Pumpe - rgf.rs semestar/masine i uredjaji za eksploataciju... · Klasifikacija pumpi • Prema principu dejstva pumpe se dele na: – Zapreminske, – Obrtnostrujne (turbo) i – Strujne pumpe. • Zapreminske pumpe

  • Published on
    04-Feb-2018

  • View
    232

  • Download
    11

Embed Size (px)

Transcript

  • Pumpe

  • Definicija i klasifikacija Radne hidraulike maine koje mehaniku energiju dobijenu od motora

    predaju fluidu koji kroz njih protie.

    Pumpe se primenjuju za transport tenosti koje su praktino nestiljive, koje mogu biti iste ili pomeane sa vrstim materijalima, razliite gustine i temperature, hemijski neutralne ili agresivne i dr.

    Pumpe se dele prema: Principu dejstva, Konstruktivnim karakteristikama, Oblastima primene.

    Prema vrsti fluida koji se tretira pumpe se dele na:

    Pumpe za istu vodu; Pumpe za prljavu i hemijski agresivnu vodu; Pumpe za naftu i derivate nafte; Pumpe za hidromeavine; Pumpe za suspenzije, itd.

  • Klasifikacija pumpi Prema principu dejstva pumpe se dele na:

    Zapreminske, Obrtnostrujne (turbo) i Strujne pumpe.

    Zapreminske pumpe (radni fluid kroz njih struji periodino, a radni organ se kree ili periodino (klip, membrana) ili obrtno (rotor, zupanik, zavojno vreteno, itd.) . U zapreminske pumpe spadaju : Klipne pumpe

    prostog dejstva dvostrukog dejstva diferencijalnog dejstva.

    Rotacijske pumpe Zavojne Zupaste Krilne

    Membranske pumpe

  • Klasifikacija pumpi Kod turbomaina (turbo pumpi) radni element (radno kolo) rotirajui

    odreenom ugaonom brzinom predaje energiju, dobijenu od motora, na fluid koji kroz njega protie i poveava mu kinetiku energiju. Tako dobijen viak kinetike energije transformie se u pritisnu energiju u elementu iza radnog kola.

    U zavisnosti od pravca strujanja fluida u radnom kolu, turbo pumpe dele se na: Radijalne/Centrifugalne; Dijagonalne; Aksijane.

    Osnovni princip dejstva strujnih maina je da se energija jednog fluida (voda,

    gas) koristi za poveanje energije drugog fluida.

  • Oblast primene pumpi u zavisnosti od protoka i napora

    1-lipne pumpe velikog pritiska, 2-Klipne pumpe, 3-Samousisne pumpe 4- Jednostepene radijalne pumpe, 5-Visestepene radijalne pumpe, 6-Dvostrujne pumpe, 7-Dijagonalne pumpe, 8-Osne pumpe, 9-Zapreminske obrtne pumpe

  • PROTOK, NAPOR I SNAGA PUMPI

    Osnovni radni parametri za pumpe su:

    Protok, zapreminski qv, (m3/s) ili maseni qm, (kg/s)

    Napor H (m) ili Jedinini rad Y (J/kg);

    Snaga P (W) i

    Stepen iskorienja p (%).

    V m

    Vm =

  • Jedinini rad i napor Napor pumpe H (jedinini rad Y), predstavlja energiju koju, jedinica mase fluida, dobije prolaskom kroz radni prostor pumpe.

    Energija, kojom raspolae jedinica mase, na ulazu u pumpu je: Pumpa-shema

    Energija, kojom raspolae jedinica mase, na izlazu iz pumpe je:

    Razlika, energije na izlazu i energije na ulazu, je energija koju pumpa preda fluidu i definie se kao jedinini rad (napor) pumpe:

    11

    2 2

    z2

    z1

    1

    211

    1 2gzcpE ++=

    2

    222

    2 gz2cpE ++=

    ++

    ++== gz

    2cpgz

    2cpEEY

    222

    1

    211

    12

  • Snaga pumpe

    Snaga pumpe se definie izrazom:

    Snaga na vratilu je vea od hidraulike snage za veliinu gubitaka

  • Stepen korisnog dejstva Gubici koji se javljaju pri radu pumpe mogu biti: zapreminski; hidrauliki i mehaniki.

    Zapreminski stepen korisnosti definie gubitke do kojih dolazipri pretakanju fluida u

    procepima pumpe, pod dejstvom radnog pritiska. qvt - teorijski protok kroz pumpu. q- gubitak protoka u pumpi. Hidrauliki stepen korisnosti uzima u obzir sva gubitka koji nastaju u fluidu tokom razmene

    energije (trenje, vrtloenje): HT- teorijski napor pumpe (napor kola), m; H- napor pumpe, m; H- gubitak napora.

    Mehaniki stepen korisnosti definie gubitka nastale usled trenja u mehanikim elementima

    pumpe i iskazuje se preko gubitka snage: PT- teorijska snaga pumpe, W; P- stvarna snaga pumpe, W; P- gubitak snage, W.

    Ukupan stepen korisnosti pumpe je:

    qqq

    qq

    vs

    vs

    vT

    vsv

    +

    ==

    HHH

    HH

    Th +

    ==

    PPP

    PP

    Tm +

    ==

    mhv =(0,6 0,85)

  • KLIPNE PUMPE

    Klipne pumpe-radni ciklus Protok kroz klipne pumpe: Kod jednoradne klipne pumpe teorijski protok se definie izrazom:

    , m3/s gde su: Ak - povrina poprenog preseka klipa (cilindra), m2; s - hod klipa, m; n - broj obrtaja vratila pumpe, o/min. Stvarni protok pumpe se definie izrazom:

    , m3/s

    gde je: v- zapreminski stepen korisnosti.

    60nsA

    q kTI

    =

    60nsA

    q kvI

    =

    DMTGMT DMT

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    4

    3

    5

    6

    7 2

    1

    a) b)

    s

    D dD

    s

    3

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    c)

    GMT

    Klipne pumpe

    1.Usisni cevovod, 2. Potisni cevovod, 3. Klip, 4. Klipnjaa, 5. Cilindar, 6. Usisni ventil, 7. Potisni ventil

  • KLIPNE PUMPE

    Klipne pumpe-radni ciklus Stvarni protok dvoradne klipne pumpe definie se izrazom:

    , m3/s

    Protok kroz pumpu diferencijalnog dejstva je praktino jednak protoku jednoradne klipne pumpe:

    , m3/s Optimalna ravnomernost isporuke se postie pri uslovu: gde su: D-prenik klipa, m; d- prenik klipne poluge.

    60)2( nsAA

    q klkvII

    =

    DMTGMT DMT

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    4

    3

    5

    6

    7 2

    1

    a) b)

    s

    D dD

    s

    3

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    c)

    GMT

    Klipne pumpe

    1.Usisni cevovod, 2. Potisni cevovod, 3. Klip, 4. Klipnjaa, 5. Cilindar, 6. Usisni ventil, 7. Potisni ventil

    60nsAq kvTD

    =

    kpk AA 2= DDd 71,02==

  • KLIPNE PUMPE

    Radni ciklus jednoradne klipne pumpe 1.Kolenasto vratilo, 2. Klipnjaa, 3.Ukrsna glava, 4 Klipna poluga, 5. Klip, 6. Cilindar, 7. Usisni ventil, 8. Potisni ventil

    GMT

    s

    D

    DMT 1

    rk

    235

    6

    47

    8

    p

    V

    1

    23

    4

    V

    1

    23

    4

    Idealni

    Stvarni

    0o 180o

    pu=const.

    pp=const.

    Stepen korisnosti pumpe zavisi od vrste pumpe, konstruktivnih karakteristika pumpe, kvaliteta izrade i odravanja pumpe, itd. Za pumpe zapreminskog dejstva on je u granicama = 0,85-0,95; za centrifugalne pumpe = 0,55-0,85; za strujne pumpe = 0,1-0,30.

  • KLIPNE PUMPE

    Karakteristine krive klipnih pumpi Osnovna karakteristika klipne pumpe je zavisnost H=f(q) koja u koordinatnom sistemu q-H predstavlja pravu liniju.

    Karakteristine krive klipne pumpe, n=var.

    Klipne pumpe-konstrukcije

    Dvoradna klipna pumpa za isplaku 1. Cilindarski blok, 2. Kuite, 3. Klipna poluga, 4. Ukrsna glava, 5. Transmisiono vratilo, 6, Ventil, 7. Klip, 8. Vetrenik, 9. Kolenasto vratilo, 10. Klipnjaa 11. Postolje.

    H,m

    q,m3/s0 q1 q2 q3

    n1 n2 n3

    P=const.

    a1

    a2a3

  • KLIPNE PUMPE

    Vrste zaptivaa na klipovima pumpe za isplaku samozaptivni prstenovi sa metalnim prstenom kao ojaanjem

    a,c,d,e- sa konusnim; b,f- sa cilindrinim krajem klipnjae 1. Klip, 2. Zaptiva, 3. Podmeta, 4. Podloka, 5. Prsten.

    Ventil 1.Sedlo, 2. Prsten, 3.Navrtka, 4. Peurka, 5. Voica, 6. aura, 7. Prsten, 8. Poklopac, 9. Natega, 10. Telo.

    Tanjirasti ventili sa ulocima izmeu peurke I sedla ventila tako da se obezbedjuje mirno naleganje i dobro zaptivanje.

  • DUBINSKE KLUPNE PUMPE

    - Mogunost ispumpavanja sa velikih dubina (do 3000 m) 1.000-1.500 m - Protok od nekoliko stotina m3 na dan, 30-50 m3/dan - Niska potronja energije - Jednostavna konstrukcija - Lako odravanje - Niski operativni trokovi

    Postrojenje sa dubinskom pompom 1. Postolje, 2. Ram, 3. Elektromotor, 4. Prenosnik, 5. Krivajni mehanizam, 6. Protivteg, 7. Klipna poluga, 8. Protivteg, 9. Nosei stub, 10. Balanser, 11. Podeiva, 12. Glavni balanser, 13. Ue, 14. Poluga, 15. Usta buotine, 16 Eksploataciona kolona, 17.Potisna cev, 18. Klipna poluga, 19. Dubinska pumpa, 20. Filter, 21. Zaptiva, 22. Spojnica, 23. Spajanje klipne poluge, 24. Cilindar, 25. Klip, 26. Potisni ventil, 27. Usisni ventil.

    I Pogonski sklop i oprema usta buotine II Kolona klipnih ipki i potisni cevovod III Dubinska pumpa IV Usisni filter

  • Dubinska klipna pumpa

    1. Klipnjaa ventila,

    2. Spojnica, 3. aura, 4. Kuite, 5. Klip, 6. Izlazni ventil, 8. Krstasti umetak, 9 Ulazni ventil

    Ventili 1.Kuite, 2.Telo, 3.Kuglica, 4.Sedlo, 5.Konus.

    Klip dubinske pumpe

    Sa zahvatnom klipnjaom

    Sa specijalnim zahvatom

  • Teorijski protok

    Istovremeno, kroz usisni ventil, dotie:

    sD4

    q 2u

    =

    Pri kretanju poluge nanie :

    Ako se izabere da je: dD 2= moe se postii ravnomerna isporuka fluida:

    s hod klipa D prenik klipa d prenik gornjeg dela klipne poluge n broj dvojnih zahvata pumpe

    Dubinska klipna pumpa

  • Koliina tenosti koja protie kroz zazor klip-cilindar je:

    Stepen zapreminskog iskorienja se definie izrazom: 1q

    qst

  • Efektivna snaga motora se definie izrazom: kke TrMP ==

    Broj hodova se, za zadati protok i maksimalan hod, definie izrazom: max

    max

    qnqn 11 =

    Izborni dijagram dubinske klipne pumpe i kaaljke

  • Klipne pumpe sa hidraulikim pogonskim ureajem - film

  • Turbo pumpe

    U zavisnosti od smera strujanja u radnom kolu, turbopumpe se dele na: -Centrifugalne (radijalne) -Dijagonalne -Aksijalne. Radno kolo je sistem sa vie u ravni ili prostoru zakrivljenih lopatica, koje su smetene izmedju jednog diska ili su privrena za glavinu pogonske maine. Obrui se, radno kolo deluje na fluid i prenosi mu energiju dobijenu od pogonske maine.

    a) Radijalno b)Dijagonalno c)Aksijalno Radna kola pumpe

  • 1

    2

    3

    4

    Zavojna pumpa 1. Konfuzor, 2. Radno kolo, 3. Sprovodni kanal, 4. Difuzor.

    1

    2 34

    Aksijalna pumpa 1. Usisni kanal, 2. Radno kolo, 3. Zakolo, 4. Potisni kanal

    2

    3

    1

    A

    A

    4 A-Ab2D

    2

    b1

    D1

    Centrifugalna pumpa 1. Konfuzor, 2. Radno kolo, 3. Sprovodni aparat, 4 Difuzor

  • TURBOPUMPE

    u1

    c1w1

    11

    r2

    r1

    c2u2

    w2

    2

    2

    u2

    c2

    22

    oo

    c2

    w2oo w2c2m

    c2uc2uoo

    w1

    u1

    c1

    11

    l2

    l1

    Meridijanski presek radnog kola i trouglovi brzina

    Kinematika ravanskog kretanja fluida u radnom kolu

    Energija dobijena od pogonskog agregata se transgormie u hidraulinu energiju fluida. -Veliki protok -Jednostavna konstrukcija -Unifikacija delova -Lako upravljanje -Automatizacija I regulisanje -Lako odravanje

  • TURBOPUMPE

    - Centrifugalne cz=0, cm = cr - Dijagonalne cz=0, cm = cr - Aksijalne cm=0, cm = cz

  • Radijalne pumpe

    Moment koliine kretanja na radijusu r1, ulazna ivica lopatice, je:

    Moment koliine kretanja na radijusu r2, izlazna ivica lopatice, je:

    Moment spoljnih sila je:

    Kako je;

    Zamenom i mnoenjem leve i desne strane sa (ugaona brzina) dobija se:

    Zamenom izraza za: dobija se:

    U uproenim razmatranjima moe se prihvatiti da je: pa je izraz za teorijski napor (H, m):

    ( )112212 lclcqLLM Tkk ==

    222111 cos;cos rlrl ==

    TgHqMP ==

    gcucuHT 111222

    coscos =

    01 =ucgcu

    H uT22=

  • Radijalne pumpe

    Teorijski napor radnog kola se moe izraziti i formulom: Jedinini rad (Y, J/kg) se definie izrazom: Stvarni napor je: p-koeficijent koju uvaava uticaj oblika lopatice radnog kola, njihov broj, debljinu i dr. Hidrauliki stepen korisnosti.

    ( )222 ctgcuguH mT =

    uTT cugHY 22==

    pHH

    T

    k

    +==

    11

    2

    2

    11

    1

    =

    rrz

    p

    += 2

    2

    2

    12 sinsin2

    rr

    kk HH =

  • k

    T

    o

    guH

    ctg

    ;

    ;0;90

    22

    2

    2

    =

    ==

    .max

    ;

    ;0;90

    22

    2

    2

    =

    k

    T

    o

    guH

    ctg

    Radna kola - konstruktivna izvoenja

  • Do=

    D1

    D2

    Do

    D1

    D2

    Do

    D1

    D2

    Do

    D1

    D2

    Do

    D2

    D1

    nq=11....22 nq=22....41 nq=41....82 nq=82....165 nq=165....490D2/Do=2,5(3) D2/Do=2 D2/Do=1,8..1,4 D2/Do=1,2..1,1 D2/Do=0,8..0,6

    CENTRIFUGALNE PUMPE DIJAGONALNEPUMPEAKSIJALNE

    PUMPE

    Specifina uestanost (specifian broj obrtaja) nq definie se kao brzina obrtanja n (o/min) turbopumpe koja radi sa naporom H=1m i protokom q=1m3/s:

    43

    21

    H

    nqnq =

    Odnosno kada se pree na mere koje su date u SI sistemu (n, s-1; Y, J/kg; q, m3/s) dobija se izraz: 4

    3

    21

    333Y

    nqnq =

    Klasifikacija turbopumpi

    SPECIFINA UESTANOST OBRTANJA I KLASIFIKACIJA TURBOPUMPI

  • Kavitacija Proces nastanka mehuria pare u struju tenosti konstantne temperature, na

    mestima snienog pritiska (ispod pritiska zasiene pare na odgovarajuoj temperaturi) i njihovog nestajanja u zoni povienog pritiska.

    Faze: Sistem u ravnotei, pritisak okoline je

    iznad pritiska zasiene pare, p > pp p = pp i dalji pad pritiska p < pp

    formiraju se mehurii pare koji sa daljim padom pritiska rastu

    Sa porastom pritiska , p > pp dolazi do kondenzacije i prodora okolne tenosti u prazan prostor, do njegovog potpunog popunjavanja.

    Nagli porast pritiska (red veliine 200 300 MPa), zvuni efekti, razaranje povrinskog sloja (kacvitaciona erozija).

  • Dozvoljena visina usisavanja Usisavanje je deo radnog procesa koji u znatnoj meri utie na kvalitet rada pumpe

    1 1

    2

    2

    h ud

    iuwuac phgghpp =

    u

    klkuiu A

    Anrlp

    900

    2=

    gph

    gpp

    h iuwpa

    ud

    Pritisak u radnom cilindru klipne pumpe:

    hu- vertikalno rastojanje od nivoa tenosti u rezervoaru do najvie take radnog prostora pumpe, m;

    hw- zbir svih hidraulikih otpora u usisnom cevovodu, m; pa- atmosferski pritisak, Pa; piu- pad pritisak izazvan inercijom neravnomernog kretanja tenosti, Pa. Pad pritiska piu se definie izrazom:

    lu- duina usisnog cevovoda, m; rk- poluprenik kolena kolenastog vratila, m; Akl- povrina poprenog preseka klipa, m2; Au- povrina poprenog preseka usisnog cevovoda, m2; n- nroj obrtaja vratila pumpe, o/min. Kritina vrednost pritiska je: pc = pp (pritisak zasiene pare na odgovarajuoj temperaturi)

  • Kavitacija

    whzgc

    gpz

    gc

    gp

    +++=++ 2222

    1

    211

    22

    wua hh

    gc

    gp

    gp

    +++=2

    222

    gpp

    NPSH ptpo

    =

    2

    22

    2cppt +=

    wpopa

    ud hNPSHgpp

    h

    =

    Kavitacijska rezerva pumpnog postrojenja, definie se energijskom jednainom za preseke 1-1 i 2-2.

    Iz uslova: p1=pa; c1=0; z1=0; z2=hu dobija se:

    Kavitacijska rezerva pumpnog postrojenja

    pt-totalni pritisak na ulazu u pumpu, Pa; pp- pritisak pare hw hidraulini otpori u usisnom cevovodu Totalni pritisak na ulazu u pumpu je:

    Dozvoljena visina usisavanja hud se definie izrazom:

    1 1

    2

    2

    h ud

  • Karakteristine krive turbopumpi

    gcu

    H uT22=

    mT cbDq 222=

    TT qbDctgu

    gu

    gH

    22

    22

    22

    11

    =

    Karakteristinim krivama turbopumpi nazivaju se zavisnosti H=f(q), P=f(q); =f(q) koje se definiu pri n=const. Teorijska zavisnost H=f(q) je veza izmedju napora idealne turbomaine i njenog kapaciteta uz odsustvo vrtloenja na ulazu u radno kolo.

    Iz trougla brzina, na izlazu iz radnog kola: c2u =u2 - c2mctg2 gde je: c2m-meridijanska komponenta apsolutne brzine. Teorijski kapacitet turbomaine definie se izrazom:

  • Karakteristine krive turbopumpi

    TT BqAH +=

    Uoava se, da je zavisnost H=f(qT) linearna funkcija protoka:

    HT ,m

    qT ,m3/s

    b2 >90o

    b2 =90o

    b2

  • H,m

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    ,%

    P,kW

    NP

    SH

    H,m

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    ,%

    P,kW

    NP

    SH

    Karakteristine krive dijagonalnih pumpi

    Karakteristine krive centrifugalne pumpe

    H,m

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    q,m3/s

    ,%

    P,kW

    NP

    SH

    Radna g

    ranica

    Karakteristine krive aksijalnih pumpi

  • whzgc

    gpz

    gc

    gp

    +++=++ 2222

    1

    211

    22

    2

    2 44 d

    qccdAcq

    ===

    Ako kroz cilindrinu nagnutu cev protie realna tenost (gustine ), Bernulijeva jednaina za preseke 1-1 i 2-2 glasi:

    c1, c2- brzine fluida u karakteristinim presecima, m/s; p1, p2 pritisci u karakteristinim presecima, Pa; z1, z2- visinske razlike, m; hw- pad pritiska na pravolinijskom delu puta i na lokalnim otporima. Visinska razlika z2-z1 = hg naziva se geodezijska visina dizanja tenosti. Pretpostavka c1=c2=c, d = const. Brzina ce se definie iz jednaine kontinuitata

    .

    2

    2

    1

    1

    l

    z 2

    z 1c1

    c2

    Kretanje tenosti kroz nagnutu cev

    242

    21 8 qdl

    dgh

    gppH gc

    ++=

    =

    2bqaH c +=

    Zamenom izraza za: geodezijsku visinu dizanja, brzinu i ukupan pad pritiska hw u Bernulijevu jednainu dobijamo jednainu:

    Karakteristika cevovoda

    Definisanje karakteristike cevovoda

  • Krive cevovoda Hc=f(q) i krive pumpe Hp=f(q).

    H,m

    q,m3/s0 q1 q2 q3

    n1 n2P=const.

    n3 n4 n5 n6 n7

    q4 q5 q6 q7

    H1H3H5

    P,kW

    P1P2P5

    P=f(q)

    H...

Recommended

View more >