будет устойчив при условии, что в данной точке пересечения характеристик насоса Н и сети соблюдается условие

Рассмотрим более сложный случай, когда система обладает еще и емкостью (рис. 14-11, в). Тогда из верхнего резервуара забирается постоянный расход Q, а уровень в резервуаре и статический напор могут изменяться в зависимости от соотношения между подачей насоса Q и расходом Q .

Пусть расход Q попадает в зону перегиба характеристики (точка Р). Положим, расход немного увеличился. Это приведет к рост уровня в резервуаре и к подъему линии Н^, расход увеличится еще более, а это в свою очередь приведет к дальнейшему росту уровня в резервуаре. Так будет продолжаться до тех пор, пока характеристика не достигнет точки А. Здесь расход Q > Qn и уровень в резервуаре продолжает расти, кривая поднимается, но отрывается от характеристики насоса и режим перескакивает из Л в Б, где подача насоса Q < Теперь уровень в резервуаре понижается и режимная точка движется по характеристике насоса, пока не достигнет точки С. Здесь опять происходит срыв режима и он переходит в точку D, в которой Q > Qn. что вызывает рост уровня в резервуаре и движение режимной точки от D к Л. После этого процесс будет повторяться. Таким образом режимная точка непрерывно движется по замкнутой кривой А BCD, охватывающей точку Р, уровень в резервуаре от уН до у В, а подачу от до Q,.

Это чрезвычайно интересное явление, которое называют п о м-п а ж е м, представляет собой одну из форм автоколебаний, крайне неблагоприятных для работы насоса и всей системы.

Помпаж может возникать и в установках с центробежными насосами. Положим, имеется система, показанная на рис. 14-11, г, причем потребляемый расход таков, что режимная точка Р лежит на восходящей части характеристики насоса Я. Эта точка неустойчива, так как здесь dH/dQ > dHJdQ, т. е. условие (14-2) не удовлетворяется. Положим, режим смещается вправо, что сопровождается увеличением подачи насоса Q и ростом уровня в резервуаре. Линия Яс поднимается, достигает точки Л, после чего происходит срыв режима и переход его в точку В, расположенную в левом квадранте характеристики (см. рис. 13-12). Теперь расход Q идет через насос в обратную сторону и уровень в резервуаре быстро падает. Режимная точка смещается от Б к С. Здесь опять происходит изменение режима с С на D, после чего уровень в резервуаре растет, что приводит к смещению режима от D к Л. Далее процесс повторяется. Создается автоколебательный процесс, при котором подача насоса изменяется от Qb до Qd, а уровень в резервуаре от Б до Я.

Период колебаний при помпаже зависит от характеристик, на пора Я, и площади резервуара.

Чтобы избежать явления помпажа, нежелательно работать на восходящей части характеристики насоса, где dff/dQ > 0. Эту область иногда называют неустойчивой, хотя, если условие (14-2) удовлетворяется во всех точках характеристики, система и здесь будет работать устойчиво.

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ 15-1. ГРУНТОВЫЕ НАСОСЫ

Грунтовые насосы предназначены для перекачки пульпы - сме си воды с грунтом (раньше их называли землесосы ). Они исполь зуются для разработки карьеров и котлованов (гидротехническое строительство, горное дело), транспорта грунта и полезных ископаемых (руда, уголь), дноуглубления (водный транспорт), золоудаления на тепловых электростанциях и др.

Особенности конструкции грунтовых насосов определяются наличием большого количества твердых частиц в перекачиваемой воде, что создает чрезвычайно интенсивное абразивное воздействие, и необходимостью обеспечить пропуск довольно крупных включений (галька, камни), которые попадают с грунтом (дополнительно - см. [53]).

Номенклатура грунтовых насосов согласно ГОСТ 9075-75 предусматривает выпуск насосов с нормальным проходным сечением - тип Гр и с увеличенным проходным сечением - тип Гру. Кроме того, выпускается несколько типов грунтовых насосов для различных условий работы по интенсивности абразивного воздействия: легкие, однокорпусные - индекс Л, легкие (средние) с футеровкой из резины - индекс Р или из корунда на бакелитовой основе - индекс К и тяжелые двухкорпусные с защитной футеровкой из износоустойчивой стали - индекс Т.

Марка грунтового насоса включает буквенное обозначение типа, размер (диаметр входного патрубка, деленный на 25) и значение коэффициента быстроходности 0,\п^. Например, 10ГруЛ-8 - грунтовой насос с увеличенным проходным сечением для легкого режима, диаметр входного патрубка 25 X 10 = 250 мм, коэффициент быстроходности rts = 80.

Грунтовой насос типа Гру для легкого режима показан на рис. 15-1. Общая его компоновка аналогична обычному консольному насосу (см. рис. 11-1) и особенности конструкции целиком определяются специфическими требованиями. Рабочее колесо / имеет относительно большую ширину b и только 3-4 лопасти, что дик-

туется необходимостью обеспечить достаточное проходное сечение. Массивный корпус 2 образует просторную, приемную камеру с почти постоянным проходным сечением, переходящую в напорный патрубок НП. К корпусу крепится крышка 3 с входным патрубком ВП, а сам корпус 2 через плиту 4 скреплен со станиной 5. И корпус и станина анкерными болтами укрепляются иа фундаменте. Между рабочим колесом и деталями корпуса установлены защитные диски

Рис. 15-1. Грунтовой насос типа ГруЛ.

б И 7, изготовленные из износоустойчивой стали. В месте расположения сальника 8 на вал 9 надета защитная втулка, которая заменяется при износе. Для уменьшения количества твердых частиц, попадающих в полость между вращающимися и неподвижными деталями через штуцер 10 подводится чистая вода с давлением 0,05- 0,1 МПа (0,5-1 кгс/см). Вал укреплен на роликовых подшипниках и имеет шариковый упорный подшипник, воспринимающий осевое усилие (осевое усилие рабочего колеса не уравновешено). С помощью упругой муфты 12 вал насоса соединяется с валом электродвигателя.

Грунтовой насос типа ГруТ, рассчитанный на тяжелый режим работы (рис. 15-2), отличается более надежной защитой за счет применения двойного корпуса. Основные детали этого насоса те же, что и грунтового насоса легкого режима (рис. 15-1), но внутри несущего корпуса 2 вставлен дополнительный защитный корпус 13, плотно сопрягающийся с защитными дисками 6 и 7. Таким образом рабочее колесо / вращается в сплошной защитной оболочке,

Рнс. 15-2. Грунтовой насос типа ГруТ.

пазоном напоров от 10-15 м до 70-80 м и подачи от 3-5 до 4000 л/с. Следует иметь в виду, что в эксплуатации находятся грунтовые насосы, выпускаемые ранее, например типов НЗУ, Р и др. Одним из крупнейших является грунтовой насос типа 1000-80 с диаметром входного патрубка 854 мм и диаметром рабочего колеса 2310 мм, обеспечивающий подачу до 3,5 м*/с (мощность около 4500 кВт).

Для перекачивания гидросмесей, содержащих мелкие частицы (песок, раздробленная руда или шлак, мелкая зола и пр.), применяются песковые насосы (тип П), которые по конструкции похожи на насосы типа Гр легкого режима, но имеют меньшие размеры и легко разборный корпус. Номенклатура Песковых насосов, предусмотренная ГОСТ 8388-64, показана на рис. 15-4. Как видно, это в основном мелкие насосы с диапазоном подачи от 5 до 400 л/с и напоров 15-50 м.

изготовленной из износоустойчивой стали. Несмотря на защитные меры, рабочие части грунтовых насосов довольно быстро изнашиваются, особенно при тяжелых режимах работы, поэтому предусматривается возможность легкой разборки их и смены износившихся частей.

Номенклатура, грунтовых насосов типов Гр и Гру (рис. 15-3) показывает, что она включает большое число типоразмеров с диа-

волыRJSl грунтовых насосов всегда даются для чистой

Р? ого наеое'а 2та характеристика

jyHioBoro насоса 201 рТ-8 с двумя диаметрами рабочего колеса

Рис. 15-3. Номенклатура грунтовых насосов Гр.

Ю SDSO ТО 8030700

Рис. 15-4. Номенклатура Песковых насосов П.

( нормального 1390 и обточенного 1250 мм). Даны линии напора Я, мощности Л^, к. п. д. и допустимой вакуумметрической высоты всасывания Яв° . Можно отметить, что, несмотря на значительные размеры, к. п. д. этого насоса довольно низок, лишь немного превышает 60%, что объясняется вынужденной, неблагоприятной по гидравлическим условиям формой проточного тракта.

Большое значение имеет пересчет параметров грунтового насоса на условия работы на пульпе. Средняя плотность пульпы р^р. зависит от относительной объемной концентрации твердых фракций

(15-1)

где IFb - объем всех содержащихся твердых частиц; - об щий объем пульпы.

м

N,kBt

гпоо\- 50

1600

izoo\

7j,%

800\- 80i- ZO

ш\-о\-10

доп м

-.в

300 1

1200

1500 л/с

о 1000 гооо 3000 40оо sooo м^/ч

Рис. 15-5. Характеристика грунтового насоса 20ГрТ-8.

Поскольку ПЛОТНОСТЬ воды Рв = 1 т/м^, то

Рср.п = ехв(Ртв-1)+1- (15-2)

Здесь - ПЛОТНОСТЬ твердых частиц, составляющая для грунта около 2,5 т/м'.

Средняя плотность пульпы составляет Рср. п= 1,15-ь- 1,20 т/м^ (предельное значение до 1,3 т/м^).

При рассмотрении условий работы грунтовых насосов обычно пульпу считают тяжелой, однородной жидкостью. Тогда при переходе от воды к пульпе развиваемые давление Яп и мощность Л^п должны изменяться пропорционально отношению р^р. /Рв, а подача пульпы Qn не изменяется. Но поскольку пульпа лишь условно