъемными средствами, чарочными приспособлениями и стропами, строго соблюдая сроки их испытания;

– при промывке водяных рубашек цилиндров жидким каустиком пользоваться резиновыми рукавицами, клеенчатыми фартуками и защитными очками;

– проворачивать коленчатый вал у собранного насоса с помощью валоповоротного устройства после удаления посторонних предметов из полостей цилиндров, картера и крейцкопфов.

– вывешивают на соответствующем электрическом щите и на пусковом устройстве плакаты «Не включать! Работают люди!», которые снимают только с разрешения начальника смены после завершения ремонта оборудования и выполнения соответствующих работ по под готовке оборудования к пуску.

Проводить ремонтные работы на действующем оборудовании запрещается.

При ремонте насосного оборудования отдельные детали и узлы массой более 20 кг рекомендуется поднимать, перемещать и опускать с помощью грузоподъемных механизмов. При этом в соответствии с требованиями Госгортехнадзора соблюдают следующие правила:

– масса поднимаемых и перемещаемых грузов не должна превышать грузоподъемности грузоподъемных механизмов;

– канаты, тросы и цепи должны быть исправны;

– место монтажных работ должно быть достаточно освещено;

– по окончании работ груз запрещается оставлять в подвешенном состоянии;

– перемещать грузы над находящимися внизу людьми запрещается;

– при подъеме и установке отдельных деталей и сборочных единиц необходимо опускать и поднимать груз равномерно.

При работе на высоте (трубопроводной эстакаде и т. п.) применяют предохранительные пояса. Переносные подмостки и стремянки перед началом работы должны быть проверены. Во время ремонта следят за инструментом и деталями, чтобы они не могли упасть вниз.

Слесарь-ремонтник обязан знать и правильно пользоваться первичными средствами пожаротушения.

Сварочные работы можно проводить только после получения специального разрешения, подписанного руководством цеха, отдела техники безопасности и пожарного надзора, и подготовки производственного помещения для сварочных работ.

Графитовая сальниковая набивка. с минимальными протечками охлаждения

Втулка сальника центробежного насоса ЦНС 60.