Publiczna Szkoła Policealna

dla Dorosłych nr1

w Zespole Szkół Ponadgimnazjalnych nr 1 „ELEKTRYK”

MODUŁ: 315.01.02

Podstawy konstrukcji maszynowych

Jednostka modułowa : 02.06

Stosowanie maszyn i urządzeń energetycznych oraz

transportu wewnątrz- zakładowego

TEMAT:

POMPY , RODZAJE I ZASTOSOWANIE

MAŁGORZATA PRUSKA

KLASA : 1Pzb (technik bhp)

m inż. Kazimierz Brysik

20 .11.2009

Pompy są maszynami szeroko stosowanymi w różnych dziedzinach przemysłu i gospodarki. Znany były już w starożytności. Są to urządzenia przeznaczone do transportowania cieczy z niższego poziomu na wyższy lub z obszaru o niższym ciśnieniu na obszar o ciśnieniu wyższym.

Organami roboczymi, przy pomocy których przekazywana jest cieczy energia, mogą być wirnik (czyli rotor wirujący podczas pracy wokół osi), tłok (czyli element maszyny, który przyjmuje nacisk lub wywiera go na gaz, ciecz lub inną substancję, przekazując do niej lub odbierając od niej energię) lub membrana. Ich zadaniem jest wytworzenie podciśnienia, w efekcie którego dochodzi do zasysania cieczy i tłoczenia jej. Przy charakterystyce pomp bierze się pod uwagę przede wszystkim dwa parametry: wydajność (mierzoną w l/s przepompowywanej cieczy) oraz wysokość podnoszenia (m) lub maksymalne ciśnienie (Pa).

Pompy napędzane są w przeważającej części energią mechaniczną, wytwarzaną przez silniki mechaniczne lub spalinowe bądź też turbiny parowe. W przypadku niewielkich urządzeń (np. małych pomp wyporowych) stosowany bywa napęd ręczny.

Pompy pracują w środowisku wodnym, co oznacza, że w momencie uruchamiania zarówno przestrzeń robocza pompy jak i rurociąg ssawny muszą być zalane cieczą i odpowietrzone. Wyjątkiem są urządzenia samozasysające (mogą one znajdować się powyżej miejsca, z którego pobierają ciecz), a także – w określonych przypadkach – niektóre z pomp wyporowych, pracujące w układzie pompowym.

W zależności od zastosowanych kryteriów podziału, wyróżnić można różne rodzaje pomp. Ze względu np. na sposób wytwarzania energii wyróżnić można:
- pompy wirowe (przepływowe);
- pompy wyporowe.

Pompy wirowe - należą do najczęściej stosowanych. Ich najważniejszym elementem jest bardzo szybko obracający się wirnik łopatkowy, który może mieć różną konstrukcję. Wirując powoduje on wzrost ciśnienia i energii kinetycznej cieczy. W efekcie następuje proces ciągłego zasysania cieczy we wlocie, a po stronie tłocznej pompy wytwarza się nadwyżka ciśnienia. Bardzo ważnymi parametrami pompy wirowej są prędkość obrotowa wirnika, wydajność i wysokość podnoszenia. Ten ostatni parametr ściśle powiązany jest z natężeniem przepływu – w miarę wzrostu natężenia przepływu maleje ciśnienie po stronie tłocznej pompy, czyli wysokość podnoszenia.

Pompy te mogą być jedno- lub wielostopniowe, czyli posiadać tylko jeden lub kilka wirników na jednym wale. Urządzenia o większej liczbie wirników, ustawionych szeregowo, charakteryzują się zwiększoną wysokością podnoszenia cieczy.

Pompy przepływowe można podzielić na:
- krętne (rotodynamiczne) – wymagające zalania cieczą przed uruchomieniem;
- krążeniowe (samozasysające).

Urządzenie krążeniowe charakteryzuje się tym, że – ze względu na fakt, iż w momencie uruchomienia nie wymaga zalania wodą – może znajdować nad zbiornikiem z cieczą. Ważne jest także to, iż po uruchomieniu (przy pustym rurociągu ssawnym) samodzielnie opróżni rurociąg z powietrza i zassie ciecz. Maksymalna wysokość ssania zależy od konkretnego urządzenia danego producenta; na ogół nie przekracza ona jednak 8 m. Pompy te mają szerokie zastosowanie wszędzie tam, gdzie niezbędny jest rozruch urządzenia bez wcześniejszego zalewania do cieczą – np. do nawadniania, podlewania, przepompowywania, w zestawach hydroforowych czy też – jako pompy rozruchowe – w układach pompowych.
Wśród pomp wirowych wyróżnić można ponadto m.in. urządzenia: diagonalne (jedno- lub wielostopniowe, stosowane przede wszystkim do pompowania wody z większych głębokości), głębinowe (zlokalizowane bezpośrednio w szybie lub studni; charakteryzują się pionową osią i niewielką średnicą; przeznaczone do wydobywania cieczy z dużych głębokości; napędzane silnikiem elektrycznym; są w stanie wydobyć ciecz nawet z głębokości ok. 5 tys. m).

Pompy wyporowe - to inaczej pompy objętościowe, w których zamiana energii mechanicznej w hydrauliczną następuje za pośrednictwem ruchomego, szczelnie dopasowanego do korpusu, w którym sie porusza, elementu roboczego: tłoka w przypadku pomp wyporowych tłokowych lub wirnika w przypadku pomp rotacyjnych. Poruszanie się elementu prowadzi do powstawania różnicy ciśnień przed nim i za nim, a wskutek tego – zasysanie i wytłaczanie cieczy. W zależności od rodzaju pompy wyporowej, ruch elementu roboczego może być m.in.: posuwisto-zwrotny, wahadłowy (obrotowo-zwrotny), obrotowy, obiegowy, procesyjny.
Urządzenia wyporowe wymagają wyposażenia ich w zabezpieczenie przed przeciążeniem, którym jest zawór przelewowy. W sytuacji, gdy ciśnienie w rurociągu tłocznym przekroczy dopuszczalne wartości (np. wskutek tego, że tłoczony płyn nie jest odbierany), zawór ten otwiera się, uniemożliwiając tym samym pojawienie się ryzyka uszkodzenia pompy, jej silnika czy rurociągu tłocznego.

Pompy wyporowe podzielić można na urządzenia:
1. o ruchu postępowo-zwrotnym elementu roboczego (pompy tłokowe, wielotłoczkowe, membranowe);
2. o ruchu obrotowym elementu roboczego – pompy rotacyjne (np. pompy zębate, łopatkowe, śrubowe, krzywkowe, wałeczkowe, o wirujących cylindrach lub tłokach);
3. o ruchu wahadłowym elementu roboczego (np. pompa skrzydełkowa).

Pompa tłokowa cechuje się tym, że jej elementem roboczym jest tłok lub nurnik, które wykonują powtarzalne ruchy posuwisto-zwrotne w cylindrze. Gdy następuje ruch tłoka, w efekcie którego zwiększa się przestrzeń robocza cylindra, zawór ssawny samoczynnie się otwiera i zasysa dawkę cieczy; gdy kolejny ruch tłoka zmniejsza wspomnianą przestrzeń – otwiera się zawór tłoczny i wypiera wcześniej pobraną dawkę do rurociągu tłocznego. To, jaką wysokość tłoczenia będzie miała pompa, zależy od nastawy zaworu przelewowego. Przykładem pompy tłokowej – napędzanej jednak nie silnikiem, lecz ręcznie, a więc urządzeniem bardzo uproszczonym - jest popularne urządzenie ogrodowe, zwane abisynką.

Wykorzystywane w różnych gałęziach gospodarki pompy nierzadko – ze względu na optymalizację kosztów i efektywność ich pracy - muszą funkcjonować w układach. Układem pompowym nazywamy układ składający się z rury ssawnej pompy i rury tłocznej.
Zarówno pompy, jak i układy pompowe – w zależności od warunków pracy – dzieli się na:
- ssące – jeżeli pompa znajduje się powyżej dolnego i górnego zwierciadła cieczy;
- ssąco-tłoczące – jeśli pompa znajduje się powyżej dolnego, ale poniżej górnego zwierciadła cieczy;
- tłoczące – jeśli pompa znajduje się poniżej dolnego i górnego zwierciadła cieczy.

Parametrami układu pompowego są wysokość podnoszenia (H), wydajność (Q) i moc (P). Moc układu pompowego jest iloczynem wysokości podnoszenia H i wydajności Q.

Pompy w domu ...

Przeznaczone są do przetłaczania m.in. wody pitnej, ścieków bytowo-gospodarczych, czasami też deszczówki. Są niezbędne m.in. na terenach, na których nie ma sieci wodociągowej i woda pitna musi być czerpana ze studni.
Aby urządzenie spełniało oczekiwania inwestora, niezbędne jest precyzyjne określenie optymalnych w danym przypadku parametrów wydajności i wysokości podnoszenia, na które wpływ ma przewidywana wielkość zapotrzebowania na wodę oraz suma strat hydraulicznych w instalacji. Doboru pompy powinien dokonać fachowiec, uwzględniając tak potrzeby domowników, jak i możliwości studni. Niemniej jednak wielu producentów – aby ułatwić dobór urządzenia – podaje przybliżone wartości zapotrzebowania na wodę. Przyjmuje się, że dla domu jednorodzinnego zapotrzebowanie na wodę pitną kształtuje się na poziomie 2-4m3/h. Ale doliczyć należy również ilość wody niezbędna do podlewania trawników i upraw przydomowych. Należy na ogół założyć, że zapotrzebowanie na wodę na dobę na jedną osobę wynosi ok. 150 litrów. Taką też należy przyjąć dobową ilość ścieków.
Wybierając pompę, musimy pamiętać, że:
1. jej wydajność musi być równa lub mniejsza od wydajności studni; w żadnym wypadku nie może jej przekraczać, gdyż istnieje wówczas ryzyko wynurzenia się urządzenia, co może skutkować jego zniszczeniem;
2. zbyt niska wartość parametru, jakim jest wysokość podnoszenia, spowoduje, że w wyżej położonych (np. na piętrze domu jednorodzinnego) punktach czerpalnych będzie bardzo słabe ciśnienie wody;
3. im większe mamy potrzeby wobec wydajności i wysokości podnoszenia pompy, tym większą musi mieć ona moc.

Do zaopatrzenia domu jednorodzinnego czy letniskowego w wodę pitną stosowane są m.in.:
- pompy odśrodkowe (samozasysające lub wymagające zalania), jeśli lustro wody znajduje się na głębokości kilku metrów – np. JESX-JEX firmy Ebara – czyli pompy elektryczne wykonane ze stali AISI 304, z asynchronicznym silnikiem 2-biegunowym, posiadające wbudowany kondensator rozruchowy oraz zabezpieczenie przeciążeniowe dla wersji jednofazowej, charakteryzujące się max ciśnieniem pracy 6 bar, max ciśnieniem ssania 8 m;
- pompy głębinowe(gdy lustro wody jest znacznie głębiej). Ich konstrukcja przystosowana jest do pracy w środowisku wodnym, mogą być montowane z pozycji pionowej lub poziomej; napędzane są elektrycznymi silnikami suchymi, półsuchymi lub mokrymi. Przykładem mogą być pompy głębinowe Grundfos SQ, SQE czy pompy głębinowe Hydro-Vacuum.

Pompa głębinowa jest wyposażona w szereg elementów, minimalizujących ryzyko uszkodzenia. Nie należy obawiać się zwarcia czy przegrzania silnika, ponieważ tego typu zabezpieczenia są integralną częścią urządzenia – podobnie zresztą, jak pierścienie oporowe, które chronią przed wypływaniem wirnika, a także efektywne uszczelnienia wału, których zadaniem jest maksymalne ograniczenie mieszania tłoczonej wody z cieczą, która wypełnia silnik. Każda pompa głębinowa wyposażona jest ponadto w zawór zwrotny z koszem ssącym. Coraz częściej standardowym elementem wyposażenia urządzeń jest zabezpieczenie przed suchobiegiem. Jeśli produkt takowego nie posiada, wskazane jest zamontowanie w studni czujnika poziomu wody.

Nowoczesne pompy charakteryzują się łagodnym startem silnika, co eliminuje ryzyko pojawienia się udarów hudraulicznych i prądowych. Przed szkodliwymi dla niej nagłymi zmianami napięcia, odcięciem dopływu prądu, przepięciami itp. zjawiskami elektrycznymi chronią wyłączniki ochronne. Nierzadko pompy wyposażone są w specjalne konstrukcje silników posiadających wbudowane różnorakie zabezpieczenia, dzięki czemu nie ma potrzeby stosowania dodatkowych. Wspomniane pompy Grundfos cechują się np. ochroną przed suchobiegiem, wysoką sprawnością pompy i silnika, dobrą wytrzymałością na zużycie, zabezpieczeniami przed “upthrust’em”, łagodnym rozruchem, zabezpieczeniem przed przepięciem i spadkiem napięcia, przeciążeniem, przegrzaniem.

Pompy pracują automatycznie, włączając się w momencie, gdy w którymś z punktów czerpalnych następuje pobór wody, i wyłączając z chwilą zaprzestania poboru. Sterowane są najczęściej wyłącznikiem pływakowym. Ale .. ponieważ każde odkręcenie kranu skutkuje załączeniem się pompy, a to prowadzi do jej szybkiego zużycia, by ową liczbę załączeń ograniczyć (do max 30 na godzinę) montuje się zbiorniki hydroforowe, w których gromadzony jest niewielki zapas wody, a także następuje akumulacja ciśnienia.

Pompy w ogrodzie

Nawet domy jednorodzinne czy letniskowe, podłączone do sieci wodociągowej warto wyposażyć w pompy, które pomogą w pielęgnacji i podlewaniu ogrodów. Uzdatniona woda pitna jest droga i szkoda ją zużywać w tym celu. I w tym przypadku można zainstalować samozasysającą pompę ogrodową – jeśli lustro wody leży na głębokości do 8 m, lub pompę głębinową. Pompy samozasysające ogrodowe (np. JP) charakteryzują się zwartą budową, dzięki czemu mogą być traktowane jako urządzenia stacjonarne, zamontowane na stałe, lub przenośne.
Pompy głębinowe do zastosowań ogrodowych mają niewielkie średnice i wymagają niewiele miejsca w zbiorniku. Zasilane są elektrycznie – nie wymagają na ogół dodatkowej skrzynki sterowniczej. Jedne i drugie załączają się automatycznie w momencie, gdy rozpoczyna się pobór wody.
W ogrodzie znajdują też zastosowanie zanurzeniowe pompy ciśnieniowe np. Gardena. Ciśnienie, jakie jest przez nie uzyskiwane, wystarcza nawet w przypadku głęboko położonych źródeł wody. Ich wielostopniowe turbiny wydobywają łatwo wodę na powierzchnię. Dzięki odpornej na korozję obudowie pompy mogą stale przebywać zanurzone w wodzie.
Pompy te mogą współpracować ze zraszaczami lub źródłami wody, mogą służyć do poboru słodkiej, czystej wody.

Pompy do wody zanieczyszczonej i ścieków

Najczęściej są to pompy zatapialne, które – poza przepompowywaniem ścieków – mogą też być wykorzystywane do odwadniania np. zalanych studzienek czy wykopów. Mogą być w wersji przenośnej – wówczas wyposażone są w specjalny wąż, który łączy je z instalacją – lub w wersji stacjonarnej. W tym drugim przypadku, podobnie jak ma to miejsce przy pompach głębinowych, ich konstrukcja jest przystosowana do pracy w środowisku wodnym.
Urządzenie składa się z wysokiej jakości podwójnie uszczelnionej komory olejowej, nierdzewnego wału stalowego, wysokiej jakości wirnika ze stabilną, mocną obudową; posiada też szczelny i wodoodporny przewód z kablami. Praca sterowana jest znajdującym się na ogół w standardowym wyposażeniu wyłącznikiem pływakowym.
Wybierając pompę, należy zwrócić uwagę na maksymalną wielkość zanieczyszczeń – różni się ona bowiem w zależności od przeznaczenia urządzenia. Np. w przypadku pomp zatapialnych do wody zanieczyszczonej BEST firmy EBARA maksymalna wielkość zanieczyszczeń wynosi 18 mm, podczas gdy wartość tego parametru dla pomp zatapialnych do ścieków DML tejże firmy to 76 mm.

Hydrofornia domowa

Domowe zestawy hydroforowe przeznaczone są do tłoczenia wody czystej, nieagresywnej wolnej od zanieczyszczeń na potrzeby domów jednorodzinnych, letniskowych, zraszania ogrodów, podlewania szklarni. Wykorzystywane są też do podnoszenia ciśnienia w domowych instalacjach wodociągowych.
Zestaw składa się z pompy i zbiornika przepompowego. Zasada działania urządzenia jest bardzo prosta – gdy następuje pobór wody, ciśnienie w zbiorniku stopniowo się obniża. W momencie, gdy przekroczy określoną dla ciśnienia załączenia wartość, pompa załącza się i zestaw podejmuje pracę. Pompa pracuje tak długo, dopóki trwa pobór wody. Gdy kurki zostają zakręcone, ciśnienie w instalacji stopniowo wzrasta, a zbiornik przeponowy uzupełniany jest wodą. Gdy osiągnięta zostanie wartość ciśnienia wyłącznika, następuje wyłączenie pompy.
Zaletą zestawu hydroforowego jest to, iż w zbiorniku gromadzony jest zapas wody, który umożliwia – przy niewielkich poborach – nie włączanie się pompy. Przestrzeń wolną od powietrznej w zbiorniku oddziela membrana. Aby zbiornik skutecznie akumulował i skutecznie oddawał wodę do instalacji, musi być ustawione odpowiednie ciśnienie wstępne powietrza w zbiorniku, uzależnione od ciśnienia załączenia pompy. Zestaw należy montować w pomieszczeniach suchych, dobrze przewietrzanych i zabezpieczonych przed mrozem.

BIBLIOGRAFIA:

Encyklopedia

Świat Wiedzy

Internet

Spis treści :

Wprowadzenie str. 1

Pompa wirowa str . 1

Pompy przepływowe str. 2

Pompy wyporowe str. 2

Pompy w domu str. 2,3

Pompy w ogrodzie str. 4

Pompy do wody zanieczyszczonej i ścieków str. 4

Hydrofornia domowa str. 4,5

Pompy do wody zanieczyszczonej i ścieków