НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
PUMP UNIT

Изобретение относится к насосостроению, а точнее к центробежным насосам, приспособленным для перекачки неоднородных текучих сред, например суспензий.
Известна насосная установка (см. авт. св. СССР №853178, кл. F04D 15/02, 1979), содержащая центробежный насос с нагнетательным и всасывающим патрубками и бачок, имеющий пневматическую и гидравлическую полости, первая из которых подсоединена к вакуум-насосу, и установленный в бачке контактный поплавковый ограничитель уровня.
Недостатком данной установки является низкая надежность работы при перекачке суспензий с загрязнениями.
Известна насосная установка (см. авт. св. СССР. №1038594, кл. F04D 7/04; F04D 15/02, 1983), содержащая центробежный насос с нагнетательным и всасывающим патрубками и бачок, имеющий пневматическую и гидравлическую полости, первая из которых подсоединена к вакуум-насосу, и установленный в бачке контактный поплавковый ограничитель уровня, при этом бачок установлен непосредственно на всасывающем патрубке, его нижняя часть выполнена расширяющейся к последнему, а дно - в виде перфорированной диафрагмы, и нагнетательный патрубок снабжен отводом, имеющим вентили, установленный между ними фильтр и гибкий конец, введенный во всасывающий патрубок и расположенный параллельно его оси под перфорированной диафрагмой и имеющий выходное отверстие, ориентированное на диафрагму.
Недостатком технического решения являются энергозатраты, обусловленные необходимостью перемещения неоднородных текучих сред при изменяющейся температуре потока жидкости с загрязнениями с мощностью привода, определяемой по нормированной плотности суспензий.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при перемещении суспензии в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, когда наблюдается отклонение плотности транспортируемой смеси от расчетной, по которой задается мощность привода центробежного насоса.
Технический результат достигается тем, что в насосной установке, содержащей центробежный насос с нагнетательным и всасывающим патрубками и бачок, имеющий пневматическую и гидравлическую полости, первая из которых подсоединена к вакуум-насосу, и установленный в бачке контактный поплавковый ограничитель уровня, при этом бачок установлен непосредственно на всасывающем патрубке, его нижняя часть выполнена расширяющейся к последнему, а дно - в виде перфорированной диафрагмы, и нагнетательный патрубок снабжен отводом, имеющим вентили, установленный между ними фильтр и гибкий конец, введенный во всасывающий патрубок и расположенный параллельно его оси под перфорированной диафрагмой и имеющий выходное отверстие, ориентированное на диафрагму, согласно изобретению вакуум-насос снабжен приводом с регулятором скорости вращения и регулятором температуры с датчиком температуры жидкости во всасывающем патрубке, при этом регулятор температуры своим выходом соединен с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры содержит блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, и выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости вращения.
На чертеже представлена схема предлагаемой насосной установки.
Насосная установка содержит центробежный насос 1 с нагнетательным и всасывающим патрубками, соответственно, 2 и 3 и бачок 4, имеющий пневматическую и гидравлическую полости, соответственно, 5 и 6, первая из которых подсоединена к вакуум-насосу 7, и установленный в бачке 4 контактный поплавковый ограничитель 8 уровня. Бачок 4 установлен непосредственно на всасывающем патрубке 3, его нижняя часть 9 выполнена расширяющейся к последнему, а дно - в виде перфорированной диафрагмы 10, и нагнетательный патрубок 2 снабжен отводом 11, имеющим вентили 12 и 13, установленный между ними фильтр 14 и гибкий конец 15, введенный во всасывающий патрубок 3 и расположенный параллельно его оси под перфорированной диафрагмой 10 и имеющий выходное отверстие 16, ориентированное на диафрагму 10. Вакуум-насос 7 снабжен приводом 17 с регулятором скорости вращения 18 и регулятором температуры 19 с датчиком температуры 20, укрепленном во всасывающем патрубке 3. Регулятор температуры 19 своим выходом 21 соединен с регулятором скорости вращения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор температуры 19 содержит блок сравнения 22 и блок задания 23, причем блок сравнения 22 соединен с входом электронного усилителя 24, оборудованного блоком обратной связи 25, и выход электронного усилителя 24 соединен с входом магнитного усилителя 26, который на выходе 21 подключен к регулятору скорости вращения 18.
Насосная установка работает следующим образом. При уменьшении температуры воды ниже нормированной (например, 20°C) фиксируется датчиком температуры 20, установленным внутри всасывающего патрубка 3. При этом, как известно, плотность потока суспензий увеличивается, соответственно, и увеличивается массовая производительность центробежного насоса, т.е. наблюдается изменение количества жидкости, поступающей в нагнетательный патрубок 2 по сравнению с нормированно-необходимым, что приводит к ненужным энергозатратам на привод 17 вакуум-насоса 7. Сигнал, поступающий от датчика температуры 20, становится большим, чем сигнал блока задания 23, и на выходе блока сравнения 22 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 24 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 25. За счет этого в электронном усилителе 24 компенсируется нелинейная характеристика привода 17 вакуум-насоса 7. Сигнал с выхода электронного усилителя 24 поступает на вход магнитного усилителя 26, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 24 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 26.
В результате снижается момент от привода 17 вакуум-насоса 7, передаваемый на регулятор скорости вращения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, и подача суспензии из всасывающего патрубка 3 в нагнетательный уменьшается, достигая значений нормативно-необходимых со снижением энергозатрат на привод 17 вакуум-насоса 7.
Увеличение температуры перекачиваемой суспензии от предыдущего пониженного (ранее рассмотренного) приводит к уменьшению плотности потока и, соответственно, массовой производительности вакуум-насоса 7. В этом случае сигнал, поступающий от датчика температуры 20, становится меньшим, чем сигнал блока задания 23, и на выходе блока сравнения 22 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 24 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи 25. Сигнал с выхода электронного усилителя 25 поступает на вход магнитного усилителя 26, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает с выхода 21 на регулятор скорости вращения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт.
Положительная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе 21 магнитного усилителя 26. В результате увеличивается момент от привода 17 вакуум-насоса 7, передаваемый на регулятор скорости вращения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, и поступление суспензии из всасывающего патрубка 3 в нагнетательный патрубок 2 достигает значений нормированно-необходимых по условиям эксплуатации насосной установки.
В любом из регулируемых режимов суспензия по всасывающему патрубку 3 поступает в центробежный насос 1, откуда по нагнетательному патрубку 2 поступает к потребителю. Выделившийся из суспензии воздух собирается в пневматической полости 5 бачка 4, установленного на всасывающем патрубке 2. По мере накопления воздуха в пневматической полости 5 ее объем увеличивается, а объем гидравлической полости 6 уменьшается. При достижении определенного объема пневматической полости 5 срабатывает контактный поплавковый ограничитель 8 уровня, и включает вакуум-насос 7, который откачивает воздух из пневматической полости 5. При достижении заданного объема пневматической полости 5 ограничитель 8 выключает вакуум насос. Перфорированная диафрагма 10 препятствует попаданию в бачок 4 загрязнений, которые находятся в составе суспензии и при попадании в бачок 4 затрудняют проникновение воздуха, выделяющегося из суспензии в пневматическую полость 5 бачка 4. Для очистки перфорированной диафрагмы от загрязнений открываются вентили 12 и 13, и жидкость из нагнетательного патрубка 2 под давлением поступает на диафрагму 10 через гибкий конец 15, который под воздействием потока суспензии совершает колебательные движения, что позволяет производить очистку перфорированной диафрагмы на большей площади. Жидкость, поступающая через гибкий конец 15 на диафрагму 10, очищается от взвешенных в ней частиц суспензии при прохождении фильтра 14, для регенерации которого его периодически снимают с установки, предварительно перекрыв вентили 12 и 13.
Таким образом, благодаря наличию диафрагмы и отвода с гибким концом повышается надежность работы предлагаемой насосной установки при перекачке суспензий с загрязнениями.
Оригинальность изобретения заключается в том, что поддержание энергосберегающего процесса перекачивания суспензии в изменяющихся климатических условиях эксплуатации насосной установки заключается в выполнении взаимосвязанных технологической схемой вакуум-насоса с приводом через регулятор температуры, соединенный с датчиком температуры суспензии во всасывающем патрубке, при этом регулятор температуры включает систему блоков сравнения и задания, электронный и магнитный усилители, и регулятора скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт.