Насосами называют гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей. Насос совершает свою работу за счёт энергии двигателя. Часть этой энергии затрачивается на преодоление гидравлических и механических сопротивлений, другая - на создание избыточного давления (разрежения), за счёт которого жидкость перемещается от насоса к месту её потребления.

Во всех отраслях промышленности применяют насосы различных конструкций. Наиболее распространены лопастные насосы - центробежные, осевые и вихревые. При необходимости создания высокого напора жидкости или точной её дозировки применяют насосы объёмного типа - поршневые и роторные.

Рис.1. Схема центробежного насоса: 1-сетка, 2, 7-приёмный и обратный клапан, 3-резервуар, 4, 8-всасывающий и нагнетательный трубопроводы, 5-вакуумметр, 6, 13-патрубки, 9-задвижка, 10-маноматр, 11-насос, 12-рабочее колесо.

Центробежные насосы (рис.1) просты по конструкции и удобны в эксплуатации. Главными частями центробежного насоса являются рабочее колесо с изогнутыми лопатками, посаженное на валу, и неподвижный корпус насоса спиральной формы, изолирующий колесо от внешней среды. Корпус насоса имеет патрубки для присоединения его к всасывающему и нагнетательному трубопроводам. Между всасывающим патрубком корпуса и колесом во избежание циркуляции жидкости внутри насоса устроено лабиринтное уплотнение. Для пуска центробежного насоса всасывающий трубопровод и корпус насоса должны быть залиты жидкостью, так как возникающая при вращении рабочего колеса центробежная сила из-за небольшой плотности воздуха (по сравнению с плотностью жидкости) недостаточна для создания требуемого разрежения. Для того чтобы залитая жидкость не уходила в резервуар, служит приёмный клапан. Сетка предохраняет насос от загрязнения, а также от попадания в него посторонних предметов, которые могут вызвать поломку.

При вращении рабочего колеса жидкость, залитая в насос перед его пуском, увлекается лопатками, под действием центробежной силы движется от центра колеса к периферии вдоль лопаток и подается через спиральную камеру в нагнетательную трубу. Поэтому на входе в колесо в том месте, где всасывающая труба соединяется с корпусом насоса, создаётся разрежение, под действием которого вода из резервуара всасывается в насос. Таким образом, создаётся непрерывное движение жидкости из резервуара через всасывающую трубу, насос, задвижку, обратный клапан в нагнетательную трубу. На насосе устанавливают вакуумметр и манометр.

Центробежные насосы различают:

- по числу колес - одноколесные или одноступенчатые и многоколесные или многоступенчатые (до 10-12 колес);

- по создаваемому давлению: низкого давления - до 0,2МПа, среднего давления - до 0,6МПа, высокого давления - свыше 0,6МПа;

- по способу подвода жидкости к колесу - с односторонним и двусторонним подводом жидкости к колесу;

- по расположению вала насоса - горизонтальные (наиболее распространённые) и вертикальные (применяются главным образом для откачки воды из глубоких скважин);

- по способу разъёма корпуса: с горизонтальным разъёмом - корпус делится на верхнюю и нижнюю части и с вертикальным разъёмом - секционные, корпус которых состоит из секций, стягивающихся между собой стяжными шпильками.

Центробежный насос типа В (рис.2) - вертикальный, одноступенчатый, с рабочим колесом одностороннего входа, предназначен для перекачки воды или другой чистой жидкости при напоре до 90м столба жидкости. Входной патрубок насоса отлит вместе с нижней крышкой и направлен вертикально вниз, напорный патрубок - горизонтально. Корпус насоса имеет верхнюю и нижнюю крышки, изготовленные из чугуна или стали, рабочее колесо насоса чугунное, вал насоса стальной. Корпус насоса опирается двумя лапами на фундаментные плиты. Рабочее колесо насоса скреплено призматической шпонкой и гайкой с шайбами. Колпак служит для лучшего направления потока. У входа жидкости в рабочее колесо между нижней крышкой и колесом установлены кольца - стальное защитное и чугунное уплотняющее. Сальник насос состоит из корпуса, крышки и промасленной хлопчатобумажной набивки. Сальник набивают с помощью втулки. На верхней крышке установлен направляющий подшипник с водяной смазкой. Осевая нагрузка, масса ротора электродвигателя, трансмиссия вала и рабочего колеса насоса воспринимаются опорным подшипником электродвигателя. Валы насоса и электродвигателя соединены с помощью муфт и трансмиссионного вала.

Рис.2. Вертикальный насос типа В: 1, 14-фундаментные плиты, 2-колпак, 3-шайба, 4-рабочее колесо, 5-корпус, 6-шпонка, 7-набивка, 8-крышка, 9-вал, 10-корпус сальника, 11-защитная втулка, 12-подшипник, 13, 15-верхняя и нижняя крышки корпуса, 16, 17-защитное и уплотняющее кольца, 18-гайка.

Объёмные насосы. Объёмными называют насосы, в которых подача перекачиваемой жидкости осуществляется вытеснением жидкости рабочими органами насоса - поршнем, плунжером, шестернями или винтом.

По принципу действия и основным конструктивным признакам эти насосы подразделяют на две группы: поршневые и роторные - шестеренные (зубчатые) и винтовые. Наиболее распространены поршневые, для которых характерны: высокий коэффициент полезного действия, возможность достижения высоких напоров, хорошая всасывающая способность, возможность перекачивать разнообразные жидкости - горячие и холодные, вязкие и невязкие, чистые и с примесями во взвешенном состоянии.

Недостатком поршневых насосов являются: тихоходность, большие габаритные размеры, значительная масса, пульсирующая подача и колебание давления.

В зависимости от конструкции, назначения и условий работы поршневые насосы различают:

- по приводу - ручные, приводные с кривошипно-шатунным механизмом и паровые прямодействующие, у которых паровой и гидравлический поршни смонтированы на одном штоке;

- по расположению цилиндров - горизонтальные и вертикальные;

- по конструкции рабочего органа - собственно поршневые насосы с дисковым поршнем, перемещающимся в цилиндре, плунжерные (скальчатые) насосы с плунжером в виде полого стакана и диафрагмовые насосы, рабочим органом которых является диафрагма из мягкой резины или других материалов;

- по способу действия и по количеству рабочих камер - одинарного действия (односторонний поршень или плунжер) одно-, двух-, трёхцилиндровые и т.д. и двойного действия (двусторонний поршень) одно-, двух-, трёхцилиндровые и т.д.

Поршневой насос состоит из двух основных частей: гидравлической, перекачивающей жидкость, и приводной, передающей энергию от двигателя к насосу.

Рис.3. Схема приводного поршневого насоса одинарного действия: 1-резервуар, 2, 5-всасывающая и напорная трубы, 3, 4-всасывающий и нагнетательный клапаны, 6-поршень, 7-шток, 8-крейцкопф, 9-шатун, 10-кривошип.

Гидравлическая часть горизонтального поршневого насоса одинарного действия (рис.3) состоит из цилиндра, в который помещен поршень, соединённый со штоком с приводной частью насоса. К цилиндру присоединена клапанная коробка, в которой находятся два клапана: всасывающий и нагнетательный. Пространство между поршнем и клапанами называется рабочей камерой. К всасывающему клапану подведена снизу всасывающая труба, соединяющая насос с приёмным резервуаром, из которого откачивается жидкость. Над нагнетательным клапаном помещена напорная труба, по которой подаётся насосом жидкость. Устройство клапанов таково, что в одном направлении (в данном случае снизу верх) они пропускают жидкость, в обратном - не пропускают.

Поршень, соединённый штоком с приводной частью, перемещается внутри цилиндра на длину S, называемую длиной хода. При этом уплотняющие устройства (поршневые кольца, манжеты) на боковой поверхности поршня плотно прилегают к внутренней стенке цилиндра, препятствуя утечке жидкости между поршнем и цилиндром. Во время работы насоса поршень передвигается внутри цилиндра возвратно-поступательно на длину хода. Крайние (левое и правое) положения поршня называются мёртвыми положениями.

При движении поршня из левого положения в правое объём рабочей камеры увеличивается, в ней происходит разрежение. Жидкость под влиянием атмосферного давления на свободную поверхность резервуара поднимается из него по всасывающей трубе, открывает всасывающий клапан и заполняет пространство, освобождаемое поршнем. По достижении поршнем крайнего правого положения всасывание жидкости прекращается и всасывающий клапан закрывается. При движении поршня справа налево он давит на находящуюся в рабочей камере жидкость и вытесняет её через нагнетательный клапан в напорную трубу. Два следующих один за другим хода поршня (всасывающий и нагнетательный) называются одним двойным ходом.

1.2. Монтаж вертикальных насосов.

Монтаж вертикальных насосов производят как в собранном, так и в разобранном виде. Наиболее сложен монтаж насоса, поступающего на площадку в разобранном виде. Перед такой установкой насоса (рис.4) проверяют фундамент под насос и через проём для электродвигателя на нижний этаж к месту монтажа подают сборочные единицы.

Рис.4. Установка вертикального насоса типа В: 1-электродвигаетль, 2-трансмиссия, 3-корпус насоса, 4-напорный патрубок, 5-входной патрубок.

Сначала устанавливают фундаментные плиты насоса и предварительно выверяют их по высотной отметке металлической линейкой, в горизонтальной плоскости - уровнем. Отклонения не должны превышать по вертикальной отметке ±1мм; по горизонтальной плоскости - 0,3мм на 1м. Затем устанавливают и закрепляют болтами корпус насоса. На верхний этаж подают статор электродвигателя с закреплёнными нижней крестовиной и фундаментными плитами и устанавливают его на заданной отметке. Статор в горизонтальном положении выверяют уровнем с ценой деления 0,1мм на 1м, который помещают на верхнем кольце корпуса. Отклонения не должны превышать по вертикальной отметке +1мм; по горизонтальной плоскости - 0,1мм на 1м.

Затем приступают к центровке агрегата по вертикальной оси струной и отвесом. За базу принимают уплотняющее кольцо корпуса насоса (рис.5). Струну натягивают через центр насоса и статора. Зазоры между струной и уплотняющим кольцом насоса замеряют штихмассом электроакустическим методом. Он состоит в том, что цепь с радионаушниками и источником тока в виде батарейки для карманного фонаря одним концом присоединяют к струне, а другим концом к раме (или цилиндрам). При замерах соосности один конец штихмасса устанавливают на обработанную поверхность рамы или цилиндра и подбирают его длину, при которой второй конец легко касается струны. В момент касания цепь замыкается и в наушниках слышен треск. Расстояние до струны считается замеренным правильно, если уменьшение длины штихмасса на 0,02мм не дает контакта в цепи наушников. Несоосность рамы и цилиндра не должна превышать 0,15-0,2мм. После предварительной центровки насоса и статора подливают бетонной смесью фундаментные болты, а когда бетон затвердеет, агрегат центруют окончательно. Допустимые отклонения по соосности не должны превышать 0,03-0,05мм.

Рис.5. Выверка корпуса насоса типа В: 1-плита опорная, 2-болт фундаментный, 3-линейка контрольная, 4-уровень брусковый, 5-корпус насоса, 6-струна.

Ротор насоса устанавливают на нижнюю крышку корпуса. После этого ставят верхнюю крышку насоса с вкладышами подшипника и предварительно выверяют вертикальность вала насоса равным уровнем; допустимое отклонение от вертикали не более 0,04мм на 1м. указанной точности добиваются путем установки в зазор между шейкой вала и вкладышами подшипника полуколец, заранее изготовленных из металлических пластин толщиной 0,1-0,4мм. После предварительной выверки вертикальности вала монтируют трансмиссии. Затем собирают электродвигатель и проверяют зазоры межжелезного пространства между ротором и статором вверху и внизу в четырех диаметрально противоположных точках. Зазоры (рис.6) не должны превышать ±10% проектного размера. Несоосность ротора по отношению к статору можно устранить передвижением вала ротора по сегментам подпятника опорного подшипника с помощью прижимных болтов.

Рис.6. Установка сегментов направляющего подшипника: 1-болты, оттягивающие сегменты, 2-болты, прижимающие сегменты, 3-прокладки изоляционные, 4-зазоры.

После выверки вертикальности вала и зазоров в подшипниках подливают бетонную смесь под плиты насоса и электродвигателя. После затвердения бетонной смеси перебирают сальники, ставят вспомогательное оборудование и трубопроводы. Затем приступают к опробованию и испытанию насосного агрегата.

1.3. Испытания насосов.

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, вихревого или центробежно-вихревого насоса задвижкой, установленной на напорном трубопроводе, у регулируемого приводного поршневого и плунжерного насоса - изменением хода поршня или плунжера, у парового поршневого насоса - запорном вентилем свежего пара. Пробный пуск агрегата производят при малой нагрузке насоса.

Пуск в работу центробежных, вихревых и центробежно-вихревых 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, работающем под давлением, а также на напорном трубопроводе вихревого или центробежно-вихревого агрегата. 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.

У вихревого или центробежно-вихревого насоса перед пуском электродвигателя открывают задвижку на всасывающем трубопроводе. 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.

При пуске в работу приводных поршневых и плунжерных агрегатов открывают задвижки или вентили на всасывающем и напорном трубопроводах и краны вакуумметра, манометров и расходомера. У насоса с байпасом следует закрыть задвижку на напорном трубопроводе и открыть задвижку байпаса. Затем заливают маслом шестеренчатый насос и наполняют жидкостью всасывающий трубопровод и камеру гидравлической части насоса. Открывают вентили на вспомогательных трубопроводах подводящих охлаждающую воду или масло к сальникам, цилиндрам или охладителю. Далее включают электродвигатель. Нагрузка насоса до рабочего режима должна повышаться равномерно. В случае перегрузки электродвигателя нужно немедленно остановить агрегат для выяснения причин.

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.