Таблица 1.Основные технические данные и характеристики

Таблица 1.Основные технические данные и характеристики

Параметры агрегата	1В20/10
Подача, м³/ч	16
Наибольшее давление на выходе, МПа	1,0
Допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м
Мощность кВт	12,5

2.Устройство и работа агрегата

Винтовые насосы относятся к ротационному классу гидромашин с объемным принципом преобразований энергий. Винтовые насосы находят применение на участковом водоотливе и при горно-проходческих работах.

Рабочий орган одновинтового насоса (рис. 1) состоит из неподвижной винтовой резиновой обоймы РО, размещенной в цилиндрическом стальном корпусе К, и винтового ротора ВР, вращающегося с эксцентриситетом е относительно оси обоймы. Внешняя поверхность ротора образована перемещением круга диаметром и по винтовой однозаходной спирали. Причем плоскость круга всегда перпендикулярна оси ротора и обоймы. Внутренняя полость обоймы представляет собой двухзаходную винтовую поверхность, поперечное сечение которой ограничено двумя полуокружностями диаметром Д соединенными прямыми линиями длиной 4е (е - величина эксцентриситета между осью вращения ротора и осью обоймы). Шаг винтового профиля ротора в 2 раза меньше шага винтовой поверхности резиновой обоймы.

На (рис. 1) показан ряд сечений (I, II, . .., IX) рабочего органа одновинтового насоса, выполненных через четверть шага s винтового ротора в пределах одного шага винтовой поверхности резиновой обоймы. Как видно из (рис. 79), по мере перехода от начального сечения к конечному ротор изменяет свое положение относительно обоймы так, что пространство со стороны одной полуокружности на половине шага ротора увеличивается, а со стороны другой полуокружности - уменьшается. В процессе вращения ротора аналогично изменяется его положение в любом из рассмотренных сечений рабочего органа насоса. Таким образом, винтовой ротор выполняет роль вытеснителя (поршня) в резиновой обойме.

Рис. 1. Осевое и поперечные сечения рабочего органа одновинтового насоса

Винтовой ротор обычно приводится во вращение от карданного вала и совершает сложное движение, поворачиваясь вокруг своей оси в одном направлении, в то время как его ось одновременно описывает малую окружность в противоположном направлении. Благодаря изложенному выше подбору профиля и шага винтовых поверхностей резиновой обоймы и ротора линии их соприкосновения разделяют пространство между ротором и обоймой на ряд изолированных камер. При вращении ротора эти камеры перемещаются вдоль его оси, обеспечивая всасывание жидкости со стороны одного торца ротора и нагнетание - со стороны другого торца.

За один оборот ротора жидкость, находящаяся внутри обоймы, перемещается в осевом направлении на величину, равную двум шагам винтовой поверхности ротора 2s или одному шагу обоймы 5. При работе насоса жидкость заполняет все свободное поперечное сечение обоймы, которое равно полному сечению обоймы за вычетом сечения, занятого ротором. Свободное сечение обоймы при любом положении ротора, как это видно из (рис. 1), имеет серповидную форму и равновелико площади прямоугольника со сторонами 4е и D:

(1)

где e - эксцентриситет оси вращения винтового ротора относительно оси резиновой обоймы, а D - диаметр сечения винтового ротора.

Теоретическая подача насоса за один оборот винтового ротора, по-видимому, будет определяться следующим образом:

(2)

Действительная часовая производительность винтового насоса определяется с учетом внутренних перетоков жидкости из полости нагнетания в полость всасывания:

(3)

где n - частота вращения винтового ротора, мин^-1;

= 0,7-0,8 - объемный коэффициент полезного действия насоса, или коэффициент подачи.

Величина напора, реализуемого винтовыми насосами, ограничивается главным образом его объемным к.п.д, который существенно снижается с ростом давления в нагнетательном патрубке. Уменьшению объемных утечек, по-видимому, способствуют увеличение частоты вращения ротора и увеличение его длины. Однако следует иметь в виду, что при этом возрастают механические потери энергии на трение между ротором и резиновой обоймой.

Насосные агрегаты на базе одновинтовых насосов типа 1В, изготовляемые в соответствии с государственным стандартом, наиболее предпочтительны для использования в качестве передвижных при горно-проходческих работах, если требуемый объем откачек составляет от 5 до 18 м³ /ч. Насосные агрегаты относятся к самовсасывающим и допускают работу на воде с содержанием породного шлама до 5 % по массе при крупности твердых частиц до 5 мм.

Заводы выпускают три типоразмера насосов 1В (одновинтовые): 1В 20/10, 1В 20/5 и 1В 6/5. Цифры после буквенного индекса означают подачу (л/мин) на 100 оборотов ротора и давление (бар) насоса. Частота вращения ротора насосов 1420-1470 мин^-1, приводная мощность 1,8-7,2 кВт, полный коэффициент полезного действия 0,48-0,6 при массе агрегатов 130-240 кг.

Насосный агрегат 1В 20/10 (рис. 2) смонтирован на раме-салазках 1. Ротор 2 насоса размещен в корпусе с резиновой обоймой 3 и приводится во вращение карданным валом 4. Совершая сложное движение, винтовой ротор обеспечивает перемещение жидкости из всасывающей камеры 5 в нагнетательную камеру 6. Эластичная муфта 7 соединяет вал ротора насоса с валом электродвигателя 8. Перемещение жидкости происходит плавно, без пульсаций, что является достоинством этого типа объемных насосов.

Винтовые насосы могут надежно работать с подсосом атмосферного воздуха, что является важным при осушении призабойного пространства, когда нет возможности обеспечить насос приемным зумпфом достаточной вместимости. Однако насос, являясь самовсасывающим, вместе с тем требует заполнения его корпуса водой перед пуском, так как вода - необходимый смазочный материал для рабочей винтовой пары ротор - обойма. Даже кратковременная работа без воды приводит к выходу насоса из строя, поэтому в его корпусе предусмотрены полости, в которых вода остается после выключения насоса.

Рис.2 Винтовой насос 1В 20/10

3.Возможные неисправности и методы их устранения

Неисправность	Вероятная причина	Метод устранения

1.Чрезмерный нагрев шарикоподшипников	Отсутствует или недостаточное количество смазки	Залейте в полость подшипников смазку
2. Греется сальник	Сильно затянут сальник или перекошена грундбукса. Через сальник протекает недостаточное количество жидкости.	Ослабьте затяжку сальника, устраните перекос грундбуксы
Через сальник протекает много жидкости	Сальник недостаточно затянут грундбуксой. Большой износ сальника.	Подожмите сальник грундбуксой с помощью гаек и болтов. Пополните или замените сальник.
3. Во время работы произошла остановка	В насосную часть попали посторонние предметы размером более допустимого (заклинило винт)	Немедленно выключите электродвигатель. Разберите насосную часть, устраните причины. В случае выхода из строя обоймы замените сальник.
4. Электродвигатель не работает	Сработала защита. Вышел из строя электродвигатель	Устраните причины. Замените электродвигатель.
5. Электродвигатель работает с перегрузкой	При установке обоймы не совмещены винтовые каналы	Совместите каналы
6. Уменьшилась подача	Открыт кран на перепускном устройстве. Электродвигатель работает напряжении, вследствие чего он не развивает полной частоты вращения. Забита сетка фильтра на всасывании. Износ обоймы. Не совмещены винтовые каналы	Закройте кран. Проверьте напряжение в сети. Устраните причину. Очистите сетку. Замените обойму. Совместите каналы. Очистите сетку.
7. Насос не засасывает жидкость	Подсос воздуха на всасывающей линии насоса вследствие не плотности соединения. Большой износ обоймы. Открыто перепускное устройство. В насосе нет жидкости	Подтяните соединение. Замените обойму. Закройте кран перепускного устройства. Залейте жидкость в насос.
8. Стук в карданном соединении	Износились детали карданного соединения, износилась обойма.	Разберите насос, замените изношенные детали.
9. Износ эластичных вкладышей на муфте.	Нарушена центровка полумуфт. Полумуфты установлены с большим зазором по торцам. Рама агрегата закреплена на неровном фундаменте.	Замените изношенные детали. Выставьте электродвигатель по оси насоса. Установите зазор между торцами полумуфт. Выставьте рану агрегата на фундаменте.

*************************************

3. Изучить теоретический материал по теме: Измерительные приборы для контроля работы водоотливной установки

1. Назначение и конструкция приборов давления

При эксплуатации и испытании насосов необходимо замерять напор (давление), подачу скорость вращения вала, мощность.

Давление измеряется вакуумметром во всасывающем трубопроводе и манометром в нагнетательном трубопроводе. В вакуумметре (рис. 1 а) внутреннее пространство корпуса 1 прибора герметически раздельно волнистой медной пластинкой 2, к которой припаяна зубчатая стойка 3, связанная через зубчатое колесо 4 со стрелкой 5. Если трубку 6 соединить с всасывающим трубопроводом, то пластинка выгнется вниз под действием

Рис. 1. Вакуумметр (а) и манометр (б)

разности р_а - р_и и давления р_а атмосферного воздуха, действующего сверху пластинки, и измеряемого давления р_и, действующего снизу ее. Стрелка покажет на шкале разность р_а - р_и, поэтому для получения измеряемого давления необходимо из величины давления атмосферного воздуха вычесть показание вакуумметра. Шкала вакуумметра градуируется в мм ртутного столба или в долях технической атмосферы.

В манометре (рис.1.б) имеется упругая латунная трубка 1 овального сечения. Один конец трубки запаян и соединен с помощью рычагов и зубчатых колес со стрелкой 2. Другой конец трубки открыт и включается в нагнетательную трубу. Трубка 1 под действием разности давлений р_и - р_а будет выпрямляться при увеличении давления и закручиваться при уменьшении этого давления, причем запаянный конец трубки будет перемещаться, и стрелка на шкале манометра покажет избыточное (манометрическое) давление р_м= р_и. - р_а. Для получения абсолютного давления необходимо к манометрическому прибавить давление атмосферного воздуха. На шкалах манометров давления нанесены в кгс/см² (в технических атмосферах).

2. Приборы для замера подачи

Измерение подачи насоса производится с помощью водомеров гидравлических и механических, а также расходомеров (дифманометров) с использованием дроссельных устройств (диафрагм, сопел). Измерения с применением гидравлических водомеров, диафрагм и сопел основаны на замере перепада давления жидкости. В механических водомерах использован принцип замера скорости течения воды в трубопроводе с помощью лопастной вертушки (аналогия с анемометром), связанной со стрелкой, указывающей на шкале водомера количество протекающей жидкости.

Гидравлический водомер, (рис. 2 а) вставляемый в разрез трубопровода 1 и состоит из двух отрезков труб 2 сечением в свету F_Т1, двух конических переходов 3, цилиндрической вставки 4 сечением в свету F_Т2и пьезометрической трубки 5, измеряющей пьезометрические высоты ρ/γ, т.е.

Рис. 2. Водомеры:

а - гидравлический; б - механический

давление воды в трубе 2 и вставке 4. Вместо пьезометрических трубок могут быть применены другие приборы для измерения давления.

Механический водомер (рис. 2 б) состоит из вертушки 1 с винтовыми лопатками, связанной через червячную передачу 2 со счетным механизмом 3. Скорость вертушки пропорциональна скорости воды в трубопроводе и обратно пропорциональна шагу винтовых лопаток.

Диафрагма (рис. 3) представляет собой тонкий диск с отверстием, имеющим острую прямоугольную кромку со стороны входа жидкости.

Рис. 3. Измерение подачи насоса при помощи диафрагмы и дифманометра

Диафрагма на нагнетательном трубопроводе устанавливается таким образом, чтобы прямолинейный участок движения потока до диафрагмы был не менее 15 - 20 диаметров трубопровода, а после нее - не менее 5 диаметров.

Подача насоса, измеряемая при помощи дроссельных приборов (диафрагмы и сопла), определяется по формуле

, м³/сек

где α - коэффициент расхода служащего устройства, принимается по таблицам в зависимости от d/D;

F₀ = - площадь отверстия служащего устройства, м²;

ρ - удельный вес жидкости, кгс/м³;

Δp – перепад давления в сужающем устройстве, измеренный дифманометром, кгс/м².

⇐ Предыдущая 12