Конструкция насоса

Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире. Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности. В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Принцип действия центробежного насоса

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса (улитка), которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса.

Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии)  в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление  жидкости в насос.

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Спиральный корпус (проточная часть насоса)
• Рабочее колесо (импеллер)
• Уплотнение вала
• Картер насос

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям   его основных элементов, по типу установки  и назначению.

По расположению патрубков насосов

• Насос «ин-лайн» типа. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода.

• • Консольные насосы. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга.
  
  

  

  По количеству ступеней насоса

  • Одноступенчатый насос. Насос с одним рабочим колесом на валу. Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор. Максимальный напор у одноступенчатых насосах обычно не превышает.

    

  • Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.
  
  

• 

  По типу уплотнения вала

  Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости  в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса  используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

  • Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
  • Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
  • Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
  • Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

   

  По типу соединения с электродвигателем

  Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

  • Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при  техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.
    
    
    
    
  • Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта.
    

    

    По назначению

    Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

    • Дренажные
    • Скважинные
    • Фекальные
    • Шламовые
    • Пищевые
    • Санитарные
    • Пожарные
    • Самовсасывающие
    
    

    Материальное исполнение центробежных насосов

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные  жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

    Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного  материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

    Можно выделить следующие основные материалы:

    Металлическое исполнение

    • Чугун
    • Бронза
    • Углеродистая сталь
    • Нержавеющая сталь
    • Дуплекс
    • Супер-дуплекс
    • Титан
    • И.т.д

    Футерованные и пластиковые исполнения

    При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить  необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

    Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

    Можно выделить два основных типа:

    
    
    • Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.

    

     

    • Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.

    Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

    • PP — полипропилен
    • PVDF- поливинилденефлуорид
    • PE – полиэтилен
    • PVC – поливинилхлорид
    • PFA – перфторалкоксил
    • PTFE – политетрафторэтилен
    • ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
    • FEP – фторэтиленпропилен
    
    

     

    Материалы уплотнительных колец

    В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

    • EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
    • NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
    • FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
    • FFKM — Каучук перфторированный

    Преимущества и недостатки центробежных насосов

    Преимущества:

    • Простая конструкция
    • Немного движущихся частей, большой срок службы
    • Высокий КПД
    • Высокие показатели производительности
    • Постоянная подача, без пульсаций
    • Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

    Недостатки

    • Невозможность «самовсасывания»
    • Большой риск кавитации
    • Производительность сильно зависит от напора
    • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
    • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
    • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
    • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)
    
    

    Области применения

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

    Основные из них:

    Водоснабжение и водоотведение

    Водоочистные сооружения

    Энергетика

    Нефтяная и газовая промышленность

    Химическая промышленность

    Целлюлозно-бумажная промышленность

    Горнодобывающая промышленность

    Пищевая

    Фармацевтическая

Основные производители

Крупных игроков на рынке  центробежных насосов можно также разбить по отраслям в которых они наиболее сильны:

Водоснабжение, водоотведение, водоочистка

• Grundfos : grundfos.com
• Wilo :wilo.ru
• Группа компаний Xylem. Насосы Lowara, Goulds, Flygt, Vogel и.т.д : http://xylem.ru
• KSB: https://www.ksb.com/ksb-ru/
• Pentair : www.pentair.com
• Ebara : http://www.ebaraeurope.ru/
• Caprari : www.caprari.it

Нефтехимическая отрасль

• Flowserve www.flowserve.com
• ITT www.itt.com/
• Sulzer www.sulzer.com
• Hermetic Pumpen www.hermetic-pumpen.com
• Kirloskar pumps www.kirloskarpumps.com/
• Ruhrpumpen www.ruhrpumpen.com

Химическая промышленность

• Munsch munsch.de/
• Pompe Travaini www.pompetravaini.it/
• Someflu pump www.someflu.com/
• Rutschi Gruppe www.grupperutschi.com

Горнодобывающая отрасль

• Warman . Группа компания Weir mineral https://www.global.weir/brands/
• Krebs . Группа компаний flsSmidt http://www.flsmidth.com/en-US/Krebs
• Habermann pumpen www.aurumpumpen.de/ru/

 

 

 

Источник: RuPumps.com

КОНСТРУКЦИИ НАСОСОВ

В народном хозяйстве широко применяются лопастные насосы различных типов. В зависимости от рода перекачиваемой жидкости их можно разделить на две группы: общего назначения и специальные.

Насосы общего назначения применяются для перекачки чистой воды, содержащей взвешенных частиц не более 3—5 г/м3, и температурой не выше 40 °С.

Специальные насосы могут классифицироваться как по роду перекачиваемой жидкости, так и по способу установки. Имеются номенклатуры специальных насосов — нефтяных, питательных, химических, грунтовых, фекальных и т. д. К специальным насосам относятся скважинные и погружные, широко применяемые в гидротехнике для водопонижения и откачки воды из котлованов гидроузлов.

Осевые насосы — наиболее быстрохбдые из лопастных насосов. Они применяются для подачи воды с напором до 28 м и расходом от 0,07 до 40,5 м3/с. Они могут быть выполнены как пропеллерные (О), так и поворотнолопастные (ОП).

евые насосы изготовляются в вертикальном (В) или горизонтальном (Г) исполнении. На рис. 19-24 показана конструкция осевого вертикального насоса QHB 11- 1-S5.. Рабочее колесо, состоящее из втулки 4, лопастей 2 и обтекателя 1, вращается в сферической камере 3. Выше рабочего колеса установлен неподвижный выправляющий (направляющий) аппарат 5, предназначенный для раскрутки потока за рабочим колесом. Положение вала 8 фиксируется подшипниками — нижним 6 и верхним 10. Осевая сила и вес ротора агрегата воспринимаются подшипниками электродвигателя. Соединение вала насоса с валом двигателя осуществляет фланец 11, в котором обычно располагается привод механизма разворота лопастей рабочего колеса. Механизм поворота лопастей рабочего колеса по конструкции аналогичен соответствующему механизму ПЛ турбины.

Насос имеет осевой отвод 7, переходящий в колено 9, внутри которого проходит вал насоса. Осевые насосы с коленчатым отводом широко используются, однако они имеют существенные недостатки, одним из которых является круп- ногабаритность конструкции по высоте. Высотный габарит насоса от оси рабочего колеса до соединительного фланца вала достигает (4,3—4,5) Dx, что требует строительства НС высотой примерно 18 D¦ Наличие длинного вала и высота здания НС ограничивает предельный диаметр рабочего колеса вертикального осевого насоса, который в настоящее время равен 2,6 м. В связи с этим крупные насосные станции являются многоагрегатными, что усложняет условия эксплуатации и увеличивает капиталовложения на их строительство существенному снижению КПД на

Применение укороченного отвода с коленом на 90° позволяет незначительно снизить высотный габарит, но ведет к росту откоса.

Для устранения указанных недостатков в ЛПИ имени М. И. Калинина предложена новая компоновка с осевым отводом воды и спиральной камерой. На рис. 9-25 показана конструкция осевого насоса, состоящего из рабочего колеса 1, вращающегося в камере 2. Поток, выходящий из рабочего колеса, поступает в осевой отвод 3, в котором расположен направляющий аппарат 4, а затем в спиральную камеру 5.

Направляющий аппарат служит для согласования характеристик потока, выходящего из рабочего колеса и входящего в спиральную камеру. Применение данной конструкции позволяет снизить высотные габариты насоса на 2,9 ?>ь а здания станции на (6,9—7,0) Dx.

Осевой насос со спиральной камерой имеет короткий вал, что позволяет существенно увеличить предельный диаметр рабочего колеса. Отечественной промышленностью накоплен богатый опыт производства поворотнолопастных гидротурбин с диаметрами рабочих колес до 1 = 10,3 м, так что не должно быть принципиальных затруднений в освоении аналогичных насосов. Осевые насосы со спиральными камерами можно выполнить с осевым (рис. 9-25), диагональным или радиальным отводами, а направляющий аппарат — подвижным. Появляется возможность осуществлять осевым насосом двойное регулирование и использовать направляющий аппарат в качестве запорного органа, отказываясь в отдельных случаях от дорогостоящего сифонного водовыпуска.

Как показали исследования 9-1, применение регулируемого направляющего аппарата расширяет зону оптимальной работы насоса. Так, например, зона подачи осевого насоса (ОПС 10-25) со спиральной камерой и уровнем КПД свыше 80 % при использовании двойного регулирования увеличивается в 1,8 раза.

Для крупных НС систем регионального перераспределения стока и водоснабжения мощных АЭС ведутся разработки осевых насосов с подачей 200 м3/с и более.

При вертикальной установке весьма перспективно применение крупных осевых насосов со спиральной камерой. Первые исследования, выполненные в ЛПИ, показали 9-1, что осевой насос со спиральной камерой может обладать хорошими энергетическими свойствами.

При горизонтальном расположении гидроагрегата перспективны капсульные агрегаты с осевым насосом (см. рис. 24-16). Отечественной промышленностью освоен выпуск горизонтальных капсульных агрегатов для ГЭС с гидротурбиной диаметром D 1=7,5 м и мощностью А = 47 МВт. Возможно освоение аналогичных горизонтальных капсульных насосных агрегатов.

Диагональные насосы

Принципиальное отличие конструкции диагонального насоса от осевого заключается в диагональном расположении лопастей рабочего колеса. Диагональное расположение лопастей позволяет увеличить диаметр корпуса. Лопасти рабочих колес расположены под углом (3 к оси агрегата. Угол |3 может быть равен 30, 45, 60°. Лопасти могут иметь жесткое крепление или быть поворотными. Рабочие колеса могут быть открытыми или закрытыми. Диагональный насос с закрытым рабочим колесом по конструкции аналогичен центробежному насосу.

На рис. 9-26 изображен разрез по диагональному насосу фирмы «Сигма» (ЧССР). Рабочее колесо 1 насоса, укрепленное на валу 5, вращается в конической камере 2. Длинный вал 5 насоса крепится в нижнем подшипнике 3, установленном в направляющем (выправляющем) аппарате 4 и в верхнем подшипнике на крышке насоса. Соединение вала насоса с валом двигателя осуществляет муфта. Для удобства транспортировки и монтажа все элементы насоса смонтированы в специальном цилиндрическом корпусе 6. У диа-гональных насосов отводы выполняют осевыми, переходящими в колено 7 (рис. 9-26), или спиральными. В настоящее время диагональные насосы используются при напорах до 120 м.

Центробежные насосы

Центробежные насосы конструктивно выполняются для вертикальной или горизонтальной установки.

Вертикальные центробежные насосы обозначаются как DriB — Q/Н, где DH — диаметр напорного патрубка, мм; В — вертикальный; Q — подача, м3/с.; Н — напор, м.

На рис. 9-27 дан разрез по центробежному насосу 2000 В-16/63. Рабочее колесо 1 закреплено на- валу 2, зафиксированном в подшипнике 3 с самоустанавливающимися сегментами, залитыми бабитом. Подшипник, работающий на масляной смазке, крепится на опоре 4, являющейся крышкой насоса. Корпус 5 насоса является основанием, на котором смонтированы все узлы и элементы насоса. Он связан с закладными частями здания НС. Перекачиваемая вода поступает из рабочего колеса в спиральную камеру 6, соединяемую с напорным трубопроводом.

Горизонтальные центробежные насосы выпускаются консольной конструкции — К и двухстороннего входа — Д. На рис. 9-28 представлен чертеж консольного центробежного насоса. Рабочее колесо 1 закреплено консольно на валу 6. Вал опирается на подшипники 4, 5, которые крепятся к опорной стойке 3. Подводящий патрубок 9 присоединен к цельнолитой спиральной камере 8, которая смонтирована на опорной стойке.

Для разгрузки рабочего колеса от осевого усилия используются разгрузочные отверстия 2, в которые поступает вода. Для предотвращения поступления воздуха в зону всасывания насоса выполнено сальниковое уплотнение 7.

Для удобства монтажа и эксплуатации промышленность выпускает моноблок-насосы КМ, представляющие собой единую конструкцию консольного насоса и электродвигателя. Моноблок имеет общий вал и общие подшипники насоса и двигателя. Габариты и масса моноблоков КМ меньше, чем консольных насосов с опорной станиной и электродвигателем.

Центробежные насосы двухстороннего входа Д обладают рядом достоинств по сравнению с насосами одностороннего входа. Они имеют лучшие кавитационные качества и разгруженность вала от осевых нагрузок.

На рис. 9-29 показана конструкция центробежного насоса двухстороннего входа. Вода подводится к рабочему колесу 2 с двух сторон по спиральным подводящим каналам 1, соединенным со всасывающим патрубком. Из рабочего колеса вода подается в спиральный отвод 6 и далее в напорный трубопровод. Вал 7 насоса опирается на подшипники 3 и соединяется муфтой 4 с валом электродвигателя. Для защиты от засасывания воздуха во всасывающую полость насоса имеется сальниковое уплотнение 5.

Многоступенчатые насосы

Многоступенчатые насосы могут быть как осевыми, так и центробежными. Их особенностью является то, что на валу насоса размещается несколько рабочих колес (ступеней) и перекачиваемая жидкость проходит через каждую ступень. Подача насоса Q сохраняется одинаковой для всех ступеней, а напор нарастает от ступени к ступени. Общий напор многоступенчатого насоса Н— У Hi, где г—-число ступеней, Hi — напор, создаваемый г-й ступенью. Многоступенчатые насосы являются высокбнапорными. Имеются насосы, развивающие напор 4000 м и более. Они используются для питания парогенераторов АЭС и ТЭС, откачки воды из подземных выработок и шахт.

Крупные многоступенчатые насосы в вертикальном или горизонтальном исполнении применяются на высоконапорных ГАЭС. На рис. 9-30 показана конструкция пятиступенчатого вертикального насоса, изготовленного в ЧССР (завод «ЧКД — Бланско») для ГАЭС Белмекен (НРБ). Основные параметры насоса следующие: Q = 5,7— 6,9 м3/с, Н = 680—748 м, М=52 МВт, н = 500 об/мин.

Вода из всасывающей трубы 11 поступает на лопасти первой ступени 2 рабочего колеса, затем, проходя через выправляющие 3 и на- прашшющие 4 лопатки, попадает на лопасти второй ступени 5 рабочего колеса. Из пятой (последней) ступени рабочего колеса вода выбрасывается в спиральную камеру 10, соединенную с напорным трубопроводом 6. Вертикальный вал 7 установлен в подпятнике 1, воспринимающем вертикальное осевое усилие, и подшипнике 9. Верхний торец вала соединяется с валом двигателя с помощью специальной муфты 8, которая может разъединяться и отключать насос при работе электромашины в генераторном режиме.

Специальные насосы

Особую конструкцию имеют скважинные лопастные насосы, пред-назначенные для понижения уровня грунтовых вод и откачки котлованов при строительстве гидротехнических сооружений и гидроэнергетических установок.

Скважинные насосы изготовляют двух систем: 1 — с двигателем, расположенным на поверхности земли и трансмиссионным валом; 2 — с погружным электродвигателем, закрепленным на нижнем конце вала у дна скважины.

Скважинный насос с трансмиссионным валом (рис. 9-31, а) состоит из трех основных частей: насоса I, напорного трубопровода и проходящего внутри него трансмиссионного вала 11, электродвигателя 111, расположенного на специальной фундаментной плите. Конструкция насоса АТН (артезианский .турбинный насос) с трансмиссионным валом показана на рис. 9-31,6.

Секционная конструкция насоса позволяет изменить при монтаже нис.ло ступеней, а следовательно, напор насоса. Сложно выполнить насос с трансмиссионным валом более 100 м. У насоса с погружным элек-тродвигателем отпадает необходимость в трансмиссионном вале. В по-гружных насосных установках двигатель опускается в скважину ниже насоса. В СССР серийно выпускаются насосы с трансмиссионным валом для скважин диаметром до 600 мм, подачей до 0,35 м3/с, напором от 25 до 200 м и насосы с погружным двигателем для скважин диаметром до 400 мм, подачей до 0,28 м3/с и напором до 600 м.

Грунтовые насосы предназначены для перекачки смеси воды с грунтом, назы-ваемой пульпой. Они применяются в гидротехническом строительстве при раз.- работке котлованов, намыве плотины и дамб, дноуглублении водных путей и транспортировке сыпучих материалов.

Конструктивно грунтовые насосы выполняются До схеме центробежного кон- сольного насоса. Однако-его конструкция учитывает особенности режимов работы.

Необходимость пропуска через рабочее колесо крупных включений привела к широким межлопастным каналам и малому числу лопастей.

Проточная часть насоса подвергается интенсивному абразивному износу, поэтому она выполняется из специальных износоустойчивых сталей. В насосе предусмотрена возможность ремонта или быстрой замены изношенных элементов. Модификации грунтовых насосов различаются по условиям работы (интенсивности абразивного износа): легкие, средине, тяжелые.

В настоящее время серийно выпускаются грунтовые насосы для перекачки пульпы различной консистенции. Номенклатура грунтовых насосов приведена в ГОСТ 9075—75.

Д.С.Щавелев, Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции), Л., 1981

Источник: www.alobuild.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

Центробежный насос: экскурс в анатомию

Рабочая часть центробежного насоса в самом простом исполнении состоит из корпуса, немного напоминающего спираль или улитку, расположенного внутри него вала и рабочего колеса, закрепленного на этом валу.

Передача вращения от вала колесу осуществляется посредством шпонки.

Рабочее колесо состоит из двух дисков и нескольких закрепленных между ними лопаток. Лопатки имеют изогнутую форму и развернуты выпуклой стороной по направлению вращения.

Корпус насоса изготавливается из стали или чугуна, рабочие колеса во многих моделях, особенно предназначенных для бытового водоснабжения, выполнены из полимеров.

Вал рабочего колеса может быть как двухопорным, так и консольным. В опорных узлах установлены подшипники.

Хвостовик вала выходит из корпуса и связывается посредством муфты с ротором электрического или коленчатым валом дизельного двигателя, выступающего в качестве привода.

Отверстие в корпусе насоса, через которое проходит хвостовик вала, имеет уплотнение, предотвращающее утечки перекачиваемого вещества.

При выборе центробежного насоса лучше отдавать предпочтение моделям с торцевым уплотнением вала. Оно является более надежным, чем сальниковая набивка, считающаяся устаревшей. Кроме того, торцевое уплотнение сможет обеспечить герметичность корпуса даже при смещении вала рабочего колеса или вибрациях.

Вода или другая среда поступает в рабочую камеру насоса через отверстие в центре передней части корпуса. Ее нагнетание осуществляется через плавный отвод в верхней части, который и придает корпусу сходство с улиткой.

Помимо основных частей (корпус и привод), собственно и представляющих насос, в комплект поставки входят элементы, без которых эксплуатация агрегата была бы затруднительной или даже невозможной:

• сеточный фильтр;
• обратный клапан для всасывающей магистрали;
• задвижка (устанавливается перед всасывающим патрубком);
• вакуумметр (позволяет контролировать степень разрежения на входе в рабочую камеру).

Если приобретаемый насос предполагается использовать для подачи питьевой воды, необходимо убедиться, что все контактирующие с ней детали изготовлены из соответствующих материалов. Корпус в этом случае должен быть выполнен из качественной нержавеющей стали, рабочее колесо – также из нержавейки или пищевой пластмассы.

Довольно востребованными являются модели с корпусом из обычного, «непищевого» материала, внутри которого установлен вкладыш из нержавеющей стали.
Такой агрегат обойдется дешевле, чем полностью нержавеющий. Меньше будет стоить и его ремонт: вместо восстановления корпуса достаточно будет заменить изношенный вкладыш.

Принцип действия

После запуска приводного двигателя вал насоса с установленным на нем колесом начинает вращаться. Лопатки колеса заставляют вращаться и находящееся в рабочей камере вещество.

Как только жидкость начинает двигаться по кругу, она подвергается воздействию центробежной силы, направленной от центра. Причем модуль этой силы тем больше, чем дальше молекулы перекачиваемой среды сместились от центра вращения.

В конце концов жидкость выбрасывается на периферию рабочего колеса, а затем – в изогнутый кверху выходной патрубок. Таким образом, давление или, как еще говорят, напор в линии нагнетания поддерживается за счет центробежной силы.

Классификация

Насосы данного типа можно классифицировать по ряду признаков.

По числу ступеней

1. Одноступенчатые: имеют только одно рабочее колесо. Эта конструкция, считающаяся классической, была подробно описана выше.
2. Многоступенчатые: такие насосы применяют в том случае, когда нужно развить значительный напор. В них установлено несколько рабочих колес, посаженных на общий вал. Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса: каждое колесо вместе со своей рабочей камерой и образует ступень. Корпус насоса выполнен таким образом, что вода или другая жидкость последовательно переходит из одной ступени в другую, пока не достигает выходного патрубка. При этом напор, с которым она подается, равен сумме напоров, развиваемых каждой ступенью.

По направлению оси вращения

1. С горизонтальным расположением вала: наиболее популярная разновидность, что объясняется простотой обслуживания.
2. С вертикальным расположением вала: такие насосы требуют меньше места для монтажа, поскольку двигатель у них расположен над корпусом. К этому же типу относится большинство скважинных насосов, которым приходится работать в довольно стесненных условиях. Недостаток данной конструкции состоит в том, что для ремонта или обслуживания корпуса часто приходится снимать двигатель.

По способу установки

1. Поверхностные: размещаются возле источника или на некотором отдалении от него. Стоят дешевле всего, постоянно находятся на виду, легкодоступны для визуального контроля и обслуживания. Недостаток: уровень воды в источнике должен находиться не ниже 8-ми м относительно уровня установки насоса, поэтому с глубокими колодцами или скважинами такие агрегаты работать не могут.
2. Полупогружные: насосы с вертикальным расположением вала. Устанавливаются так, что часть корпуса оказывается погруженной в источник. Чаще всего применяются для выкачивания жидких веществ из приямков.
3. Погружные: в колодцах с большой глубиной и скважинах применяют насосы, которые, будучи подвешенными на тросе или цепи, полностью погружаются в воду.

Для того чтобы последний способ эксплуатации был возможен, агрегат должен соответствовать нескольким требованиям:

• все наружные элементы должны быть устойчивыми к коррозии;
• герметичным должен быть не только корпус, но и электрическая часть;
• конструкция насоса и качество сборки должны полностью исключать протечки машинного масла, удаление которого из колодца или скважины обходится очень дорого.

Понятно, что при таких условиях погружной насос обходится дороже поверхностного, но поднять воду с большой глубины другим способом нельзя.

Владельцам неглубоких скважин (до 25 – 30 м) можно порекомендовать компромиссный вариант, сочетающий достоинства поверхностных и погружных моделей.
Речь идет о насосах с выносным эжектором. Сам насос устанавливается наверху, что очень удобно, а его часть – эжектор – опускается в скважину на большую глубину.

По способу забора воды

1. Насосы нормального всасывания: к этому типу относятся все погружные насосы, а также некоторые из поверхностных, в которые вода поступает самотеком (например, при перекачивании воды из резервуара с расположенным внизу краном). Перед первым пуском полость агрегата необходимо залить водой, в дальнейшем об этом можно уже не беспокоиться.
2. Самовсасывающие: именно так называются насосы, способные поднять воду с некоторой глубины. Теоретически она составляет 10,34 м, но на практике не превышает 8 м. Самовсасывающий насос приходится заливать каждый раз после относительно длинного простоя, причем водой нужно наполнить не только полость агрегата, но и всасывающий шланг. Последний должен иметь армирование, препятствующее его сжатию из-за разрежения.

Запуск самовсасывающего насоса и его работа в прерывистом режиме были бы невозможны без важнейшего элемента – обратного клапана на всасывающей линии. Во время заливки и при коротких паузах в работе агрегата он удерживает воду, предотвращая разрыв водяного столба.

Далеко не все бытовые насосные станции имеют этот механизм в комплекте. Таким образом, заманчивое предложение с ценой «ниже, чем у других», может оказаться с подвохом.

По расположению входного и выходного патрубков

1. Классические: патрубки всаса и подачи расположены, как было описано выше: первый – спереди (по центру), второй – сверху.
2. Насосы типа In-Line: отличаются от обычных моделей тем, что оба патрубка (всас и подача) расположены на одной оси.

Для перекачивания токсичных, химически агрессивных и других опасных веществ применяется еще одна разновидность – герметичные центробежные насосы. Они сконструированы так, что утечки перекачиваемого вещества становятся абсолютно невозможными.

Существует два типа исполнения:

1. Двигатель расположен внутри корпуса, а рабочее колесо установлено на его валу.
2. Двигатель и абсолютно герметичный корпус выполнены в раздельном виде, а передача крутящего момента рабочему колесу осуществляется посредством магнитной муфты.

Характеристики центробежных насосов

Рабочими параметрами насосов являются:

• потребляемая мощность (Вт);
• производительность (куб. м/ч или л/мин);
• давление на выходе, обычно именуемое напором (измеряется в метрах водного столба, сокр. – м.в.ст.).

Особенность центробежных насосов состоит в том, что их производительность зависит от напора.

Чем больший напор приходится развивать агрегату для подъема воды на большую высоту или ее «проталкивания» через длинный трубопровод с большим гидравлическим сопротивлением, тем меньший объем воды он сможет перекачивать за единицу времени.

Зависимость производительности от напора называется главной или напорной характеристикой насоса. В паспорте агрегата она обычно приводится в виде графика, реже – таблицы. При выборе насоса сначала определяют необходимый напор (гидравлическое сопротивление системы + высота подъема воды + давление, которое нужно получить в наиболее удаленной точке водоразбора), а затем подбирают модель, имеющая при данном напоре достаточную производительность. Модель считается оптимальной, если необходимые напор и производительность находятся в средней части ее главной характеристики.

Источник: aquacomm.ru