Как работает насос


Топливный насос – один из важных компонентов оснастки двигателя автомобиля. Благодаря работе такого механизма обеспечивается снабжение мотора машины рабочим ресурсом. Разработаны, выпускаются и устанавливаются на автомобильных моторах разные по исполнению топливные насосы. В частности, широкое распространение получили механические и электрические конструкции. Причём механический вариант – это быстро стареющее, постепенно утрачивающее актуальность эксплуатации оборудование. Всё больший приоритет относительно применения на автомобилях получают электрические конструкции. Рассмотрим обе системы и связанные нюансы эксплуатации.

Топливный насос двигателя автомобиля (механическая конструкция)

Устройства механического типа используются совместно с моторами устаревших модификаций, где применяются карбюраторы. Правда, встречаются модели автомобилей, где отмечается дополнительное присутствие электрического топливного насоса низкого давления, установленного непосредственно внутри бензобака или рядом.


Функционально механической помпой организуется откачка ресурса из бензобака с последующим нагнетанием в область карбюратора. Такое действие происходит, когда двигатель автомобиля запускается или уже находится в рабочем состоянии.

Принцип работы механической помпы

Принцип работы механического топливного насоса сопровождается контактом плечевого рычага с телом распределительного вала. Моменты движения рычага передаются резиновой диафрагме, находящейся внутри конструкции помпы. Как результат, диафрагма периодически движется вверх — вниз.

МЕХАНИЧЕСКИЕ

Топливный насос автомобиля механический - классическая конструкция
Конструкция механического типа: 1 – плечевой рычаг под распределительный вал; 2 – упорные пружины; 3 – пружина диафрагмы; 4 – диафрагма; 5 – клапан; 6 – чаша; 7 – выходной патрубок

Движением диафрагмы вверх вниз создаётся вакуум и давление, благодаря чему топливо втягивается в область насоса и проталкивается вперёд. Однонаправленное движение образуется благодаря обратным клапанам, встроенным внутри конструкции топливного автомобильного насоса. Механическую систему отличает довольно низкое давление 0,27 – 0,68 АТИ. Однако карбюраторная система как раз и рассчитана на небольшое давление.

Топливный насос двигателя автомобиля (электрическая конструкция)  


Другая конструкция — электрический топливный насос, традиционно присутствует на двигателях, где используется система впрыска топлива. Помпа предназначена для перекачки топлива из бензобака в систему инжекторов. Электрический аппарат подаёт топливо под высоким давлением (от 2 до 6 АТИ), обеспечивая качественное распыление инжекторами в область камеры сгорания.

Здесь имеет значение давление жидкости, соответствующее техническим характеристикам, чем обеспечивается правильная (качественная) работа автомобильного двигателя. Крайне низкое давление, создаваемое насосом, приводит к обеднённой подаче, провоцируя:

  • сбои процесса зажигания,
  • нестабильность работы мотора,
  • полную остановку работы двигателя.

Чрезмерно высокое давление также приводит к нарушениям работы автомобильного мотора, выбросам топлива в атмосферу, загрязнению окружающей среды.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Топливный насос автомобиля электрический - классическая конструкция
Электрическая конструкция перекачивающего аппарата: 1 – выпускной клапан; 2 – впускной клапан; 3 – камера; 4 – диафрагма; 5 – упорная пружина; 6 – соленоид; 7 – вал; 8 – контактный элемент

Электрические топливные насосы обычно смонтированы внутри топливного бака, но также не исключены варианты монтажа снаружи ёмкости. Встречаются модели автомобилей, где присутствуют одновременно два аппарата:


  1. Подкачивающий насос (установлен внутри бака).
  2. Основной насос (установлен снаружи топливной ёмкости).

Расположение непосредственно внутри бака с топливом помогает снизить шумовую составляющую. К тому же погружение оборудования в жидкость улучшает эффект смазки и охлаждение электродвигателя. Однако постоянная эксплуатация автомобиля при заполнении топливного бака менее чем на 1/4, приводит к сокращению срока службы насоса, что, как правило, обусловлено фактором перегрева.

Не полностью залитый топливом бак автомобиля также увеличивает риск кратковременного холостого хода насоса (работа без топлива) при резких поворотах, торможении или ускорении в процессе движения машины. Не исключены также физические повреждения электрической конструкции по причине недостаточного охлаждения и смазки.

Типичные исполнения электрических топливных помп

Электрические топливные насосы изготавливают разных конструкций. Устаревшие модели традиционно представляют насос с «поршневыми ячейками» прямого вытеснения. Здесь используются ролики, установленные на смещённом диске, который вращается внутри стального кольца. Топливо втягивается внутрь пространства (ячейки) между роликами и проталкивается от входа насоса к выходу.


Вал роликовых насосов обычно вращается на скорости около 3000 об/мин. Роликовый тип топливной помпы создаёт очень высокое давление, скорость потока поддерживается постоянной. Однако выход на устройстве носит импульсный характер, поэтому топливная магистраль после насоса дополняется глушителем, ослабляющим импульсное давление.

Другим типом позитивно-смещаемого насоса выступает так называемая «героторная» конструкция. Эта система аналогична масляному насосу и работает по принципу движения смещаемого ротора для проталкивания топлива к выходному коллектору. Героторные топливные насосы поддерживают скорость вращения ротора  на уровне 4000 об/мин.

УНИВЕРСАЛ

Топливный насос автомобиля - конструкция турбинного типа
Конструкция «турбинного» исполнения, устанавливаемая на современных моделях авто: 1 – поток топлива; 2 – лопастное колесо турбины; 3 – электрический мотор в защитном кожухе; 4 – клапан одностороннего движения; 5 – выход

Моторы многих современных автомобилей комплектуются топливным насосом турбинного типа. Лопасти турбины проталкивают топливо по ходу движения в момент вращения рабочего колеса. Этот тип помп не имеет отношения к системам прямого вытеснения, соответственно:

  • отсутствуют пульсации потока,
  • отмечается плавность хода механизма,
  • для конструкции характерна тихая работа.

При этом системой поддерживается высокоскоростное вращение (до 7000 об/мин), потребляется меньше тока по сравнению с насосами более старого исполнения. Конструкция также отличается менее сложной механикой и отмечается долговечностью в эксплуатации.

Как работает электрическая конструкция топливного насоса?

Поворотом ключа зажигания модуль управления силовым агрегатом подаёт питание на реле, через контактную группу которого подаётся напряжение на двигатель топливного насоса. Двигатель начинает вращаться, создавая давление в топливной системе. Системный таймер при этом ограничивает продолжительность работы насоса до запуска двигателя автомобиля.

Топливо забирается через впускной патрубок, проходит сетчатый фильтр. Затем поток жидкости направляется через односторонний обратный клапан (которым поддерживается остаточное давление в системе, когда насос не работает) и выталкивается по направлению к топливной линии и следующему фильтру.

Топливный фильтр используется для отсечки:

  • ржавчины,
  • грязевых отложений,
  • других твёрдых частиц,

предотвращая засорение такими частицами топливных форсунок.

Далее поток поступает в топливную рампу двигателя и направляется к отдельно взятым топливным форсункам. Регулятором топливной рампы поддерживается необходимая величина давления топлива, излишнее давление сбрасывается обратно в бак.

ЛУБРИКАТОР


Схема топливной системы автомобиля с топливным насосом
Схема транспортировки топливного ресурса для конструкции автомобиля: 1 – форсунки автомобильного мотора; 2 – направляющая насадка; 3 – регулятор давления; 4 – линия передачи; 5 – фильтр тонкой очистки; 6 – заправочный бак; 7 – угольный фильтр грубой очистки; 8 – сетчатый фильтр; 9 – помпа топливная

Более современные автомобили оснащаются безвозвратными системами. Здесь регулятор давления топлива расположен непосредственно внутри топливного бака и является частью модуля топливного насоса. Такие конструкции не предусматривают наличия линии возврата топлива от двигателя обратно в бак.

Топливный электрический насос работает непрерывно, пока двигатель автомобиля работает, и ключ зажигания активирован. Допускается работа с постоянной или переменной скоростью в зависимости от нагрузки и скорости автомобильного мотора. Если двигатель авто заглохнет, автоматика обнаружит потерю сигнала оборотов и выключит электрический топливный насос.

Неисправности автомобильных топливных насосов


Рассматривая возможные дефекты описываемых устройств, отметим прежде проблемы механических конструкций. Собственно, главной проблемой, с которой сталкиваются владельцы машин, является неработоспособность помпы в виду разных причин.

Так утечка через диафрагму или односторонний клапан конструкции механического топливного насоса приводит к потере давления топлива и снижению питания карбюратора. Этот дефект сопровождается сбоями в работе мотора:

  • осечками запуска двигателя,
  • нестабильностью оборотов,
  • периодическим прекращением работы мотора.

Если же насос полностью выходит из строя, топливо не поступает в карбюратор, двигатель попросту не запускается. Утечки топлива являются еще одной распространенной проблемой, обычно из-за появления трещин или мелких отверстий в резиновой диафрагме. Ослабление впускных или выпускных фитингов также создаёт проблемы в работе.

Как проверить работу механического топливного насоса?

Механическую конструкцию допустимо проверить на работоспособность одним из четырёх способов:

  1. Визуальный осмотр.
  2. Прокачка дросселем.
  3. Отсоединение топливной линии.
  4. Проверка давления.

Для первого варианта достаточно осмотреть устройство. Если заметна утечка топлива, скорее всего, вышла из строя мембрана. Тогда топливный механический насос необходимо заменить.

МЕМБРАННЫЙ


Топливный насос автомобиля и замена при необходимости
Менять помпу – процедура довольно обременительная, как с финансовой точки зрения, так и в плане исполнения механической работы. Поэтому желательно выстроить качество работы аппарата, чтобы обеспечить долговечность

Вариант второй предполагает съём воздушного фильтра, после чего наблюдая за горловиной карбюратора, необходимо прокачать дроссельную тягу. Если насос рабочий, отметится впрыск топлива в карбюратор. В противном случае возможные причины:

  • забит фильтр,
  • засорен топливопровод,
  • нет топлива в баке,
  • неисправен топливный насос.

Третий вариант проверки – отсоединение топливной линии в точке, подключенной на карбюраторе. Отключенный конец трубопровода нужно поместить внутрь подходящей ёмкости. Затем потребуется прокрутить мотор, наблюдая за выходом топлива из трубки. Если наблюдается достаточно сильный выброс топлива из трубки – аппарат исправен. В противном случае возможен любой из дефектов, отмеченных выше.

Наконец, четвёртый вариант проверки – давлением. В этом случае потребуется манометр, который подключают на выходе топливного насоса. Затем проворачивают мотор, одновременно контролируя показания манометра. Показания должны соответствовать значениям, указанным в спецификации.


Как проверить работоспособность электрического насоса?

Традиционный способ диагностики — прослушивание работы механизма на присутствие посторонних шумов сразу после активации ключа зажигания. Отсутствие шумов работы механизма электрической помпы указывает на исправность аппарата.

Проверить работоспособность устройства можно и по характерному запаху выхлопных газов, испускаемых выхлопной трубой при запуске автомобильного двигателя. Если запах газов не чувствуется, такая ситуация указывает на недостаток топлива в двигателе. Причиной тому может стать:

  • неисправность электрической помпы,
  • неисправность реле помпы,
  • выгорание предохранителя,
  • нарушение проводного соединения.

Автоматика большинства моделей автомобилей не предусматривает определение неисправности электрической помпы посредством диагностических кодов. Также отсутствует контрольная лампа работы помпы. Двигатель автомобиля нормально проворачивается стартером, искра на свечах присутствует, но мотор не запустится за неимением топлива.

 

Более продвинутые конструкции автомобильных двигателей оснащаются тестовым фитингом давления топлива, установленным обычно на рампе. Достаточно прикрепить к фитингу проверочный манометр, чтобы определить давление топлива. Также вместо фитинга может устанавливаться датчик давления.

Если давление топлива равно нулю, электрическая помпа не работает. Если значение давления топлива меньше указанного спецификацией, требуется дальнейшая диагностика для определения причины. Тогда возможны неисправности:

  • регулятора давления топлива,
  • линейной магистрали,
  • линейных фильтров,
  • электрических цепей.

Еще один способ определить работоспособность топливной помпы, — залить небольшое количество энергоресурса в область дроссельной заслонки. Если двигатель автомобиля запускается, работает некоторое время, после чего глохнет, — это явный признак дефектов электрической помпы.

Источник: zetsila.ru

Конструкция современного центробежного насоса

  • Современная классификация
  • Основные элементы
  • Принцип работы
  • Преимущества использования
  • Применение в промышленности
  • Правильная эксплуатация
  • Дополнительные моменты

Сегодня центробежные насосы представляют собой оборудование, которое используется для перекачки жидкости. Это обеспечивается за счет создания в нем центробежной силы.

Как работает насос

Центробежный насос применяется для перекачки жидкости. Он может работать как на поверхности, так и на глубине.

Устройство такого самовсасывающего агрегата достаточно простое. Однако существует несколько его разновидностей. Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет производить работы даже на глубине. Об этом и стоит поговорить более подробно.

Современная классификация

Условно все виды центробежных насосов принято разделять на несколько основных типов, которые различаются между собой по принципу устройства рабочих органов. Среди них можно выделить:

Как работает насос

Схема классификации центробежных насосов.

  1. Одноступенчатые агрегаты, которые являются самыми простыми в плане конструкции. Они могут производиться в горизонтальном или вертикальном исполнении.
  2. Многоступенчатые агрегаты. Позволяют перекачивать куда больше жидкости, чем одноступенчатые собратья. Это достигается за счет использования не одного, а нескольких рабочих органов. Здесь таковыми являются колеса.
  3. Полупогружные насосы также используются достаточно часто. Их конструкция может быть представлена только в вертикальном исполнении. Нижняя часть таких агрегатов может устанавливаться даже в воду.
  4. Погружные агрегаты нашли свое применение в скважинах. Они представляют собой герметичный корпус, в который и помещается рабочий агрегат. Им не страшны никакие жидкие среды.
  5. Двустороннего типа насосы используются тоже достаточно часто. В них нагнетательный и всасывающий элементы находятся на одной оси.
  6. Герметичные агрегаты. Их прямое назначение заключается в работе с опасными химическими жидкостями. Такой насос состоит из герметичного корпуса и рабочего органа. Крепление колеса может быть выполнено в двух основных видах. В первом случае оно непосредственно крепится на вал двигателя, а во втором сцепление производится за счет использования магнитной муфты.

Это и есть основные виды центробежных насосов, которые нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

Основные элементы

Как работает насос

Схема устройства центробежного насоса.

Сегодня современные центробежные насосы разных типов имеют приблизительно одинаковую структуру. Здесь имеется корпус и рабочий орган, представляющий собой колесо. Разумеется, это не то колесо, которое мы привыкли видеть в стандартном исполнении. На нем расположены специальные лопасти, которые перемещают жидкость внутри агрегата. В результате действия центробежной силы жидкость перемещается от приемного устройства к выходному клапану. Здесь создается определенное давление. Под его действием она и начинает подниматься наружу или перемещаться.

На центробежных насосах достаточно часто устанавливается и другое оборудование, которое делает их конструкцию универсальной для использования по тому или иному назначению. К примеру, здесь могут быть расположены следующие элементы:

Как работает насос

Для измерения разряжение воздуха в центробежном насосе можно использовать вакуумметр.

  1. Приемный обратный клапан, который служит для предотвращения залива корпуса перед активацией системы. Здесь расположена сетка, играющая роль фильтрующего элемента.
  2. Задвижка, позволяющая перекрывать воду и открывать ее поток.
  3. Вакуумметр, предназначенный для измерения разряжения воздуха. Этот элемент конструкции очень важен. Он устанавливается в трубопроводе между насосом и задвижкой. Если в системе присутствует лишний воздух, то его обязательно необходимо удалять. Делается это с помощью специального крана, установленного в трубопроводе.
  4. На напорном патрубке агрегата устанавливается манометр. Этот прибор служит для измерения давления, создаваемого насосом.
  5. Предохранительный клапан, защищающий систему от гидравлического удара.

Принцип работы

Как было выяснено ранее, основное назначение агрегатов данного типа является в создании напора жидкости для ее перемещения. Принцип работы центробежного насоса достаточно прост. В корпусе под действием вращения колеса создаются центробежные силы, которые заставляют жидкость перемещаться.

Как работает насос

Схема принципа работы центробежного насоса.

Причем назначение у насосов такого типа может быть разнообразным. Он необязательно используется только для перемещения воды. Его можно использовать для транспортировки и других жидкостей. Само рабочее колесо насаживается на рабочий вал. Тот, в свою очередь, соединяется с двигателем системы при помощи магнитной муфты. В результате вращения двигателя происходит вращение рабочего органа. Для перекачивания жидких веществ нет более удобного метода. Сегодня именно центробежные насосы заняли свою нишу в транспортировке жидких материалов.

Конструкция агрегата такова, что они работают исключительно в тех случаях, когда корпус насоса наполнен водой. Если он пуст, то происходит холостая работа оборудования. То есть вращение колеса есть, но при этом никакого перемещения нет.

Всасывающий патрубок предназначен для подачи жидкости внутрь агрегата. Здесь может находиться не только одно колесо, их может быть несколько. При этом все они надежно и жестко закреплены на валу двигателя. Когда насос включается, жидкость поступает в его корпус. Далее под действием центробежной силы, которая создается колесами, она начинает отбрасываться к его краям. Под действием этой силы происходит закачка воды в трубопровод. Именно такова конструкция центробежного насоса, который в последние годы становится незаменимым агрегатом во многих отраслях техники и науки.

Преимущества использования

Как работает насос

Схема работы всасывающего патрубка в центробежном насосе.

Здесь можно выделить два основных типа преимуществ: конструктивные и функциональные. О них и стоит поговорить более подробно. Эти устройства весьма компактны. Здесь идет речь о представлении в относительно небольшом корпусе всех рабочих элементов. Для их установки не требуется большое пространство. Ввиду своей простоты, центробежные насосы имеют относительно небольшую массу и габариты. Разумеется, все зависит от мощности агрегата, но в большинстве случаев такой насос можно перемещать и одному человеку. Простота конструкции сказывается и на долговечности оборудования. К тому же такие агрегаты легко монтировать практически в любом месте.

Что касается функциональных преимуществ, то их здесь предостаточно. Подобные агрегаты плавно подают воду в систему, что достигается за счет использования системы гашения гидроудара. Такая система достаточно легко запускается и регулируется.

Стоимость центробежных насосов невелика. Именно поэтому они и пользуются весьма внушительным спросом на рынке. Стоит отметить, что их можно применять не только для перемещения чистых жидкостей, но и тех, которые содержат в своем составе различные примеси.

Применение в промышленности

Как работает насос

Схема установки для добычи нефти: 1-центробежный насос; 2-электродвигатель; 3 — кабель в сборе; 4 -колонна насосно-компрессорных труб; 5-металлические пояса; 6- электрод; 7 — диэлектрический центратор; 8- кабель бронированный; 9 – сборка диодная; 10- уплотнительное устройство; 11-трансформаторная комплексная подстанция.

Сегодня центробежные насосы используются повсеместно. Их конструкция такова, что позволяет их монтировать в тех местах, где другое оборудование просто не может быть установлено ввиду больших габаритов. В химической и нефтяной отрасли эти агрегаты просто незаменимы. Они способны перемещать под высоким давлением тяжелые компоненты, различные смеси, кислоты, нефтепродукты и так далее. Все это сказывается на огромном спросе на такие агрегаты в современной газовой, нефтяной и химической промышленности.

При этом они способны поддерживать постоянное давление при изменении температуры рабочей жидкости. Это заставляет людей использовать подобные агрегаты для организации принудительной циркуляции в отопительных системах. При работе с котлом насосы просто необходимы. В большинстве случаев речь идет о циркуляции воды внутри замкнутого контура. Именно здесь и находят свое использование центробежные насосы. Благо их конструкция позволяет это делать.

Погружные агрегаты нашли свое применение при очистке воды из скважин.

Они могут применяться для работы с чистыми и загрязненными жидкостями. Именно поэтому погружные центробежные насосы часто используются для прокачки скважин после их бурения. Также подобные агрегаты находят себя при выкачивании воды из затопленных помещений. Вся жидкость в данном случае уходит в считанные минуты.

Самовсасывающий насос способен стать частью практически любого агрегата, который перегоняет жидкость практически любого уровня загрязненности.

Правильная эксплуатация

Как работает насос

Для того, чтобы защитить насос от попадания крупных инородных тел, рекомендуется на входе установить фильтр.

Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет его использовать практически повсеместно. Он достаточно надежен, но это вовсе не означает, что он не может выйти из строя. Для того чтобы агрегат прослужил дольше, его необходимо комплектовать самой разнообразной контрольной и измерительной аппаратурой, которая позволит производить контроль всех его параметров и параметров жидкости, с которой он работает. От этого напрямую зависит срок службы агрегата.

Чтобы защитить агрегат от различных крупных инородных тел, на входе рекомендуется монтировать фильтр. Он позволит защитить все рабочие органы насоса от поломок.

Как уже отмечалось ранее, на большинстве моделей имеются средства для защиты от гидроудара. Здесь они представлены обратным клапаном и манометром. В случае возникновения непредвиденной ситуации манометр подает сигнал на обратный клапан, который открывается и нормализует работу агрегата.

Когда речь идет о выборе габаритных размеров насоса, стоит ориентироваться на максимальную производительность, которая должна достигаться за его счет. При этом важно учитывать, сколько жидкости через него будет проходить в самые тяжелые рабочие дни. При выборе стоит ориентироваться на кривую работы агрегата. Рабочая характеристика должна занимать ее центральное положение. Это обеспечит оптимальный режим функционирования всей системы в целом.

При выборе агрегата нужно обязательно обращать внимание на те материалы, из которых сделан его корпус и рабочие части. Для сред, которые обладают высокой коррозионной активностью, стоит выбирать соответствующие материалы. Они должны отлично препятствовать появлению ржавчины на корпусе и рабочих элементах.

Как работает насос

Технические характеристики центробежного насоса.

Узлы уплотнения определяются физическими и химическими свойствами жидкости, которую ему предстоит перемещать. Он должен справляться со всей нагрузкой, которая на него будет действовать. Поэтому к выбору уплотнения стоит подходить предельно аккуратно. Чаще всего в качестве таких элементов используются сальники. Однако они не всегда способны справляться со всей нагрузкой, которая на них будет действовать. Иногда лучше будет применять другие механические уплотнители различного типа и вида.

Рабочая мощность агрегата должна определяться по графикам кривых зависимостей его характеристик. Стоит смотреть на пиковое значение этого параметра, и относительно него и делать выводы о целесообразности покупки данного насоса. Если максимальная мощность не удовлетворяет всем параметрам системы, то нужно поискать агрегат другого типа.

Дополнительные моменты

Особое внимание стоит уделить защите самого двигателя агрегата. Здесь обязательно должен быть установлен отдельный автомат. Конструкция двигателя такова, что он со временем может выходить из строя. Именно поэтому защита от перегрузок и коротких замыканий просто необходима. Это позволит в значительной степени продлить срок эксплуатации агрегата.

Автоматический выключатель позволит предотвратить сгорание двигателя при возникновении перегрузок в системе. Они чаще всего бывают связаны с заклиниванием рабочего органа ввиду попадания в лопасти различных инородных тел. Чаще всего речь идет о твердых частицах, расположенных в жидкости.

Если не будет подключен автомат, то система может попросту сгореть. Однофазные двигатели менее надежны в этом отношении, чем трехфазные.

Источник: vse-o-kanalizacii.ru

Сферы применения

Благодаря своей универсальности, высокой эффективности и надежности центробежные насосы сегодня успешно применяются практически везде. Если говорить о наиболее популярных областях использования насосов центробежного типа, то сюда следует отнести:

  • организацию технического водоснабжения на предприятиях, работающих в различных отраслях промышленности;
  • перекачивание и транспортировку технических жидкостей различного типа между объектами производства;
  • оснащение систем полива растений и подачу воды на животноводческие фермы;
  • организацию системы водоснабжения населенных пунктов;
  • оснащение автономных систем водоснабжения, используемых собственниками загородных домов и дач для бытовых нужд и организации полива растений на приусадебном участке.

Для того чтобы понять, в чем состоит причина универсальности и высокой эффективности гидромашин центробежного типа, следует разобраться в том, из каких конструктивных элементов состоит и как работает такое оборудование.

Особенности конструкции и принцип действия

Если рассмотреть устройство центробежного насоса в разрезе, то в конструкции такого оборудования можно выделить следующие элементы.

  • Электродвигатель в устройстве центробежного насоса играет роль приводного элемента. Та часть внутренней конструкции центробежного насоса, где располагается его приводной электродвигатель, тщательно герметизируется, что необходимо для защиты силового агрегата от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Вал насоса передает вращение от электродвигателя рабочему колесу.
  • Конструкция центробежного насоса обязательно включает в себя рабочее колесо, на внешней цилиндрической поверхности которого расположены лопатки, перемещающие перекачиваемую жидкую среду по внутренней камере устройства.
  • Подшипниковые узлы обеспечивают легкое вращение вала с зафиксированным на нем рабочим колесом.
  • Уплотнительные элементы защищают узлы внутренней конструкции гидромашины от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Корпус насоса, как правило, выполнен в форме улитки и оснащен двумя патрубками – всасывающим и напорным.

Конструктивная схема центробежного насоса, кроме вышеперечисленных деталей, может включать в себя ряд дополнительных элементов:

  1. шланг, по которому перекачиваемая жидкая среда поступает в напорную магистраль;
  2. шланг, по которому жидкость поступает во внутреннюю камеру устройства;
  3. обратный клапан, препятствующий перемещению уже перекачанной жидкой среды в обратном направлении;
  4. фильтр грубой очистки, не дающий твердым включениям, содержащимся в составе жидкой среды, попадать во внутреннюю часть помпы;
  5. вакуумметр, при помощи которого осуществляется контроль за степенью разреженности воздуха в рабочей камере;
  6. манометр, посредством которого можно контролировать давление потока жидкой среды, создаваемого насосным оборудованием;
  7. элементы запорной арматуры, позволяющей регулировать параметры потока жидкой среды, поступающей в насос и выходящей из него.

Устройство и принцип действия любых центробежных насосов отличаются простотой. Так, принцип действия центробежного насоса заключается в следующем.

  • Жидкая среда, попадающая во внутреннюю рабочую камеру, захватывается лопатками рабочего колеса и начинает перемещаться вместе с ними.
  • Под воздействием центробежной силы жидкая среда отбрасывается к стенкам рабочей камеры, где создается избыточное давление.
  • Находясь под избыточным давлением, жидкая среда выталкивается через напорный патрубок.
  • В тот момент, когда жидкая среда из центральной части рабочей камеры отбрасывается к стенкам, создается разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание новой порции жидкости через входной патрубок.

Принцип работы центробежного насоса, описанный выше, относится к моделям как поверхностного, так и погружного типа. Основную функцию центробежного насосного оборудования выполняет рабочее колесо с лопатками. В соответствии с описанным выше принципом действия центробежных насосов такие устройства обеспечивают всасывание перекачиваемой жидкой среды и ее выталкивание в напорную магистраль в постоянном режиме, что гарантирует стабильность параметров создаваемого потока.

Следует иметь в виду, что центробежный насос нельзя эксплуатировать, если в его внутренней рабочей камере отсутствует жидкая среда. Если пренебречь этим важным требованием, то центробежный насос просто выйдет из строя.

Основные разновидности

На современном рынке предлагаются центробежные электронасосы различных типов, отличающиеся друг от друга как конструктивными особенностями, так и техническими характеристиками. Классификация центробежных насосов проводится по целому ряду параметров, что следует учитывать, выбирая такое оборудование для определенных целей.

В зависимости от расположения оборудования относительно перекачиваемой им жидкой среды различают следующие типы центробежных насосов:

  • поверхностное насосное оборудование;
  • насосы погружного типа.

Центробежные поверхностные насосы, как следует из их названия, устанавливаются на поверхности земли, в непосредственной близости к обслуживаемой таким устройством скважине. Откачивание жидкой среды при использовании насосов данного типа осуществляется через специальный шланг или трубу, которые опускаются в подземный источник.

Основное преимущество центробежных поверхностных насосов заключается в том, что их расположение значительно упрощает их техническое обслуживание и ремонт. Недостатки центробежных насосов поверхностного типа немногочисленны, но в некоторых ситуациях имеют решающее значение. Сюда чаще всего относят:

  • не слишком высокую мощность, что не позволяет использовать такие устройства для откачивания жидкой среды из подземных источников, глубина которых превышает 10 метров;
  • большой риск работы на холостом ходу;
  • меньшая, чем у погружных помп, производительность.

Погружные центробежные насосы, принцип работы которых практически ничем не отличается от функционирования устройств поверхностного типа, при эксплуатации располагаются в толще перекачиваемой жидкой среды. Для фиксации погружных насосов в подземном источнике на требуемой глубине используется трос, нижний конец которого привязывается к корпусу устройства, а верхний крепится к специальной перекладине, располагаемой на поверхности земли. Тот факт, что гидравлический погружной насос в процессе эксплуатации находится в толще жидкой среды, объясняет высокие требования, предъявляемые к герметичности корпуса такого оборудования.

Достоинства насосов погружного типа, как уже говорилось выше, заключаются в том, что даже при меньших габаритах корпуса такие устройства способны создавать более высокий напор перекачиваемой ими жидкой среды, чем поверхностное насосное оборудование. Естественно, есть у погружных центробежных насосов и недостатки, наиболее значимым из которых является сложность технического обслуживания и ремонта: для осуществления этих процедур следует сначала извлечь гидромашину из подземного источника.

На различные типы насосы центробежного типа разделяются и по такому параметру, как количество рабочих колес. Так, в зависимости от данного параметра различают:

  • центробежные одноступенчатые насосы, которые оснащены одним рабочим колесом;
  • устройства многоступенчатого типа, которые, соответственно, имеют несколько рабочих колес, фиксируемых на одном вращающемся валу.

Особенности устройства и принципа работы центробежных насосов многоступенчатого типа заключаются в том, что жидкая среда в процессе ее перекачивания таким оборудованием последовательно перемещается между его ступенями, что способствует значительному увеличению значения ее напора на выходе. Значение напора насоса, состоящего из нескольких ступеней, является суммой значений напора, создаваемого каждым рабочим колесом такого устройства.

Насосы центробежного типа классифицируют и по конструктивному исполнению ротора. Так, в зависимости от данного параметра различают:

  • насосное оборудование с «мокрым» ротором;
  • центробежные устройства с «сухим» ротором.

В насосах первого типа как рабочее колесо, так и ротор постоянно находятся в контакте с перекачиваемой жидкой средой, которая обеспечивает смазывание и охлаждение движущихся частей насоса. За счет такой конструктивной особенности сделать элементы внутренней конструкции насосов с «мокрым» ротором большими не представляется возможным, поэтому оборудование данного типа, как правило, характеризуется невысокой мощностью.

В центробежных насосах с «сухим» ротором, принцип действия которых практически ничем не отличается от особенностей функционирования любого другого центробежного насосного оборудования, с перекачиваемой жидкой средой контактирует только рабочее колесо, вращение на которое передается от ротора и приводного электродвигателя, расположенных в герметичном отсеке. Центробежное насосное оборудование с «сухим» ротором отличается более высокой мощностью и, соответственно, потребляет значительно больше электроэнергии, чем устройства, оснащенные «мокрым» ротором.

Рекомендации по выбору модели

Выбирая насос центробежного типа, следует обращать основное внимание не на фото такого устройства на сайте интернет-магазина, а на технические параметры приобретаемой гидромашины. Сначала следует четко сформулировать, для чего вы планируете использовать такое оборудование, то есть определиться с назначением центробежного насоса в конкретной ситуации. В зависимости от того, для чего необходимо насосное оборудование, его подбирают по ряду параметров, среди которых:

  1. глубина, с которой насос в состоянии откачивать жидкую среду из подземного источника (данный параметр характеризует расстояние, измеряемое между корпусом оборудования и нижней отметкой подземного источника, на которой располагается жидкая среда);
  2. коэффициент полезного действия, по которому можно определить, насколько эффективным является выбираемое насосное оборудование;
  3. производительность, по которой можно определить, какое количество жидкой среды насос способен перекачать в единицу времени;
  4. напор жидкой среды, который способен сформировать насос (данный параметр, измеряемый в метрах водяного столба, представляет собой разницу между давлением потока жидкой среды, поступающей в насос через входной патрубок, и давлением потока, создаваемого таким устройством в напорной магистрали);
  5. гидравлический показатель обслуживаемой насосом трубопроводной системы, который указывает на то, насколько снизится давление потока жидкой среды, перекачиваемой насосным оборудованием, при ее транспортировке по системе;
  6. мощность приводного электродвигателя, которая, соответственно, передается на вал устройства с закрепленным на нем рабочим колесом;
  7. максимальное давление потока жидкой среды, при котором насос в состоянии функционировать в штатном режиме;
  8. энергоэффективность устройства, которая указывает на то, какое количество электрической энергии насос затрачивает на то, чтобы перекачать определенный объем жидкой среды.

Преимущества и недостатки

Широкое применение центробежных насосов как в промышленности, так и для решения бытовых задач объясняется целым рядом достоинств, которыми отличается такое оборудование. К наиболее значимым преимуществам гидромашин данного типа следует отнести:

  • высокую производительность, которую обеспечивают конструктивные особенности и принцип действия таких устройств;
  • стабильность параметров потока жидкой среды, создаваемого насосным оборудованием данного типа;
  • компактные габариты и небольшой вес;
  • простоту технического обслуживания, для чего можно не привлекать сторонних специалистов, выполняя все необходимые процедуры самостоятельно при помощи набора простейших инструментов;
  • длительный эксплуатационный срок.

Естественно, следует рассмотреть и недостатки подобных устройств.

  • Насосное оборудование данного типа нельзя использовать, пока его внутренняя рабочая камера не будет заполнена жидкой средой. Если пренебречь этим требованием, то гидромашина достаточно быстро выйдет из строя.
  • При использовании одноступенчатых центробежных насосов создать высокий напор в обслуживаемой такими устройствами трубопроводной системе не получится: для этого следует применять оборудование, оснащенное несколькими рабочими колесами.

Таким образом, недостатков у центробежного насоса, устройство которого подробно рассмотрено выше, немного, и они в полной мере нивелируются его достоинствами. Это объясняет высокую популярность данного оборудования как у специалистов производственных предприятий, так и у частных пользователей, активно применяющих его для оснащения автономных систем водоснабжения.

Источник: met-all.org

Принцип работы

Владельцу насосной станции, самостоятельно монтирующему и обслуживающему компоненты, необходимо знать, как работает насос центробежного типа.

В конструктивную схему центробежного насоса входит рабочее колесо с изогнутыми лопатками, установленное на подшипниках качения или скольжения. Корпус имеет спиральную конфигурацию, предусмотрен подводящий патрубок и фланец напорной магистрали. Перед пуском в полость корпуса заливается порция жидкости, обеспечивающая дальнейшее функционирование помпы.

При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в картере насоса, отбрасывается центробежным ускорением к периферии кожуха. За счет возникающей разницы давлений часть жидкости уходит в напорную магистраль. Из-за снижения объема жидкости в корпусе происходит падение давления, что способствует затягиванию воды из емкости или скважины во всасывающий канал. От частоты вращения ротора зависит производительность помпы и давление воды в напорной магистрали.

Конструкция центробежных насосов

устройство центробежного насоса

Корпус помпы изготовляется из металла или ударопрочного пластика, на внешней части предусмотрены ушки для крепления на раме и имеются проушины для перемещения изделия кран-балкой. Вал силового привода соединяется с валом насоса с помощью муфты с демпфирующими элементами. Рабочее колесо может иметь открытые лопатки или лопасти, размещенные между 2 дисками. Ротор устанавливается на 2 подшипниках, встречаются консольные конструкции. Подшипниковые опоры оборудуются сальниковыми уплотнениями, задняя опора закрывается дополнительной крышкой.

Корпус насоса собирается из нескольких секций, соединяемых винтами или болтами. Между деталями располагаются уплотнительные прокладки, для обеспечения герметичности линии стыка требуется обеспечить параллельность поверхностей. Магистральные трубопроводы подсоединяются через фланцевые стыки, оснащенные уплотнительными кольцами. Коэффициент полезного действия оборудования зависит от габаритов.

Промышленные помпы имеют КПД до 92%, малогабаритные бытовые изделия обладают КПД в пределах 60-70%.

Конструкция центробежной помпы предусматривает установку дополнительных компонентов:

  • сетчатого фильтра, задерживающего песок и ржавчину;
  • обратного клапана, не допускающего нагнетание жидкости во всасывающий канал;
  • предохранительной задвижки, перекрывающей подачу воды во время простоя установки;
  • дроссельного узла, позволяющего изменять сечение входного канала и производительность помпы;
  • частотного преобразователя, изменяющего рабочие обороты электрического двигателя;
  • манометров, определяющих степень разрежения на входе или давления в канале напора.

Допускается автоматическое управление насосной станцией центробежного типа. В нагнетательном канале устанавливается датчик, учитывающий объем прошедшей жидкости. Дополнительный сенсор уровня размещается в заполняемой емкости. После достижения необходимого значения датчики подают сигнал, который поступает в блок управления. Конвертированный импульс транслируется к силовому приводу, закрывающему задвижку входной магистрали, одновременно происходит остановка силового привода помпы.

Классификация центробежных насосов

Существуют различные виды центробежных насосов, для классификации используются различия в конструкции корпуса и числе ступеней нагнетания жидкости в напорный рукав. Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом. Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа. Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

По расположению патрубков насосов

В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:

  1. Классического или консольного типа, компоновочная схема предусматривает расположение входной магистрали по центру оси ротора. Выходной патрубок размещается на верхней части корпуса, угол между каналами составляет 90°. В конструкции используется силовой привод с горизонтальным расположением вала.
    консольный насос
  2. Схема In-Line, отличающаяся расположением всасывающего и напорного каналов на одной горизонтальной или вертикальной оси. Оборудование предназначено для размещения на прямолинейных участках трубопровода, двигатель устанавливается вертикально.
    Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

По количеству ступеней насоса

схема одноступенчатого насоса
Одноступенчатый насос

Классические центробежные помпы оборудованы 1 рабочим колесом, устройства применяются для подачи жидкости под низким давлением. Для обеспечения повышенного давления используются помпы с последовательной установкой 2 или 3 роторов, расположенных на одной оси.

схема многоступенчатого насоса
Многоступенчатый насос

Каждое рабочее колесо оборудовано индивидуальной камерой, жидкость переходит из одного отсека в другой, последовательно набирая давление. Давление на выходе равно сумме давлений, обеспечиваемых ступенями помпы (с учетом потерь при перекачке жидкости внутри устройства).

По типу уплотнения вала

В зависимости от конструкции узла установки разделяются на следующие типы:

  • оборудование с сальниковой набивкой;
  • устройства с торцевыми уплотнительными кольцами (одинарного или двойного типа);
  • изделия герметичного типа с мокрым ротором;
  • оборудование с уплотнением вала обратным давлением (динамический тип).

По типу соединения с электродвигателем

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам
Обычная муфта

Стандартные установки оснащаются помпой и двигателем с раздельными валами, которые оснащаются фланцами. Элементы фиксируются на поверхности с помощью шпонок, фланцы соединяются резиновыми муфтами, снижающими вибрации

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам
Муфта с промежуточным элементом

Для ускорения процедуры обслуживания насосного оборудования используется конструкция с промежуточной вставкой. Элемент позволяет производить замену набивок насоса без снятия электрического двигателя с рамы.

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам
Центробежный насос с глухой муфтой

Для снижения размеров и устранения вибраций, связанных с несоосностью валов, используются помпы моноблочного типа. Рабочее колесо устанавливается на удлиненный вал ротора электродвигателя. К моноблочным конструкциям относятся изделия, оборудованные неподвижной муфтой глухого типа. Установка подобной соединительной детали требует предварительного совмещения осей вращения роторов.

По назначению

Назначение центробежных насосов позволяет разделить оборудование на несколько категорий:

  • для подачи воды из колодцев и скважин (дренажные и скважинные установки);
  • помпы для откачки отходов жизнедеятельности (фекальные устройства и илососы);
  • шламовые помпы, позволяющие откачивать смесь жидкостей и твердых компонентов;
  • оборудование для пищевого производства;
  • пожарные насосы, отличающиеся повышенной надежностью и производительностью.

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию. При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика.

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Достоинства оборудования:

  • высокие эксплуатационные характеристики центробежных насосов;
  • стабильность параметров (давление и объем в единицу времени) потока жидкости;
  • небольшие габариты и масса, что позволяет устанавливать оборудование в тесных помещениях;
  • техническое обслуживание не требует специального инструмента и навыков;
  • отсутствие трущихся элементов (кроме подшипников) увеличивает срок эксплуатации изделия;
  • повышенный КПД оборудования из-за отсутствия дополнительных механизмов;
  • возможно регулирование производительности с помощью дроссельной заслонки или частотного преобразователя, корректирующего обороты электропривода.

Одновременно отмечаются и недостатки насосов:

  • устройство и принцип работы центробежного насоса позволяют начать работу только после заливки в корпус порции жидкости;
  • при появлении воздушных пробок происходит падение производительности помпы;
  • для достижения повышенного давления в магистрали требуется использовать многоступенчатые установки;
  • кавитационный износ ротора и поверхности рабочей камеры;
  • при перекачке жидкостей с абразивными включениями возрастает износ рабочих элементов;
  • конструкция помпы не позволяет перекачивать жидкости с вязкостью более 150 сСт;
  • турбина обладает повышенными параметрами при расчетных оборотах, увеличение или уменьшение частоты приводит к ухудшению характеристик насоса.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

  1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
  2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
  3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
  4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
  5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
  6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
  7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
  8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
  9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды

Для систем водоснабжения или откачки грунтовых вод используется оборудование, разработанное компаниями Grundfos, Wilo, KSB. Например, помпа NL 40/200B-11/2 от компании Wilo оборудована 3-фазным электрическим двигателем, соответствует классу защиты IP55.

Оборудование комплектуется переходными фланцами, позволяющими подключать трубопроводы диаметром от 32 до 150 мм. Давление в напорной магистрали достигает 16 атмосфер. Приобрести в Москве насос для воды производства Wilo можно у официальных представителей, стоимость зависит от состава комплекта.

Производитель Grundfos поставляет самовсасывающие помпы центробежного типа, примером установки является насос JP PT-H для бытового водоснабжения. Корпус изделия выполнен из нержавеющей стали, для изготовления ротора применены композитные материалы.

За счет установки эжекторного блока допускается подача воды из скважин глубиной до 8 м. Для привода ротора используется 1-фазный электродвигатель, предусмотрен термический защитный предохранитель. Перед пуском владелец заливает рабочую полость и всасывающий рукав водой.

Оборудование для нефтехимических предприятий производится компаниями Sulzer, Ruhrpumpen. Установки подбираются специалистами заводов в зависимости от требований заказчика. Предприятия поставляют помпы с различными типами двигателей, предусмотрено автоматическое управление с защитными блоками.

Аналогичным образом поставляются насосные станции для химических предприятий и горнодобывающей отрасли. Выпуском изделий занимаются заводы компаний Munsch, Warman, Krebs и ряда других европейских и американских фирм.

Источник: vodatyt.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.