Новые технологии в сельском хозяйстве

Насосы и водоподъемные установки

Подачу воды от источника водоснабжения к водонапорным сооружениям или непосредственно к месту потребления осуществляют насосами и водоприемниками.

Центробежные насосы применяют для подачи воды с открытых источников, шахтных и трубчатых колодцев. По конструкции они могут быть горизонтальные, вертикальные,одно-, двух — и многоступенчатые, одностороннего и двухстороннего входа. По величине создаваемого напора центробежные насосы разделяют на насосы низкого давления — напор до 15 м, среднего — до 50 м и высокого — свыше 50 м.

Для механизированного водоснабжения животноводческих ферм применяют центробежные насосы типов К, КМ и НМГ, артезианские (погружные) типов АП, АПВ, ЭПЛ, ЭПВ, ЭПН, ЭЦВ и АВН, плавающие ПН-1 и вихревые В, ВС и ВО. В сельскохозяйственной практике для подачи воды наибольшее применение получили центробежные насосы с консольным расположением рабочего колеса — типов К и КМ. Они могут забирать воду из наземных источников или неглубоких шахтных ко­лодцев. Так как проточная часть насосов К и КМ одинакова, то и все параметры со­ответствующих марок насосов полностью совпадают, а их особенности заключаются в следующем. Насосы марки К имеют собственный вал, вращающийся в шариковых подшипниках, помещенных в масляной ванне опорной станции. Привод их в работу может осуществляться как от электродвигателя, так и от двигателей внутреннего сго­рания через упругую соединительную муфту или при помощи шкива и ременной пе­редачи. Насосы марки КМ собственного вала не имеют и приводятся в ра­боту электродвигателем, на котором они смонтированы. Насос состоит из корпуса 5, представляющего собой фасонную чугунную отливку с внутренней спиралеобразной полостью, постепенно переходящей в напорный патрубок 6, на фланце которого имеется закрытое резьбовой трубкой отверстие для установки манометра. Рабочее колесо насоса представляет собой чугунную отливку, состоящую из двух параллель­ных дисков, между которыми расположены лопасти. Лопасти отогнуты в сторону противоположную направлению вращения насоса. Рабочее колесо помешено в спи­ральную камеру и консольно закреплено на конце вала 10, вращающегося в шарико­вых подшипниках электродвигателя. Рабочее колесо закреплено на валу с помощью шпонки и специальной гайки 1. Уплотнение между корпусом и валом насоса дости­гается с помощью набивного сальника 11, поджимаемого втулкой 8.

Для лучшего управления сальника и его смазки в процессе работы к нему через отверстие в корпусе насоса подводится из камеры вода. Центробежные насосы 2К-6 и 2КМ-6 обеспечивают подачу 10-30 м³/ч воды при напоре 24-34 м; установленная мощность 1,8-3,1 кВт. Для создания больших подач воды (свыше 90 м³/ч) и напора до 130 м применяют центробежные насосы НД и Д с рабочим колесом двухстороннего входа.

Погружные центробежные насосы применяют для подачи воды из шахтных и трубчатых буровых колодцев (скважин). Агрегат состоит из насоса 5, элек­тродвигателя 7, водоподъемной трубы 4, а также оборудования горловины скважины, кабеля для питания электродвигателя З и станции управления 1.

Погружной насос состоит из нескольких вертикально расположенных ступеней рабочих колес 7, разделенных перегородками 4. Выходящая с большой ско­ростью из рабочего колеса вода поступает на направляющие аппараты 3, лопасти ко­торых выгнуты против направления вращения рабочего колеса. Ударяясь о стенки лопастей, вода с большим напором выбрасывается наружу. Насос соединен непо­средственно с электродвигателем через соединительную муфту 9.

Вихревые насосы вследствие простоты конструкции, малой массы и повышенной подачи получили в последнее время широкое распространение в сельскохозяйствен­ном производстве. Они представляют собой разновидность центробежных лопаст­ных насосов, рабочее колесо которых имеет не отогнутые, а прямые радиальные ло­пасти. При вращении рабочего колеса в корпусе 1 лопасти захватывают воду и подают ее в направлении от всасывающего 2 патрубка к нагнетательному 3.

Большим преимуществом вихревых насосов является то, что при повторных пус­ках их не надо предварительно заливать водой (как центробежные типа К и КМ), так как всасывающий и нагнетательный патрубки расположены выше рабочей камеры и камера постоянно залита водой.

Насос с электродвигателем соединяется напрямую или через ременную передачу, образуя насосный агрегат, закрепленный на общей фундаментной плите.

Поршневые насосы применяют реже центробежных, и только в тех случаях, ко­гда необходимо создать высокий напор при небольшой производительности. Параметры, характеризующие поршневые насосы, те же, что и у центробежных.

По способу приведения в действие они делятся на приводные и ручные; по распо­ложению оси насоса — на горизонтальные и вертикальные; по конструкции поршня — на дисковые и плунжерные, по роду действия различают насосы одинарного и двойного действия. Приводом поршневых насосов являются электро — или ветрод­вигатели и двигатели внутреннего сгора­ния. Поршневой насос двойного действия имеет две рабочие камеры 2 и 5.

Всасывание в одной камере происходит одновременно с нагнетанием в другой. Каждая амера имеет всасывающий 7 и нагнетательный 4 клапаны. При перемеще­нии поршня 1 вправо в рабочей камере 2 образуется разрежение, под действием си­лы давления воды закрывается нагнетательный и открывается всасывающий клапан этой камеры. Вода через всасывающую трубу 6 и отверстие, открытое клапаном 7, по­ступает в рабочую камеру 2. Одновременно из правой камеры вода вытесняется поршнем через отверстие, открытое нагнетательным клапаном 4, в трубу 3. При этом всасывающий клапан правой камеры закрыт. При движении поршня справа налево вода поступает в правую камеру и вытес­няется из левой и т. д. Насосы двойного действия равномернее подают воду, чем насосы одинарного действия.

На животноводческих фермах и паст­бищах применяют в основном поршневые насосы. Эти насосы относятся к типу глу­бинных насосов, предназначенных для подачи воды из буровых скважин диамет­ром 150-200 мм и с динамическим уров­нем воды 40-60 м.

Водоструйные установки предназначе­ны для подачи воды из шахтных колодцев и буровых скважин. В комплект установок входят питающий центробежный насос 5, водоструйный насос 2, система трубопроводов 1, 3, 4, электродвигатель привода и система автоматического уп­равления работой установки. В установку входит вспомогательный водоструйный насос, поднимающий воду на высоту, с которой она уже засасывается центробежным насосом. Эта установка позволяет поднимать воду из колодцев глубиной до 25 метров при расположении центробежного насоса на поверхности земли.

Установка действует следующим обра­зом. Во время работы центробежного на­соса 5 часть воды из нагнетательной трубы по напорному трубопроводу подается к соплу 9 водоструйного насоса. Вследствие сужения сопла скорость движения воды при выходе из него увеличивается, и вода поступает в камеру смешивания 8, где она захватывает воду из приемной камеры, со­здавая в последней разрежение, под дей­ствием атмосферного давления через об­ратный клапан по всасывающему патруб­ку 10 насоса вода поступает в приемную камеру.

В камере смешивания вода рабочего потока смешивается с водой из источника и поступает в диффузор 7,где ее скорость преобразуется в напор, достаточный для подачи воды по подъемной трубе 4 к вса­сывающему патрубку центробежного на­соса 5. Центробежный насос по нагнета­тельному трубопроводу частично подает воду в бак 6, а большую часть по напорному трубопроводу 3 снова направляет для питания водоструйного насоса. Такие установ­ки просты и надежны в эксплуатации, но имеют низкий КПД (не более 30%).

Рис 1. Центробежный насос 2КМ-6: I - гайка специальная; 2 — всасывающий пат­рубок: 3 - уплотнительное кольцо; 4 — рабочее колесо; 5 — спиральный корпус; 6 — напорный патрубок; 7 — крышка корпуса; 8 — подвижная втулка; 9 — электродвигатель; 10 — вал; 11 — сальниковая набивка. 

Рис.2. Схема установки погружного насоса в скважине: 1 - станция управления: 2 - манометр; 3 - кабель пи­тания электродвигателя; 4 — водоподъемная труба; 5 — насос; 6 — фильтр; 7 — электродвигатель; 8 — наружный трубопровод; 9 — задвижка.
 
Рис 3. Погружной насос 6ЛПВ: 1 — верхняя накидная гайка; 2 — корпус; 3 — направ­ляющий аппарат; 4 - перегородка; 5 — вал: 6 — рас­порная втулка; 7 — рабочее колесо; 8 — нижняя на­кидная гайка; 9 — соединительная муфта.
 
 Рис. 4. Вихревой насос: 1 — корпус; 2 и 3 — всасывающий и нагнетательный па­трубки; 4 — лопатка колеса; 5 — колесо; 6 — рабочая ка­мера; 7 — отсекатель. 

Рис.5. Схема поршневого насоса двойного действия: 1 - поршень, 2 и 5 - камеры, 3 - нагнетательная труба,  4 - нагнетательный клапан, 6 - всасывающая труба, 7 - всасывающий клапан.
 
 Рис. 6. Схема водоструйной установки (а) и во­доструйного насоса (б):1 — всасывающая труба; 2 — водоструйный насос; 3 — на­порные трубопроводы; 4 - подъемная труба; 5 — центро­бежный насос; 6 — бак; 7 — диффузор; 8 - камера сме­шивания; 9— коническая насадка (сопло); 10— всасыва­ющий патрубок насоса.