Самовсасывающие насосы без предварительной заливки жидкости

Самовсасывающими называют виды насосов, в которых присутствует антикавитационная функция. Согласно принципу работы, самовсасывающие насосы качают воду из глубокого колодца, причем цельность потока не нарушается, отсутствуют пузырьки и газ, которые приводят к поломке устройства.

Полезная статья: Насосы для повышения давления в частном доме

Плюсы и минусы самовсасывающих насосов

Самовсасывающие насосы очень легко обслуживать, причем они отличаются качественной и стабильной работой, а также эффективностью. Неагрессивная среда никак не влияет на устройство и его принцип работы, так что можно перегонять как воду, так и различные жидкости. Самым главным недостатком насоса есть то, что наибольшая глубина для работы прибора не должна превышать 10 м.

Принцип работы самовсасывающего насоса

Классификация и виды насосов самовсасывающих

Различают два вида устройств: с наличием эжектора и без него. Агрегат комплектуется с выносными эжекторами либо встроенными в прибор. Тогда подъем, а также перекачивание воды происходит по принципу разряжения жидкости.

В процессе работы самовсасывающий насос с наличием эжектора производит громкий звук, поэтому рекомендуется их устанавливать в отдельной комнате. Главное преимущество таких видов устройств состоит в возможности всасывать воду на глубине до 10 метров. Модели насосов, где отсутствует эжектор, функционируют с помощью гидравлической установки многоступенчатой конструкции. Такие устройства работают достаточно тихо, однако они не способны доставать воду с большой глубины, в отличие от эжекторных.

Принцип работы и особенности конструкции

Работа насоса состоит из следующих этапов:
1. Рабочее колесо начинает совершать обороты после наполнения водой трубопровода и корпуса.
2. С помощью центробежной силы жидкость переходит от центра самовсасывающего насоса на удаленные места.
3. Давление повышается, что способствует перетеканию воды с края корпуса в напорную трубу.
4. После оттока жидкости в центре рабочего колеса снижается давление, а вода снова наполняет корпус по всасывающему трубопроводу.

Применение самовсасывающих насосов

Самовсасывающие насосы отличаются надежностью, качественной работой и длительным сроком эксплуатации. Используя насос, можно не переживать за отсутствие центрального водопровода, так как ваш дом либо дачный участок будут постоянно обеспечены водой.

С помощью устройства также очень эффективно можно поливать огород. Просто подведите агрегат к воде в колодце, озере либо другом водоеме. Их удобно использовать в автоматических системах орошения, для наполнения бассейнов, а также, чтобы подвести воду в ирригационные установки.Они применяются для усиления напора воды в гидравлических системах и других аппаратах.

Полезная статья: Насосы для отопления частных домов, как выбрать

Характеристика насосов от разных производителей

Насос GRUNDFOS JP
Агрегат Грундфус JP 5 можно использовать длительный период для перекачивания воды в жилье. Устройства снабжены эжектором, что позволяет добывать жидкость с 8 м. глубины. Очень прочный корпус дает насосу возможность работать стационарно. За час прибор весом 9 кг может перегонять 4,5 куб. м. жидкости при напоре в 48 м. Агрегат функционирует с давлением в 6 бар, температура воды не должна превышать 55 градусов. Устройство защищено от перегревания. Цена: 10900 рублей.

Характеристика насоса WILO
Устройство Wilo PB-201 EA добывает воду с колодца, подходит для орошения.
Сверху корпус состоит из прочного чугуна с покрытием, защищающим от коррозии. Поток воды автоматически контролируется специальным устройством. Насос не создает при работе много шума, защищен от перегревания и сухого хода. Устройство перекачивает жидкость с 8 м., напор достигает 35 м. Насос на протяжении часа перегоняет 2,1 куб. м. Стоит агрегат: 6000 рублей.

Центробежный агрегат CALPEDA
Насос Calpeda NGXM 3 является центробежным с эжектором, имеет моноблочную конструкцию. В нем латунное рабочее колесо, а корпус производится из нержавеющей стали.Устройство способно перегонять жидкость с воздухом и прочими газами. Его применяют для повышения напора воды в водопроводной сети.
Значительная мощность агрегата дает возможность добыть воду с 9,5 м. на протяжении двух минут. Стоит прибор: 5650 рублей.

Италийские насосы Педролло
Агрегат Pedrollo CKm 50 имеет чугунный корпус, ведущий вал состоит из нержавеющей стали. Насос весит 7 кг и обладает тихим асинхронным двигателем, что дает возможность эксплуатировать его постоянно. Наибольшая глубина работы прибора достигает 9 м. с напором в 35 м. Перегоняет за час 2,4 куб. м. жидкости. Насос исправно функционирует как в бытовых условиях, так и на предприятиях, откачивая дождевую воду и стоки. Стоимость: 10200 рублей.

Доступный водный насос калибр
Агрегат Калибр НБЦ-0,75 Э надежен, подходит для постоянной работы. Эжектор встроен в прибор. Применяется для добычи воды с колодцев. Агрегат за минуту способен перегнать 80 л. Работает на глубине 9 метров. Стоит устройство: 3500 рублей.

Центробежный насос НЦС 12-10
Насос НЦС 12-10 является центробежным и одноступенчатым. Он подходит для работы на глубине 5 м. Прибор применяется для перегонки продуктов питания без предварительной  заливки жидкости. Производятся насосы из нержавеющей стали с антикоррозийным покрытием. Вес устройства составляет 21 кг и вырабатывает напор 10 метров, перекачивает на протяжении часа 12 куб. м. Стоит прибор: 20000 рублей.

Зная принцип работы самовсасывающих насосов и их основные характеристики, вы можете быстро определиться с выбором и своими руками оборудовать водоснабжение в доме. Повысьте комфорт на дачном участке самостоятельно, тогда сможете существенно сэкономить на установке оборудования.

 

published on according to the materials

cemicvet.mediasole.ru

Чем отличается насос самовсасывающий от остальных

Все они разделяется на два типа: самовсасывающие и нормально всасывающие. Случается так, что при функционировании насоса в основную часть поступает воздух. Поэтому оборудование не будет осуществлять функцию перекачки воды, а будет работать впустую. Чтобы оно не выходил из строя, необходимо следить за постоянным наличием жидкости в рабочих элементах устройства, а также сразу удалять образовавшийся воздух.

Насос самовсасывающий имеет в своей конструкции специальное отверстие, служащее для заливки воды. Для удержания ее в рабочей зоне устройства предусмотрены специальные клапаны. Можно встретить модели, которые оснащены задвижками. Их преимуществом является самостоятельная заливка воды в систему. Важный элемент – корпус насоса. Он создан таким образом, что жидкость, необходимая для заливки, всегда находится в основной части, даже если его отключат от подающего трубопровода. Данные модели следует хранить в теплом месте, так как замерзание воды в корпусе может привести к его поломке. Также нужно следить за тем, чтобы вовнутрь не проникали крупные элементы. Для этих целей устанавливают фильтры грубой очистки. Перезаливку воды нужно производить быстро, чтобы она не успевала исчезать.

Такая особенность касается только насосов, работающих на поверхности. Как правило, чем больше линия поглощения, тем больше возникает трение в трубопроводах. Именно поэтому конструкции самовсасывающих моделей таковы, что высота подъема составляет 8 метров. В конструкции таких насосов предусмотрен вантуз, служащий для удаления воздуха из системы в процессе функционирования. Он располагается в верхней части корпуса. Слишком много воздуха может привести к увеличению времени на заливку. Поэтому перед его применением необходимо тщательно проверить присоединение трубопроводов.

Что касается нормально всасывающего элемента, то заливка воды производится только при первом запуске, и в дальнейшем не требуется. Необходимо только следить, чтобы воздух не попал в корпус. При его попадании механизм не будет функционировать.

Виды насосов

Все устройства разделяются на динамические и объемные насосы. Они ничем не отличаются друг от друга, кроме как конструкцией, а также способами присоединения трубопроводов. Самовсасывающий насос для воды может быть как одного, так и другого типа. Наиболее популярными являются вихревые и центробежные устройства, применяемые как в быту, так и в промышленных сферах.

Центробежные насосы

Такое оборудование предназначено как для поверхностных работ, так и для погружных. Самовсасывающий центробежный насос широко используется не только на водопроводных системах, но и в кондиционировании и отоплении. В зависимости от сферы применения, вал может располагаться вертикально и горизонтально. Как правило, вертикальные модели используют для погружения в скважину. В канализационных системах используют самовсасывающий насос для грязной воды. Рабочий процесс довольно простой. Жидкость поступает во вращательный механизм, представляющий собой колесо с лопастями, и двигается по направлению вращения оси. При этом появляется кинетическая энергия, которая способствует росту давления. Самовсасывающий насос для воды может иметь много рабочих лопастей. Чем их больше, тем выше будет давление. Такие высокие значения могут отрицательно сказываться на транспортировке воды.

Недостатки центробежных устройств

Одним из главных недостатков является склонность к кавитации. В процессе функционирования образуется пар, который в дальнейшем конденсируется. Вследствие этого возникают гидроудары, плохо сказывающиеся на конструктивных элементах и трубопроводах. Чтобы не возникало кавитации, необходимо использовать самовсасывающий центробежный насос в щадящем режиме. Это важное условие.

Вихревой самовсасывающий насос

У таких устройств также имеется рабочее колесо, лопатки расположены радиально. Таким образом, всасывается во внутренний канал на периферию. При этом кинетическая энергия увеличивается, и давление воды также повышается. Между вихревым и центробежным насосом есть существенная разница. Имея одинаковые размеры и частоту вращения лопастей, более высокое давление создается у вихревых моделей. Кроме того, они не боятся попадания воздуха в систему. Кроме того, стоимость такого вида устройств значительно ниже, чем у центробежного насоса. Вихревые имеют низкий КПД, поэтому используются только для чистой воды. Насос самовсасывающий применяют в быту для подачи жидкости из резервуаров, или для повышения давления в трубопроводе.

Отличия вихревого от центробежного устройства

1. Вихревой обладает более компактными размерами, чем центробежный.
2. Какова цена? Самовсасывающий насос вихревого типа отличается меньшей стоимостью, что является важным фактором при выборе. Как правило, его стоимость составляет от 8000 до 15000 рублей в зависимости от производителя.
3. Если необходим самовсасывающий насос для грязной воды, то лучше всего подойдут центробежные устройства.
4. Создаваемый напор вихревого насоса в семь раз выше, чем у центробежных моделей.
5. От центробежных элементов исходит меньше шума, поэтому их чаще всего используют в быту.

При выборе не следует смотреть только на цены, так как дешевые устройства не всегда могут обеспечить хорошее водоснабжение. Следует обращать внимание на технические характеристики и назначение. Если правильно подобрать элемент и следовать рекомендациям по его использованию, то он прослужит долгое время.

Отзывы

Многие люди, которые используют центробежные насосы, полностью довольны таким оборудованием. Оно отлично обеспечивает подачу воды из резервуаров. Кроме того, отлично обеспечивает откачку грязной воды из канализационных систем. Из недостатков стоит отметить высокий шум от гидроударов, появляющийся вследствие возникновения кавитации. Такой насос не требует особого обслуживания. Он обеспечивает качественную работу при соблюдении правил эксплуатации.

Не пожалели и те люди, которые пользуются вихревыми насосами. Благодаря создаваемому высокому напору, стало возможным перекачивать большой объем воды за короткое время. Кроме того, их размеры намного компактнее, чем у предыдущей модели. Чтобы не возникало проблем в работе, необходимо откачивать воздух из системы.

Заключение

Самовсасывающие модели намного превосходят насосы нормального всасывания. Прежде всего, они отличаются в конструкции. У устройств первого типа есть специальное отверстие, через которое происходит самостоятельная заливка воды в систему. Также оборотные клапаны обеспечивают откачку воздуха. Залив воды в систему нормально всасывающего насоса производится только при первом запуске. Однако, в случае попадания воздуха, необходимо заливать воду самостоятельно. Поэтому самовсасывающие насосы являются распространенным оборудованием, которое применяется не только в быту, но и в промышленной сфере.

fb.ru

Самовсасывающие насосы: устройство и виды

Самовсасывающие насосы качают воду с глубины 8-9 метров, сами при этом находятся на поверхности. Вода поднимается за счет того, что в центральной части корпуса, за счет движения колес с лопастями, создается область низкого давления. Стремясь ее заполнить, вода поднимается вверх. Вот и получается, что насос всасывает воду.

Как и любой другой насос, самовсасывающий состоит из двигателя и рабочей камеры, в которой находится нагнетательный механизм. Валы насоса и двигателя соединяются через муфту, надежность соединения и герметичность определяется типом уплотнителя.Уплотнители бывают двух типов:

• сальниковый — более дешевый и менее надежный;
• торцевой уплотнитель — более надежный, но дорогой.

Есть модели самовсасывающих насосов с магнитными муфтами. Они уплотнения не требуют, так как сквозных соединений не имеют. Это на сегодняшний день самая надежная конструкция, но и самая дорогая тоже.

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками.  Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан. Вот такие особенности работы центробежных самовсасывающих насосов. Если обратный клапан (он должен быть обязательно) на подающем трубопроводе стоит внизу, заполнять приходится и весь трубопровод, а для этого понадобится не один литр.

Название	Мощность	Напор	Максимальная глубина всасывания	Производительность	Материал корпуса	Подсоединительные размеры	Цена
Калибр НБЦ-380	380 Вт	25 м	9 м	28 л/мин	чугун	1 дюйм	32$
Metabo P 3300 G	900 Вт	45 м	8 м	55 л/мин	чугун (приводной вал из нержавеющей стали)	1 дюйм	87$
ЗУБР ЗНС-600	600 Вт	35 м	8 м	50 л/мин	пластик	1 дюйм	71$
Elitech НС 400В	400Вт	35 м	8 м	40 л/мин	чугун	25 мм	42$
PATRIOT QB70	750 Вт	65 м	8 м	60 л/мин	пластик	1 дюйм	58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 3700	1100 Вт	50 м	9 м (втроенный эжектор)	70 л/мин	чугун	1 дюйм	122$
БЕЛАМОС XI 13	1200 Вт	50 м	8 м	65 л/мин	нержавеющая сталь	1 дюйм	125$
БЕЛАМОС XA 06	600 Вт	33 м	8 м	47 л/мин	чугун	1 дюйм	75$

Вихревые

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом. Это делает проще его запуск в работу — не надо заполнять камеру водой или достаточно ее небольшого количества. Недостаток вихревых насосов — низкий КПД. Он не может быть выше 45-50%.

Название	Мощность	Напор (высота подъема)	Производительность	Глубина всасывания	Материал корпуса	Цена
LEO XKSm 60-1	370 Вт	40 м	40 л/мин	9 м	чугун	24$
LEO XKSm 80-1	750 Вт	70 м	60 л/мин	9 м	чугун	89$
AKO QB 60	370 Вт	30 м	28 л/мин	8 м	чугун	47$
AKO QB 70	550 Вт	45 м	40 л/мин	8 м	чугун	68 $
Pedrollo РКm 60	370 Вт	40 м	40 л/мин	8 м	чугун	77$
Pedrollo РК 65	500 Вт	55 м	50 л/мин	8 м	чугун	124$

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор. Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих. Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше. При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан. В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.

Вихревые и центробежные — сравнение и область применения

Сначала общие черты:

• максимальная глубина всасывания — 8-9 метров;
• способ установки — поверхностный;
• на всасывающем трубопроводе должна стоять труба или армированный шланг (обычный не ставить, его сплющит отрицательным давлением).

Теперь о том, в чем отличия между вихревыми и центробежными моделями. Вихревые насосы более компактные, стоят меньше, но при работе издают больше шума. Центробежные — более тихие, на выходе создают небольшое давление. Вихревые при тех же размерах крыльчатки и скорости ее вращения могут создать давление в 3-7 раз больше. Но нельзя сказать, что это их достоинство — далеко не всегда требуется большой напор на выходе. Например, он не нужен при поливе сада и огорода. Вода, подаваемая с высоким давлением просто размоет почву, обнажит корни. Потому в качестве насоса для полива лучше брать самовсасывающий насос центробежного типа.

Высокое давление на выходе может потребоваться при организации системы водоснабжения дома. Вот тут и потребуются характеристики вихревых насосов. Есть только у них один недостаток: они не могут обеспечить большой расход. Так что чаще для этих целей используют все тот же центробежный, но в паре с гидроаккумулятором. Правда, тогда это получается уже насосная станция.

Основной недостаток поверхностных центробежных самовсасывающих насосов — необходимость заполнять их водой перед стартом. Не самое приятное занятие, которое добавляет хлопот при использовании такой помпы для полива.

stroychik.ru

С. А. Федоров, главный специалист по насосам, «Вило РУС», Sergey.Fedorov@wilo.ru

Поэтому использование стандартных (или нормально всасывающих) насосов требует предварительной заливки линии всасывания (или откачки воздушного столба с помощью вакуумного насоса), установки специального клапана на погруженном в воду конце трубы (foot valve), а также постоянного контроля линии всасывания. Атмосферное давление над жидкостью при этом обеспечивает достаточные условия для работы до глубин порядка 6–8 м.

Рисунок 1. Применение центробежных насосов в режиме откачки из емкости снизу

Применение самовсасывающих насосов намного упрощает процесс. Самовсасывающие насосы могут откачивать небольшие объемы газа, а после завершения цикла дегазации на входе работать как обычные насосы. К классу самовсасывающих относится многочисленная группа объемных насосов (поршневые, винтовые, мембранные, шестеренные и т. д.) [1], а также эжекторные и периферийные насосы (side channel) [2].

Рисунок 2. Самовсасывающий центробежный насос с портом рециркуляции с напорной стороны: 1 – рабочее колесо, 2 – рабочая камера, 3 – рециркуляционная камера, 4 – порт рециркуляции, 5 – выходной патрубок

Центробежные насосы после небольших изменений в конструкции также могут получить заветные самовсасывающие свойства, например, если в корпус стандартного насоса устанавливается рециркуляционная камера 3 достаточного объема (рис. 2).

Перед началом работы в самовсасывающий насос заливается жидкость. Это обязательное условие. Сразу после старта имеющаяся в насосе вода откачивается из области перед рабочим колесом: в этой зоне создается разрежение, и воздух засасывается внутрь рабочего колеса. Смесь жидкости и газа раскручивается лопатками рабочего колеса и выбрасывается из рабочей камеры 2 в рециркуляционную камеру 3 (рис. 2). После этого скорость потока резко падает, вода стекает вниз, тогда как воздушная полость остается в верхней части насоса. Поскольку в рециркуляционной камере создается некоторый напор, воздух выдавливается из насоса через выходной патрубок 5, а вода снова поступает в рабочую камеру через порт 4. Процесс продолжается вплоть до полной дегазации входного тракта и самого насоса. Далее самовсасывающий насос работает в обычном режиме стандартного насоса с минимальными потоками в камере рециркуляции.

Конструкции самовсасывающих центробежных насосов могут отличаться. Так, рециркуляционный порт может находиться как со стороны периметра рабочей камеры, т. е. с напорной стороны (рис. 2), так и со стороны входа в рабочее колесо (рис. 3) [3].

Рисунок 3. Самовсасывающий центробежный насос с портом рециркуляции на входе в рабочее колесо: 1 – рабочее колесо, 2 – рабочая камера, 3 – камера рециркуляции, 4 – порт рециркуляции

Рециркуляционная камера может размещаться как вокруг рабочей камеры, так и наверху. Но в любом случае габариты самовсасывающих насосов заметно больше стандартных.

Рабочее колесо может быть как закрытым, так и полуоткрытым. В первом случае можно получить больший напор, но насос, как правило, предназначен для перекачки чистых или слабозагрязненных жидкостей. Во втором случае насос способен перекачивать сильнозагрязненные жидкости с крупными частицами.

На рис. 4 представлено поперечное сечение самовсасывающего центробежного насоса. В насосе используется полуоткрытое рабочее колесо со сменной накладной пластиной. Насос позволяет перекачивать сильно загрязненные жидкости с диаметром твердых включений до 75 мм в широком интервале подач и температур.

Рисунок 4. Самовсасывающий насос: 1 – входной патрубок с обратным клапаном, 2 – выходной патрубок, 3 – камера рециркуляции, 4 – входная камера, 5 – рабочее колесо, 6 – накладная пластина, 7 – торцевое уплотнение

Входной патрубок самовсасывающих насосов располагается в верхней части насоса и оснащен обратным клапаном. Такая конструкция позволяет оставлять в насосе достаточный для следующего включения объем воды.

Кроме обычных для стандартных насосов характеристик (зависимости напора, эффективности, мощности и NPSHr от подачи) важным и обязательным для самовсасывающих насосов параметром является время дегазации t_дег (режим priming). Это важный параметр, определяющий нормальную работу насоса на стадии дегазации. В этот период большая часть механической энергии передается жидкости внутри насоса, и она быстро нагревается. Часть жидкости может при этом испариться, а условия нормальной работы уплотнения могут нарушиться. Поэтому при значительном превышении указанного производителем времени дегазации насос следует выключить и разобраться с причинами задержки. Для подобных насосов время работы в режиме дегазации, как правило, не должно превышать нескольких минут. Время дегазации на заводе измеряется при диаметре трубы на входе, равном диаметру входного патрубка. При использовании других диаметров и значительных горизонтальных участков труб на входе время дегазации пересчитывается с помощью формул, обычно содержащихся в инструкции.

Для диагностики работы желательно установить вакуумметры на входной линии. Обычные диапазоны давлений в режиме дегазации для этих насосов – минус 500–600 мм рт. ст.

Критическим параметром для работы самовсасывающего насоса является величина зазора между краями лопаток рабочего колеса и языком рабочей камеры (рис. 5). Эффективность работы насоса с открытым рабочим колесом также во многом определяется зазором между плоскостью лопаток рабочего колеса, прилегающей к накладной пластине, и плоскостью пластины (рис. 4). При увеличении зазоров выше оптимальных значений эффективность насоса падает, а время дегазации растет. В некоторых насосах конструкция позволяет регулировать величину данных зазоров.

Рисунок 5. Величина зазора между краем рабочего колеса 1 и языком рабочей камеры 2 – важный параметр эффективной работы насоса

На процесс дегазации сильно влияет наличие даже небольших отверстий и щелей в линии всасывания. Например, работу насоса, выполняющего за 30 секунд дегазацию трубы диаметром DN 65 и глубиной 3 м, может свести на нет отверстие площадью порядка 0,1 см² [4].

По этой же причине в самовсасывающих насосах, как правило, не используются сальниковые уплотнения, так как проникновение воздуха через сальники при работе в режиме дегазации снижает эффективность процесса.

Необходимым условием бескавитационной работы самовсасывающих насосов (как и для стандартных насосов) является соотношение (1):

                          NPSHa > NPSHr,       (1)

где

NPSHa – напор жидкости на входе в насос,

NPSHr – заводская характеристика порога кавитации (определяется с запасом по отношению к NPSHr 3%).

Величина NPSHa в данном случае вычисляется по формуле (2):

              NPSHa = H_атм – H_пар – H_тр – H_ст,           (2)

где

H_атм – напор атмосферы,

H_пар – напор паров жидкости,

H_тр – потери напора на трение,

H_ст – статический перепад высот на входе.

Все слагаемые имеют значение напора или потери напора при движении жидкости от входа в трубу до входа в насос (рис. 6).

Рисунок 6. Работа самовсасывающего насоса

Соотношение (1) должно соблюдаться в течение всего процесса откачки, при этом уровень жидкости, температура, атмосферное давление, подача и, следовательно, потери на трение могут меняться. При работе вблизи максимальных глубин откачки такое изменение параметров может привести к кавитации и срыву кривой напора насоса H (Q) (рис. 9).

Рисунок 9. Характеристические кривые насоса при увеличении глубины Hст

При расчете самовсасывающего насоса для требуемой подачи Q_n вычисляется общий динамический напор H_d, включающий в себя общий перепад высот и общие потери. На рис. 7 представлена схема подъема жидкости насосом 2 из емкости 1 (максимальная глубина откачки H₁) через насыпь высотой H₂ в точку 3.

Рисунок 7. Применение самовсасывающего насоса

Необходимый напор насоса должен быть не меньше, чем:

                         H = H₁ + H₂ + H_тр,       (3)

где

H_тр – сумма всех потерь напора на элементах системы от точки 1 до точки 3.

В случае, если в точке 3 жидкость должна иметь некоторую энергию (например, для смыва или разрушения породы), в правой части уравнения (3) нужно добавить необходимую величину H₃.

На рис. 8 представлена кривая зависимости Q_в потока откачиваемого воздуха при дегазации в зависимости от глубины откачки H_ст некоторого самовсасывающего насоса. Максимальная глубина откачки H_м насоса – теоретическая величина, которая определяется как точка пересечения кривой Q_в с горизонтальной осью. На практике Н_м зависит не только от степени разрежения, но также от атмосферного давления, плотности жидкости, концентрации растворенных в ней газов, характера течения жидкости в емкости (например, появление воронок) и т. д.

Рисунок 8. Зависимость скорости откачки воздуха от глубины Hст

Поскольку насос может включаться при одном и отключаться при другом уровне жидкости, очевидно, что рабочие величины H_ст должны быть заведомо меньше H_м. Кроме того, нужно учитывать, что при увеличении H_ст и подачи Q величина NPSHa снижается (см. уравнение 2). Это может привести к кавитации и срыву характеристики насоса H (Q) в правой части кривой (рис. 9).

На рис. 9 представлена характеристическая кривая некоторого самовсасывающего насоса (синяя кривая 1) и набор кривых H (Q) (красные кривые 2) того же насоса при увеличении глубины откачки H_ст. Срыв характеристик (падающие участки кривых 2) происходит из-за кавитации при нарушении условия (1) [5].

При эксплуатации самовсасывающих насосов необходимо учитывать низкий напор на выходе насоса в течение периода дегазации. На рис. 10 представлен график зависимости давления самовсасывающего насоса от времени. Период дегазации (отрезок от точки 0 до точки 1) сменяется периодом роста давления (от точки 1 до точки 2), когда жидкость начинает заполнять объем насоса. Далее, после точки 2, напор насоса стабилизируется.

Рисунок 10. Зависимость давления Pвых самовсасывающего насоса от времени работы t после старта

В схемах без запорных элементов (рис. 11, а – схема со свободным сливом) воздух на стадии дегазации может свободно выходить из напорного патрубка, и никаких проблем не возникает. На схеме 11, б на выходе установлен обратный клапан 1, для открытия которого давления насоса в режиме дегазации, как правило, не хватает. Проблема решается установкой байпасной линии 2 (рис. 11, в). В этом случае воздух свободно стравливается через байпас при закрытом обратном клапане. После выхода на нормальный режим работы обратный клапан открывается, но часть потока продолжает через байпас сливаться обратно в исходную емкость.

Рисунок 11. Схемы работы самовсасывающих насосов

Типичными ошибками являются примеры, представленные ниже. На рис. 12,а вода, попавшая в напорный трубопровод (в области эллипса), не даст насосу при следующем включении завершить период дегазации. На рис. 12,б представлена схема откачки жидкости из цистерны. Жидкость, попавшая в ловушку перед насосом (область эллипса), при первом включении заблокирует процесс дегазации в дальнейшем.

Рисунок 12. Блокировка процессов дегазации и откачки

Поток через байпасную линию даже небольшого диаметра при больших напорах может быть достаточно большим, что снижает эффективность и меняет характеристики насоса. Решением может быть установка запорного вентиля как можно с меньшим гидравлическим сопротивлением (например, шаровой вентиль). Но более оптимальным выглядит установка автоматического вентиля дегазации 5 (рис. 13), открытого в нормальном состоянии и закрывающегося при попадании внутрь воды под напором.

При перекачке сильнозагрязненной жидкости ее скорость должна быть достаточна для подъема и перемещения частиц, а диаметр байпаса (рис. 13) достаточно большим, чтобы обеспечить дегазацию и не быть заблокированным грязью. Слив байпаса 6 нужно размещать как можно дальше от всасывающей трубы 1, чтобы жидкость в емкости не насыщалась воздухом.

Рисунок 13. Схема с установкой автоматического вентиля дегазации: 1 – линия всасывания, 2 – насос, 3 – обратный клапан, 4 – напорный патрубок, 5 – автоматический вентиль, 6 – байпас

Мобильные самовсасывающие центробежные насосы с приводом от дизельных и бензиновых двигателей широко используются в полевых условиях (рис. 14). Стандартные фитинги и шланги позволяют оперативно включиться в работу.

Рисунок 14. Самовсасывающий насос на тележке

В целом самовсасывающие насосы, имея большие габариты и меньшую эффективность по сравнению с нормально всасывающими насосами, обеспечивают надежную работу при откачке даже сильнозагрязненных жидкостей с глубины до 8 м и незаменимы в экстренных случаях.

Литература

1. Volk M. Pump characteristics and applications, 2005.
2. Sterling Fluid Systems B. V., Basic principles for the design of centrifugal pump installations, 2003.
3. Karassik I. J., McGuire T. Centrifugal pumps, 1998.
4. Petersen R. Self-priming pumps: it’s the system // Pump Handbook Series. – V. 1 – P. 205–208.
5. The Gorman-Rupp company, Pump application manual, 2003.

www.abok.ru