Осевой насос: устройство, принцип работы, область применения.

Осевые насосы широко применяются в качестве циркуляционных на тепловых электростанциях и в шлюзовых установках.

Центробежно осевой насос изготавливается в двух исполнениях:

• ОВ – осевой вертикальный насос с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса открытого типа (основное исполнение);
• ОПВ – осевой вертикальный насос с ручным приводом поворота лопастей рабочего колеса.

Насосы обоих типов выпускаются с шестью моделями рабочего колеса. Основные модификация такого оборудования:

• К – с камерным подводом;
• МК – малогабаритные с камерным подводом;
• МБК – моноблочные с камерным подводом;
• Э – с электроприводом разворота лопастей;
• ЭГ – с электрогидроприводом разворота лопастей;
• МБ – малогабаритные с электроприводом разворота лопастей;
• КЭ – с камерным подводом и электродвигателем разворота лопастей;
• МКЭ – малогабаритные с камерным подводом и с электроприводом разворота лопастей.

На рисунке изображен осевой насос типа ОП и обозначено:

• 1 – лопасти;
• 2 – камера рабочего колеса;
• 3 – лопасти направляющего аппарата;
• 4 – подвод воды для смазки нижнего подшипника;
• 5,10 – нижняя и верхняя опоры вала;
• 6 – диффузор;
• 7 – опора верхнего подшипника;
• 8 – уплотнение вала;
• 9 – шток;
• 11 – привод механизма;
• 12 – отвод;
• 13 – корпус камеры рабочего колеса;
• 14 – закладное кольцо.

Осевое колесо насоса состоит из втулки с закрепленными на ней профилированными лопастями (число лопастей принимается от 3 до 6). Внутри втулки размещается механизм разворота лопастей, состоящий из рычагов и крестовины, осевое перемещение которой приводит к повороту рычагов и лопастей.

Лопастное колесо размещается с сферической камере, установленной на закладном фундаментном кольце. Вода к рабочему колесу подводится по плавно изогнутому подводу или по камере, которая значительно проще в исполнении.

У малогабаритных насосов с камерным подводом КПД снижается на 2-3%.

К камере на фланцах присоединен корпус насоса, выполненный в виде цилиндрической трубы, изогнутой под углом. Такая форма проточной части обусловливает максимальную конструктивную простоту осевого насоса по сравнению с другими типами лопастных насосов и обеспечивает минимальные габариты насосной установки при больших подачах.

Корпус насоса состоит из диффузора и отвода, направленного у насосов основного исполнения под углом 600, а у малогабаритных насосов под углом 90 °.

На корпусе отвода установлены опора верхнего подшипника и торцевое уплотнение вала. Вал полый, внутри его проходит шток, связывающий привод механизма разворота лопастей с самим механизмом. Опоры вала (нижний и верхний направляющие подшипники с резиновыми вкладышами) смазываются водой, подаваемой насосом.

Если содержание взвешенных частиц в перекачиваемой жидкости более 50 мг/л, то подшипники изолируют от жидкости манжетами, и вода для смазки подводится по трубам от специального источника.

Расход воды для смазки составляет 0,5 – 2 л/сек, а напор должен быть выше напора, развиваемого насосом, на 7 метров. Осевая сила и вес вращающегося ротора воспринимаются пятой электродвигателя.

Принцип действия осевого насоса основан на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим её потоком. По большому счету по такому же принципу работает и центробежный насос. Общность процессов передачи механической энергии от рабочего колеса к потоку ведет к общей области использования этих двух типов оборудования.

Различие заключается в направлении течения: если в центробежном агрегате поток жидкости имеет в области лопастного колеса радиальное направление, и поэтому создаются условия для работы центробежных сил, а в осевых насосах поток жидкости движется параллельно оси вращения лопастного колеса.

В общем случае центробежно осевой насос состоит из корпуса 1 и свободно вращающегося в нем лопастного колеса 2. При вращении колеса в потоке жидкости образуется разность давлений по обе стороны каждой лопасти, а значит образуется силовое взаимодействие потока с рабочим колесом.

Силы взаимодействия лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательно движение жидкости, тем самым увеличивая ей скорость и давление, заставляя поток жидкости перемещаться по трубопроводу.

Графическая характеристика осевого насоса несколько отличается от графической характеристики центробежного агрегата.

К особенностям характеристики осевых насосов относят:

• крутое падение кривой Q-H и наличие на ней перегиба;
• максимальный напор, соответствующей подаче Q=0, примерно в 1,5-2 раза превышает напор при максимальном КПД;
• кривая Q-H падает при увеличении подачи;
• мощность насоса достигает максимального значения при Q=0.

Исходя из указанных свойств зависимости между подачей, напором и мощностью, пуск осевого насоса производят при открытой задвижке, так как в этом случае при Н=0 он потребляет минимальную мощность.

При невозможности запуска осевого насоса на открытую задвижку необходимо предусмотреть мероприятия регулирования подачи изменением частоты вращения или применением рабочих колес с поворотными лопастями и перепуском жидкости из напорного трубопровода во всасывающий.

Осевой насос предназначен для перекачивания воды с температурой не более 35 °С и содержанием взвешенных частиц не более 3000 мг/л. Осевой насос широко применяется в ирригационных системах, на станциях первого подъема городских и производственных систем водоснабжения, а также на канализационных насосных станциях.