Что такое центробежный насос

Центробежные насосы

что такое центробежный насос

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

    • 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

    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 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:

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

      Недостатки

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

      Области применения

      Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

      Основные из них:

      Водоснабжение и водоотведение

      Водоочистные сооружения

      Энергетика

      Нефтяная и газовая промышленность

      Химическая промышленность

      Целлюлозно-бумажная промышленность

      Горнодобывающая промышленность

      Пищевая

      Фармацевтическая

Основные производители

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

Водоснабжение, водоотведение, водоочистка

  • Grundfos : grundfos.com
  • Wilo :wilo.ru
  • Группа компаний Xylem. Насосы Lowara, Goulds, Flygt, Vogel и.т.д : http://xylem.ru

Источник: https://RuPumps.com/nasosyi/po-tipu/dinamicheskie-nasosyi/tsentrobezhnyiy-nasos.html

Устройство и принцип работы центробежного насоса

что такое центробежный насос

Прямое назначение центробежных насосов для воды – это обеспечение водоснабжения и перекачивание жидких веществ, как в промышленных целях, так и в бытовых. В последнее время среди потребителей они получили популярность для обустройства водоотведения в частных домах. Такая востребованность обусловлена довольно простой схемой устройства и неприхотливостью в работе. Причем благодаря его строению и наличия минимальных знаний, возможно выполнения ремонтных работ своими руками.

Строение и принцип работы
Виды насосов
Нюансы обслуживания
Как правильно выбрать насос
Технология установки центробежных насосов

 Строение и принцип работы

Строение центробежных насосов для воды имеет довольно простую схему.

Основные характеристики внешнего вида изделий:

  • внешняя часть корпуса представляет собой продолговатый цилиндр;
  • изделие, которое при применении погружается в воду, имеет диаметральное сечение 10 см;
  • изделия для поверхностного функционирования немного больше по диаметру с обустроенными колесами для работы.

Внутреннее наполнение составляет такой перечень элементов:

  • каналы для входа и выхода жидкости;
  • устройство для нагнетания;
  • колесо для обеспечения вращения;
  • ротор;
  • движок и прочие сопровождающие детали.

Во время работы центробежного насоса с помощью двигателя и ротора колесо начинает вращаться. Благодаря этому вода, которая поступает внутрь направляется от центральной части к боковым.

При этом образуется давление, под действием которого жидкость попадает в трубопровод. При этом уменьшается степень давления в центральной части, что позволяет обеспечить поступление новой порции воды. Получаем процесс самовсасывания жидкости, что обеспечивает бесперебойное поступление воды внутрь устройства.

В общем, во время работы внутри изделия создается центробежная сила, которая и обеспечивает все необходимые процессы.

Виды насосов

Существует множество современных разновидностей насосов для подачи воды. Рассмотрим более распространённые модели в бытовом применении: погружного и поверхностного типа.

  • погружной центробежный насос используется при работе в глубоких источниках. Их на постоянной основе оставляют на глубине, и извлекают только при каких-либо неполадках или полной замене, закрепляя на тросе;
  • поверхностный насос устанавливают на поверхности вблизи водоёма. К нему подсоединяют шланг, через который и осуществляется подкачка воды.

Если сравнивать два типа насосов, то следует отметить, что:

  • в ремонте и обслуживании поверхностный насос проще, чем глубинный;
  • поверхностные насосы слабее и не подкачивают воду, если она находиться на глубине 10 – 12 м ниже уровня земли;
  • глубинный центробежный насос более мощный, так как имея одинаковые характеристики с поверхностным он способен выдать напор до 40 м водяного столба, а поверхностный – максимум 30 м;
  • в строении погружного изделия присутствует два рабочих колеса, которые размещены последовательно друг за другом, а в поверхностных одно, но диаметр го значительно больше.

Оба вида насосов подразделяют на одноступенчатые и многоступенчатые типы

  • Одноступенчатый тип обустройства имеет большая часть поверхностных приборов и некоторые глубинные, которые относят к слабой категории.
  • Многоступенчатый тип преобладает в основном в мощных глубинных изделиях. Отличие в том, что в строении используется несколько рабочих колёс. Причём, увеличивая их количество – усиливаем мощность. Обусловлено это увеличением корпуса, диаметра выходов и рабочих колёс.

Обратим внимание, что такие изменения конечно повышают мощность, но более требовательны в обслуживании.

Они чаще выходят из строя, особенно если вода имеет такие составляющие как известь и прочее.

Следующие типы насосов подразделяются по принципу работы ротора: мокрого и сухого типа. В глубинных изделиях, которые имеют мокрый ротор, производят автоматическую смазку в процессе прохождения через них воды. Но мощность у них ниже. У изделий с сухим типом ротора имеют большую мощность, так как двигатель и ротор заключены в отдельную камеру, в которую вода не попадает. Минус заключается в том, что данные модели слишком много потребляют энергии и создают шум.

Нюансы обслуживания

Отличительной чертой центробежных насосов – это частая необходимость их ремонта. Следует отметить, что эта процедура несложная и при минимальных навыках выполнить его своими руками абсолютно несложно. Исключением является проведение капитальных ремонтов.

Обратим внимание на несколько правил, соблюдение которых позволит существенно сократить количество ремонтов. Именно их нарушение приводит к 85% образования поломок.

Итак, они заключаются в таких требованиях:

  • функционировать насос должен только при наличии в его рабочей камере;
  • чем меньше вода будет иметь примесей, тем реже будем ремонтировать изделие.

Перечислим основные неполадки в работе, которые чаще всего случаются с приборами подачи воды центробежного типа и требуют капитального ремонта:

  • перегрев двигателя, впоследствии чего он перегорает. Причина – длительное время работы без жидкости в рабочей камере насоса. В этом случае центробежный двигатель проще заменить, в крайне случае отдать на ремонт в специализированную мастерскую;
  • ещё одной причиной запуска двигателя может быть нарушение контактов. К примеру, они отсырели или перегорели. Их необходимо зачистить и снова подсоединить;
  • излом кабеля в поверхностных моделях, который легко заменяется новым. Изредка такая поломка случается и с глубинными изделиями. Проверить это можно посредством тестером для электричества;
  • рабочие колёса в принципе редко выходят из строя, а вот его детали, такие как подшипники или крепёжные элементы ротора довольно часто. Причиной этому является наличие микрочастиц песка или других примесей в воде. Определить эту поломку можно определить по появлению характерных звуков при работе насоса, сбои во вращении и перебои в подаче воды. При наличии хотя бы одной причины, прибор следует сразу же отключить, разобрать механизм, выполнить его чистку и при необходимости заменить детали.
  • Следующая причина нарушения работы прибора для подачи воды – это засорение спиральных каналов. Их функция заключается в нагнетании воды в камеры. Самостоятельный ремонт данных деталей произвести невозможно. Это возможно только в том случае, если имеются специальные навыки в этой отрасли.

Как правильно выбрать насос

Основная характеристика, по которой следует осуществлять выбор насоса центробежного типа – это его мощность.

А на его производительность могут повлиять такие факторы:

  • потребляемая мощность;
  • размеры рабочих колёс;
  • возможный напор жидкости;
  • уровень воды, который допустимый для забора воды.

Подробно рассмотрим каждый из приведённых факторов и примеры их расчёта

  • Производительность агрегата центробежного типа можно рассчитать по такой формуле:

W=l1*(π*d1-b*n)*c1= l2*(π*d2-b*n)*c2

Составляющими данной формулы являются такие параметры:

W – производительность агрегата (м3/с);

l1,2 – размер ширины рабочего колеса;

d1 – диаметральное сечение забирающего патрубка;

d2 – диаметр рабочего колеса;

b – размеры лопасти крыльчатки;

n – количество лопастей;

π – число Пи.

  • Напор воды можно рассчитать по следующей методике:

N=(h2-h1)/(p*g)+Ng+sp

Приведём расшифровку величин, используемых в расчётах:

N – высота напорного столба (м);

h2 – оказываемое давление в приёмнике при приеме воды;

h1 – степень давление в емкости забора воды;

p – показатель плотности воды;

g – ускорение свободного падения;

Ng – степень желаемой высоты подъёма воды;

Источник: https://nasoskm.ru/centrobezhnie-nasosi/tsentrobezhniy-nasos-dlya-vodi

Основы гидравлики

что такое центробежный насос


Как уже отмечалось в предыдущей статье, к динамическим относятся насосы, увеличивающие кинетическую энергию потока жидкости посредством своих рабочих органов или внешнего силового поля. Это лопастные насосы, электромагнитные насосы, а также насосы, использующие силы трения и инерции (струйные, вихревые и т. п.).

Лопастные насосы классифицируются на три группы: центробежные, осевые и диагональные (полуосевые). У осевых насосов подвод и отвод жидкости к рабочему колесу осуществляется параллельно оси вала, у центробежных — перпендикулярно.

Диагональные (полуосевые) насосы отличаются особой конструкцией рабочего колеса, лопатки которого имеют сложную изогнутую форму, предложенную инженером Джеймсом Френсисом, поэтому колеса таких насосов часто называют турбинами Френсиса.
Диагональные и осевые насосы иногда называют пропеллерными насосами. Оба эти типа насосов выполняются почти исключительно с открытыми рабочими колесами (пропеллерами).

В гидравлических системах промышленного оборудования и машиностроении наибольшее применение получили центробежные насосы, благодаря простоте изготовления и эксплуатации, что выражается в технологической и эксплуатационной экономичности.

Принцип действия центробежного насоса основан на динамическом взаимодействии лопастей колеса с обтекающей их жидкостью, при этом подведенная к колесу энергия приводного двигателя передается жидкости. Благодаря особой форме корпуса (улитки) центробежного насоса и воздействию центробежных сил, объем захваченной приемным патрубком жидкости преобразуется в направленный поток, обладающий кинетической энергией движения.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как работает гидравлический домкрат

На рис. 1 изображена схема центробежного насоса консольного типа.
Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов: подвода (соединенного с питающей магистралью), рабочего колеса 3 и отвода (имеющего выход в напорную магистраль).

По подводу жидкость поступает в рабочее колесо из всасывающего трубопровода. Подвод должен обеспечить поток жидкости на входе в колесо, симметричный оси вращения.

На рисунке 1 показан подвод, выполненный в виде конфузора, соосного с рабочим колесом.

Рабочее колесо обычно состоит из ведущего и ведомого дисков, между которыми находятся лопасти, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Иногда рабочие колеса центробежных насосов выполняют открытыми (как на рис. 1), без ведомого диска, при этом лопасти крепятся непосредственно к ступице на ведомом валу 4 насосной установки, получающем вращение от приводного электродвигателя.

Назначением отвода, выполняемого обычно в форме спирали (улитки), является сбор жидкости, выходящей по периферии колеса, подведение ее к напорному трубопроводу системы и уменьшение скорости жидкости для преобразования части кинетической энергии в потенциальную энергию давления с возможно меньшими гидравлическими потерями.
На схеме показан спиральный отвод, осевые сечения которого, начиная от клина 2, постепенно увеличиваются. Спиральный отвод переходит в диффузор 1, соединенный с напорной линией системы.

Перед началом работы насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены жидкостью, которая разделяет подвод и отвод и играет роль уплотнения. Для выполнения этого требования центробежные насосы гидравлических систем промышленного оборудования и другой техники обычно погружают в жидкость, находящуюся в питающем объеме (баке).

Рабочее колесо насоса приводится во вращение электродвигателем. Под действием центробежной силы жидкость, находящаяся в насосе, начинает двигаться по каналам между лопастями колеса в направлении от его центра к периферии, то есть к стенкам спирального отвода.

Вследствие этого на входе в рабочее колесо в его центральной части образуется разрежение (вакуум) и за счет разности давлений жидкость из бака через всасывающий трубопровод и подвод поступает (засасывается) в насос.

Жидкость, движущаяся под действием лопастей в рабочего колеса вдоль стенок спирального отвода, отсекается клином 2 и направляется в диффузор 1, соединенный с напорным трубопроводом системы.

Таким образом, при постоянном вращении рабочего колеса обеспечивается подача жидкости в напорный трубопровод непрерывным потоком без пульсаций.

Работа центробежного насоса, как и всех прочих гидравлических машин подобного типа, характеризуется:

  • объемной подачей;
  • напором;
  • полезной мощностью;
  • потребляемой мощностью;
  • КПД и частотой вращения.

***



Подачей Q насоса называется объем жидкости, подаваемой в напорный трубопровод в единицу времени. В общем случае подача центробежного насоса зависит от наружного диаметра и ширины рабочего колеса на выходе, а также от частоты его вращения.

Напор H представляет собой разность удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса, вычисленную в метрах столба перекачиваемой жидкости:

H = (zн – zв) + (рн + рв)/ρg + (v2н – v2в)/2g    м,       (1)

где:
(zн – zв) – расстояние по вертикали между входом в насос и выходом из него (удельная потенциальная энергия положения), м;
(рн + рв)/ρg — напор, создаваемый давлением (удельная потенциальная энергия давления), м;
рн, рв — давления жидкости на выходе и входе насоса, Па;
(v2н – v2в)/2g — скоростной напор (удельная кинетическая энергия), м;
vн, vв — скорости движения жидкости на выходе и входе насоса, м/с;
ρ — плотность жидкости, кг/м3.

Каждая единица веса жидкости, прошедшая через центробежный насос, приобретает энергию в количестве H.
За единицу времени через насос проходит жидкость весом ρgQ. Следовательно, энергия, приобретенная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса:

Nn = ρgQH,    Вт.

Мощностью Nн насоса (мощностью, потребляемой насосом) называется энергия, подводимая к нему от приводного электродвигателя в единицу времени.
Мощность насоса Nн больше полезной мощности Nn на величину потерь.
Потери мощности в насосе оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД):

η = Nн/Nn.

С изменением частоты вращения рабочего колеса насоса его параметры изменяются.

Подача центробежного насоса изменяется пропорционально частоте вращения рабочего колеса:

Q1/Q2 = n1/n2.

Напор, развиваемый насосом, изменяется пропорционально квадрату частоты вращения рабочего колеса:

H1/H2 = (n1/n2)2.

Мощность, потребляемая насосом, изменяется пропорционально кубу частоты вращения рабочего колеса:

N1/N2 = (n1/n2)3.

Потребным напором Hпотр системы, на которую работает центробежный насос, называют энергию, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для ее перемещения из бака по напорному трубопроводу к потребителю при заданном расходе.
Пренебрегая малым скоростным напором жидкости в баке, получим:

Hпотр = Hг + Σh,    м

где:
Hг – геометрический напор, определяемый высотой подъема жидкости, м;
Σh – сумма потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах, м.

Графики (рис. 2) зависимостей напора H = f(Q), мощности Nn = f(Q) и КПД η = f(Q) от подачи насоса называются его внешними или рабочими характеристиками.

Определение режима работы насоса в системе основано на совместном рассмотрении характеристик насоса и системы. Характеристика системы выражается уравнением (1), в котором потери напора Σh являются функцией расхода.
График характеристики системы Hпотр = f(Q), строится на одном графике с характеристиками насоса в одном масштабе.

Насос в данной гидравлической системе работает в режиме, при котором потребный напор Hпотр равен напору H насоса, то есть при котором энергия, потребляемая при движении жидкости по трубопроводу, равна энергии, сообщаемой насосом жидкости.
Режим работы насоса будет определяться точкой А пересечения графиков характеристик насоса H = f(Q) и системы Hпотр = f(Q). Эта точка называется рабочей точкой гидравлической системы.

Режим работы насоса определяется расходом QА и напором HА. Однако требуемый для работы гидравлической системы расход жидкости может меняться. В этом случае возникает необходимость регулирования подачи насоса.

***

Способы регулирования подачи центробежных насоов

Регулирование подачи центробежного насоса дросселированием.
Если необходима подача QВ < QА, то этой подаче должна соответствовать новая рабочая точка B (см. рис. 2).

Чтобы характеристика системы Hпотр = f(Q) проходила через точку B необходимо увеличить гидравлические потери в напорном трубопроводе, например, прикрывая специально установленный в этом трубопроводе вентиль. При этом потребный напор увеличится.

Следует отметить, что дроссельное регулирование подачи насоса неэкономично, так как вызывает дополнительные потери энергии. Однако это регулирование отличается простотой при эксплуатации.

Регулирование подачи центробежного насоса изменением частоты вращения рабочего колеса.
Характеристики насоса H = f(Q) и системы Hпотр = f(Q) могут быть изменены путем изменения частоты вращения рабочего колеса насоса.

Для регулирования частоты вращения необходимы более сложные и дорогие электродвигатели, например электродвигатели постоянного тока.

Регулирование подачи насоса изменением частоты вращения рабочего колеса более экономично при эксплуатации, чем дроссельное регулирование, так как при этом отсутствуют потери энергии в вентиле напорного трубопровода системы.

Регулирование подачи центробежного насоса перепуском жидкости. Такое регулирование осуществляется отводом части жидкости из напорного трубопровода системы в бак по трубопроводу, на котором стоит специальный вентиль. При изменении степени открытия этого вентиля изменяется расход жидкости, подаваемой к потребителю.

Энергия жидкости, отводимой в бак, не используется, поэтому регулирование перепуском неэкономично.

***

Достоинства и недостатки центробежных насосов

Центробежные насосы обеспечивают значительную объемную подачу жидкости, мало чувствительны к загрязнениям, не требуют высокой точности изготовления деталей.
Как и все динамические насосы, центробежные лишены такого недостатка, как неравномерность (цикличность) подачи, характерного для объемных насосов.

Однако напор, создаваемый центробежными насосами (как, впрочем, и другими видами динамических насосов) недостаточен для обеспечения работы силовых приводов промышленного оборудования и техники. Недостатком центробежных насосов является непостоянство давления в напорной магистрали, что тоже ограничивает область их применения.

Кроме того, следует отметить низкий КПД гидравлической передачи насос-двигатель, составляющий иногда не более 10%, т. е. большая часть мощности приводного двигателя тратится на различные потери.

Насосы такого типа используются, например, в системах подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки на металлорежущих станках, в системах охлаждения двигателей автотракторной техники (помпы системы охлаждения), в бытовой технике (стиральные машины, бытовые помпы и т. п.), для подачи воды при поливе сельскохозяйственных культур и водоснабжении населенных пунктов и т. п.

***

Шестеренные (зубчатые) насосы



Дистанционное образование

  • Группа ТО-81
  • Группа М-81
  • Группа ТО-71

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/gidravlika/12_gidro_mashiny_3/

Центробежные насосы устройство и 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. 

Если скорость падает, то увеличивается 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:

  • открытые,
  • полузакрытые
  • закрытые

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.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Литол что это такое

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.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Низконапорные гидроциркуляционные ВСС

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 соединения – прямой. 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.

Источник: https://pronpz.ru/nasosy/centrobezhnye.html

Центробежные насосы — принцип работы и классификация

Центробежные насосы – самая большая группа устройств, применяемых в быту для перекачки жидкостей. Они широкого используются в системах водоснабжения и водоотведения домов. Также их применяют для откачки воды из скважин (ЭЦВ – модели, оснащенные приводом электродвигателя).

Под центробежным насосом понимают устройство, в котором требуемое давление и напор жидкости достигается за счет центробежной силы, возникающей в результате действия лопастей рабочего колеса на воду.

рабочая часть агрегата – колесо, насажденное на вал и вращающееся внутри корпуса. Колесо состоит из двух дисков (заднего и переднего), расположенных на некотором удалении друг от друга. Между лопастями имеется механизм, который соединяет колеса воедино.

Принцип работы центробежного насоса

Межлопастные каналы (плоскость внутри лопасти и дисков) во время работы агрегата заполняют жидкостью. При вращении устройства на жидкость, находящуюся в межлопостном пространстве действует центробежная сила, результате чего из-под рабочей ступени вытекает вода. Это способствует возникновению разрежения непосредственно в центре ступени, и также повышению давления на периферии.

Жидкость идет по всасывающему трубопроводу и попадает в насос через патрубок. Перемещение воды во всасывающем трубопроводе осуществляется за счет разности давления в центральной области колеса и приемном бассейне. Жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса, поступает в спиральную камеру, после чего перемещается в напорный патрубок, который соединен с напорным трубопроводом.

Чем больше диаметр колеса и выше частота вращения, тем больше центробежная сила, а соответственно и напор насоса. В качестве привода для агрегата используется электродвигатель.

Основные разновидности центробежных насосов

Сегодня данные устройства выпускаются для самых разных целей. Существуют 18 типов центробежных насосов, наиболее популярными среди которых являются:

    — консольные,     — погружные,    — вихревые,    — осевые,

    — шламовые и др.

По уровню создаваемого давления центробежные насосы делятся на следующие типы:    — низкого,    — среднего,

    — высокого давления.

 По расположению вала и способу разъема корпуса есть следующие типы водяных насосов::    — горизонтальные,

    — вертикальные.

Особенностью вертикальных моделей является наличие бокового входа. С помощью такого агрегата производятся перекачивание гидросмесей, содержащих в большом количестве песок, твердые вкрапления и т.п.

Также есть модели с одно- или двусторонним подводом жидкости, с мокрым и сухим ротором. Двусторонние агрегаты называется насосами двойного всасывания.

По количеству рабочих колес имеются следующие разновидности оборудования:    — одноступенчатые,

    — многоступенчатые.

В одноступенчатых вариантах расположение вала консольное, поэтому их еще называют консольными.

Типы консольных центробежных насосов:

— К – устройства с горизонтальным валом, размещенным на отдельной стойке;
— КМ – агрегаты с горизонтальным валом с электродвигателем, моноблочные.

Устройства КМ и К используются для перекачки жидкостей, которые по плотности и вязкости схожи с водой.

Температура рабочей среды может достигать 85°С, при этом допускается наличие механических примесей, размер которых не превышает 0,2 мм, с содержанием —  не более 0,1% от общего объема.

 
Всасывающий патрубок (1), кольцо уплотнительное (2), колесо рабочее (3) корпус спиральный (4), опорный кронштейн (5), втулка (6), сальник (7), крышка сальника (8), вал (9), подшипник насоса (10), полумуфты (12), патрубок напорный (12).

По создаваемому напору насосы бывают:

— низконапорные (до 20 мм водяного столба);- средненапорные – (до 60 мм водяного столба);

— высоконапорные – (более 60 мм водяного столба).

По способу отвода вода из рабочего колеса устройства классифицируются на:    — спиральные,

— турбинные.

По типу погружения центробежные насосы бывают:

    — погружные (устройство полностью опускаются в воду)
    — поверхностные (монтируются сверху скважин и колодцев).

Центробежные модели используются для подачи воды из различных резервуаров, накопителей для полива и водоснабжения домов и дач. Погружные модели можно применять для подачи воды на высоту около 200 метров. Мощные модели способны полностью удовлетворить потребности небольшого дома.

Для откачки нечистот и борьбы с затоплениями предусмотрены фекальные и дренажные модели. Они отличаются высокой производительностью, способны создавать высокое давление.

К преимуществам центробежных насосов относятся:

    — высокая надежность,    — конструктивная простота;    — долговечность,

    — доступная стоимость.

К недостаткам – восприимчивость к содержащимся в перекачиваемой жидкости примесям, а также невысокий КПД. Для достижения требуемых параметров КПД можно использовать более мощные электродвигатели.

Установка центробежного насоса должна производиться в месте, которое защищено от негативного атмосферного влияния.

Источник: https://hoznasos.ru/articles/centrobezhnye-nasosy-princip-raboty-i-klassifikaciya.html

Центробежный насос для воды: принцип работы, виды

Обустройство современных систем инженерного снабжения (водопровода, тепломагистрали, системы водоотвода, канализации) невозможно без такого устройства, как насос. Лидерами рынка ввиду функциональности, надежности и простоты в эксплуатации являются центробежные модели, которые применяются как для подачи воды, так и для ее откачивания в системах дренажа, осушения, канализации.

Универсальный принцип действия центробежного насоса позволяет применять его и для комплектации систем вентилирования и кондиционирования при перенаправлении воздушных масс.

Устройство, принцип работы

Классический одноступенчатый центробежный насос для повышения давления в системе состоит из корпуса, двигателя и рабочего колеса, благодаря чему считается достойной альтернативой гидравлическому мотору. Принцип действия центробежных насосов прост.

Пуск центробежного насоса осуществляется автоматически при падении давления в системе ниже заданного программными настройками значения при условии подключения к электросети.

При создании крутящего момента от двигателя энергия передаётся валу насоса и установленному на нем рабочему колесу.

Вода по мере поступления непосредственно на рабочий орган установки посредством всасывающего отверстия и входного патрубка перенаправляется в спиральный кожух. В процессе преобразования энергии увеличивается напор воды при одновременном снижении скорости потока.

Перед тем, как выбрать насосную установку центробежного типа, оцените следующие технические характеристики центробежных насосов:

  • производительность и полезный внутренний объем определяют параметры интенсивности его использования;
  • высота всасывания играет немаловажное значение в процессе организации водоснабжения и канализации в высотных домах, так как при не6высоком подъеме воды на верхних этажах зданий она станет недоступной;
  • коэффициент быстроходности в зависимости от внутреннего полезного объема определяет количество циклов пуск/выключение в течение единицы времени – быстроходный повышающий давление насос используется в комплектации трубопроводов большой протяжности;
  • показатель КПД позволяет выбрать модель в зависимости от соотношения рабочих показателей и фактическим удовлетворением потребности потребителя с учетом количества пользователей и водозаборных или водоотводных точек.

Устройство центробежного насоса

Преимущества центробежных насосов – в надежности, высокой производительности и большом разнообразии моделей для реализации задач различного уровня сложности. Недостатки центробежных насосов заключаются преимущественно в выходе из строя в том случае, если пропускаемый материал слишком загрязненный.

Виды и назначение центробежных насосов

Насосы центробежные делятся на классы и группы в зависимости от типа конструкции, назначения и способа установки.

Классификация центробежных насосов по типу конструкции

  • консольный – электроцентробежный насос однорамной конструкции, способ крепления рабочего колеса – с помощью муфты;
  • секционный – высоконапорный оснащенный несколькими рабочими колесами и обеспечивающий существенное повышение давления агрегат;
  • оснащенный двухсторонним входом – компенсирующая осевые силы модель с двусторонним рабочим колесом;
  • вертикальный – крупногабаритный маслонапорный агрегат для большой подачи воды.

Виды центробежных насосов по назначению

Выделить можно такие категории:

Принцип работы центробежного насоса

  • универсальный – бытовой мини-насос или садовый центробежный насос для перекачивания чистой воды;
  • сетевой водяной насос предназначен для комплектации систем ГВС и отопления, так как работает в большом диапазоне температур перекачиваемой жидкости;
  • питательный насос для воды используется для комплектации парового котла, работает в условиях интенсивного напора и высокой температуры перекачиваемой жидкости, комплектуется электроприводом и паровой турбиной;
  • конденсатный многоступенчатый вертикальный или горизонтальный насос возвращает конденсат в системы с регенеративным циклом;
  • циркуляционный используется для комплектации кондиционирующих систем с высокой подачей в условиях низкого напора;
  • кислотный изготавливается из устойчивых к агрессивной перекачиваемой среде материалов (кислота, щелочь) и используется в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, автопроме;
  • дренажный насос для грязной воды оснащается системой фильтрации и предназначается для перекачивания смеси жидкости и нерастворимых крупногабаритных фракций.

Дренажные насосы центробежного типа в свою очередь по способу установки делятся на 3 вида:

  • поверхностный – наиболее простой тип конструкции, которая устанавливается на ровной горизонтальной или вертикальной поверхности и комплектуется оснащенными всасывающими устройствами заборными шлангами;
  • полупогружной насос монтируется в одном из верхних углов резервуара, водоема, подлежащего осушению, или выгребной ямы с помощью консолей и направляющих;
  • глубинный центробежный погружной агрегат, или УЭЦН, устанавливается на дне резервуара или водоема, погружные дренажные элнктронасосы востребованы при строительстве автономной канализационной системы в загородном домостроении.

Если вы не знаете, как выбрать модель, обратите внимание на унифицированную маркировку. Заводская маркировка центробежных насосов в обязательном порядке содержит символьное обозначение ключевых характеристик каждой модели – назначение, КПД, тип конструкции и особенности эксплуатации.

Известные производители

Оборудование в этой категории насосной техники представлено широким модельным рядом от ведущих производителей, при этом у каждой модели есть неоспоримые достоинства. Взять, например, универсальный консольный горизонтальный электронасос К45/30 для перекачки чистой производственно-технической воды. Этот электронасос настолько востребован, что включен в ассортимент большинства производителей в СНГ.

Наиболее известные заводы-изготовители насосного оборудования:

  • ОАО «Ливгидромаш» – компания функционирует на территории Российской Федерации и более 60 лет специализируется на производстве оборудования для нефтеперерабатывающей, химической промышленности, судостроения и автопрома;
  • Катайский насосный завод специализируется на производстве оборудования для металлургической, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, ЖКХ, сельского хозяйства, в том числе мелиорации;
  • Димитровградхиммаш – одно из старейших производственных предприятий, основанное в 1931 году и обслуживающее агро-промышленные и нефтеперерабатывающие комплексы;
  • ОАО «Промприбор» – производитель-лидер в области обеспечения потребности в насосном оборудовании АЗС и нефтебаз;
  • ОАО «Волгограднефтемаш» специализируется на производстве нефтяного насосного оборудования, объемы производства практически полностью удовлетворяют потребности отрасли;
  • ОАО «Горнас» – ведущая организация, работающая в области проектировки и разработки насосного оборудования для удовлетворения потребностей частного и коммунального сегмента, а также всех отраслей промышленности.

Краткое описание К45/30:

Одноступенчатый центростремительный насос этой марки обеспечивает односторонний подвод жидкости и предназначен для перекачки чистой бытовой и технической воды. Благодаря применению в процессе производства материалов с высокой коррозионной стойкостью также применяется для перекачивания жидкостей, сходных по показателям вязкости и химической активности с водой.

Ремонт промышленного центробежного насоса

При частоте вращения 2900 об./мин. обеспечивает подачу на уровне 45 м3/час при напоре в 32 м. Масса агрегата – 53 кг, кавитационный резерв – 4 м.

Правила эксплуатации

Эксплуатация центробежных насосов отличается простотой, тем не менее, монтаж насоса, в особенности для комплектации магистрали с большой протяженностью, рекомендуется поручить профессионалам.

Запуск агрегата осуществляется только тогда, когда он установлен, зафиксирован и подключен к трубопроводу согласно инструкции. Предварительно полость прибора и трубопровод должны быть залиты водой или другой перекачиваемой жидкостью путем откачки воздуха из системы или использования напорного трубопровода.

После заливки полости и трубопровода поверните кран на манометре и запустите двигатель установки. Следите за тем, чтобы задвижка на напорном трубопроводе была плотно закрыта. Краны вакуумметра, труб и задвижка напорного трубопровода открываются только после того, как агрегат достигнет необходимой частоты вращения и сгенерирует нужный уровень давления, фиксируемый манометром.

В процессе эксплуатации насосной установки следите за достаточным уровнем смазки подвижных элементов системы и с своевременным охлаждением подшипников, подтягивайте сальники так, чтобы вода просачивалась мелкими редкими каплями. Это позволить избежать преждевременного износа комплектующих и неполадок в работе всей станции в целом.

Источник: https://nasosovnet.ru/centr/tsentrobezhnyj-nasos.html

Центробежные насосы: устройство и принцип действия

Насосное оборудование получило самое широкое распространение во многих областях промышленности и коммунального хозяйства. Центробежный насос является одной из наиболее востребованных модификаций, обеспечивающих высокую производительность и отличающихся длительным сроком службы, надежностью, простотой эксплуатации и технического обслуживания.

В данной статье будет подробно рассмотрена конструкция, принцип работы центробежных насосов, применение и преимущества различных моделей. А также наиболее распространенные неисправности и способы их устранения.

Сферы применения

Благодаря простоте конструкции, неприхотливости, высокой производительности и надежности в работе, центробежные насосы широко применяются для:

  • Обеспечения водоснабжения в коммунальной и производственной сферах;
  • Транспортировки жидкой рабочей среды в рамках технологических производственных процессов;
  • Орошения сельскохозяйственных угодий;
  • Обеспечения циркуляции теплоносителя в различных отопительных системах;
  • Очистки септиков.

Такое широкое применение центробежных насосов обусловлено их универсальностью и простотой монтажа.

Устройство и принцип работы

Прежде чем перейти к изучению принципа работы центробежного насоса, следует проанализировать конструкцию насосных агрегатов. Устройство состоит из следующих основных элементов:

  1. Приводного электродвигателя;
  2. Первичного вала, соединенного через муфту с валом электродвигателя;
  3. Рабочего колеса с лопатками;
  4. Подшипниковых узлов;
  5. Системы манжетных и лабиринтных уплотнений;
  6. Корпуса с входным и выходным патрубками.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое литиевая смазка

В зависимости от конкретного места использования в конструкцию насосной установки могут входить некоторые дополнительные элементы, повышающие эффективность работы устройства:

  • Шланги для транспортировки;
  • Обратный клапан, исключающий возврат перекачанной жидкости;
  • Систему фильтрации;
  • Манометр;
  • Запорную арматуру, регулирующую размер проходного сечения.

Использование этих элементов повышает производительность насоса и увеличивает срок службы.

Принцип действия центробежного насоса состоит в следующем:

  1. Попавшая в корпус насоса жидкость, под воздействием центробежной силы подхватывается лопастями рабочего колеса и отбрасывается к стенкам, создавая тем самым избыточное давление в корпусе устройства;
  2. Вследствие увеличения давления внутри корпуса, рабочая среда попадает в напорный патрубок, откуда транспортируется по назначению;
  3. Благодаря возникающему таким образом разряжению, через заборный патрубок всасывается новая порция рабочей среды.

Данный принцип лежит в основе работы как поверхностных, так и погружных агрегатов.

Отсутствие рабочей среды при включенном электродвигателе может привести к преждевременному выходу из строя всего агрегата.

Рабочие характеристики

К основным рабочим характеристикам центробежных насосных агрегатов относятся:

  • Производительность, обозначается латинской литерой «Q», единицы измерения м3/ч. Этот показатель определяет количество рабочей среды, перекачанной за единицу времени;
  • Напор характеризует механическую работу, переданную агрегатом рабочей среде. В технической документации соответствует литере «Н», единицы измерения – метр водяного столба;
  • Рабочая характеристика представляет собой график зависимости напора насоса и расходом рабочей среды в рабочем диапазоне;
  • КПД установки «η». У центробежных насосов полный КПД определяется произведением КПД силовой установки и КПД самого насоса.

Указанные выше характеристики центробежного насоса определяются во время заводских испытаний и приводятся в паспорте изделия.

Классификация

Промышленностью выпускается широкий спектр центробежных насосов, которое классифицируется в зависимости от назначения и конструктивных особенностей.

По параметрам потока:

  • Высоконапорные установки;
  • Агрегаты с большой подачей;
  • Насосы для рабочей среды с повышенным уровнем загрязнения;

По типу установки:

  • С консольным монтажом;
  • Агрегаты с двухсторонним входом;
  • Центробежные насосы с двумя и более рабочими колесами (многоступенчатые);

По типу силовой установки:

  • С электрическим приводом;
  • С приводом от ДВС.

По условиям всасывания:

  • С самостоятельным всасыванием рабочей среды;
  • С эжекторно-вакуумным всасыванием;
  • С электронно-емкостным всасыванием;

По степени автоматизации:

  • Автоматические установки;
  • Полуавтоматические системы;

По степени мобильности:

  • Стационарные агрегаты;
  • С креплением на салазки.

Кроме этого, различают погружные и поверхностные модификации агрегата. Погружные устройства нередко используются в качестве фекальных насосов и используются для очистки септиков, сливных ям и т.д. Поверхностные модификации получили широкое распространение в промышленном производстве и бытовой сфере.

Достоинства и недостатки

Использование данных устройств в промышленном производстве и бытовой сфере обусловлено рядом значительных преимуществ, которыми они обладают:

  • Особенности конструкции и в сочетании с принципом работы обеспечивают максимальную эффективность использования центробежных насосных агрегатов;
  • Параметры рабочей среды на выходе из нагнетающего патрубка отличаются высокой стабильностью;
  • Устройства отличаются малой массой и небольшими габаритными размерами;
  • Техническое обслуживание и текущий ремонт насосных установок может быть проведено своими силами без использования специальных инструментов;
  • Срок службы агрегатов нередко превышает 15 лет без капитального ремонта.

Однако, несмотря на существенные достоинства центробежного насоса, существуют и некоторые недостатки:

  • Отсутствие рабочей среды в рабочей камере насоса в момент запуска может привести к преждевременному выходу из строя всей гидромашины;
  • Применение агрегатов с одним рабочим колесом не позволяет добиться высокого давления на выходе. Для обеспечения необходимых параметров приходится использовать многоступенчатые центробежные насосы.

Несмотря на высокую надежность, как и любое другое оборудование центробежный насос может выйти из строя.

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.

Источник: https://masterok-remonta.ru/instrumenty/tsentrobezhnyy-nasos-printsip-raboty.html

Центробежный насос: принцип работы, устройство и классификация по характерным признакам

Среди разнообразнейших устройств, созданных для перекачивания всевозможных жидкостей, наиболее практичным оказался центробежный насос: принцип работы этого агрегата обеспечивает сочетание высокой производительности и хорошего напора, но при этом позволяет сделать конструкцию предельно простой.

Большинство бытовых помп и насосных станций, применяемых для полива дачных участков и организации автономного водопровода в частных домах, относятся именно к данному типу.

Далее мы познакомимся поближе с этими аппаратами, рассмотрим устройство и принцип работы центробежного насоса.

Центробежный насос: экскурс в анатомию

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

Передача вращения от вала колесу осуществляется посредством шпонки.

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

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

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

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

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

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

Устройство центробежного насоса

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

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

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

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

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

Принцип действия

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

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

Принцип работы центробежного насоса

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

По числу ступеней

  1. Одноступенчатые: имеют только одно рабочее колесо. Эта конструкция, считающаяся классической, была подробно описана выше.
  2. Многоступенчатые: такие насосы применяют в том случае, когда нужно развить значительный напор. В них установлено несколько рабочих колес, посаженных на общий вал.

    Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса: каждое колесо вместе со своей рабочей камерой и образует ступень. Корпус насоса выполнен таким образом, что вода или другая жидкость последовательно переходит из одной ступени в другую, пока не достигает выходного патрубка.

    При этом напор, с которым она подается, равен сумме напоров, развиваемых каждой ступенью.

По направлению оси вращения

  1. С горизонтальным расположением вала: наиболее популярная разновидность, что объясняется простотой обслуживания.

  2. С вертикальным расположением вала: такие насосы требуют меньше места для монтажа, поскольку двигатель у них расположен над корпусом. К этому же типу относится большинство скважинных насосов, которым приходится работать в довольно стесненных условиях.

    Недостаток данной конструкции состоит в том, что для ремонта или обслуживания корпуса часто приходится снимать двигатель.

По способу установки

  1. Поверхностные: размещаются возле источника или на некотором отдалении от него. Стоят дешевле всего, постоянно находятся на виду, легкодоступны для визуального контроля и обслуживания. Недостаток: уровень воды в источнике должен находиться не ниже 8-ми м относительно уровня установки насоса, поэтому с глубокими колодцами или скважинами такие агрегаты работать не могут.

  2. Полупогружные: насосы с вертикальным расположением вала. Устанавливаются так, что часть корпуса оказывается погруженной в источник. Чаще всего применяются для выкачивания жидких веществ из приямков.
  3. Погружные: в колодцах с большой глубиной и скважинах применяют насосы, которые, будучи подвешенными на тросе или цепи, полностью погружаются в воду.

Поверхностный центробежный насос отечественного производства

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

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

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

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

По способу забора воды

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

    Последний должен иметь армирование, препятствующее его сжатию из-за разрежения.

Насос для воды самовсасывающий — принцип работы

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

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

По расположению входного и выходного патрубков

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

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

Существует два типа исполнения:

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

Характеристики центробежных насосов

Рабочими параметрами насосов являются:

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

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

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

Зависимость производительности от напора называется главной или напорной характеристикой насоса. В паспорте агрегата она обычно приводится в виде графика, реже – таблицы.

При выборе насоса сначала определяют необходимый напор (гидравлическое сопротивление системы + высота подъема воды + давление, которое нужно получить в наиболее удаленной точке водоразбора), а затем подбирают модель, имеющая при данном напоре достаточную производительность.

Модель считается оптимальной, если необходимые напор и производительность находятся в средней части ее главной характеристики.

на тему

Источник: https://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/centrobezhnyj-nasos-princip-raboty.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электропривод
Что такое вулканизация резины

Закрыть