Устройство, принцип действия и классификация 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.

  1. Устройство помпы
  2. Сферы применения и принцип действия
  3. Разновидности насосов
  4. Советы по выбору гидравлического агрегата
  5. Краткий обзор популярных моделей

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:

    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

    Особенности конструкции

    Основным функциональным узлом в таких устройствах считается лопастное колесо, при помощи которого в системе перекачивается рабочая среда. Многоступенчатыми называют такие насосы, на которых установлено более одного колеса с лопастями. Стандартное лопастное колесо представляет собой своеобразный барабан, на котором крепятся несколько дисков параллельно друг другу.

    В большинстве примеров для взаимодействия с проточной водой используются консольные центробежные устройства типа К. В ходовой части таких насосов расположен вал, опорой которому служит подшипник. На валу устанавливается одно или несколько рабочих колес с лопастями. Насос оснащается специальной компенсационной камерой, позволяющей предотвратить вероятные протечки при высоком давлении. Передний и задний уплотняющие элементы способствуют блокировке внутренних и наружных протечек.

    В месте расположения сальника протечки не удаляются и выполняют функцию смазки, способствуют частичному охлаждению электродвигателя. Вал, расположенный над сальником, защищается от износа, благодаря специальной защитной втулке. Специальные разгрузочные отверстия расположены на диске, закрывающим рабочее колесо. Они способствуют тому, чтобы осевая сила находилась в равновесии. Такие отверстия присутствуют на насосах, мощностью свыше 10 кВт. Если мощность меньше, с контролем осевой силы прекрасно справляются подшипники, на которых держится вал.

    Список составляющих компонентов насоса:

    • Корпус;
    • Крышка, закрывающая корпус;
    • Лопастное колесо;
    • Набивка сальника;
    • Сальник;
    • Опорный кронштейн;
    • Уплотнители;
    • Подшипниковый узел;
    • Защитная втулка;
    • Вал вращения;
    • Подшипник вращения.

    Специальные уплотняющие кольца обеспечивают качественную герметизацию корпуса с внутренней стороны. Благодаря этим элементам вода не проникает в область низкого давления. Таким образом совокупный показатель КПД насосной установки повышается. При помощи набивного сальника вал вращения плотнее зажимается. Защитная втулка предотвращает стирание вала в области постоянного взаимодействия с сальником.

    Многоступенчатые центробежные насосы

    Для увеличения напора используют многоступенчатые насосы, в которых жидкость от рабочего колеса поступает не в напорный патрубок, а в центральную часть следующего рабочего колеса, которое вновь передает энергию рабочей жидкости, что позволяет увеличить напор.

    Таких ступеней может быть несколько.

    Принципиальная схема центробежного насоса показана на рисунке.

    Рабочие свойства

    Немаловажным является тот факт, что при выборе центробежного насоса, в первую очередь, стоит обращать внимание на ряд технических характеристик агрегата, которые заключаются в следующих важных моментах:

    • коэффициент полезного действия, который характеризирует эффективность центробежного насоса;
    • высота забора воды представляет собой численное значение расстояния между корпусом агрегата и нижним уровнем, с которого происходит подача жидкости;
    • показатель подачи воды указывает на объем жидкости, которую подает агрегат за определенную единицу времени;
    • напор насоса представляет собой не что иное, как разницу давления поступающей в агрегат воды и, соответственно, выходящей из нее;
    • гидравлический показатель представляет собой характеристику снижения напора при подаче воды по магистралям;
    • мощность, которая передается на центральный вал центробежного насоса;
    • максимальное давление агрегата представляет собой наибольший показатель, при котором оборудование бесперебойно может работать;
    • показатель энергеэффективности характеризирует количество энергии, которая затрачена на перекачку определенного объема воды.

    Самодельный насос. Видео

    Самодельный центробежный насос можно изготовить из подручных материалов. Как это сделать, расскажет видео ниже.

    Центробежные устройства широко применяются в быту, тяжелой и легкой промышленности, сельском хозяйстве, на строительстве т.д. Наиболее часто для населения используется консольный, горизонтальный, погружной и вихревой агрегаты. Другие виды больше используются на предприятиях или в сельском хозяйстве, из-за чего они менее распространены. К тому же многие модели насосов, предназначенных для перекачки воды, можно использовать при работе с топливом, газом и другими жидкостями.

    Наиболее распространенные неисправности агрегата и способы их устранения

    Для обеспечения исправной работы насоса, перед началом эксплуатации необходимо полностью заполнить рабочую камеру рабочей средой.

    В таблице приведены возможные неисправности центробежных насосных установок, причины их возникновения и способы устранения.

    Неисправность

    Возможные Причины

    Способы устранения

    Снижение номинального напора

    Засорение фильтра грубой очистки, подающего трубопровода или лопаток рабочего колеса. Неправильная установка или реверсивное вращение рабочего колеса.

    Замена фильтра, промывка трубопровода, очистка лопастей рабочего колеса. Установить рабочее колесо в правильное положение. Заменить обратный клапан.

    Резкое увеличение расхода электроэнергии в момент запуска

    Заслонка напорного трубопровода находится в открытом положении. Неправильная установка рабочего колеса или разгрузочного диска. Выход из строя предохранителя электродвигателя. Засорение трубки отвода рабочей среды.

    Уменьшить проходное сечение напорного трубопровода на время запуска. Устранить дефекты сборки. Заменить предохранители силовой установки.

    Повышенная нагрузка на электродвигатель

    Увеличенная частота вращения. Превышение допустимого значения подачи. Выход из строя элементов насоса или электродвигателя вследствие механических повреждений.

    Осмотреть силовую установку, при необходимости, устранить повреждения. Уменьшить проходное сечение напорного трубопровода. Провести ревизию элементов насоса, при необходимости, заменить поврежденные детали.

    Значительный нагрев подшипниковых узлов

    Засорение смазочной системы. Попадание в масло мелкодисперсных загрязнителей. Увеличенное радиальное биение.

    Промыть систему смазки дизельным топливом. Заменить масло в системе смазки. Осмотреть подшипники на предмет механических повреждений, при необходимости–заменить. Обеспечить центровку рабочего колеса. Увеличить зазоры для поступления масла в подшипниковые узлы.

    Повышенный уровень шума и наличие вибрации

    Недостаточная балансировка ротора. Чрезмерные смазочные зазоры. Наличие посторонних частиц в рабочей камере агрегата. Заклинивание вращающихся деталей. Кавитация

    Провести балансировку ротора. Отрегулировать масляные зазоры в подшипниковых узлах. Очистить детали агрегата в случае загрязнения и наличия различных отложений на лопатках рабочего колеса. Уменьшить проходное сечение подающего трубопровода. Устранить вибрацию трубопроводов.

    Несмотря на то что в большинстве случаев ремонт можно произвести своими силами, предпочтительнее доверить техническое обслуживание центробежного насоса профессионалам, имеющим соответствующее оборудование и опыт работы.

    Универсальность, высокая производительность и надежность в работе обеспечили центробежным насосам самую широкую популярность. Такие системы могут эффективно использоваться как в бытовой сфере, так и в промышленном производстве. Кроме этого, большинство моделей имеют вполне доступную цену.

    Разновидности

    На современном рынке скважинный центробежный насос представлен тремя основными модификациями:

    • погружной;
    • полупогружной;
    • поверхностной.

    Погружные модели

    Погружной центробежный насос внешне напоминает наполненный газом баллон или цилиндр небольшого диаметра – размер некоторых современных моделей в разрезе не превышает 100 мм. Установка такого оборудования осуществляется непосредственно в скважине.

    В цилиндрическом корпусе агрегата расположены мотор с подвижным ротором сухого типа. Для запуска оборудования не требуются дополнительные действия со стороны мастера или хозяина участка, а также заполнение корпуса насоса водой.

    Погружной насос идеален для скважин глубиной от 10 м – фактически, в этом случае у него нет аналога или альтернативы. Кроме того, центробежные погружные агрегаты универсальны – они могут использоваться для обустройства песчаных или артезианских скважин, а также для выкачки и транспортировки маслянистых и неагрессивных кислотных жидкостей.

    Рассматривая возможность покупки такого оборудования, как погружные насосы для скважин, следует помнить, что их установка и обслуживание сопряжены с необходимостью отключения системы и извлечения оборудования из скважины. Для диагностики и ремонта устройств этого типа рекомендуется привлекать специалистов.

    Полупогружные агрегаты

    Полупогружные центробежные скважинные электронасосы работают по тому же принципу, что и классический глубинный насос (или центробежный погружной агрегат). Тем не менее, в конструкции и конфигурации оборудования этого типа есть существенные отличия. Рабочий узел агрегата или двигатель, полностью защищён от влаги, в то время как рабочая камера непосредственно с ней контактирует. Для обеспечения корректной работы полупогружной модели она оснащается стабилизаторами-плавниками. Они удерживают часть корпуса, в которой находится двигатель, на поверхности воды, рабочая часть установки все время находится в воде.

    В сравнении с погружными аналогами полупогружные обладают меньшей мощностью и большим габаритом, что не мешает им удерживать свои рыночные позиции в соответствующем сегменте.

    Поверхностное оборудование

    Поверхностный электронасос актуален в том случае, когда глубина скважины или колодца не превышает 10 м. Как понятно из названия, поверхностный агрегат устанавливается непосредственно над скважиной, в качестве контактного элемента используется погружной шланг. Конструкции этого типа просты в установке и обслуживании, шланг также легко вынимается из трубопровода скважины для замены или чистки.

    Установка поверхностного центробежного насоса для скважины

    При выраженных преимуществах поверхностного насосного оборудования у него есть также и минусы:

    • камера насоса старой модификации, не оснащенного обратным клапаном, нуждается в своевременном заполнении жидкостью (производится вручную), в противном случае установка не сможет выкачивать достаточное количество воды;
    • мощность установки уступает погружным и полупогружным аналогам.

    Параметры выбора

    При выборе электронасоса на воду для выкачки ее из скважины рекомендуем обращать на следующие характеристики оборудования:

    • объем ежедневного расхода воды;
    • точную глубину скважины или колодца;
    • скорость заполнения водой трубопровода скважины;
    • производительность (скорость и объем перекачивания за единицу времени);
    • диаметр основной трубы скважины;
    • качество и показатель чистоты воды.

    Недостатки

    Как и любое устройство, помимо положительных характеристик, такой насос имеет и недостатки:

    • В результате нестабильности в электрической цепи может возникать нестабильная подача воды.
    • При первом запуске насоса, во избежание поломки, необходимо заливать жидкость в рабочую камеру ручным способом.
    • При попадании воздушных масс в спираль, есть большая вероятность выхода из строя подшипников и других комплектующих, что способствует снижению функциональных характеристик насоса.

    Справка! Для удаления лишнего воздуха на кожух чаще всего устанавливают специальные вантузы.

    Подводя итоги, стоит отметить, что центробежные насосы не прихотливы в своей работе, легко монтируются и достойно выполняют свою функцию, соответствуя при этом всем заявленным характеристикам.