Насосный агрегат
PUMP UNIT

Изобретение относится к модульным насосным агрегатам и может применяться для перекачки больших объемов жидкости, например, в системах пожаротушения.
Известно модульное насосное распределительное устройство по патенту US 5480288 (опубл. 02.01.1996), содержащее несколько приводных насосов в модульных шкафах (модули), которые могут быть соединены друг с другом в различных направлениях.
Известно устройство для откачки больших объемов жидкости по патенту US 6773238 (опубл. 18.01.2001), имеющее по меньшей мере два насоса, совместно подключенных к напорной линии и соединенных одним приводом. Кроме того, устройство содержит единый модуль, образованный рамой.
Известные конструкции насосных агрегатов обладают низкой вибрационной стойкостью, поскольку не обеспечивают необходимой защиты насосов от вибрационных нагрузок, т.к. в первом аналоге наличие на боковых поверхностях листовых металлических панелей не защищает агрегат от множественных ударов и ускорений, а во втором аналоге снижение вибрации происходит только в зоне установки насосов, т.к. ее уменьшение осуществляется за счет согласования пульсации насосов, соединенных одним приводом.
Технический результат состоит в упрощении доступа к основным элементам агрегата при одновременном сохранении прочности конструкции насосного агрегата и ее устойчивости к вибрациям.
Технический результат достигается тем, что насосный агрегат включает насосы для перекачки жидкости и взаимодействующие с ними редукторы и электродвигатели, и остов, содержащий основание, на котором закреплена вертикальная рама, при этом упомянутые насосы, редукторы и электродвигатели консольно установлены на вертикальной раме.
Возможны варианты:
- вертикальная рама расположена в крайней части основания, образуя Г-образный остов;
- вертикальная рама расположена в средней части основания, образуя Т-образный остов;
- остов снабжен опорными элементами, соединяющими вертикальную раму и основание;
- опорные элементы расположены по краям вертикальной рамы;
- остов снабжен дополнительной вертикальной рамой, закрепленной на основании и установленной перпендикулярно имеющейся вертикальной раме;
- насосы и редукторы закреплены на одной раме, а каждый электродвигатель закреплен одновременно на обеих рамах;
- дополнительная вертикальная рама снабжена опорными элементами;
- вертикальная рама выполнена в виде пространственного прямоугольного каркаса, состоящего из вертикальных балок, установленных на основании и соединенных горизонтальными полками;
- на вертикальной раме закреплены подставки, на которые опираются насосы;
- рамы образованы пересекающимися под прямым углом ребрами жесткости любого сечения;
- рамы снабжены дополнительными усиливающими ребрами, расположенными под углом к ребрам жесткости;
- рамы по меньшей мере с одной стороны снабжены обшивкой;
- редуктор установлен в вертикальной раме между ее обшивкой;
- в рамах образованы крепежные отверстия;
- насосный агрегат снабжен общим входным трубопроводом, к которому подключаются насосы для перекачки жидкости;
- насосный агрегат снабжен общим выходным трубопроводом, к которому подключаются насосы для перекачки жидкости;
- насосный агрегат снабжен по меньшей мере одной коробкой электроразъемов;
- насосный агрегат снабжен по меньшей мере одним измерительным прибором;
- насосный агрегат снабжен по меньшей мере одним клапаном сброса и регулировки давления.
Таким образом, благодаря наличию несущего остова и консольному закреплению на нем основных элементов насосного агрегата достигается упрощение доступа к основным элементам агрегата при их большом количестве при сохранении прочности конструкции всего насосного агрегата и ее устойчивость к вибрациям за счет перераспределения вибрационных нагрузок на остов. Кроме того, для составления насосного агрегата из нескольких насосов и электродвигателей нет необходимости крепить их на отдельной для каждого раме, а все основные элементы крепятся на общей вертикальной раме. И благодаря отсутствию рамных балок перед элементами к ним обеспечивается свободный доступ для ремонта или монтажа/демонтажа.
На Фиг. 1 представлен насосный агрегат. На Фиг. 2 - Г-образный остов. На Фиг. 3 - Т-образный остов. На Фиг. 4 - насосный агрегат по п. 6 формулы.
На чертежах обозначены:
1 - насос для перекачки жидкости;
2 - редуктор;
3 - электродвигатель;
4 - основание;
5 - вертикальная рама;
5.1 - вертикальная балка;
5.2 - горизонтальная полка;
5.3 - дополнительное усиливающее ребро;
6 - подставка;
7 - установочная пластина;
8 - крепежное изделие;
9 - опорный элемент;
10 - установочная пластина;
11 - крепежное изделие;
12 - установочная пластина;
13 - крепежное изделие;
14 - дополнительная вертикальная рама;
15 - установочная пластина;
16 - крепежное изделие;
17 - обшивка;
18 - общий входной трубопровод;
19 - общий выходной трубопровод;
20 - подкачивающий насос;
21 - редуктор подкачивающего насоса;
22 - электродвигатель подкачивающего насоса.
Насосный агрегат (Фиг. 1-4) включает насосы 1 для перекачки жидкости и взаимодействующие с ними редукторы 2 и электродвигатели 3 и остов, содержащий основание 4, на котором закреплена вертикальная рама 5. Насосы 1, редукторы 2 и электродвигатели 3 установлены на раме 5.
Рама 5 может быть выполнена в виде пространственного прямоугольного каркаса, замкнутого или состоящего из по меньшей мере двух вертикальных балок (стоек) 5.1, установленных на основании 4 и соединенных горизонтальными полками 5.2 (Фиг. 2 и 3). Полки 5.2 могут быть выполнены в виде рамочных каркасов из ребер жесткости, соединенных друг с другом под прямым углом и перекрытых листами, на которые с помощью кронштейнов и крепежных изделий крепятся насосы 1, редукторы 2 и электродвигатели 3 с одной или с двух сторон рамы 5.
Основание 4 выполнено в виде рамочного каркаса и образовано из ребер жесткости, жестко соединенных друг с другом по периметру каркаса, и промежуточных ребер жесткости.
При этом на вертикальной раме 5 могут быть закреплены подставки 6, на которые опираются насосы 1.
Вертикальная рама 5 может быть образована пересекающимися под прямым углом ребрами жесткости любого сечения. При этом вертикальная рама 5 может быть снабжена дополнительными усиливающими ребрами 5.3, расположенными под углом к ребрам жесткости.
Рама 5 может быть закреплена на основании 4 с помощью неразборного соединения, например сварки или заклепок, или сборно-разборного соединения, например, с помощью установочных пластин 7 и крепежных изделий 8 (болтов, шпилек и др.). Установочные пластины 7 жестко закреплены с помощью сварки на нижнем торце вертикальной рамы 5 или на нижних торцах вертикальных балок 5.2.
При этом вертикальная рама 5 может быть расположена в крайней части основания 4, образуя Г-образный остов (Фиг. 2), или в средней части основания 4, образуя Т-образный остов (Фиг. 3).
Остов может быть снабжен по меньшей мере одним опорным элементом 9, соединяющим вертикальную раму 5 и основание 4. Опорные элементы 9 могут быть выполнены в виде уголков, треугольных профилей или отдельных ребер жесткости (Фиг. 1-3) любого сечения и расположены по краям вертикальной рамы 5. Опорные элементы 9 могут быть закреплены на основании 4 с помощью установочных пластин 10 и крепежных изделий 11. Опорные элементы 9 могут быть закреплены на раме 5 с помощью установочных пластин 12 и крепежных изделий 13. В случае Г-образного остова опорные элементы 9 расположены с одной стороны рамы 5. В случае Т-образного остова опорные элементы 9 расположены с обеих сторон рамы 5. Опорные элементы 9 позволяют дополнительно увеличить вибрационную стойкость конструкции остова.
Остов может быть снабжен по меньшей мере одной дополнительной вертикальной рамой 14 (Фиг. 4), закрепленной на основании 4 и установленной перпендикулярно имеющейся вертикальной раме 5 как с одной ее стороны, так и с двух сторон рамы 5. При этом насосы 1 и редукторы 2 закреплены на одной раме, а каждый электродвигатель 3 закреплен одновременно на обеих рамах. Например, в случае если рама 14 установлена с одной стороны рамы 5, то насосы 1 закреплены с помощью кронштейнов или установочных пластин 15 и крепежных изделий 16 с одной стороны рамы 5, редукторы 2 закреплены с помощью кронштейнов (не показано) на раме 5 между насосами 1 и электродвигателями 3, а электродвигатели 3 закреплены с помощью кронштейнов или установочных пластин и крепежных изделий одновременно на другой стороне рамы 5 и на раме 14. А в случае если рама 14 установлена с двух сторон рамы 5, то насосы 1 закреплены с помощью кронштейнов или установочных пластин 15 и крепежных изделий 16 с одной стороны рамы 5 и на части рамы 14, расположенной с этой стороны рамы 5, редукторы 2 закреплены с помощью кронштейнов (не показано) на раме 5 между насосами 1 и электродвигателями 3, а электродвигатели 3 закреплены с помощью кронштейнов или установочных пластин и крепежных изделий одновременно на другой стороне рамы 5 и на части раме 14, расположенной с другой стороны рамы 5 относительно насосов 1. Рама 14 позволяет дополнительно увеличить прочность конструкции агрегата и снизить вибрационные нагрузки.
Вертикальная рама 14 может быть выполнена в виде пространственного прямоугольного каркаса, состоящего из вертикальных балок, установленных на основании 4 и соединенных горизонтальными полками, на которых с помощью кронштейнов и крепежных изделий закрепляются электродвигатели 3. Рама 14 может быть образована пересекающимися под прямым углом ребрами жесткости любого сечения и дополнительно снабжена дополнительными усиливающими ребрами, расположенными под углом к ребрам жесткости.
Дополнительная вертикальная рама 14 может быть снабжена опорными элементами (не показано), установленными по краям рамы 14, через которые рама 14 опирается на основание 4 и которые позволяют дополнительно уменьшить вибрации на краях.
Рамы 5 и 14 по меньшей мере с одной стороны могут быть снабжены обшивкой 17 (Фиг. 4). В случае наличия рамы 14 редуктор 2 установлен в вертикальной раме 5 между ее обшивкой 17. Это позволяет уменьшить металлоемкость конструкции за счет исключения необходимости размещения редуктора 2 в самостоятельном металлическом корпусе.
В рамах 5 и 14 образованы крепежные отверстия для закрепления на них кронштейнов для установки основных элементов агрегата.
Все ребра жесткости выполнены из металлических элементов любого профиля, например П-образного, круглого, таврового, прямоугольного, углового сечения и др. Ребра жесткости могут быть полыми и/или цельными. При этом все рамы 5 и 14 и основание 4 сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечить надежное закрепление всех элементов агрегата, и имеют для этого достаточную жесткость и несущую способность.
Насосный агрегат может быть снабжен общим входным трубопроводом 18, к которому подключается каждый насос 1 для перекачки жидкости своей линией (трубопроводами) низкого давления, и общим выходным трубопроводом 19, к которому подключается каждый насос 1 для перекачки жидкости своей линией (трубопроводами) высокого давления. Общий входной и общий выходной трубопроводы 18 и 19 могут быть ориентированы в одну или в разные стороны. Трубопроводы 18 и 19 позволяют упростить конструкцию агрегата за счет уменьшения количества трубопроводов.
Однако насосы 1 могут подключаться каждый напрямую к системе подачи и отвода жидкости, без общих трубопроводов.
Все трубопроводы насосного агрегата могут быть закреплены на остове с помощью кронштейнов и крепежных изделий. Кроме того, на остове могут быть закреплены кронштейны для основного и вспомогательного оборудования агрегата.
Насосный агрегат также может быть снабжен по меньшей мере одной коробкой (не показано) электроразъемов, по меньшей мере одним измерительным прибором (не показано) и по меньшей мере одним клапаном (не показано) сброса и регулировки давления, которые могут быть закреплены на остове с помощью упомянутых кронштейнов.
В качестве измерительных приборов (не показано) могут быть применены датчики давления, расхода, уровня, обнаружения пожара и др.
Остов может быть выполнен с возможностью установки на нем по меньшей мере одного дополнительного подкачивающего насоса 20 (с электродвигателем 21 и редуктором 22), например, на верхней поверхности рамы 5 или рамы 14 с помощью кронштейна или установочной пластины и крепежных изделий.
Количество насосных модулей (насос 1, редуктор 2 и электродвигатель 3) определяется объемом жидкости, требуемой для перекачки. При этом размеры остова могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от количества насосных модулей. Это может быть реализовано за счет сборно-разборной модульной конструкции основания 4 и рам 5 и 14. Т.е. основание 4 может быть сконфигурировано по размеру за счет добавления или исключения ребер жесткости. Рамы 5 и 14 могут быть сконфигурированы по высоте и ширине за счет добавления или исключения ребер жесткости (вертикальных балок 5.1, горизонтальных полок 5.2.). Сборно-разборное соединение может быть реализовано с помощью отверстий в элементах, установочных пластин и крепежных изделий.
Агрегат перед началом эксплуатации должен быть закреплен своим основанием 4 на фундаменте (полу).
Заявляемый насосный агрегат применяют следующим образом.
Один или несколько насосных модулей компонуют в насосный агрегат, закрепляя их на остове. При этом насосы 1 объединяются посредством одновременного соединения (в случае их наличия) в один входной трубопровод 18 и один выходной трубопровод 19, обеспечивающие возможность одновременной подачи всеми насосами 1 перекачиваемой жидкости. При этом задача как отдельного насоса 1, так и всех вместе поднимать давление жидкости на выходном коллекторе до заданного уровня. При этом применяется принцип последовательного и/или параллельного гидравлического подключения насосов 1, в зависимости от падения давления в трубопроводе нагнетания, обуславливаемого одномоментным фиксируемым расходом жидкости. Подключение каждого последующего насоса 1 в общую работу насосного агрегата осуществляется одним или несколькими щитами управления, получающими одиночные или комплексные электрические команды от ручных, или дистанционных, или автоматизированных средств управления (которым относятся датчики давления, датчики расхода, кнопки пуска, датчики уровня, сигналы систем обнаружения пожара).
При поломке одного или нескольких насосов/электродвигателей насосного агрегата существует возможность изменять схему подключения насосов 1, исключая из последовательности подключения неработающий насос или насосы, что в целом может повлиять на производительность насосного агрегата, но не приведет к его остановке.