Национальный стандарт российской федерации гост р 53675- 2009
3.2 переходное кольцо; ПК: Обечайка, привариваемая (при необходимости) между входным или напорным патрубком и трубной обвязкойнасоса.
3.3 коэффициент быстроходности насоса; ns: Величина, определяемая для номинального режима насоса зависимостью:
ns = 3,65nном•Q 0,5 /H 0,75 ,
где nном — номинальная частота вращения вала насоса, об/мин;
Q — подача насоса (Q/2 — для колеса двустороннего входа), м 3 /с;
Н — напор насоса, м.
3.4 коэффициент полезного действия насоса; КПД, η: Отношение полезной мощности к мощности насоса.
3.5 напор насоса; Н: Разность удельных механических энергий жидкости на выходе из насоса и на входе в него.
3.6 магистральный полнонапорный насос; НМПН: Насос, конструкция которого не допускает последовательной работы с другимимагистральными насосами, предназначенный для перекачивания нефти по магистральному нефтепроводу.
3.7 магистральный полнопоточный насос; НМПП: Насос, допускающий последовательное соединение с однотипными НМПП, количествокоторых ограничено предельным давлением насоса, предназначенный для перекачивания нефти по магистральному нефтепроводу.
3.8 подпорный вертикальный насос; НПВ: Насос с вертикальным расположением оси вращения ротора, предназначенный для обеспечениябескавитационной работы установленного за ним по потоку НМПП или НМПН и других целей.
3.9 подпорный горизонтальный насос; НПГ: Насос с горизонтальным расположением оси вращения ротора, предназначенный дляобеспечения бескавитационной работы установленного за ним по потоку НМПП или НМПН и других целей.
3.10 секционный однокорпусный насос: Насос многоступенчатый с торцовым разъемом каждой ступени.
3.11 секционный двухкорпусный насос: Насос многоступенчатый с торцовым разъемом каждой ступени и дополнительным внешнимкорпусом, рассчитанным на предельное давление насоса.
3.12 номинальный режим насоса: Режим работы насоса, обеспечивающий установленные технические показатели.
3.13 номинальная частота вращения вала насоса; nном: Частота вращения вала насоса, соответствующая номинальному режиму работынасоса.
3.14 переходной патрубок; ПП: Конфузорный или диффузорный патрубок, привариваемый (при необходимости) между входным илинапорным патрубком и трубной обвязкой насоса.
3.15 подача насоса; Q. Объем подаваемой жидкости в единицу времени.
3.16 поле насоса: Рекомендуемая область применения насоса по подаче и напору, получаемая изменением частоты вращения или обточкойрабочего колеса по внешнему диаметру.
3.17 предельное давление насоса: Наибольшее давление на выходе из насоса, на которое рассчитана его конструкция.
3.18 рабочая характеристика насоса: Зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется его эксплуатация.
3.19 ротор насоса: Отдельная сборочная единица, содержащая вал с установленными на нем рабочим колесом(ами), защитными втулками идругими закрепленными на валу деталями.
3.20 сменная проточная часть: Проточная часть насоса, состоящая из ротора и (при необходимости) направляющего аппарата иобеспечивающая установленные технические показатели на неноминальных режимах работы.
4 Классификация
4.1 По выполняемым основным функциям насосы для магистрального трубопроводного транспорта нефти делятся на:
4.2 Магистральные насосы делятся на:
— полнонапорные секционные одно- или двухкорпусные.
4.3 Подпорные насосы по расположению оси вращения ротора делятся на:
4.4 Структура условного обозначения насоса должна отражать его принадлежность по выполняемым функциям согласно 4.1, а для подпорныхнасосов — конструктивный признак в соответствии с 4.3. Магистральные насосы обозначают аббревиатурами НМПП и НМПН1, НМПН2 (1 и 2 -указание на одно- или двухкорпусную конструкцию соответственно), подпорные насосы — НПГ и НПВ. Структура условного обозначения насосадолжна соответствовать следующему виду:
Примеры:
1 Магистральный полнопоточный насос с подачей 7000 м 3 /ч, напором 210 м, условными проходами (номинальными размерами)всасывающего и напорного патрубков соответственно DN 600 и DN 600, в сейсмостойком исполнении С, климатическом исполнении УХЛи с категорией размещения 4 по ГОСТ 15150:
Насос НМПП 7000-210-600/600-С-УХЛ4
2 Подпорный вертикальный насос с подачей 1250 м 3 /ч, напором 60 м, после первой модернизации, с условными проходами (номинальнымиразмерами) всасывающего и напорного патрубков соответственно DN 800 и DN 500, в сейсмостойком исполнении С, климатическомисполнении УХЛ и с категорией размещения 1 по ГОСТ 15150:
Насос НПВ 1250-60-800/500-С-УХЛ1-1
5 Технические требования
5.1 Основные показатели и характеристики (свойства)
5.1.1 Насосы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технических условий по конструкторскойдокументации.
5.1.2 Производитель в паспорте на насос обязан указать значения следующих показателей для номинального режима:
— подача, Q, м 3 /ч;
— напор, Н, м;
— частота вращения вала насоса, п, об/мин;
— допустимый кавитационный запас, Δhдоп, м.
В паспорте на насос также должны быть приведены поля насоса с основной и сменными проточными частями с указанием диаметров рабочихколес (в том числе максимально и минимально допустимых), предельное давление насоса, момент инерции ротора насоса, масса насоса иосновных его элементов, габаритные, установочные и присоединительные размеры.
Допустимые отклонения данных показателей устанавливает производитель.
Рекомендуемые базовые типоразмеры насосов приведены в приложении А.
5.1.3 Минимальная подача насоса на рабочей части его характеристики должна быть ниже подачи на номинальном режиме на менее чем на30%.
5.1.4 Подача и напор НМПП и НМПН в пределах поля насоса допускается регулировать изменением частоты вращения вала насоса. Рабочийдиапазон изменения частоты вращения вала насоса должен составлять от 0,6 до 1,05 расчетной частоты вращения.
5.1.5 Для изменения напора и подачи НМПП, НПВ и НПГ должна допускаться обточка рабочих колес по наружному диаметру, %, не более:
— 20 — при ns от 15 до 120;
— 15 — при ns от 120 до 200;
— 10 — при ns от 200 до 300.
Для обеспечения требуемого режима работы насоса путем изменения его напорной характеристики при более высоком значении КПД посравнению с полученной при обточке рабочих колес допускается применение сменной проточной части. Для регулирования напора и подачиНМПН допускается изменение числа работающих ступеней.
Конструкцией насоса должны быть предусмотрены сменные проточные части на подачи 0,3; 0,5; 0,7 и 1,25 от номинальной. Допускаетсяприменение сменных проточных частей на другие подачи от 0,3 до 1,25 от номинальной.
Все сменные проточные части следует подвергать приемо-сдаточным испытаниям (на стенде) с определением напорной, энергетической икавитационной характеристик. Указанные характеристики следует прилагать к паспорту насоса.
5.1.6 Насосы НМПП с подачей не менее 1250 м 3 /ч должны допускать последовательное соединение трех, а НПВ и НПГ с напорами до 80 м -двух одновременно работающих насосов одного типоразмера.
5.1.7 Насосы должны допускать работу в режиме кавитации, соответствующем 3% падению напора, в течение не менее 30 с.
5.1.8 Конструкцией насосов должна быть предусмотрена возможность их работы при закрытой задвижке в течение не менее 3 мин.
5.1.9 Совмещенные поля Q — Н (на воде) насосов НМПП и НМПН приведены в приложении Б, а насосов НПВ и НПГ — в приложении В.
5.1.10 Для улучшения кавитационных свойств подпорных насосов допускается использование шнекоцентробежных или оседиагональныхрабочих колес.
5.1.11 Конструкцией насосов НМПП (с подачей более 1250 м 3 /ч) и НПГ должна быть обеспечена возможность замены ротора, подшипников иторцовых уплотнений без отсоединения от трубной обвязки.
У НМПП и НПГ с горизонтальным разъемом корпуса входной и напорный патрубки должны располагаться ниже плоскости разъема ивыполняться под приварку. У двухкорпусных секционных НМПН напорный и входной патрубки следует выполнять под приварку. Уоднокорпусных секционных НМПН входной и напорный патрубки следует выполнять под фланцевое соединение.
НПВ рекомендуется выполнять двухкорпусными. Внутренний корпус — вертикальный с поперечными разъемами, наружный (стакан) — свходным патрубком под приварку. Напорный патрубок НПВ должен иметь фланцевое соединение.
5.1.12 Неплоскостность фланцевых разъемов корпусов насосов должна составлять не более 0,05 мм, шероховатость фланцевых разъемов иповерхностей проточной части корпусов — Ra ≤ 3,2,мкм.
5.1.13 Диаметры входного и напорного патрубков насосов, а также диаметры трубопроводов вспомогательных систем — по ГОСТ 28338.
Входной и напорный патрубки насосов должны обеспечивать возможность приварки ПК или ПП. Минимальная длина ПК: для патрубков доDN 500 включительно — 250 мм, для патрубков более DN 500 — 400 мм. Разделка кромок присоединительных концов патрубков под приварку -согласно требованиям заказчика. Сварные соединения присоединительных концов патрубков с ПК, ПП и трубной обвязкой должны бытьравнопрочными сечению стыкуемых элементов.
Конструкцией ПК и ПП должна быть предусмотрена возможность обеспечения сварных соединений трубной обвязкой и патрубками насоса(соответственно).
Присоединение трубопроводов вспомогательных систем к корпусу насоса следует выполнять на сварке или на фланцах, выполненных за одноцелое с корпусом. Применение резьбовых (муфтовых) соединений не допускается.
5.1.14 Производителю (проектировщику) в эксплуатационной документации на насос следует указать максимально допустимые нагрузки (силыи моменты), действующие на входной и напорный патрубки насоса по трем взаимно перпендикулярным осям (одна из осей — параллельна оси валанасоса, другая — оси патрубка), которые должна выдерживать конструкция насоса.
5.1.15 Конструкцией насоса должна быть предусмотрена возможность обеспечения его гидравлического испытания в составе НПС совместно стехнологическими трубопроводами на прочность в течение не менее 24 ч пробным давлением воды, которым испытывается насос в сборе на предприятии-изготовителе, и герметичность — при пробном давлении, равном предельному, в течение времени, необходимого для осмотра иподтверждения герметичности сварных швов и соединений, но не менее 12 ч.
5.1.16 Ротор насоса должен быть динамически отбалансирован в двух плоскостях. Класс точности балансировки — G 6,3 по ГОСТ ИСО 1940-1.
5.1.17 В качестве концевых уплотнений вала насоса следует применять одинарные торцовые уплотнения с дополнительным уплотнением состороны атмосферы или двойные торцовые уплотнения, в том числе с затворной жидкостью.
Для одинарных торцовых уплотнений с дополнительным уплотнением подводимую в камеру уплотнения нефть следует очищать отмеханических примесей с помощью фильтров, гидроциклонов или других устройств, обеспечивающих необходимую тонкость фильтрации.
Торцовые уплотнения должны быть рассчитаны на работу при давлении в камере перед торцовым уплотнением (в случае последовательногосоединения одновременно работающих насосов — при давлении в камере перед уплотнением последнего по ходу потока насоса) в 1,25 раза,превышающем давление в ней при работе насоса(ов) при закрытой задвижке, и выдерживать пробное давление согласно 5.1.15.
5.1.18 Утечка перекачиваемой нефти (нефтепродуктов) или затворной жидкости через одно торцовое уплотнение не должна превышать 0,00025м 3 /ч (0,25 дм 3 /ч).
Конструкция насоса должна предусматривать герметичный сбор и отвод утечек через торцовые уплотнения в общий коллектор, а такжеисключение попадания этих утечек в масляные камеры подшипников.
5.1.19 Конструкцией насосов должна быть предусмотрена возможность обеспечения доступа к подшипникам и торцовым уплотнениям для ихобслуживания и замены без разборки корпуса насоса и без нарушения центровки ротора насоса относительно корпуса.
5.1.20 При использовании в подшипниках насосов перекачиваемой нефти в качестве смазывающей и охлаждающей жидкостей следуетпроводить предварительную очистку от механических примесей. Требования к очистке устанавливает производитель.
5.1.21 Конструкцией насосов должны быть предусмотрены места для установки как переносных датчиков, так и датчиков стационарных системконтроля, в том числе датчиков измерения температуры и вибрации на подшипниковых опорах, датчиков автоматического контроля утечек черезконцевые уплотнения вала, датчика осевого смещения вала. Расположение мест установки датчиков должно обеспечивать надежность и точностьих работы, удобство монтажа и ревизии.
Контроль вибрационного состояния насоса следует осуществлять по единому параметру — среднеквадратической виброскорости.
5.1.22 Конструкция насосов должна быть рассчитана на работу при среднеквадратическом значении виброскорости на корпусахподшипниковых опор не менее 4,5 мм/с на номинальном режиме работы и 7,1 мм/с — для остальных режимов в рабочей части характеристикинасоса. Насосы должны быть рассчитаны на работу при среднеквадратическом значении виброскорости на корпусах подшипниковых опор неменее 18 мм/с в течение не менее 2 мин в режимах пуска и остановки насосного агрегата.
Первая критическая частота вращения ротора насоса должна быть выше номинальной частоты вращения не менее чем на 20%.
5.1.23 Насосы должны быть предназначены для применения во взрывоопасных зонах класса 1 по ГОСТ Р 51330.9, в которых возможнообразование взрывоопасных смесей категории НА по ГОСТ Р 51330.11, группы ТЗ по ГОСТ Р 51330.5.
5.1.24 Насос должен иметь наружное лакокрасочное покрытие, нанесенное в заводских условиях в соответствии с ГОСТ 9.401 и ГОСТ Р12.4.026. В эксплуатационной документации на насос должен быть указан срок службы лакокрасочного покрытия — предполагаемая долговечностьпокрытия до его первого капитального ремонта, — который должен составлять не менее 15 лет с учетом длительности транспортирования ихранения. Цветовая гамма лакокрасочных покрытий определяется в договоре (контракте).
5.1.25 Насосы должны быть предназначены для эксплуатации в макроклиматических районах с категорией размещения по ГОСТ 15150 согласноданным таблицы 1.
Таблица 1 — Климатическое исполнение и категория размещения насосов
| Тип насоса | Климатическое исполнение и категория размещения |
| НМПП | ХЛ1; УХЛ4; У1; У2 |
| НМПН | ХЛ1; УХЛ4; У1; У2 |
| НПГ | ХЛ2; ХЛ3; УХЛ4; У2; У3 |
| НПВ | ХЛ1; ХЛ2; У1; У2 |
5.1.26 Насосы в зависимости от сейсмичности района размещения, определяемой по шкале сейсмической интенсивности [1], следуетизготовлять в трех исполнениях:
— несейсмостойкое (СО) для районов с сейсмичностью до 6 баллов включительно;
— сейсмостойкое (С) для районов с сейсмичностью от 6 до 9 баллов включительно;
— повышенной сейсмостойкости (ПС) для районов с сейсмичностью свыше 9 и до 10 баллов включительно.
Насосы в исполнении СО и С, а также ПС при воздействии до 9 баллов включительно должны сохранять прочность, герметичность иработоспособность во время и после сейсмического воздействия. Насосы в исполнении ПС при воздействии от 9 до 10 баллов включительнодолжны сохранять прочность и герметичность.
Обоснование исполнения насоса по сейсмостойкости следует проводить расчетными методами в соответствии с ГОСТ 30546.1.
5.1.27 Показатели надежности насосов следует выбирать и устанавливать согласно ГОСТ 27.003, а также они должны соответствовать даннымтаблицы 2.
Источник
Кавитационный насос гост
Rotodynamic pumps. Test methods
МКС 23.080
ОКП 36 3100
Дата введения 2008-06-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации ТК 245 "Насосы" на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 31 от 8 июня 2007 г.)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 9906:1999 "Насосы ротодинамические. Гидравлические характеристики при приемочных испытаниях. Классы 1 и 2" (ISO 9906:1999 "Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance tests — Grades 1 and 2").
Степень соответствия — модифицированная MOD
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2007 г. N 351-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 6134-2007 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2008 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе (каталоге) "Национальные стандарты", а текст изменения — в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 10, 2008 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
Введение
Межгосударственный стандарт "Насосы динамические. Методы испытаний" /ИСО 9906:1999 (MOD)/ разработан взамен ГОСТ 6134-87 "Насосы динамические. Методы испытаний".
Основной целью и задачей разработки стандарта является обеспечение единого подхода при испытаниях насосного оборудования (насосов, насосных агрегатов и установок) при его взаимных поставках различными государствами в международной торговле и при сертификации.
Стандарт представляет собой модифицированный текст собственного аутентичного перевода международного стандарта ISO 9906:1999 "Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance tests — Grades 1 and 2" (ИСО 9906:1999 "Насосы ротодинамические — Гидравлические характеристики при приемочных испытаниях — Классы 1 и 2") с включением в него (выделено курсивом) необходимых дополнений из откорректированной редакции ГОСТ 6134-87 "Насосы динамические. Методы испытаний"
Настоящий стандарт обеспечивает возможность составления конкретной программы и методики испытаний любого динамического насоса или насосного агрегата (установки) практически в любых условиях (на экспериментальных стендах, в производственных и натурных условиях, на месте эксплуатации, но только по гидравлическим характеристикам (показателям). В основу стандарта заложены гарантийные обязательства и их подтверждение при приемочных испытаниях (по российской терминологии — приемосдаточных испытаниях).
Термины, используемые в данном межгосударственном стандарте, такие как "гарантии" или "приемка", следует понимать в техническом, а не юридическом смысле.
В межгосударственный стандарт включены требования по номенклатуре и определению показателей безопасности, обеспечивающих безопасность насосного оборудования для окружающей среды, жизни и здоровья, имущества, составляющих основу обязательной сертификации и подлежащих контролю при сертификационных испытаниях продукции. В стандарте ИСО 9906:1999 об этих показателях дается недостаточная информация.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на динамические насосы (далее — насосы) и устанавливает методы гидравлических приемочных (приемо-сдаточных) и иных видов испытаний по ГОСТ 16504 насосов (центробежных, осевых и центробежно-осевых или смешанного потока) независимо от их размеров, назначения, мощности и конструктивных исполнений, а также насосных агрегатов и насосных установок на базе указанных насосов независимо от вида привода.
Требования настоящего стандарта распространяются на насосы любых размеров и применимы к любым перекачиваемым жидкостям, близким по своим характеристикам к чистой холодной воде (которые приведены в 5.4.5.2). Настоящий стандарт не распространяется на конструкции деталей насоса и их механические свойства.
Настоящий стандарт содержит два класса точности измерений:
класс 1 — для высокой точности;
класс 2 — для пониженной (средней или нормальной) точности определения.
Эти классы содержат различные значения допускаемых отклонений, а также допустимые колебания и отклонения в потоке при испытаниях.
Для насосов серийного производства с показателями, принятыми по каталожным характеристикам, и насосов с потребляемой мощностью менее 10 кВт установлены и приведены в приложении А более широкие значения допустимых отклонений.
Настоящий стандарт применим к самим насосам без арматуры или к насосу в комплекте с подводящей или отводящей арматурой или только части ее.
Настоящий стандарт применим для всех видов испытаний по ГОСТ 16504 в лабораторных, производственных и эксплуатационных условиях на жидкостях, близких к чистой холодной воде по таблице 5.4, и на других жидкостях, отличных от чистой холодной воды (см. таблицу 5.5), при условии указания в программе и методике испытаний (ПМ) ссылки на настоящий стандарт и приведения в ПМ свойств перекачиваемой при испытании жидкости и содержания в ней газа.
В настоящем стандарте наряду с методом определения гидравлических показателей и характеристик насосов (агрегатов), приведены методы испытаний по определению и контролю основных показателей качества и выполнению гарантийных обязательств.
Номенклатура основных показателей качества и характеристик насосов приведена в 5.1.4 и в приложении В. Гарантируемые показатели — см. раздел 4.
Конкретная номенклатура основных показателей и характеристик для насосов конкретных типов принимается по стандартам на эти типы насосов, а при их отсутствии — по техническим условиям (ТУ), техническому заданию (ТЗ) или ПМ (в дальнейшем — нормативно-техническая документация (НТД).
Настоящий стандарт может быть использован для целей сертификации.
Для сертификационных испытаний номенклатура параметров и характеристик продукции устанавливается в соответствующих НТД и заявках на сертификацию.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
Межгосударственная система стандартизации. Основные положения
ГОСТ 8.586.1-2005
(ИСО 5167-1:2003)
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования
ГОСТ 8.586.2-2005
(ИСО 5167-2:2003)
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 2. Диафрагмы. Технические требования
ГОСТ 8.586.3-2005
(ИСО 5167-3:2003)
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 3. Сопла и сопла Вентури. Технические требования
ГОСТ 8.586.4-2005
(ИСО 5167-4:2003)
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 4. Трубы Вентури. Технические требования
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 5. Методика выполнения измерений
Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности
Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования
Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление
Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Ограждения защитные
Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения
Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность
Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия
Материалы электроизоляционные твердые. Условия окружающей среды при подготовке образцов и испытаний
Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении
Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении
Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости при частоте 50 Гц
Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний
Машины электрические трехфазные синхронные. Методы испытаний
Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний
Пластмассы. Метод определения электростатических свойств
Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения
Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний
Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры
Шум машин. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования
Система стандартов по вибрации. Приборы для измерения вибрации вращающихся машин. Общие технические требования
Вибрация. Динамические характеристики стационарных машин. Основные положения
Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 1. Определения и основные требования, общие для всех частей
Источник
Кавитация насоса и пути ее устранения
Физически это явление объясняется тем, что в жидкости всегда присутствует какое-то количество растворенного газа.
При движении жидкости в ней могут возникать зоны разрежения. В результате выделяются пузыри.
Попадая с потоком в зону более высоких давлений, пузыри схлопываются, выделяя энергию, которая разрушает поверхность рабочих колес насоса, улиток и т.д.
Эта энергия также создает ударные волны, вызывающие вибрацию, распространяющуюся на рабочее колесо насоса, вал, уплотнения, подшипники, повышая их износ.
Возникновение кавитации в насосе обусловлено разными причинами ( Любой вид кавитации связан с неучетом важных правил гидравлики и гидродинамики).
Кавитация — это главный источник проблем с насосами.
Каждый насос характеризуется величиной кавитационного запаса hтр, обозначаемой западными насосными фирмами NPSHR. Это то минимальное давление, в пределах которого у жидкости, попадающей в насос, сохраняется состояние собственно жидкости. Величину hтр в номинале и кривую зависимости hтр от подачи/напора обязан предоставлять производитель насоса.
Насос в станцию необходимо подбирать, устанавливать и обвязывать так, чтобы он располагал в зоне своей работы (определяется наложением характеристик насосов и системы водоводов) тем допустимым кавитационным запасом hдоп (или NPSHA), величина которого была бы выше hтр (NPSHA > NPSHR).
Иными словами hдоп есть потенциальная энергия жидкости у всасывающего отверстия насоса hдоп = Ha + Hs Hvp -Hf -Hi, где Ha атмосферное давление (10 м водного столба на уровне моря); Hs статический напор (положительный или отрицательный), определяемый как разность уровней между свободной поверхностью жидкости и осью насоса, м; Hvp давление паров перекачиваемой жидкости, зависящее от температуры, м; Hf потери на трение во всасывающей линии, м; Hi потери в пространстве между горловиной и головкой рабочего колеса насоса (если неизвестны, можно принять равными 0,6 м).
Пример. Нужно определить геометрическую высоту всасывания Но для насоса с hтр = 7,0 м.
Расчетом из таблиц получаем потери: на входе в насос Hi = 0,6 м; на трение во всасывающей линии Hf = 0,3 м; на задвижке Нv = 0,1 м; на конфузоре Нк = 0,1 м; давление насыщенных паров Hvp = 0,2 м. Величина Но равна Hs со знаком минус.
Для получения искомой Но применим систему из трех уравнений.
hдоп = 1,1 hтр, где 1,1 коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от условий работы насоса 1,1 1,5 .
Но = Hs,(4.2) так как уровень воды отрицательный по отношению к оси насоса.
hдоп = Ha + Hs Hvp Нк Нv Hf -Hi (4.3)
Отсюда Но = -(1,1 hтр Ha + Hvp + Нк + Нv + Hf +Hi ) или
Но = -(1,1 7,0 10 + 0,2 +0,1 + 0,1 + 0,3 + 0,6) = -(-1,0) = 1 м.
Требуемый кавитационный запас hTP обычно вычисляют по характеристике, представляемой производителем насоса. Кривая hTP начинается с точки нулевой подачи и медленно растет с увеличением. Когда подача превышает точку наибольшего КПД насоса кривая hTP резко возрастает, по экспоненте. Зона справа от точки максимального КПД обычно является кавитационно опасной. Кавитационный запас не поддается контролю с точки зрения механики, и оператор насосной станции (особенно если он не ознакомлен с характеристиками насосов ) улавливает по металлическому шуму и щелчкам уже развитую кавитацию. К сожалению, на рынке слишком мало приборов, позволяющих наблюдать и предотвращать кавитацию. Хотя датчик давления всасывающей стороне насоса, подающий сигнал тревоги при падении давления ниже допустимого для конкретного агрегата, мог бы и должен бы применяться повсеместно.
Многие операторы знают, что звук пропадает после прикрытия задвижки. Но, снижая тем самым подачу и кавитацию, можно не достичь технологических параметров производственного процесса или водоснабжения / водоотведения. Для того, чтобы правильно устранить кавитацию нужно использовать принцип на входе в насос должно всегда быть жидкости больше, чем на выходе. Вот несколько простых способов как этого достичь:
— замените диаметр всасывающего патрубка на больший;
— переместите насос ближе к питающему резервуару, но не ближе 5-10 диаметров всасывающей трубы;
— понизьте сопротивление во всасывающей трубе, заменой ее материала на менее шероховатый, задвижки на шиберную, характеризующуюся меньшими местными потерями, удалением обратного клапана;
— если всасывающая труба имеет повороты, уменьшите их количество и (или) замените отводы малых на большие радиусы поворота, сориентировав их в одной плоскости (иногда правильно заменить жесткую трубу гибкой);
— увеличьте давление на всасывающей стороне насоса повышением уровня в питающем резервуаре либо снижением оси установки насоса, либо использованием бустерного насоса.
Изложенные способы просты и понятны любому специалисту, но далеко не всегда этим руководствуются.
Простой пример. Рассматрим проект, выполненный авторитетной проектной организацией. Насосы с подачей 1400 м3/ч оборудованы задвижками диаметрами 400 мм с напорной и 300 мм со всасывающей стороны . Это неверно. Всасывающий патрубок должен быть больше напорного
Оказалось, что патрубки имеют одинаковые диаметры по 300мм. Чем руководствуется насосная фирма догадаться не трудно. С подходящим под данную подачу всасывающим патрубком 400 или 500 возросли бы размер улитки и цена. Но, если бы проектировщик подсчитал получаемые скорости на входе в насос 5,5 м/с, а за насосом 3,1 м/с, то смог бы убедить заказчика отказаться от насоса, способного кавитировать, хотя и менее дорогого.
В насосной станции смонтированы агрегаты сухой горизонтальной установки выше уровня воды в приемном резервуаре на 2,8м.
Их номинальные параметры: Q=3500 м3/ч, Н=26м, hтр(NPSHR)=7.7м. Насосы кавитируют. Реально они работают в точке Q=3900 м3/ч, Н=24м, где hтр(NPSHR)=8,6м. Диапазон производительности насосной станции 6 000-10 000 м3/ч.
С помощью формулы этого параграфа подсчитываем hдоп(NPSHA)=5.8м. Отсюда hдоп<1,1hтр=8,5м, что недопустимо, В фактической же точке работы, где разность 1,1hтр-hдоп=1,1х8,6=3,7 условия еще жестче.
Рассмотрим два варианта вывода насосов из работы в зоне кавитации:
— Дросселирование напорной линии с помощью регулируемого клапана.
— Увеличение давления на всасывающей стороне, установкой в приемном отделении бустерного насоса.
Вариант 1 (с регулируемым клапаном).
Анализируя характеристики Q-H и Q-hтр насоса, находим Q=2000 м3/ч, при котором hтр=3,8м
Вариант 2 (с бустерным насосом).
Из предыдущих расчетов видно, что недостаток напора на всасывающей стороне насоса составляет 3,7 м. Наиболее просто монтируемыми и подходящими для значительных объемов на небольшую высоту являются насосы с осевыми или диагональными рабочими колесами (рис 4,5). Такие агрегаты устанавливаются непосредственно в нагнетательную колонну (в данном случае открытую). Подбираем насос с номинальными параметрами Q=3000 м3/ч, Н=5,5 м, КПД=83%. Строим характеристики работы пары последовательно соединенных насосов и трех пар последовательно параллельно соединенных насосов совместно с водоводом.
Погружной осевой насос 1, создающий подпор насосу сухой установки 2
Пуск существующего насоса осуществляется с задержкой, после того как осевой бустерный агрегат наполнит колонну водой до возможного излива.
Анализ характеристик показывает:
Подача бустерного агрегата (рис. 6) в рабочем диапазоне выше, чем у существующего, что обеспечило стабильный подпор последнему.
Рабочая точка двух пар параллельно действующих насосов соответствует Q=7200 м3/ч, Н=30м и находится в зоне оптимума обоих агрегатов.
Требуемый кавитационный запас существующих насосов сухой установки в этой точке hтр=6м
Подсчитываем располагаемый кавитационный запас формуле :
Угрозы кавитации нет.
Энергетические затраты по вариантам показывают явное преимущество в использовании бустерных насосов, а денежная разность их (2081 272 руб) сравнима с закупочной ценой за агрегат.
Кроме того установка редукционного клапана не исключит проблем:
Наличие воздуха во всасывающем трубопроводе, следовательно, неустойчивой работы насосов;
Уменьшения ресурса работы подшипниковых узлов и уплотнений (при подаче 2000 м3/чач насос работает на границе ограничения по Qmin, с повышенными осевыми и радиальными силами)
Таким образом, можно оценить целесообразность и эффективность мероприятий по устранению кавитации.
Источник
Научная электронная библиотека
В зависимости от расположения входного отверстия рабочего колеса насоса относительно уровня воды в приемном резервуаре различают положительную или отрицательную геометрическую высоту всасывания.
Положительной геометрической высотой всасывания горизонтальных насосов, расположенных над уровнем воды в приемном резервуаре или колодце, называют расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в приемном колодце до оси насоса.
Положительной геометрической высотой всасывания вертикального насоса с лопаточным отводом называют расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в приемном колодце до середины входных кромок лопастей рабочего колеса.
Отрицательной геометрической высотой всасывания вертикальных насосов, расположенных ниже уровня воды в приемном колодце или водосборнике, называют расстояние по вертикали от минимального уровня воды до середины входных кромок лопастей у насосов с лопаточным и до горизонтальной оси в насосах со спиральными отводами. В горизонтальных насосах эта высота равна глубине погружения оси насоса относительно минимального уровня воды в водосборнике.
В процессе откачки воды высота всасывания изменяется вместе с движением зеркала воды в приемном резервуаре.
В горной практике применяются насосы, как с положительной, так и с отрицательной высотой всасывания, причем предпочтение нужно отдавать вторым, как обеспечивающим высокую надежность работы установки и простую схему ее автоматизации.
При вращении рабочего колеса центробежного насоса, расположенного над зеркалом воды, создается разрежение у входа в него.
. (4.1)
Выражение, заключенное в скобки, называют вакуумметрической высотой всасывания Нвак.
Очень важно помнить, что геометрическая высота всасывания Нвс всегда меньше Нвак на величину потерь, и путать их друг с другом ни в коем случае нельзя.
Для действующей насосной установки величина Нвс вполне определенная, поэтому с ростом загрязненности μ всасывающего трубопровода произойдет сокращение подачи насоса.
Переключение насоса на новую внешнюю сеть с меньшим Нг, но с сохранением прежнего превышения оси насоса над зеркалом воды (Нвс не меняется), подача насоса возрастет и одновременно должно уменьшиться Нвс. Однако Нвс измениться не может, и как следствие этого либо автоматически произойдет снижение производительности насоса, либо насос перестанет подавать воду.
Допустимая геометрическая высота всасывания центробежного насоса Нвс сокращается с ростом скорости его вращения и в определенных условиях может стать даже отрицательной, тогда насос должен получать воду с подпором.
Максимальная вакуумметрическая высота всасывания насоса определяется из формулы (4.2).
, (4.2)
а допустимая принимается на 15 – 20 % меньше, т. е.
. (4.3)
Повышение допустимой высоты всасывания Нвсдоп достигается при уменьшении потерь во всасывающем трубопроводе за счет увеличения его диаметра, сокращения до минимума длины и всякого рода местных сопротивлений (колена, тройников, переходов и т. д.), а также при должном надзоре за герметичностью и чистотой трубопровода.
Современное развитие насосостроения предусматривает применение центробежных насосов со все возрастающим числом оборотов (большей степенью быстроходности), что объясняется экономическими соображениями (сокращением веса агрегата, его габаритов, высоты всасывания и стоимости эксплуатационных затрат, повышением к.п.д.). При этом работа быстроходных насосов на загрязненной воде неизбежно сопровождается более быстрым их износом и увеличением числа ремонтов [9].
Давление Р/γ должно быть больше упругости Ht растворенных в воде водяных паров при данной температуре откачиваемой воды, иначе произойдет вскипание их, а в потоке воды образуются полости, заполненные паром и выделяющимися из воды газами, отрывающими поток воды от стенок колеса. При движении воды в колесе пузырьки пара попадают с потоком в область больших давлений, дробятся на еще более мелкие, в которых пар мгновенно конденсируется, в результате чего в образовавшиеся пустоты с колоссальной скоростью устремляется вода, развивая динамическое давление до 1000 ат. Этот процесс называют кавитацией.
Если сжатие паровоздушного пузырька произойдет у поверхности стенки или лопасти колеса, получится своеобразный взрыв и в металле образуется микроскопическая каверна, защитная пленка металла будет сбита и наступит химическая коррозия металла растворенными в воде газами.
Возникновение кавитации может быть вызвано большой высотой всасывания, значительным сопротивлением во всасывающем трубопроводе или работой насоса с большой подачей воды; при прочих равных условиях кавитация в насосах, откачивающих загрязненную воду, наступает значительно раньше, чем работающих на чистой воде. Механические примеси являются своеобразным центром сбора растворенных в воде газов и паров, и чем этих частиц больше, тем больше газообразных пузырей.
Кроме разрушения колес работа насоса при сильно развитой кавитации сопровождается шумом и треском, а иногда сотрясениями всей машины, быстрым износом уплотнений, плохой работой сальников, сокращением производительности и напора насоса, заеданием вращающихся деталей ротора насоса и поломкой вала. Срыву работы насоса при кавитации обычно предшествует быстрое уменьшение производительности и напора насоса.
Для предупреждения кавитации в насосе необходимо обратить особое внимание на правильный выбор всасывающего трубопровода и установку насоса над зеркалом воды Нвс, исходя из условий допускаемой вакуумметрической высоты всасывания Нвакдоп, указываемой на эксплуатационной характеристике насоса.
Предельная вакуумметрическая высота всасывания может быть определена по формуле (4.4), если Δh представить как функцию от напора Нк колеса.
, (4.4)
где σ – коэффициент кавитации (определяется в зависимости от удельной быстроходности колеса).
Удельное число оборотов nуд
Коэффициент кавитации s
Максимально возможная геометрическая высота всасывания Нвс max должна быть меньше Нвакдоп на величину потерь и скоростного напора во всасывающем трубопроводе, и при ориентировочном подсчете может быть определена из неравенства, м,
. (4.5)
Для насосов со скоростью вращения вала до 1450 об/мин нужно вычислять меньшее значение, а при скорости вращения 2950 об/мин – большее значение.
Как показывают опыт эксплуатации, а также результаты многих испытаний действующих водоотливных установок на шахтах и карьерах, фактическая вакуумметрическая высота всасывания значительно превышает допустимую заводами-изготовителями, вследствие завышенной высоты всасывания насоса Нвс и больших потерь в приемном клапане и всасывающем трубопроводе, в результате чего производительность насоса снижается на 30 %, а напор и к.п.д. на 15 – 25 % в сравнении с заводскими данными [9].
Очень часто в горной практике для компенсации снижения производительности и напора Q и H прибегают к установке дополнительных рабочих колес. В этих условиях скорость входа воды vвс возрастает и, следовательно, вакуумметрическая высота всасывания увеличивается еще более. Вследствие этого в насосе происходит перераспределение давлений между ступенями и, как результат этого, появление частичной кавитации в первой или второй его ступенях. Увеличение радиального зазора в уплотнениях колес может вызвать также наступление кавитации в насосе при сравнительно небольшой его производительности.
Для сокращения потерь на трение во всасывающем трубопроводе необходимо, чтобы скорость движения воды в нем была около 1,5 м/с. Трубопровод прокладывается с подъемом в сторону насоса, чтобы исключить образование в нем воздушных мешков, уменьшающих живое сечение трубы и вызывающих возрастание скорости течения и Нвак.
Наибольшая потеря напора во всасывающем трубопроводе обусловлена, главным образом, неправильным выбором всасывающего клапана с сеткой, потери в котором достигают 2 – 3 м и более, превышая нормальные потери в четыре раза.
В нормальном клапане площадь проходного сечения должна быть не менее двукратной, а суммарная площадь отверстий в сетке – не менее четырехкратной площади сечения всасывающей трубы. В этом случае даже частичное засорение сетки не сопровождается значительным отклонением потерь от нормы.
Разрушающее действие кавитации ослабляется при изготовлении деталей насоса из высокохромистых нержавеющих сталей или бронзы, при наплавке на детали из углеродистых сталей твердых сплавов, а также за счет тщательной обработки рабочих поверхностей насоса и предварительного осветления воды от абразивных примесей.
Источник