22 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация устройство и принцип действия центробежных насосов

Устройство, принцип действия и классификация центробежных насосов

Сейчас в качестве бытовых и промышленных помп все чаще находят применение центробежные насосы. Причем на производстве они используются не только для перекачки жидкостей, но и для газа. В них передвижение воды происходит за счет центробежной силы, вот почему это устройство и носит такое название. Среди насосов разного типа этот вид имеет наибольшую популярность у потребителей.

Устройство помпы

Основной частью в устройстве центробежного насоса считается рабочее колесо, которое крепится на валу. Этот узел установлен внутри корпуса, который по виду напоминает улитку. С помощью шпонки, которая крепится на том же валу, осуществляется вращение колеса. Этот основной элемент состоит из двух дисков с определенным количеством лопаток, имеющих изогнутую форму.

Зачастую корпус водяного насоса представляет собой чугунное или стальное литье. В современных конструкциях рабочие колеса изготавливают из полимерных материалов. В отличие от других видов помп, здесь вал крепится на одну опору, то есть он считается консольным. Опоры обязательно снабжаются подшипниками, и обычно они бывают закрытого типа.

Конец вала, который выходит из корпуса, посредством муфты соединяется с электрическим или двигателем внутреннего сгорания. В месте, где вал выходит из корпуса, устанавливается уплотнитель или сальник для предотвращения потери перекачиваемой жидкости.

Надежными центробежными гидравлическими насосами (ЦНГ) считаются те, у которых установлено торцевое уплотнение, так как оно держит гораздо лучше, чем сальниковая набивка. Дело в том, что современное уплотнение не теряет своих свойств при смещении или вибрации вала.

С перечисленными деталями можно подробно ознакомиться на схеме разреза устройства. Для эффективной и правильной работы центробежного насоса предназначены дополнительные узлы:

  • сетчатый фильтрующий элемент;
  • обратный клапан, установленный в поступающей магистрали;
  • запорная арматура, которая монтируется перед входным трубопроводом или шлангом;
  • вакуумный манометр для измерения давления в рабочей камере.

Для закачки питьевой воды следует использовать конструкцию с корпусом из нержавеющей стали и рабочим колесом, изготовленным из пищевой пластмассы. Существуют бюджетные модели, где корпус чугунный, а из нержавейки сделан специальный вкладыш. Такие устройства очень легко ремонтируются, так как необходимо будет поменять только сам вкладыш.

Сферы применения и принцип действия

Благодаря своей надежности, высокой производительности, простому устройству и принципу действия центробежные насосы сегодня пользуются большой популярностью. Они с успехом работают как на производстве, так и в быту. К достоинствам относятся:

  • беспрерывное обеспечение предприятий технической водой для производственных нужд;
  • транспортировка различного вида жидкостей между объектами предприятия;
  • организация системы полива растений и доставка воды на животноводческие фермы;
  • снабжение населенных пунктов питьевой водой;
  • обустройство загородных и дачных домов автономной системой водообеспечения.

Если кратко описать принцип работы центробежного насоса, то он довольно прост. После включения электродвигателя или другого механического привода вал устройства начинает вращаться в определенную сторону. Вместе с валом вращается рабочее колесо, а лопатки начинают разгонять жидкость по кругу.

За счет центробежной силы, направленной от центра вала к краю корпуса, воду выбрасывает через выходной патрубок наружу. Чем больше скорость вращения вала, тем больше сила, действующая на жидкость, а значит, производительность насоса повышается.

Разновидности насосов

Сейчас существует довольно много видов насосов, работа которых основана на центробежной силе. Отличаются они друг от друга конструктивными особенностями и техническими характеристиками. Классификация устройств осуществляется по ряду показателей, и это необходимо учитывать при выборе нужного оборудования. В зависимости от расположения устройства относительно перекачиваемой жидкости они бывают:

Первая группа насосов устанавливается на подготовленной площадке, а непосредственно перекачка осуществляется с помощью специальных шлангов или трубопроводов. Преимущество такого способа в том, что устройство всегда доступно для обслуживания и ремонта. К недостаткам можно отнести:

  • низкую производительность при откачивании с глубины, превышающей 10 м;
  • повышенный риск работы на холостом ходу, который быстро приводит к поломке оборудования.

Краткий обзор популярных моделей

Сейчас на отечественном рынке большой выбор центробежных насосов. Здесь можно встретить продукцию как зарубежных, так и отечественных производителей. К наиболее востребованным моделям относятся:

  1. Wilo Star-RS 25/4 — поверхностный центробежный аппарат от немецких производителей, предназначенный для перекачки питьевой воды. Привод осуществляется однофазным электродвигателем, устойчивым к блокировочным токам. Устройство механизма состоит из чугунного блока с валом из нержавеющей стали и полипропиленовым колесом. Производительность гидравлического устройства составляет 3,5 м³/ч, напор — 4 м, а потребляемая мощность — всего 0,048 кВт. Стоимость оборудования колеблется от 5 до 6 тыс. руб.
  2. Grundfos UPA — гидравлический агрегат, предназначенный для повышения давления в системе подачи воды. При потреблении 0,12 кВт устройство обладает производительностью 1,5 м³/ч и способно выдать напор высотой 8 м. Привод осуществляется с помощью асинхронного электродвигателя, к которому добавлена коробка с клеммами и реле протока. Выпускают гидравлический аппарат в КНР.
  3. DAB Divertron 1200 — это центробежный насос погружного типа с максимальной глубиной 10 м. Благодаря многоступенчатой конструкции может создавать напор до 48 м. Корпус аппарата изготовлен из пластика, вставка ротора — из алюминия, а сетчатый фильтр — из нержавейки. В комплект также входят обратный клапан, датчик расхода и реле давления. Питание от сети 220 В.

Кроме перечисленных моделей, популярностью пользуются Patriot F900, Elpumps BT 5877 K INOX, AL-KO Dive 5500/3 и др.

Назначение, устройство, принцип работы центробежного насоса

Что представляет собой центробежный насос? Центробежный насос (см.рис. 27) представляет собой улиткообразный корпус, в котором на оси с числом оборотов 500—3000 в мин. быстро вращается лопастное рабочее колесо. Поступающая по всасывающей линии через боковое отверстие (патрубок) вода захватывается лопатками, приводится во вращательное движение и благодаря развивающейся центробежной силе выбрасывается (гонится) из корпуса насоса по нагнетательной линии с определенной скоростью и определенным давлением.

Одновременно с ним через всасывающие трубы поступают новые порции воды и таким образом получается непрерывная подача воды. Расположение всасывающих и нагнетательных отростков (патрубков) может быть различным. Насос может иметь впуск воды не только с одной стороны колеса, но и с обеих его сторон, тогда получается насос с двусторонним впуском воды.

Рис. 27. Центробежный насос:

2 — манометр на нагнетательном трубопроводе;

3 — краник для заливки насоса;

4 — манометр на всасывающем трубопроводе;

5 — лопастное колесо.

Центробежные насосы делятся:

— по числу колес: одноколесные или одноступенчатые, многоколесные или многоступенчатые;

по создаваемому напору :

а) низконапорные — с напором до 20 мм. вод. ст.;

б) средненапорные — с напором 20-60 мм.вод.ст.;

в) высоконапорные — с напором более 60 мм.вод.ст.;

по способу разъема корпуса :

а) с горизонтальным разъемом;

б) с вертикальным разъемом;

по способу подвода воды к колесу :

а) с односторонним подводом жидкости;

б) с двухсторонним подводом жидкости.

Консольные центробежные насосы изготовляются двух модификаций:

К — с горизонтальным валом на отдельной стойке; КМ — с горизонтальным валом, моноблочные, с электродвигателем. Насосы типа К и КМ предназначен, для перекачивания воды, а также других жидкостей, схожих с водой по удельному весу и вязкости, с температурой до 85°С и содержимым механических примесей размером до 0,2 мм в количестве не более 0,1% по объему.

Как подразделяются центробежные насосы в зависимости от высоты подъема воды? В зависимости от высоты подъема воды насосы (условно) разделяются на три группы: низкого давления, подающие воду на высоту примерно до 15 м; среднего давления для подачи на высоту примерно 35-40 м и высокого давления, поднимающие воду на большие высоты. Центробежные насосы высокого давления изготовляют обычно многоколесными — многоступенчатыми, т. е. несколько рабочих колес расположены в одном корпусе последовательно одно за другим и окружены направляющими аппаратами. Вода через всасывающую трубу поступает в первое колесо, увлекается им, по отводному каналу идет во второе колесо и т. д., пока не попадает в нагнетательный патрубок.

Отчего зависит производительность центробежного насоса? Производительность центробежного насоса зависит от частоты вращения лопастного колеса и прямопропорциональна частоте вращения. Если обозначить производительность через букву Q , а частоту вращения лопастного колеса через букву n, то можно Записать

Таким образом, при увеличении числа оборотов насоса в два раза количество подаваемой им воды также увеличивается вдвое; при увеличении числа оборотов втрое количество подаваемой воды увеличивается в З раза и т. д.

Какую арматуру и контрольно-измерительные приборы устанавливают на центробежном насосе? На центробежном насосе, как правило, на всасывающей линии устанавливают приемный клапан и запорное устройство; на нагнетательной линии — обратный клапан и запорное устройство, а также вентиль для залива насоса водой перед его пуском и манометр.

Каков порядок пуска центробежного насоса? Порядок пуска центробежного насоса следующий: осмотреть насос, проверить наличие масла в подшипниках, далее насос и приемную линию залить водой (если он работает на всасывание), после чего проверить задвижку на напорном трубопроводе. Если задвижка на напорном трубопроводе открыта, то перед пуском ее следует закрыть, так как пуск насоса производится при закрытой задвижке.

Далее необходимо проверить уровень масла в подшипниках, в случае надобности масло долить. Затем включить насос в работу. Когда насос наберет нормальное число оборотов, медленно открыть задвижку на нагнетательной линии. При остановке центробежного насоса необходимо в начале закрыть запорное устройство (задвижку на нагнетательной линии), а затем выключить электродвигатель, вращающий его.

Читать еще:  Кузнечное дело с чего начать

За чем следят во время работы центробежного насоса? Во время работы центробежного насоса следят за показаниями манометра, установленного на нагнетательной линии; за состоянием подшипников насоса; за показаниями амперметра электродвигателя; проверяют состояние сальников насоса, в случае необходимости слегка их осторожно подтягивают.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Центробежный насос

Центробежные насосы являются одним из самых распространенных типов оборудования для перекачивания жидкостей (и газов). С их помощью выкачивают воду из колодцев и скважин, поднимают ее на значительную высоту и предают на большие расстояния по трубам. Такие насосы перекачивают теплоноситель в системах отопления и технологические жидкости на производствах. Идея использовать центробежную силу для перекачивания жидкостей принадлежит Леонардо да Винчи, первые действующие образцы были созданы французским инженером и ученым Дени Папеном в конце 17 века.

Особенности конструкции и принцип действия

Устройство и принцип действия центробежного насоса принципиально не изменились с 17 века. Насос состоит из следующих деталей и узлов:

  • Источник энергии — электрический (или бензинового) двигатель, смонтированный на одном валу с собственно насосной частью механизма.
  • Вал, опирающийся на подшипники.
  • Рабочее колесо, на поверхности которого размещены лопатки.
  • Корпус с направляющими поток профилями.
  • Уплотнения на валу.
  • Входной патрубок, находящийся на оси изделия.
  • Выходной патрубок, расположенный у внешней стенки корпуса по касательной к нему.

Устройство центробежного насоса

Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:

  • Входные и выходные шланги или трубопроводы.
  • Запорный клапан, не дающий жидкости течь в обратном направлении.
  • Фильтр.
  • Манометр для измерения давления жидкой среды.
  • Датчик сухого хода, отключающий насос при отсутствии жидкости в магистрали.
  • Краны и вентили для управления напором.

Принцип действия центробежного насоса несложен:

  • При вращении рабочего колеса его лопатки захватывают жидкую среду и увлекают ее за собой
  • Центробежные силы, возникающие при вращении жидкости, отжимают ее к внешним стенкам корпуса, где создается избыточное давление
  • Давление выталкивает жидкую среду в выходной патрубок
  • Под действием разрежения, создающегося в центре насоса, очередная порция жидкости всасывается из приемного патрубка.

Принцип работы центробежного насоса

В конструкцию центробежного насоса могут вноситься изменения и дополнения, направленные на повышение его эффективности и приспособление к конкретной перекачиваемой жидкости.

Преимущества и недостатки

Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:

  • Высокая эффективность.
  • Простота конструкции.
  • Постоянство характеристик создаваемого потока: скорости и напора.
  • Компактность и относительно малый вес.
  • Простое техобслуживание. Достаточно общих навыков слесарных работ.
  • Высокая надежность, большой срок наработки на отказ.

Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:

  • Для запуска необходимо заполнить рабочую камеру жидкой средой. Нарушение этого правила приводит к быстрому износу и выходу из строя.
  • Малый напор, создаваемый рабочим колесом.

Функционирование насоса в системе

Чтобы обеспечить эффективное функционирование центробежного устройства, при монтаже приходится предусматривать схему заполнения рабочей камеры водой, через перепускные патрубки или заливные горловины.

Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.

Классификация

Рынок полон предложений самых разнообразных моделей центробежных систем. Основные типы центробежных насосов представлены в следующей классификации:

  • По параметрам потока:
    • большого напора;
    • большой подачи;
    • загрязненных сред;
  • По типу агрегата:
    • консольные;
    • двухстороннего входа;
    • многоступенчатые;
  • По типу привода:
    • электродвигатель;
    • двигатель внутреннего сгорания;
    • ручной;
  • По типу всасывания:
    • самовсасывающие;
    • эжекторные;
    • инжекторные;
  • По степени автоматизации управления:
    • ручное;
    • полуавтоматическое;
    • автоматическое;
  • По мобильности:
    • стационарные;
    • передвижные.

Классификация центробежных насосов

Кроме того, по месту установки относительно уровня жидкости в емкости различают

В быту применяются в основном одноступенчатые центробежные насосы.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

  • Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
  • Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
  • Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
  • Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
  • Орошение сельскохозяйственных посадок.
  • Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
  • Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
  • Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
  • Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.

Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.

Как правильно выбрать центробежный насос

Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:

  • Назначение приобретаемого агрегата
    • Полив садового участка.
    • Откачка воды из подвала.
    • Подача воды из скважины.
    • Что-либо еще.
  • Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
  • Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
  • Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
  • Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
  • Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
  • Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
  • Бюджет, минимальный и максимальный.

И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.

Подготовка к работе

В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую». Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения. Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов. Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы. На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.

Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы. Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан. Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.

Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.

Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.

Заливка воды из резервуара

Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем. В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса. Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.

Схема заливки насоса из резервуара

Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.

Эксплуатация и ремонт

Весной техники в окружающем нас мире пока не создано, и центробежные насосы также подвержены неисправностям. Благодаря простоте устройства перечень их короток.

Главная причина неисправности устройства — это работа без воды.

К выходу из строя электродвигателя также могут привести броски напряжения в питающей электросети.

Если внимательно следить за этими факторами риска — прибор успешно отработает не только гарантийный срок, но будет работать на вас еще долгое время.

Еще один фактор риска — это загрязнение рабочей камеры при перекачке грязной воды, например, из канавы. Трава и другой мусор могут намотаться на лопатки, препятствуя их вращению. Если камера выполнена разборной, то можно аккуратно снять часть корпуса и вытащить мешающий мусор. После этого насос, как правило, продолжает работать, только следует подумать об установке фильтра на входе.

Ремонт центробежного насоса

С более серьезным техническим обслуживанием и ремонтом неполадками, особенно связанными с разборкой герметичного корпуса электродвигателя у погружных насосов, лучше обращаться в ремонтную мастерскую. Вряд ли вам удастся самостоятельно восстановить герметичность и избежать пробоя напряжения на корпус или в воду, а это чревато серьезным риском для жизни.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

2.3. Центробежные насосы

2.3.1. Устройство и принцип действия. Классификация

Центробежные насосы используются для циркуляции воды в системах теплоснабжения, водяного отопления, вентиляции и кондициони-

рования воздуха, питания котлов, подачи воды в камеры орошения и во

многих других случаях

Основными элементами, общими для всех разнообразных конструкций центробежных насосов, являются (рис. 2.9): всасывающий патрубок, рабочее колесо с лопатками, корпус спиральной формы и напорный патрубок.

Всасывающий патрубок соединяет корпус насоса с всасывающим трубопроводом, напорный патрубок – с напорным трубопроводом. Рабочее колесо насоса жестко насажено на вал, представляет собой еди-

ную отливку и имеет передний и задний диски с изогнутыми лопастями между ними. Корпус насоса не является осесимметричным; между вне-

шним обводом колеса и корпусом имеется спиральная камера (спиральный отвод), по которой жидкость плавно отводится от рабочего колеса в напорный трубопровод.

Рис. 2.9. Конструкция одноступенчатого центробежного насоса 1 – всасывающий патрубок; 2 – рабочее колесо с лопатками; 3 – корпус; 4 – напорный

патрубок; 5 – спиральный отвод

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Жидкость при вращении рабочего колеса под действием центробежных сил движется от его центра к периферии и далее поступает в спиральную камеру, напорный патрубок и напорный трубопровод. В спиральном отводе скорость снижается, и происходит частичное преоб-

разование кинетической энергии в потенциальную. В центральной части

колеса образуется вакуум, под действием которого происходит поступление жидкости в насос из всасывающего трубопровода. При вращении колеса обеспечиваются непрерывное движение жидкости и ее поступ-

Центробежные насосы относятся к лопастным. Классификация и

сравнение различных конструктивных типов лопастных насосов прово

дятся по обобщенному критерию – коэффициенту быстроходности

где Q – подача, м 3 /с;

Читать еще:  Какой моющий пылесос выбрать для дома отзывы

H – напор, м

– частота вращения рабочего колеса, об/мин.

Зависимость (2.19) характеризует не насос в целом, а одно рабочее колесо. Рабочее колесо с двусторонним входом следует рассматривать

как два параллельно соединенных колеса, и в зависимость (2.19) под-

ставляется величина Q/ 2 . Для многоступенчатых насосов с последова-

тельным соединением рабочих колес подставляется напор, деленный на

число ступеней, т.е. подставляется напор от одной ступени.

В зависимости от значений рабочие колеса подразделяются на 5

основных типов (рис. 2.10, табл. 2.3).

Рис. 2.10. Рабочие колеса различных по быстроходности насосов

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Классификация насосов по коэффициенту быстроходности

С увеличением значений коэффициента быстроходности увеличивается подача и снижается напор насоса, меньше диаметры рабочих

колес и отношения D 2 / D 0 , меньше размеры и массы насосов. Форма

колеса постепенно переходит из радиальной в осевую, направление по-

тока приближается к оси насоса, увеличивается относительная ширина лопастей на выходе из колеса, больше КПД насосов. Тихоходные насосы имеют малые подачи при больших напорах, а быстроходные – большие

подачи при малых напорах

В современной технике применяются лопастные насосы различных

типов, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностя-

ми и эксплуатационными данными

Классификация центробежных насосов проводится по следующим

по развиваемому напору – низконапорные ( H = 20 – 60 м) и высо-

конапорные ( H > 60 м);

по величине подачи – малые ( Q 3 /с) и крупные ( Q > 0,2 м 3 /с);

по числу ступеней – одноступенчатые (с одним рабочим колесом) и многоступенчатые (с последовательным соединением рабочих

по числу потоков в насосе – однопоточные, двухпоточные и мно

по конструкции рабочих колес – с открытым колесом, состоящим

из втулки и лопаток; с полуоткрытым колесом, имеющим задний диск со стороны, противоположной входу жидкости в колесо; с за-

крытым колесом, имеющим с обоих боков диски; с односторонним

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с одной стороны; с двухсторонним входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с двух сторон рабочего колеса;

по числу лопастей (лопаток) рабочего колеса – двухлопастные и

по входу жидкости в насос – с боковым входом, с осевым входом;

с двухсторонним входом

по условиям отвода жидкости из насоса – со спиральным отво

дом, с кольцевым (цилиндрическим) отводом и с направляющим ап-

по расположению оси вращения рабочих органов – горизон

тальные и вертикальные

по способу разъема корпуса – с горизонтальным разъемом, с

вертикальным разъемом и секционные

поназначениюиродуперекачиваемойжидкости – для перекач

ки воды, нефти, бензина, холодных и горячих нефтепродуктов; сжи-

женных газов; фекальные; артезианские и др.;

по способу соединения с двигателем – приводные, имеющие

соединение непосредственно, через муфту или гидромуфту; моно-

по расположению насоса – погружной, скважинный, с трансмис-

по требованиям эксплуатации – обратимый; реверсивный; регу-

лируемый, дозировочный, ручной; по условиям всасывания –самовсасывающий и заливной;

ный, моноблочный, с выносными опорами, с внутренними опорами;

по месту установки насоса – стационарный, передвижной, встроенный.

2.3.2. Конструкции центробежных насосов

Различные типы современных центробежных насосов можно рас-

смотреть на примере продукции компании GRUNDFOS – ведущего ми

рового производителя насосного оборудования.

Циркуляционные бессальниковые (c «мокрым ротором») насо-

сы для систем отопления, вентиляции, кондиционирования возду

ха и горячего водоснабжения.

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Все насосы с мокрым ротором (рис. 2.11) по области применения

условно разделены на несколько групп

– насосы ALPHA+, UPS/UPSD, UP/UPD серия 100 – ориентированы на

коттеджное строительство ( Q – до 10 м 3 /час; H – до 12 м);

– насосы UPS/UPSD серия 200 – ориентированы на промышленное

применение ( Q – до 70 м 3 /ч; H – до 18 м);

– насосы MAGNA UPE/UPED серия 2000 – насосы со встроенным час-

тотным регулированием; рекомендуются для систем отопления с

переменным расходом ( Q – до 90 м 3 /час; H – до 12 м).

Насосы могут быть трехскоростные (UPS) или с электронной бес-

ступенчатой регулировкой частоты вращения (ALPHA+, MAGNA). Причем

ALPHA+ и ALPHA Pro уже совмещают в себе оба типа регулирования (сту-

пенчатое и бесступенчатое). Флагманы этого типа насосов ALPHA Pro и

MAGNA, к тому же, являются первыми насосами с классом энергопот-

ребления A

Примечание:Классификацияэнергопотребленияраньшеиспользовалась для маркировки бытовой техники, автомобилей и осветительных

ламп. С 2005 года такая классификация вводится и для циркуляционных

насосов. Классификация энергопотребления представлена шкалой, со-

стоящей из 7 уровней: A – самая высокая энергоэффективность; B – вы-

сокая энергоэффективность; C – энергопотребление ниже среднего; D – средний уровень энергопотребления; E – энергопотребление выше

среднего уровня; F – низкая энергоэффективность; G – самая низкая

энергоэффективность. Средний уровень энергопотребления циркуля-

ционных насосов – D

Рис. 2.11. Циркуляционные бессальниковые насосы

а – ALPHA; б – UPS серия 100; в – UPS серия 200; г – MAGNA

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Термин «бессальниковые» можно считать российским, т.к. в России достаточно долго с другими видами уплотнений были мало знакомы. Ти-

пичные же насосы, как правило, содержали сальник. По этой причине,

когда в Россию стали попадать первые зарубежные насосы с другими (по сути) видами уплотнений, попытка как-либо их идентифицировать

привела к простой идее: если насосы с привычными уплотнениями на-

зываются сальниковыми, то насосы с отсутствием таковых назвали со

ответственно. Справедливости ради нужно отметить, что ограниченному

кругу российских специалистов бессальниковые насосы (или как их называют «насосы с мокрым ротором») были известны достаточно давно.

Другое дело, что технология производства и реализация этого типа на-

сосов до сих пор находится в «зачаточном состоянии»

Насосы с «мокрым ротором» имеют камеру ротора (водная сре-

да) и статор (воздушная среда), разделенные между собой гильзой из

нержавеющей стали. Название «мокрый ротор» появилось вследствие

особенности конструкции камеры ротора. Дело в том, что внутренняя

полость гильзы (она же камера ротора) заполнена перекачиваемой средой, которая вымывает продукты износа керамических пар подшипников

и частично охлаждает корпус насоса. Таким образом, ротор постоянно

находится в воде. Такая конструкция позволила исключить торцевые (аналогичные сальниковым по сути, но разные по конструкции) уплотне-

ния как таковые

Конструктивная схема бессальникового насоса типа UPS представленанарис.2.12.Рабочееколесо2закрепляетсянавалу3ротора7элек-

тродвигателя. Вал 3 имеет центральный канал 10 для отвода воздуха из полости защитного экрана 8. Выпуск воздуха производится при откры-

тии пробки 11. Профильный экран 8 обеспечивает защиту от попадания

воды к статору 9 электродвигателя. Корпус насоса изготавливается из

чугуна, бронзы или нержавеющей стали. Присоединительные патрубки 13 выполнены на резьбе (малые типоразмеры) или на фланцах.

Следствием такой конструкции явилось множество существенных

– отсутствие затрат на обслуживание, так как в нем нет необходимости.

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.

Читать еще:  Область применения биполярных транзисторов

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.

Устройство и принцип действия центробежных насосов. Классификация, характеристики

Если рассматривать устройства, которые используются для перекачки жидкостей, самым практичным будет центробежный насос. Данное оборудование обладает высокой производительностью и обеспечивает мощный напор, но конструкция при всех положительных особенностях является предельно простой. Насосные станции и бытовые помпы, которые используются для организации автономного водопровода или для полива дачных участков, относятся к данному типу.

Устройство насоса

Устройство и принцип действия центробежных насосов будут описаны в статье. Если рассматривать первую часть вопроса, то можно выделить, что рабочий элемент в простом исполнении состоит из корпуса, который внешне напоминает улитку или спираль. Внутри находится вал и рабочее колесо, последнее из которых закрепляется как раз на валу. Шпонка обеспечивает передачу вращения от вала к колесу. Рабочее колесо имеет в составе два диска и лопатки, которые закреплены между ними.

Лопатки обладают изогнутой формой и обращены выпирающей стороной к направлению вращения. Если вас заинтересовали характеристики центробежных насосов, то вы должны знать о том, что корпус изготавливается из чугуна или стали, а вот рабочие колеса, как правило, выполняются из полимеров. Вал рабочего колеса в разных моделях может быть консольным или двухопорным. В последнем случае конструкция дополняется подшипниками. Выходя за пределы корпуса и связываясь с ротором коленчатого или электрического вала с помощью муфты, хвостовик выступает в роли привода.

Для того чтобы исключить утечку перекачиваемого вещества через отверстия в корпусе, конструкция наделяется уплотнением.

Надежная герметичность

Если вас заинтересовали устройство и принцип действия центробежных насосов, то лучше всего в момент приобретения отдать предпочтение оборудованию, которое обладает торцевым уплотнением вала. Этот вариант отличается более высокой надежностью, чем сальниковая набивка, которая на сегодняшний момент уже считается устаревшей. Торцевое уплотнение обеспечивает полную герметичность корпуса даже в том случае, когда вал рабочего колеса оказывается смещенным. Высокая надежность гарантируется и при вибрациях, которых нельзя избежать в процессе работы насоса.

Принцип действия

После того как устройство и принцип действия центробежных насосов вам станут известны, вы можете приобрести оборудование и приступить к его установке. Однако перед этим стоит более подробно ознакомиться с тем, какой принцип работы использует описываемый агрегат. Таким образом, после того как двигатель будет запущен, вал насоса начинает вращаться. Лопатки колеса приводят в действие вещество, находящееся в рабочей камере. Жидкость начинает передвигаться по кругу, подвергаясь центробежной силе. Модуль данной силы будет больше, чем дальше молекулы перекачиваемой среды будут находиться от центра вращения. В конечном итоге вода окажется выброшенной на периферию рабочего колеса, после она поступит на выходной патрубок. Это обеспечивает поддержание давления за счет центробежной силы.

Классификация по числу ступеней

Для того чтобы сделать правильный выбор оборудования, необходимо знать устройство и принцип действия центробежных насосов. Это касается и классификации. Разделить агрегаты можно по ряду признаков, в том числе и по числу ступеней. Установки могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми. В первом случае в конструкции установлено только одно рабочее колесо, данная система является классической. Если же есть необходимость развить значительный напор, то используются многоступенчатые насосы, в которых несколько рабочих колес, установленных на один вал. Принцип работы такого оборудования заключается в том, что каждое колесо с рабочей камерой образует ступень. Корпус выполнен таким образом, что жидкость переходит с одной ступени на другую до тех пор, пока не достигнет выходного патрубка.

Классификация по направлению оси вращения

Если вас заинтересовали характеристики центробежных насосов, то вы должны для начала определиться, к какому классу относится то или иное оборудование. Подразделить устройства можно еще и по направлению оси вращения. Это указывает на то, что вал может находиться в горизонтальном или вертикальном положении.

Первый вариант считается наиболее распространенным, что обусловлено простотой обслуживания. Вторая разновидность предполагает меньше места для установки, так как двигатель находится под корпусом. К этому типу можно отнести большую часть скважинных насосов, которые предназначены для работы в стесненных условиях. Подобные центробежный насос для скважины обладают одним минусом, который выражен в том, что для обслуживания или ремонта корпуса придется снять двигатель.

Классификация насосов по способу установки и их характеристики

В продаже представлены центробежные промышленные насосы в широком ассортименте, они могут отличаться между собой по способу монтажа. В зависимости от поставленных перед оборудованием целей и условий использования, следует выбрать поверхностный, полупогружной или погружной насос. Поверхностные располагаются непосредственно около источника или в некотором отдалении от него. Заплатить за такое оборудование придется меньше. Устройство будет постоянно находиться на виду, что указывает на легкодоступность для обслуживания и контроля. Недостатком выступает условие, при котором уровень воды в источнике должен находиться в 8 метрах или выше относительно уровня установки агрегата. Именно поэтому с глубокими скважинами и колодцами такое оборудование работать не будет.

Характеристики полупогружных и погружных насосов

Рассматривая промышленные насосы, вы наверняка обратите внимание на полупогружные модели, в которых вал располагается вертикально. Некоторая часть корпуса будет погружена в источник, наиболее часто такое оборудование используется для выкачивания жидкости из приямков. Когда есть необходимость выкачать жидкость из глубоких скважин и колодцев, используются погружные насосы, которые в процессе эксплуатации подвешиваются на цепь или трос.

Устройство предстоит полностью погрузить в воду. Так как работа центробежного насоса погружного типа будет сопровождаться воздействием на корпус агрессивной среды, он должен обладать определенными характеристиками, среди которых — устойчивость к коррозии наружных элементов конструкции, герметичность корпуса и электрической части, а также исключение вероятности протечек машинного масла сквозь конструкцию насоса. Последнее требование очень важно, так как при попадании в колодец или скважину машинного масла, удалить его будет очень проблематично и дорого.

Классификация насосов по способу забора воды и характеристики оборудования

Производительность центробежного насоса будет зависеть от мощности двигателя, эту характеристику вы сможете найти в паспорте устройства. Не следует экономить, приобретая агрегат с минимальной мощностью, так как в этом случае при больших нагрузках оборудование будет работать на износ. Однако этот параметр является одним из самых важных при выборе. Требуется обратить перед приобретением еще и на то, какой способ забора воды используется той или иной моделью. Схема центробежного насоса вам позволит понять, из каких частей состоит конструкция, это особенно важно, если монтажные работы вы будете производить самостоятельно. Необходимо разобраться еще и с тем, какое перед вами оборудование: насос нормального всасывания или самовсасывающее устройство.

В первом случае вода может поступать самотеком, тогда как самовсасывающие модели будут способны поднять воду с определенной глубины. Как показывает практика, этот параметр не превышает 8 метров.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector