Documentare asupra Stațiilor de Pompare

1.1. Noţiuni de bază

Maşinile hidraulice fac parte din categoria maşinilor de forţă. În general prin noţiunea de maşină se înţelege un ansamblu de mecanisme şi elemente mecanice, electrice, chimice, etc. combinate în aşa fel încât primind o formă dată de energie să o transforme în lucru mecanic sau în altă formă de energie. Energia hidraulică este energia pe care o posedă un fluid cu o compresibilitate extrem de scăzută (lichid). Într-o maşină hidraulică au loc transformări energetice în care energia apare cel puţin sub formă mecanică şi sub formă hidraulică. Maşinile de forţă care transformă energia mecanică în alte forme de energie se numesc în general generatoare.

Funcţie de tipul agentului purtător de energie rezultă că generatoarele pot fi hidraulice, pneumatice, electrice, termice etc.Maşinile de forţă care transformă energia unui agent purtător în energie mecanică se numesc motoare, iar acestea la rândul lor funcţie de natura agentului purtător pot fi motoare hidraulice, pneumatice, electrice, termice etc. Dacă agentul purtător de energie este un lichid, adică un fluid cu o compresibilitate extrem de scăzută, atunci vorbim de generatoare sau motoare hidraulice, iar dacă fluidul în procesul transferului energetic îşi modifică sensibil densitatea, lucru care se întâmplă în cazul gazelor, atunci avem de-a face cu generatoare sau motoare pneumatice.

Din categoria generatoarelor hidraulice fac parte pompele, iar din categoria generatoarelor pneumatice fac parte suflantele, compresoarele, pompele de vid. Ventilatoarelor cu toate că funcţionează cu gaze, în procesul transformărilor energetice suferă o comprimare neglijabilă, astfel că ele pot fi încadrate în categoria generatoarelor hidraulice. În categoria motoarelor hidraulice intră turbinele şi motoarele hidrostatice, iar în categoria motoarelor pneumatice intră turbinele de vânt (eoliene) şi motoarele pneumostatice.

Vehicularea fluidelor a avut şi are un rol deosebit în istoria civilizaţiei umane. Elevatoarele hidraulice au fost inventate şi utilizate în antichitate. Dezvoltarea şi perfecţionarea sistemelor de transport Na fluidelor s-a accentuat cu precădere în ultima perioadă a istoriei societăţii umane. O ţară industrializată consumă pentru pomparea fluidelor peste 20 % din energia produsă. În ţările industrializate, fabricaţia pompelor reprezintă circa 1 % din produsul intern brut.

Lucrarea de faţă se ocupă cu descrierea, funcţionarea, proiectarea şi exploatarea pom¬pelor şi ventilatoarelor centrifuge şi axiale.

Acţiunea unei pompe asupra lichidului poate fi dinamică (pompa centri¬fugă) sau statică (pompa cu piston, pompa volumică). După felul mişcării, o pompă poate fi rotativă sau cu deplasare liniară.

Pompa centrifugă este o maşină foarte răspândită, care a cucerit un loc important în construcţia maşinilor hidraulice.

Problema care se pune constructorului de maşini, în general, şi constructorului de pompe centrifuge, în particular, este de a proiecta diferitele organe componente şi agregatul complet, astfel încât să corespundă cât mai bine scopu¬lui de utilizare. Pentru aceasta, el trebuie să cunoască perfect condiţiile de ex¬ploatare ale maşinii. Totodată, el trebuie să realizeze o maşină simplă, cu un preţ de cost redus, care să aibă un randament cât mai ridicat şi să necesite cheltuieli de întreţinere şi de exploatare reduse.

Aceste condiţii dificil de îndeplinit au fost realizate cu succes de oamenii de ştiinţă, în strânsă colaborare cu constructorii şi cu tehnicienii care exploatează pompele centrifuge. Teoriile avansate ale acestor cercetători au fost verificate în laboratoare cu renume mondial şi au fost confirmate în practică.

Constructorul de pompe (ventilatoare) trebuie să ţină seama de următorii factori:

a) Siguranţa în funcţionare: piesele componente să nu se rupă sau să sufere deformaţii nepermise, întrerupând exploatarea sau chiar producând accidente; să nu se încălzească şi să nu se uzeze prea repede.

b) Posibilităţile de execuţie: respectarea regulilor constructive, permiţând executarea pieselor cu ajutorul maşinilor unelte şi a tehnologiilor disponibile.

c) Economia: maşina să corespundă condiţiilor de precizie de fabricaţie şi să aibă preţul de cost redus.

d) Normarea: elementele componente să corespundă normelor (STAS, ISO, etc.) şi prescripţiilor legale.

e) Dispozitivele de protecţie: evitarea pericolelor mecanice, chimice, etc., pentru personalul care exploatează pompele.

f) Condiţii speciale: pompa să fie adaptată regimului şi locului de exploatare, posibilităţilor de transport, de reparaţie şi de procurare rapidă a pieselor de schimb pe locaţiile cele mai îndepărtate.

Fenomenele care se produc în pompe sunt complexe. Ele nu pot fi exprimate în totalitate prin formule matematice. De aceea, se fac ipoteze simplificatoare pentru a se obţine ecuaţii care pot fi rezolvate matematic. Ecuaţiile rezultate prin simplificare, deci prin neglijarea unor fenomene complexe, trebuie totuşi să fie aplicabile la pompele construite. Formulele stabilite teoretic se corectează cu ajutorul unor coeficienţi empirici, pentru a se obţine rezultate practice.

Pompa centrifugă poate fi considerată o turbină inversată. Primii constructori de pompe centrifuge au folosit formulele fundamentale de calcul ale turbinelor. Dezvoltarea ulterioară a creat însă o teorie independentă a pompelor centrifuge, bazată pe forţa centrifugă. Legile hidraulice fundamentale au fost formulate după apariţia maşinii.

1.2. Noţiuni generale despre reducerea consumului de energie electrică la sistemele de pompare

Obţinerea debitelor de ape necesare pentru satisfacerea utilizatorilor implică, în afara altor materiale, şi consumuri de energie care, în condiţiile actuale de gospodărire cât mai raţionale a energiei, trebuie se fie cât mai reduse. Experienţa de proiectare a sistemelor de alimentare cu ape precizează consumuri de energie electrică de 60 600 Wh/m3 de apă tratată şi livrate consumatorilor. Limitele foarte largi ale intervalului menţionat indică marile disponibilităţi existente, încă în concepţia de proiectare a sistemelor de alimentare cu ape in ceea ce priveşte asigurarea unor consumuri minime de energie electrică.

Desigur că în final consumul de energie electrică depinde de specificul sursei de alimentare cu apă, tehnologia de tratare adoptată, sistemul de asigurare a distribuţiei apei şi de modul de gospodărire a apei la utilizatori.

Ţinând seama că pentru a furniza unui utilizator 1 m3 de apă se consumă în medie 0,5 kWh, estimând existenţa in ţara noastră a 1000 de consumatori medii cu o putere de 400 kW şi considerând o funcţionare de 20 h/zi la toate capacitatea, consumul zilnic de energie este de 8 MWh, ceea ce reclamă arderea în centralele electrice a unui milion de tone de cărbune anual. Aceste aspecte impun cu necesitate acordarea unei atenţii corespunzătoare problemelor energetice în tehnica alimentărilor cu apă.

Se prezintă succint ceteva soluţii şi discuţii generale care trebuie avute în vedere la conceperea unui sistem de alimentare cu ape şi care pot asigura reducerea consumurilor de energie electrică.