Питательные насосы для котла
Воду в котлы для отопления подают питательными устройствами: поршневыми насосами с паровым или электрическим приводом, центробежными насосами с электрическим или паротурбинным электродвигателем и инжекторами (пароструйные насосы). В котельных установках должно быть установлено не менее двух питательных насосов с различными приводами, это общие сведения об отоплении. Для бесперебойного питания котла водой в случае отсутствия в электросети напряжения один из приводов должен быть паровым (можно обоих). Подача каждого насоса должна быть не менее 120% максимально длительной подачи рабочих котлов.
На водогрейных котлах, работающих в системе отопления общей поверхностью нагрева до 150 м², необходимо устанавливать второй ручной насос, на котлах с поверхностью нагрева более 150 м² – приводной центробежный насос.
Котлы, работающие для горячего водоснабжения, с общей поверхностью нагрева до 25 м² должны снабжаться вторым ручным насосом с подачей, равной двойной производительности котла, а при большой поверхности нагрева – приводным насосом двойной подачи.
Поршневые
Их используют только в котельных установках малой мощности. Различают поршневые насосы простого и двойного действия (простого действия почти не применяются).
На рисунке изображены устройство и принцип действия поршневого вертикального прямодействующего двухцилиндрового четверного действия парового насоса ПВД, используемого для питания паровых котлов при температуре питательной воды до 100 град. Насос состоит из двух паровых и двух водяных цилиндров, соединенных двумя стальными стойками.
На верхней части водяных цилиндров установлена стойка рычагов механизма парораспределения; парораспределение выполняют цилиндрические золотники, расположенные внутри парового блока.
Водяные цилиндры имеют четыре нагнетательных и четыре всасывающих бронзовых тарельчатых клапана и сальник с бумажной пропитанной набивкой. Сальники паровых цилиндров снабжены асбестопроволочной набивкой. Для смазки рабочих поверхностей паровых цилиндров на их крышках установлены масленки. Шарнирные соединения смазываются вручную.
Принцип действия парового насоса
При движении из крайнего левого положения в крайнее правое поршень 16 создает разрежение в полости цилиндра. При этом клапан 17 прижимается к седлу, а клапан 15 поднимается и вода по всасывающей трубе 14 поступает в полость цилиндра. При обратном движении поршня клапан 12 прижимается к седлу, а клапан 13 поднимается и вода под давлением поршня нагнетается по трубе 11 в котел.
— Инженерная помощь о питательных устройствах
Подача воды поршневым насосом происходит периодически, толчками. Для смягчения толчков и более равномерной подачи воды в нагнетательный трубопровод устанавливают воздушный колпак 10, верхняя часть которого заполняется воздухом. При нагнетании поршнем воды из цилиндра в котел воздух в колпаке сжимается водой. Во время обратного движения поршня вода из колпака вытесняется сжатым воздухом и подача воды происходит более равномерно.
Наиболее распространен горизонтальный двухцилиндровый поршневой насос двухстороннего действия, называемый прямодействующим. Он состоит из паровой машины и водяного насоса.
Центробежные
Самый распространенный тип питательных устройств в котельных установках — центробежный насос. Центробежные питательные насосы изготовляют одно- или многоступенчатыми в зависимости от подачи и рабочего давления и приводят в действие от электродвигателя или паровой турбины.
Насос состоит из лопастных колес, вращающихся на валу, и спирального корпуса. Перед пуском насос заливают водой. Вода при работе насоса поступает к нему по всасывающему трубопроводу с приемным клапаном и сеткой, предохраняющей клапан от засорения. Попадая на лопатки рабочего колеса в осевом направлении, вода подхватывается лопатками и под действием центробежной силы отбрасывается в улиткообразный канал, окружающий вращающееся колесо, а затем в нагнетательный трубопровод.
При выбрасывании воды из рабочего колеса в центральной его части создается разрежение, благодаря которому под внешним давлением вода по всасывающему трубопроводу поступает в насос. В итоге при непрерывном вращении рабочего колеса вода непрерывно движется через насос.
При выходе из насоса скорость воды увеличивается, а давление уменьшается. Чтобы вода поступила в котел, давление нагнетания должно быть больше давления пара в котле. Для уменьшения скорости движения и увеличения давления нагнетания на большинстве насосов смонтирован направляющий аппарат (а тут про теплообменные аппараты), представляющий собой диск с лопатками, загнутыми в сторону, противоположную направлению изгиба лопаток рабочего колеса. Выходные сечения лопаток направляющего диска расширяются.
Для увеличения подачи насоса рабочее колесо выполняют с двухсторонним всасыванием, то есть вода к нему подводится с двух сторон. Напор, создаваемый одним рабочим колесом, обычно не превышает 50 м. Для создания больших напоров центробежные насосы выполняют с несколькими рабочими колесами, расположенными последовательно одно за другим на одном общем валу. Вода последовательно переходит от одного колеса к другому. Напор, создаваемый многоступенчатым насосом, равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом.
На центробежном насосе устанавливают манометры и задвижки на всасывающем и нагнетательном трубопроводе, обратный клапан на нагнетательном трубопроводе, краны для выпуска воздуха в верхней части корпуса каждой ступени.
По сравнению с поршневыми центробежные насосы имеют большую подачу, меньшие габаритные размеры, создают более равномерную подачу воды (без толчков).
Недостатки центробежных насосов – обязательная заливка насоса водой перед пуском, высокая стоимость эксплуатации при больших напорах, зависимость высоты всасывания от температуры воды. При кавитации крыльчатка разрушается за часы: деаэратор ставят выше насоса на 3–5 м для подпора.
Сравнение питательных насосов
| Параметр | Центробежный | Поршневой | Струйный |
|---|---|---|---|
| Принцип | крыльчатка | поршень в цилиндре | струя пара/воды |
| Подача | равномерная | пульсирующая | равномерная |
| Давление | среднее | высокое | высокое |
| Обслуживание | простое | сложное (клапаны) | простое |
| Применение | ТЭС, котельные | малые котельные | аварийная подача |
Частые вопросы
Зачем нужен питательный насос в котельной?
Питательный насос подаёт воду в котёл под давлением выше рабочего давления котла: без насоса вода не поступит против давления пара.
Какой питательный насос надёжнее?
Центробежный: простая конструкция, равномерная подача, ремонт заменой крыльчатки. Поршневой даёт более высокое давление, но требует регулярной замены клапанов и уплотнений.
Деаэратор и питательный насос: связка
Питательный насос берёт воду из деаэратора: деаэрированная вода (кислород ≤ 30 мкг/л) подаётся в котёл. Без деаэратора кислород в воде разрушает котёл и питательные трубопроводы изнутри за 2–3 сезона. Поэтому деаэратор ставится перед питательным насосом: насос берёт уже очищенную от кислорода воду.
Типичные ошибки
- Насос без обратного клапана. При остановке насоса вода из котла идёт обратно: уровень в деаэраторе растёт, котёл оголяется.
- Кавитация насоса. Температура воды на входе слишком высока: вода вскипает в насосе, крыльчатка разрушается. Деаэратор ставят выше насоса на 3–5 м — подпор предотвращает кавитацию.
- Нет резервного насоса. При поломке рабочего насоса котёл без воды — авария. Резервный насос с автоматическим переключением обязателен для котельных. Гидроудар при запуске поршневого насоса разрушает трубопроводы: плавный пуск — обязательное условие.
