Классификация центробежных насосов и их характеристика:

Классификация центробежных насосов и их характеристика:

1. По числу колес:

а) одноколесные – одним колесом создают напор не более 40-50 м.

б) многоколесные (многоступенчатые) – для больших напоров, количество ко­лес бывает до 10, иногда 12. Дальнейшее увеличение количества ступеней не­целесообразно вследствие больших потерь напора.

2. По создаваемому напору:

а) низконапорные (до 20м);

б) средненапорные (от 20 до 60м);

в) высоконапорные (свыше 60 м).

3. По способу подвода жидкости к колесу:

а) с односторонним подводом (всасыванием) жидкости к колесу;

б) с двухсторонним подводом жидкости к колесу; колесо такого насоса пред­ставляет собой как бы сложенные тыльными сторонами 2 обыкновенных коле­са; в этом случае жидкость входит в колесо с 2-х сторон и производительность насоса увеличивается.

4. По расположению вала насоса:

а) горизонтальные (наиболее распространенные);

б) вертикальные, которые применяются чаще всего для откачивания воды из глубоких колодцев, скважин, куда они опускаются.

5. По способу разъема корпуса:

а) с горизонтальным разъемом корпуса;

б) с вертикальным разъемом корпуса – эти насосы называются секционными, т.к. корпус состоит из нескольких секций (по числу колес).

6. По способу отвода жидкости из рабочего колеса в камеру:

а) спиральные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в нагнетательный трубопровод;

б) турбинные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает в спиральный корпус через направляющий аппарат, представляющий неподвижное колесо с лопатками.

7. По способу соединения с двигателем:

а) приводные, соединяемые с двигателем ремённой передачей;

б) соединяемые непосредственно с двигателем – обычно с электродвигателями или паровой турбиной.

8. По назначению:

в) производственно-технические – для перекачивания нефти, кислот, горячей и шахтной воды;

г) землесосы, применяемые для намыва плотин и при дноуглубительных работах.

д) шламовые, применяемые в цементной и нефтяной промышленности, цветной металлургии.

9. По степени быстроходности рабочего колеса:

Достоинства центробежных насосов:

· компактность и простота конструкции;

· простота соединений с электродвигателем и другими силовыми установками, что повышает КПД установки;

· простота пуска и регулирования;

· экономичность в эксплуатации;

· надежность, долговечность в работе и возможность применения для перекачки любых жидкостей.

Недостатки центробежных насосов:

· низкий КПД малых насосов;

· сложность отливки рабочего колеса;

· необходимость заполнения жидкостью корпуса перед пуском.

Основным рабочим органом центробежного насоса, является свободно вращающееся внутри корпуса коле­со, насаженное на вал. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вра­щения колеса.

Внутренние поверх­ности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачи­ваемой жидкостью. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), нахо­дящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала, будет действовать центробежная сила, оп­ределяемая выражением:

Fи = m 2 r, (1)

где – угловая скорость вала, рад/с.

Под действием этой силы жид­кость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разрежение, а в пе­риферийной его части – повышенное давление. Для обеспечения непре­рывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабоче­му колесу и отвод ее от него. Жидкость поступает через отвер­стие в переднем диске рабочего колеса (рис. 2) по всасывающему патрубку и всасывающему трубопроводу.

Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в цент­ральной области колеса (разрежение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спи­ральная камера (в форме улитки), куда и поступает жидкость, выбра­сываемая из рабочего колеса. Спи­ральная камера (отвод) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

Рисунок 2 – Центробежный насос

1 – рабочее колесо; 2 – лопасть; 3 – спиральный отвод; 4 – конический диффузор; 5 – напорный трубопровод; 6 – воронка для заливки насоса или место подсоединения ва­куум-насоса; 7 – приемный обратный клапан с сеткой; 8, 9 – всасывающие трубопровод, и патрубок; 10 – диски рабочего колеса; 11 – задвижка.

Анализ уравнения (1) пока­зывает, что центробежная сила, а следовательно, и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше частота вращения и диаметр рабо­чего колеса.

В зависимости от требуемых па­раметров, назначения и условий работы в настоящее время разра­ботано большое число разнообраз­ных конструкций.

По способу соединения с двига­телем (рис. 3) центробежные насосы разде­ляются на приводные (со шкивом или редуктором), соединяемые не­посредственно с двигателями с по­мощью муфты, и моноблочные, ра­бочее колесо которых устанавливает­ся на удлиненном конце вала электродвигателя.

Рисунок 3 – Соединения насоса с двигателем

а обычные (муфтой); б моноблочные; в фланцевые.

Центробежные насосы

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.

Насос ин-лайн

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

    Консольные насосы

    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.

    Одноступенчатый насос

  • 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.
  • Многоступенчатый насос

    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.

      Обычная муфта

      Муфта с промежуточным элементом

      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. Центробежный насос с глухой муфтой

      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

      Нефтяная и газовая промышленность

      Основные производители

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

      Центробежные насосы устройство и принцип действия

      Принцип действия

      Центробежные насосы – одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

      Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

      Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

      Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

      Рис.1 – Центробежный насос

      Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

      Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

      Поэтому эти насосы называются центробежными.

      Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов:

      • плотности жидкости:
      • частоты вращения рабочего колеса:
      • диаметра рабочего колеса:

      После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

      Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

      Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

      Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

      По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

      Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление.

      Конструкция

      Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

      Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

      1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
      2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

      Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

      • вид колеса;
      • вид подшипника;
      • расположение корпуса;
      • крепление двигателя;
      • число ступеней.

      Корпус

      Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

      Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

      Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

      Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

      Рабочее колесо

      Есть 3 вида рабочих колёс:

      Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

      Открытое колесо

      Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

      Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

      Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

      Полузакрытое колесо

      Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

      Закрытое колесо

      Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

      Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

      Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

      Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

      Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

      Вал и подшипники

      Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

      Консольное закрепление

      При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

      Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

      Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

      Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

      Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

      Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

      Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

      Симметричное крепление

      Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

      Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

      Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

      Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

      Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

      Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

      Расположение вала

      Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.

      Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

      Тип присоединения вала

      Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

      Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

      Соединение муфтой

      Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

      Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

      Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

      Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

      Второй способ соединенияпрямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

      Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

      Количество ступеней

      Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

      Ротор многоступенчатого насоса

      Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

      Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

      Центробежный насос с силовым приводом от электрического мотора или двигателя внутреннего сгорания предназначен для перекачивания жидкостей в бытовых условиях и на промышленных объектах. Конструкция оборудования отличается простотой, рабочие элементы обеспечивают высокую производительность подачи воды и повышенное давление в напорной магистрали. Установки позволяют поднимать жидкость из глубоких скважин с последующей подачей в магистральные трубопроводы.

      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

      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.
      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.

      По количеству ступеней насоса

      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.

      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

      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

      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.

      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

      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).

      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

      • 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.

      Классификация центробежных насосов: виды, характеристики и конструктивные особенности

      Насос центробежный марки crn 32 2

      Различные виды центробежных насосов широко используются в магистральных и автономных сетях – для подачи и отвода воды, дренажа, повышения давления, орошения и полива. Кроме того, им нашлось применение и в различных производствах, в сельском хозяйстве, машиностроительных отраслях, пищевой и химической промышленности.
      Выбор агрегата производится, исходя из конкретных условий его эксплуатации. Далее вам будет предложена инструкция на тему: «Классификация насосов центробежных», а видео в этой статье поможет разобраться в конструктивных особенностях того или иного типа данного гидравлического оборудования.

      Разновидности центробежных насосов: полезная информация

      В общей классификации насосного оборудования, центробежные насосы относятся к динамическим лопастным насосам. Что это значит?
      Во всех лопастных насосах есть рабочее колесо, и их принцип работы заключается в силовом воздействии потока жидкости на его лопасти.
      Но сам механизм этого взаимодействия отличается. И главным отличием является траектория движения воды.
      В связи с этим и происходит их разделение на три категории: центробежные, диагональные и осевые. Хотя, есть и комбинированные модификации, например, центробежно-осевые.

      Конструктивные особенности

      В центробежных насосах колесо состоит из двух, параллельно посаженных на вал дисков, между которыми располагаются криволинейные лопасти. Крутятся они в направлении, противоположном вращению вала.
      Вода движется вдоль оси колеса, попадает в каналы между лопастями, а затем — в спиральный отвод или направляющий аппарат.
      Итак:

      • Конструкция отвода и является тем критерием, по которому и производится классификация центробежных насосов. Колесо с двумя дисками называется закрытым, но есть и такие модификации насосов, где оно остаётся открытым, то есть не имеет переднего диска. В настоящее время, такие варианты практически не изготавливают.

      Консольный насос с колесом закрытого типа

      • Вообще, в центробежных насосах может быть не один рабочий орган, а несколько. В связи с этим фактом существует такое понятие, как «многоступенчатый насос».
        В нём вода проходит по цепочке, через все колёса, которые, кстати, насажены на общий вал. Каждое колесо создаёт своё давление, поэтому общая характеристика такого агрегата равна сумме напоров общего количества колёс.
      • Способ подвода жидкости к колесу может быть не только односторонним. Существуют центробежные насосы двустороннего входа. Как правило, это мощные всасывающие агрегаты, с трёхдисковым рабочим колесом, и полуспиральным движением подводимой жидкости.
      • Её поток на входе раздваивается, что даёт возможность разгрузить вал, и уменьшает кавитацию (парообразование). Такие насосы применяют в промышленных и городских водопроводных сетях, в мелиорации, сельском хозяйстве, а также в циркуляционных системах электростанций.

      Центробежный агрегат типа «Д»

      • Что касается отвода насоса, то его основной задачей является концентрация выходящей из рабочей камеры жидкости, и преобразование её энергии из кинетической в потенциальную. Данный процесс должен свести к минимуму гидравлические потери, что и достигается благодаря спиральной форме рабочей камеры.
      • Как мы уже говорили, центробежные насосы различаются по типу отвода, который может быть как спиральным, так и турбинным. В первом случае, вода или другая жидкость от рабочего колеса сразу попадает в камеру, имеющую форму улитки. Оттуда, если насос многоступенчатый, она подаётся к другим колёсам, либо сразу попадает в напорный трубопровод.

      Типы центробежных насосов: турбинный агрегат

      • В другом варианте, прежде чем жидкость попадёт в спиральную камеру, она должна пройти через особую систему, образованную неподвижными лопатками. Она называется направляющим аппаратом. Такая конструкция насоса позволяет ему развивать более сильный напор.
      • Такие агрегаты, как на фото сверху, для перекачки воды используют редко, их преимущественная сфера применения – нефтегазодобывающая промышленность. Конструкцию с направляющим аппаратом имеют так же насосы, предназначенные для повышения давления в трубопроводах.
      • Различаются насосы и по пространственному положению вала. Оно может быть и горизонтальным и вертикальным(см.Центробежный вертикальный насос: как выбрать правильно). Горизонтальное исполнение корпуса присуще всем поверхностным насосам. Вертикальный вал – это прерогатива погружных и глубинных агрегатов.

      Насос, двигатель которого присоединён с помощью муфты

      • Типы приводов центробежных насосов тоже могут быть разными. В небольших моделях двигатель чаще находится в одном корпусе с насосом, который в этом случае называется моноблочным.
        Но есть варианты, когда рабочее колесо вынесено наружу, хотя и насажено на удлинённый вал двигателя. Центробежный насос может быть соединён с мотором муфтой, либо приводиться в движение с помощью редуктора или шкива.
      • Кроме того, есть отличия, касающееся условий эксплуатации насосов. Модель, в которой ротор мотора не соприкасается с перекачиваемой жидкостью, называют насосом с сухим ротором. Когда механизм погружается в воду, конструкция двигателя несколько отличается.

      Это естественно, ведь статор, который находится под напряжением, должен быть защищён от замыкания, которое может быть вызвано соприкосновением с водой. В таких насосах, он отделяется от ротора тонкой гильзой из нержавеющей стали.

      Маркировка

      Как видите, вариаций исполнения насосного оборудования достаточно много. Ориентироваться в них помогает маркировка центробежных насосов.
      Неважно, как они изготавливаются: серийно, или по индивидуальному заказу — на корпусе выбито буквенно-цифровое обозначение агрегата, либо прикреплена табличка с маркировкой, включающей в себя его основные технические характеристики.

      Маркировка насосов центробежных

      • В любом случае, такая информация просто необходима для эксплуатации, ремонта или замены насоса, сборки агрегатов и насосных станций, подбора запорной арматуры и комплектующих деталей трубопроводов. Единых критериев маркирования насосного оборудования, к сожалению, не существует.
      • Каждый производитель решает данный вопрос самостоятельно, стараясь вложить в обозначение как можно больше информации об агрегате. Как правило, используются аббревиатуры, сочетания заглавных и прописных букв, цифр. Прописные буквы обычно обозначают тип насоса и его назначение.

      Например, ЭЦВ обозначает: насос центробежный, для воды, с электрическим двигателем. Аббревиатура КМ расшифровывается так: консольный моноблочный насос; насосы центробежные марки Д, имеют двухсторонний вход.
      Цифры в маркировке указывают диаметр входного отверстия, число ступеней в многоступенчатых моделях, а так же подачу и напор. В погружном насосе, может быть так же указан диаметр обсадной трубы скважины, в которую он может быть установлен.

      Преимущества и недостатки ЦН

      Если сравнивать насосы центробежной конструкции с прочим насосным оборудованием, можно отметить несколько положительных качеств, присущих только им. В большинстве насосов, при повышении напора, уменьшается подача.
      В центробежных насосах показатели подачи сохраняются в наиболее широких диапазонах. Именно поэтому, они преимущественно используются в автономных системах водоснабжения, питающихся из глубоких водозаборов.
      Итак:

      • Отличительной особенностью насосов ЦН является и высокая частота вращения вала. Данный факт позволяет использовать в качестве привода турбины и электрические двигатели.
      • Ещё одним неоспоримым достоинством, можно считать возможность плавного изменения мощности. Благодаря этому, запуск насоса может быть произведён даже при закрытой на выходе задвижке.
      • При объединении насосов в группу, для работы на один трубопровод, показатели подачи и напора так же повышаются. И вообще, сама по себе конструкция центробежного насоса проста, как, впрочем, и всё гениальное. Потому и цена такого оборудования на порядок ниже стоимости агрегатов других конструкций с аналогичными характеристиками.
      • Без недостатков тоже не обходится. Центробежным насосам перед запуском требуется заливка, они плохо переносят взаимодействие с вязкими и загрязнёнными жидкостями. Большинство насосов данного типа подвержены кавитации.
      • Воздух, который при этом образуется, создаёт вибрацию, а она, в свою очередь, осложняет работу механизма, приводит к быстрому износу подшипников и узлов. Для удаления воздуха, на кожухе предусматриваются специальные вантузы.

      Следует иметь в виду, что на всасывание насоса влияют несколько определённых факторов:

      Основные проблемыИх устранение
      Засорение на линии всасыванияЗамена фильтра
      Более высокая температура перекачиваемой жидкости, чем регламентируется производителемПриостановка работы насоса до охлаждения жидкости
      Длинная трасса трубопровода, при его малом диаметреЭто ошибки проектирования системы, которые необходимо исправить
      Разгерметизация соединений на фланцах и запорной арматуреНайти причину, и обновить уплотнение
      • Установить центробежный насос своими руками несложно, важно понимать, в чём могут заключаться проблемы в его эксплуатации. Механизмов без проблем, как известно, не бывает. Если вы пользуетесь таким насосом, внимательно следите за его работой.

      При первых же признаках неустойчивой подачи насосом воды, ищите проблему самостоятельно, или консультируйтесь со специалистами. Меры, принятые вовремя, позволят обойтись длительное время без ремонта, и продлят срок эксплуатации насоса в целом.

      Принцип действия, классификация центробежных насосов

      Для пояснения работы центробежного насоса приведен рис. 20. Указанный насос состоит из корпуса и ротора. Ротор включает в себя вал и рабочее колесо, имеющее изогнутые рабочие лопасти или лопатки. Через центральное отверстие жид¬кость поступает в колесо из всасывающего патрубка. Вращение колеса равномерное с постоянной скоростью.

      При вращении колеса рабочие лопасти воздействуют на частицы жидкости, приводя их в движение и сообщая им центробежную силу. Под действием этой силы жидкость перемещается от центра к периферии колеса, а в центре образуется разрежение и туда происходит постоянное и непрерывное поступление новых порций перекачиваемой воды. Такой принцип работы насоса и определил название его как лопастного центробежного.

      У всех центробежных насосов подвод перекачиваемой жидкости к колесу центральный.

      Проходящей через насос жидкости сообщается энергия и напор ее по выходу из колеса и насоса оказывается достаточным для преодоления давления в напорной магистрали, в результате чего жидкость подается насосом к потребителям.

      Течение перекачиваемой жидкости в насосе сплошное струйное, и поэтому равномерность подачи центробежных насосов исключительно большая. Чем больше скорость вращения рабочего колеса, тем больше производительность насоса за счет повышения скорости течения жидкости в нем.

      Исполнение центробежных насосов разнообразное, поэтому принимается ряд признаков для их классификации.

      По всасывающей способности различают несамовсасывающие и самовсасывающие насосы.

      Несамовсасывающим называется насос, не обладающий способностью сухого всасывания, т. е. не способный сам удалять воздух из всасывающего патрубка и корпуса и создавать необходимое разрежение для поступления воды. Самовсасывающим называется насос, обладающий способностью сухого всасывания.

      Сами насосы только с колесами центробежного типа не обладают сухим всасыванием. Поэтому на одном валу с центробежным колесом или с приводом от этого вала монтируются дополнительные устройства для создания необходимого разрежения в насосе при пуске. К этим устройствам относятся водокольцевые насосы и эжекторные устройства. При совместном исполнении с вакуумным устройством центробежный насос — самовсасывающий. Такие насосы устанавливаются как выше, так и ниже уровня перекачиваемой жидкости.

      Несамовсасывающие насосы устанавливаются ниже уровня перекачиваемой жидкости, т. е. работают с подпором. Иногда они могут устанавливаться и выше уровня перекачиваемой жидкости, но в этом случае предусматривается заливка насоса водой перед пуском или насос соединяется своим всасывающим патрубком или корпусом с отдельным самостоятельным вакуумным устройством.

      По способу подвода жидкости к рабочему колесу различают насосы с одно- и двусторонним подводом. На рис. 21 приведены схемы колес центробежного насоса. Применение двустороннего подвода воды разгружает насос от осевого усилия (см. рис. 21,6).

      По способу соединения рабочих колес различают насосы многоступенчатые и многоколесные (рис. 22) или с последовательным и параллельным соединением колес. Ступенчатое включение колес в одном агрегате позволяет отказаться от применения нескольких самостоятельных одноколесных насосов. Последовательное включение применяется для повышения напора насоса при постоянной производительности, параллельное — для повышения производительности при постоянном напоре.

      Изготовляются также двухколесные насосы, предназначенные для последовательной и параллельной работы. Для этого патрубки насосов оборудуются специальными переключающими пробками.

      По форме рабочих лопаток различают рабочие колеса с радиальными, загнутыми назад и загнутыми вперед лопатками по отношению к направлению вращения колеса (рис. 23). Преимущественное применение находят колеса с лопатками, загнутыми назад.

      По конструкции направляющего аппарата различают насосы с лопаточным и безлопаточным аппаратом. Лопаточный аппарат применяется обычно в многоступенчатых насосах, а безлопаточный (спиральная и улиточная камера) применяется наиболее часто в одноступенчатых насосах.

      Назначение направляющего аппарата — сбор сходящей с рабочего колеса жидкости и понижение ее скорости для преобразования динамического напора в статический.

      Классификация насосов может быть продолжена и по другим признакам: производительности, напору, роду привода и т. д.

      Читайте также:  Сколько стоит провести воду в частый дом: Водоснабжение и способы проведения воды, плюсы и минусы + Видео
  • Добавить комментарий