Насосы для сжиженных газов

Средняя скорость поршня, м/сек                                                 0,18 

Электродвигатель

тип                                                                              А42-4Щ₂

мощность, кВт                                                                    2,8

скорость  вращения вала, об/мин                                                  1420

напряжение, в                                                                  220/380

Вес насоса с электродвигателем, кгс                                        160

Одесский  завод «Автогенмаш» комплектовал установки ГСН-150 и АКГСН-960 насосом НЖК-200/230 производительно-200 л/ч и давлением 230 кгс/см2. В этом насосе кулиса отсутствует и регулировка производительности производится перестановкой кривошипного пальца, чем изменяется длина хода плунжера.

Насосы  также используются в установках   для   газификации жидкого кислорода под избыточным давлением до 240 кгс/см* или жидкого азота под давлением до 420 кгс/см². Если при этом насосом   перекачивается  непереохлажденный   жидкий   кислород,  то ухудшаются условия всасывания жидкости вследствие частичного испарения, что затрудняет работу насоса. В этих случаях применяют двухступенчатые насосы и погружные насосы.

В   двухступенчатых  насосах   первая ступень работает заливом и служит для подачи жидкости под давлением  во 2ю   ступень,   что   исключает   вскипание   жидкого   кислорода Обеспечивает нормальную работу клапанов насоса. Схема газификационной установки с двухступенчатым горизонтальным  кислородным  насосом показана  на  рис. 10.20.  Жидкий кислород, доставленный потребителю,  сливается в стационарные резервуары 2 и 4. Уровень жидкости и давление в резервуарах контролируются манометром и указателем уровня, которые размещены на щитах 1 и 5. Жидкий кислород под давлением паров резервуаре подается по трубе 9 через фильтры 3 в насос 8. Насос снабжен баком 13 с поплавковым клапаном 12, поддерживающим постоянный уровень жидкости в баке. Жидкий кислород, поступает самотеком через окна в стенке цилиндра в I ступень насоса, при ходе поршня 10 выталкивается в цилиндр II ступени и заполняет его. Избыток кислорода и пары по трубке 11 перепускаются обратно в бак. При обратном ходе поршня жидкий кислород   через   нагнетательный   клапан   II   ступени   поступает змеевик 7 испарителя, где превращается в газ и наполняет баллоны, присоединенные к рампе 6.

 
 
 

Установка может перекачивать от 65 до 85 дм*/ч жидкого кислорода и наполнять  (с учетом потерь)  около   десяти   40-литровых баллонов в 1 ч при избыточном давлении газообразного кислорода до   150—165  кгс/см2.   Потребляемая  мощность:   насосом   1,2 кВт электроподогревателем испарителя 10,8 кВт.

Горизонтальный  двухступенчатый насос НЖК-3 (рис. 10.2:) производительностью 75±10 дм3/ч жидкости представляет собой и однолинейную плунжерную машину со щелевым лабиринтиковым уплотнением.

Рис. 10.20. Схема газификационной установки с двухступенчатым кислород!

насосом:

1,5 —  щиты; 2, 4 — резервуары  жидкого кислорода;   3 — фильтры;    6 — наполнительная рампа;   7 — змеевик;  8 — насос;  9 — труба;   10 — поршень;    11 — трубки;   12 — поплавковый   клапан;   13 — бак.

Зазор между плунжером 5 и втулкой 3 равен: в цилиндре  I  ступени  0,09—0,12  мм;  в  цилиндре  II  ступени  0,03-0,045 мм. Плунжер и втулка изготовлены из  азотированной  хромомолибденовой  стали,  шток — из  нержавеющей хромоникелевой стали марки   1Х18Н9.  Диаметр плунжера   I   ст.  32  мм,   II   с, 20 мм. Ход — 70 мм. Число ходов — 90 в мин.

В   качестве   направляющих   для   штока   используются   втулки. из графита 15Е, пропитанного свинцом (до 30%). Холодный конец штока уплотнен   сальником 9   из  асбесто-графитовых  колец   и прографиченного нитевидного свинца. Нити свинца должны им длину не менее 10 мм и сечение 0,12—0,22 мм². Сальник с уплотнительными 
 

кольцами  из нитевидного свинца работает без  смены 1000—1200   ч.

При работе насоса допускается пропуск через  сальник до 1 м³/ч кислорода. Просачивающийся через сальник кислород отводится по трубке в атмосферу. Наружный конец штока 6 уплотнен асбестовым сальником 12, препятствующим выходу кислорода

Рис. 10.22. Плунжерный вертикальный насос НЖК-1М для непереохлажденной жидкости:

1 —  нагнетательный клапан II ступени; 2 — цилиндр II ступени; 3 — бачок  поплавкового клапана; 4 — текстолитовая  плита; 5 — цилиндр I ступени; б  — сетчатый фильтр; 7 — рубашка цилиндра I ступени; 8 — заливочные окна; 9 — нагнетательный клапан I ступени 
к шатунно-кривошипному механизму насоса и подсосу влажного воздуха в насос при его остановке. Во время сборки насоса необходимо следить за тем, чтобы плунжер и втулка были чистыми на  их  поверхности  не  было  следов  влаги.  При эксплуатации следить за состоянием и работой фильтров для жидкого кислорода, установленных перед насосом   (для  очистки жидкости от частиц льда, твердой двуокиси углерода, металла и др.).

  Для  газификационных установок предназначены вертикальные двухлинейные двухступенчатые насосы НЖК-1М (рис. 10.22)  для Работы при избыточном давлении нагнетания до 240 кгс/см², производительностью 170—250 дм³/ч жидкого кислорода. Насос имеет Два вертикальных цилиндра: цилиндр 5 (I ступени)   и цилиндр 2 Ш ступени). Жидкий  кислород в цилиндр I  ступени поступает самотеком из бачка 3 с поплавковым клапаном. Привод насоса осуществляется от электродвигателя через редуктор. Насос помещен в кожух с тепловой изоляцией. Конструкции уплотнений плунжеров и сальников в насосе НЖК-1М аналогичны принятым в насосе НЖК-3.

Погружные   насосы   применяют для перекачивания жидкости из транспортных резервуаров и газификации; их устанавливают или непосредственно на транспортном резервуаре или в отдельной стационарной цистерне, соединенной с транспортным резервуаром трубопроводами для жидкости и газа.  На  рис. 10.23 Показана установка погружного насоса НЖА-34М на транспортном .резервуаре ТРЖК-7М емкостью 2000 кг жидкого О₂.

     Необходимое   переохлаждение  перекачиваемой   жидкости   при использовании погружных насосов достигается в результате повышения давления в сосуде до избыточного давления 1,5—3 кгс/см² (0,15—0,3 Мн/м²); например, при давлении 2,5 кгс/см² переохлаждение составляет 13 град для жидкого кислорода и  12 град для

жидкого азота.  

 Целесообразность  применения погружных насосов объясняется тем, что на охлаждение цилиндровой группы не требуется дополнительного времени, поскольку она все время погружена в жидкость. Благодаря этому насос запускается сразу.

Технические данные серийных насосов приведены  в табл. 10.2. Новые насосы ВНИИкриогенмаш для сжиженных газов имеют щелевое уплотнение поршня в цилиндре с малым зазором между рабочими поверхностями. Цилиндр и поршень изготовлены из стали 38ХМЮА с последующим азотированием рабочих поверхностей, что обеспечивает долговечность пары в пределах 1000— 1200 ч работы под давлением.

В новых  насосах уплотнение штока фторопластовое, а направляющая втулка крейцкопфа сделана из металлокерамики. Уменьшена мощность электродвигателя, применена более совершенная Конструкция узла регулирования производительности, снижен вес и увеличен механический к. п. д. насоса. Гарантийный срок службы насоса увеличен с 5000 до 6000 ч.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Обслуживание  насосов. Перед пуском кислородного насоса необходимо проверить наличие смазки в подшипниках электродвигателя и редукторе насоса, присоединить к рампе порожние кислородные баллоны и открыть вентили, сообщающие баллоны с рампой, а затем открыть вентили для продувки кислородопровода и вентиль для отвода кислорода из сальникового уплотнения плунжера насоса. После этого включают электродвигатель насоса. Число оборотов вала насоса следует предварительно установить на требуемую производительность в соответствии с режимом работы воздухоразделительного аппарата или газификационной установки. Производительность насоса регулируют так, чтобы из аппарата отводилось наибольшее количество кислорода заданной концентрации.

Пропуски, появляющиеся в сальнике насоса, устраняют  подтягиванием сальника или заменой набивки.

Длительная  работа сальника насоса обеспечивается правильной сборкой, хорошим состоянием поверхности плунжера, чисто той применяемого чешуйчатого графита и качеством уплотняющие колец. Очень важно, чтобы при сборке насоса плунжер был рас положен точно в центре втулки сальника. Для этого применяю; временные центрирующие втулки, выточенные по фактически', размерам плунжера и втулки цилиндра.

Поверхность плунжера должна быть тщательно отшлифована, и не иметь царапин и рисок, которые разрушают графитовую сальниковую набивку. Биение плунжера допускается не более 0,015 м, (при опорах на концах). Чистота обработки поверхности плунжера должна быть 9 (ГОСТ 2789—59). Чешуйчатый графит необходимо предварительно промыть от примесей твердых части. Для этого графит засыпают в банку с водой, взбалтывают, при- давая банке кругообразное движение, а затем плавающие сверх наиболее чистые частицы графита сливают на сетку или марлю и используют (после обезжиривания четыреххлористым углеродом и просушки) для заполнения сальника.

Особенно  важное значение имеет правильная, четкая работа и герметичность клапанов кислородного насоса, так как от них в первую очередь зависит коэффициент подачи насоса, а следовательно, и его производительность. При недостаточной производительности насоса понижается, производительность кислородного аппарата, к которому подключен насос, что сразу сказывается на уменьшении концентрации отходящего азота.

Причиной  нарушения работы клапанов часто является попадание в них влаги при ревизии насоса или отогревании аппарат: что иногда происходит при вскрытии недостаточно отогретого насоса; под клапан может также попасть стеклянная пыль от изоляции. Поэтому, если насос во время рабочей кампании аппарата работал хорошо, не следует без нужды вскрывать его для ревизии во избежание попадания частиц стекловолокна или ваты под клапаны применять эти материалы для изоляции насоса не следует.

Насосы снаружи изолируют мипорой-Н, которая легко выгружается из кожуха. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  насосов.

  Производительность  насоса   V   (в  дм*/ч)  для переохлажденной   жидкости   определяют по формуле                                            (1)   

где   λ — коэффициент подачи;

V_оп — описываемый плунжером объем,  дм³/ч;

z — число линий насоса;

F — площадь поперечного сечения плунжера, см²;

S — ход плунжера, см;

n — число оборотов кривошипного  вала или число двойных ходов плунжера в 1 мин.

Коэффициент подачи зависит от утечек через клапаны и щелеdое уплотнение и составляет от 0,6 до 0,8. Число оборотов берется не более 230 об/мин, так как при большем числе оборотов ухудшается работа клапанов. Ход плунжера выбирают таким, чтобы усредняя скорость поршня была равна 0,2—0,6 м/сек. Меньшая скорость поршня берется для насосов малой производительности. Средняя скорость поршня равна С_т=Sn/30.

Производительность насосов для непереохлажденной жидкости определяют по производительности II ступени, пользуясь уравнением (1). Размеры I ступени выбирают такими, чтобы описываемый плунжером объем I ступени был в 2 раза больше, чем II ступени. Описываемый объем I ступени V_оп^I (в дм³/ч) определяют по формуле (2).

                                                               (2)

где b — высота заливочных окон, см; b= (0,25—0,4)S;                       

F_I — площадь поперечного сечения плунжера I ст.,см².

Повышение   температуры   жидкости    за    насосом    принимают равным:

Давление  нагнетания, кгс/см2                    100  200  300  400

Повышение температуры жидкости, град

азота                                           6   12   18  24

кислорода                                         5   10   15  20 
 

Мощность, потребляемую насосом N   (в кет), определяют по Формуле