PostHeaderIcon Насосы и водоподъемные машины

Для подачи воды из водозаборных сооружений их оборудуют насосами и водоподъемниками.

Насосы создают свободный напор, достаточный для подъема воды на некоторую высоту над поверхностью земли.

По принципу действия насосы подразделяют на лопастные, объемные, струйные и инерционные.

Лопастные насосы могут быть центробежными, вихревыми и пропеллерными.

Центробежный насос работает так. При вращении рабочего колеса вода, залитая в насос перед пуском, захватывается лопастями и под действием центробежной силы устремляется по межлопастным каналам от центра к его периферии. Выброшенная из колеса с большой скоростью в расширяющееся русло спирали вода постепенно теряет скорость, создавая при этом возрастающее по мере приближения к нагнетательной полости насоса давление (напор), и далее под этим напором поступает через нагнетательный (напорный) трубопровод водопроводную сеть. При вытеснении воды из рабочего колеса в центре его создается разрежение. Вследствие этого вода из источника под действием атмосферного давления атмосферного давления через приемный клапан и всасывающую трубку поступает в насос, в котором устанавливается равномерное и непрерывное движение воды от источника слив воды и защищает насос от гидравлического удара при внезапной остановке.

Особенность центробежных насосов – тесная взаимосвязь между подачей и напором. С увеличением подачи напор насоса уменьшается, а с уменьшением подачи возрастает.

Центробежные насосы – быстроходные машины. Непосредственное соединение их с быстроходными электродвигателями позволяет создать компактные электронасосные агрегаты, не требующие для монтажа больших площадей.

Вихревые насосы засасывают жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью. Это достигается за счет установки на вихревых насосах типа В колпака с воздухоотводом. Марка насоса ВС означает: вихревой самовсасывающий насос.

Пропеллерные (осевые) насосы имеют лопасти рабочего колеса, расположенные наклонно по отношению к оси вала, которые перемещают жидкость вдоль оси насоса.

Объемные насосы, или насосы вытеснения, разделяют на поршневые, плунжерные, ротационные (винтовые, шестеренчатые и пластинчатые), диафрагмальные и насосы замещения. Работа этих насосов основана на попеременном изменении объема рабочей камеры. В первой половине процесса объем рабочей камеры увеличивается, в камере создается разрежение, и жидкость из источника вследствие разностей давлений засасывается в камеру. В течение второй половины процесса объем рабочей камеры уменьшается, и жидкость вытесняется из нее.

Объемные насосы отличаются от центробежных тем, что их подача не зависит от напора, развиваемого насосом. Напор объемных насосов практически ограничивается лишь механической прочностью деталей насоса и мощностью приводного двигателя. Кроме того, они способны работать как самовсасывающие, т.е. без предварительного залива перекачиваемой жидкости.

Инерционные (вибрационные) насосы могут быть с поверхностным и погружным вибратором. Работа инерционных насосов основана на использовании силы инерции, возникающей в столбе жидкости при изменении давления в трубопроводе насоса.

Особенность эксплуатации таких насосов – возможность их использования в виде агрегатов, в которых несколько насосов установлены параллельно (для увеличения подачи) или последовательно (для увеличения напора ). В первом случае насосы монтируют на общем понтоне, а во втором подвешивают на раме, элементы которой также используют при последовательном соединении. Все это позволяет широко применять инерционные насосы в пастбищных установках с автономным бензоэлектрическим и ветроэлектрическими агрегатами или солнечным генератором. При питании от трехфазной сети целесообразно число насосов с однофазными электродвигателями выбирать кратным трем.

Водоструйные установки подают воду из шахтных колодцев и буровых скважин.

Любой насос может перекачивать воду лишь при условии, если высота всасывания не превышает определенного значения, теоретически равного 10 м, а практически – 6-7 м. В сочетании со струйным аппаратом насос может поднимать воду с глубины больше 10 м.

Перед пуском в нее заливают воду до полного удаления воздуха в центробежном и водоструйном насосах, а также в трубах. Центробежный насос часть воды по нагревательной трубе подает к соплу водоструйного насоса. Эта вода выбрасывается с большой скоростью в виде мощной струи (за счет уменьшения выходного сечения сопла) в камеру смешивания и захватывает туда же воду из приемной камеры, где создается разрежение. Под действием атмосферного давления в приемную камеру непрерывным потоком поступает вода из колодца. Далее смешанный поток воды поступает в диффузор, в котором энергия движения смешанного потока воды преобразуется в энергию давления или статический напор. Вода под напором подается по водоподъемной трубе на высоту (4…7 м), достаточную для всасывания или захвата ее центробежным насосом. Центробежный насос нагнетает воду в сеть и одновременно отводит часть ее к соплу насоса, обеспечивая тем самым непрерывность процесса подъема воды.

Водоподъемники не располагают свободным напором и могут поднимать воду из источника только на поверхность земли.

Эмульсионные водоподъемники (эрлифты) представляют собой устройства, предназначенные для подачи жидкости из колодцев при помощи сжатого воздуха. Принцип работы эрлифта основан на использовании разности средней плотности воды и воздушно- водяной эмульсии.

Сжатый воздух компрессором по трубе подается в башмак-форсунку, установленную в скважине. Воздух, смешиваясь с водой, образует эмульсию, плотность которой меньше плотности воды, поэтому она поднимается по трубе и собирается в резервуаре. Здесь воздух отделяется от воды. Ресивер выравнивает подачу воздуха в трубу, а также задерживает масло, поступающее с воздухом из компрессора.

Безнапорные водоподъемники (ленточные, шнуровые, водочерпальные) используют для механизации подъема воды на пастбищах.

Ленточныe водоподъемники применяют для подачи воды из шахтных колодцев. Водоподъемник состоит из гладкой или шероховатой бесконечной прорезиненной ленты, верхняя часть которой помещается в желобе ведущего блока, расположенного в кожухе со сливным патрубком для отвода воды в резервуар. Нижний конец ленты проходит через желоб холостого блока с подвешенным на нем грузом, который постоянно поддерживает ленту в натянутом состоянии.

Работе водоподъемника основана на выносе тонкого слоя воды, удерживающегося на поверхности движущейся ленты благодаря силам сцепления. При вращении ведущего блока лента перемещается и, проходя через толщу воды в колодце, захватывает с собой частицы воды. При выносе воды наверх в момент перехода через ведущей блок эти частицы под действием центробежных сил отбрасывается в кожух, из которого по сливному патрубку стекают в резервуар.

Ленточные водоподъемники используют при подъеме воды с глубины до 100…250 м.

Шнуровые водоподъемники предназначены для подачи воды из буровых скважин. По своему устройству и принципу действия они аналогичны ленточным. В качестве рабочего органа, захватывающего воду, применяется шнур. Дополнительно шнуровой водоподъемник оборудован трубой, в которой шнур перемещается снизу вверх. Подача шнурового водоподъемника зависит не только от силы сцепления шнура с водой, но и от их взаимодействия со стенками трубы, через которую проходит рабочая ветвь шнура.

Водочерпальные водоподъемники относят к типу безнапорных водоподъемников. Их подразделяют на черпаковые и капиллярные.

Черпаковые водоподъемники поднимают жидкость, непосредственно зачерпывая ее ковшами, черпаками или другими рабочими органами, установленными на бесконечной ленте.

Работа капиллярных водоподъемников основана на явлении смачивания. При перемещении рабочей ветви бесконечной ленты снизу вверх последняя, проходя через слой жидкости в источнике, смачивается, захватывает прилипшие к ней частицы жидкости и выносит их на поверхность.

Гидравлические тараны - это автоматически действующие водоподъемники, простые по конструкции, надежные в эксплуатации и не требующие двигателя для их пуска и работы. Принцип действия этих водоподъемников основан на использовании силы гидравлического удара, всегда возникающего в трубопроводе, если резко затормозить в нем движение жидкости. Ими поднимают воду из открытых источников при наличии естественного перепада воды от 0,5 до 10 м.

Насосная станция представляет собой комплекс гидротехнических сооружений и насосно-энергетического оборудования, предназначенный для забора воды из источника водоснабжения и подачи ее в напорный резервуар или в водораспределительную сеть. В зависимости от назначения насосные станции первого и второго подъемов.

Станции первого подъема используют для забора воды непосредственно из источника водоснабжения и подачи ее на очистные сооружения или в промежуточные и подачи ее на очистные сооружения или в промежуточные сборочные резервуары.

Станции второго подъема служат для подачи воды из промежуточных резервуаров в водопроводную сеть и напорно-регулирующие сооружения.

При больших высотах водоподъема или при длинных водоводах в связи со значительными потерями напора применяют насосные станции третьего и даже четвертого подъемов.

Для сокращения строительных затрат здания насосных станций можно совмещать с водозаборными и другими сооружениями системы водоснабжения. При заборе подземных вод здания насосных станций располагают, как правило, над колодцем.

Основные данные, характеризующие работу насоса – подача, напор, мощность, КПД, частота вращения и допустимая высота всасывания.

Подачу насоса, т.е. объем воды, подаваемой насосом в единицу времени, определяют по максимальному часовому или секундному расходу воды на животноводческой ферме и измеряют в л/ч или л/с.