МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Многоступенчатый центробежный насос предназначен для подачи конденсата отработанного пара паровых турбин и конденсата греющего пара в тракт основного конденсата тепловых и атомных электростанций.
3
Известны многоступенчатые центробежные насосы (кн. П.Н.Пак и др. Насосное оборудование атомных станций, М., Энергоатомиздат, 2003) - (I), стр.156, рис.6.30). В известном насосе внутренний корпус консольно крепится в зоне напорной камеры к внешнему корпусу с жесткой заделкой к присоединительному фланцу. Опоры вала насоса расположены в обоих корпусах: подшипник качения во внешнем корпусе, подшипник скольжения во внутреннем корпусе. Подшипник скольжения имеет радиальный зазор б=0,05...0,075 мм с втулкой вала. Изгиб консольного внутреннего корпуса под воздействием пульсирующих нагрузок потока перекачиваемой среды приводит к резкому ухудшению работы подшипника скольжения из-за деформации внутреннего корпуса, превышающей величину радиального зазора б=0,05...0,075 мм в паре трения подшипника. Изгиб консоли пропорционален Δ=≈l. Таким образом, консольное расположение внутреннего корпуса ограничивает ступенность насоса и его ресурсные показатели на отказ.
Известен также конденсатный насос (I, стр.141, рис.6.12), в котором подшипник скольжения ротора насоса выполнен во всасывающем подводе к рабочему колесу первой ступени и расположен в зоне низкого давления основного корпуса (запас над упругостью пара перекачиваемой среды составляет 1...2 м). При столь малом запасе в гидравлическом тракте подшипника скольжения происходит вскипание рабочей среды, что резко
снижает несущую способность подшипника. При этом возникают зоны кавитационной эрозии, ведущей к разрушению поверхностей подшипника. Такие условия работы подшипника скольжения приводят к снижению ресурсных показателей насоса.
В известных конструкциях конденсатных и других насосов разгрузка ротора от осевых сил выполняется как разгрузочными отверстиями в рабочих колесах (авт. св-во СССР №767394, МПК F 04 D 1/00, 1979 г.), так и разгрузочной пятой (I, стр.172, рис.6.48) и разгрузочным барабаном (I, стр.150, рис.6.22).
В конструкциях конденсатных насосов, где имеет место изгиб ротора из-за деформации внутреннего корпуса, применение разгрузочной пяты нецелесообразно. Для надежной работы разгрузочного барабана в условиях повышенного изгиба вала необходимо увеличение радиальных зазоров, что ведет к резкому снижению экономичности насоса.
Задачами, на решение которых направлено настоящее техническое предложение, являются: повышение экономичности и ресурсных показателей насоса за счет оптимизации числа ступеней насоса по быстроходности, а также надежности работы подшипника скольжения в пределах допустимых радиальных зазоров б=0,05...0,075 мм; обеспечение безкавитационной работы подшипника скольжения за счет превышения запаса энергии над упругостью перекачиваемой среды на величину статического давления рабочего колеса первой ступени; повышение надежности работы насоса за счет применения новой схемы разгрузки ротора от осевых сил.
Наиболее близким по решаемым задачам и техническому результату является техническое решение по I, стр.150, рис.6.22.
Для решения поставленных задач в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем разделенные внутренним пространством и жестко соединенные в зоне напорной камеры наружный и внутренний корпуса, последний из которых включает роторную часть, выполненную в виде нескольких установленных на валу ступеней рабочих колес с разгрузочными отверстиями в ведущих дисках, и статорную часть, выполненную в виде корпусных деталей и направляющих аппаратов и снабженную гидравлически связанными верхней и всасывающей камерами, - наружный и внутренний корпуса жестко соединены в зоне всасывающей камеры, а корпусная деталь, задняя поверхность рабочего колеса последней ступени и втулка вала образуют регулирующую камеру, имеющую дроссельный вход со стороны рабочего колеса и дроссельный выход вдоль вала, причем регулирующая камера гидравлически соединена - через верхнюю камеру, трубопровод, канал в нижней части внутреннего корпуса - со всасывающей камерой, причем камера рабочего колеса первой ступени соединена трубкой с нижней опорой вала.
Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг.1 показан насос в разрезе, а на фиг.2 - верхняя часть насоса в разрезе. Многоступенчатый центробежный насос состоит из наружного и внутреннего корпусов 1 и 2, которые разделены внутренним пространством 3. Корпуса в зоне напорной камеры 4 жестко соединены при помощи фланца 5. Внутренний корпус включает роторную часть, выполненную в виде нескольких установленных на валу 6 ступеней рабочих колес 7, 8 и 9. Количество ступеней рабочих колес устанавливается расчетным путем. Рабочее колесо последней ступени имеет разгрузочные отверстия 10, выполненные в ведущем диске 11. Статорная часть насоса выполнена в виде корпусных деталей 12, 13 и направляющих аппаратов 14, 15. Верхняя 16 и всасывающая 17 камеры соединены между собой трубопроводом 18 и каналом 19 в нижней части внутреннего корпуса - фланца 20. При помощи этого же фланца наружный корпус жестко связан с внутренним корпусом.
Внутренняя поверхность крышки 21, задняя поверхность ведущего диска 22, рабочего колеса 9 последней ступени и втулка 23 вала образуют регулирующую камеру 24, которая имеет дроссельный вход 25 со стороны рабочего колеса и дроссельный выход 26 вдоль вала, через который регулирующая камера соединена с верхней камерой. Камера 27 рабочего колеса 7 первой ступени соединена трубкой 28 с нижней опорой вала - подшипником скольжения 29. Напорная камера соединена с напорным патрубком 30.
Предложенная конструкция благодаря жестким креплениям внешнего и внутреннего корпусов в верхней и нижней частях насоса образует двухкаскадную систему опоры для ротора насоса, которая обеспечивает повышенную жесткость внутреннего корпуса в радиальном направлении (оставаясь подвижным в осевом направлении) и таким образом снижает влияние изгибных колебаний на работоспособность опорных узлов ротора.
Кроме того, к нижней опоре - подшипнику скольжения - подведено давление первой ступени, в результате чего поднимается запас энергии над упругостью перекачиваемой среды на величину статического давления рабочего колеса первой ступени, что вполне достаточно для бескавитационной работы подшипника скольжения.
Остаточная осевая сила ротора в пределах 0,1...0,15 от расчетной уравновешивается дроссельной системой: входным и выходным дросселями, разгрузочным отверстием в ведущем диске рабочего колеса последней ступени и регулирующей камерой. Площади дроссельных отверстий в рабочем колесе и связанным с регулирующей камерой дросселей рассчитаны с учетом возможности компенсации осевой силы, возникающей от износа уплотнительных поясков рабочих колес насоса.
Во время работы насоса износ происходит только трущихся поверхностей дросселей, причем входной дроссель подвергается большему износу, чем выходной дроссель.
При этом постоянство осевой силы в регулирующей камере определяется постоянством сопротивлений разгрузочных отверстий.
Насос работает следующим образом. Насос предварительно заполняется водой. При вращении ротора поток перекачиваемой среды поступает в рабочее колесо первой ступени, а затем по направляющим аппаратам из первой ступени во вторую и далее - в последнюю. Из рабочей камеры колеса последней ступени перекачиваемая среда поступает в напорную камеру (внутреннее пространство между наружным и внутренним корпусами) и далее - напорный патрубок. Часть жидкости поступает в регулирующую камеру. Разгрузка роторов от осевой силы обеспечивается согласованной работой регулирующей камеры, входного и выходного дросселей и разгрузочного отверстия в ведущем диске рабочего колеса. Из регулирующей камеры через выходной дроссель жидкость поступает в верхнюю камеру и далее по трубопроводу и каналу - во всасывающую камеру.
Часть жидкости из камеры рабочего колеса первой ступени по трубке поступает в полость трения подшипника скольжения, обеспечивая его надежную работу в условиях глубокого вакуума на входе насоса.