Центробежный насос: устройство, принцип работы, классификация по типам и назначение

Основные характеристики центробежных насосов

Чтобы правильно выбрать насос для подачи воды в частный дом из скважины или решения другой задачи, нужно рассматривать не только цифры, приведенные в документации к устройству. Однако для общего ознакомления с параметрами, которые полезны для правильной постановки задачи, разумно привести характеристики устройств для перекачки жидкости.

Производительность или подача. Данная цифра характеризует количество жидкости, которое насос выбрасывает из выходного патрубка в случае, когда двигатель развивает номинальную мощность.
Напор — разница в давлениях между входным и выходным патрубком.
Напорно-расходная характеристика центробежного насоса — данный график показывает зависимость между напором и производительностью установки, позволяет эмпирически проанализировать достаточность подачи на отдельных этажах.
Высота всасывания показывает, с какой глубины насос способен забирать воду.
Номинальное давление — показатель, при котором насос в сети водоснабжения может работать в постоянном режиме.

Существует целый ряд параметров, которые полезны для профессионального анализа и проектирования сети водоснабжения, к примеру, частного дома. На практике часто применяются упрощенные методики. Примерная схема выбора насоса выглядит так.

Делается среднестатистический расчет потребления. Для этого анализируются существующие устройства отбора воды, производится суммирование их показателей. В двух и более этажных домах определяется общая цифра потребления, а также выделяются объемы воды, необходимые для обеспечения комфорта каждого этажа.
Определяется характер зоны отбора воды. Для скважины учитывается глубина, анализируется место установки насоса (высота от поверхности земли).
Фиксируются высотные параметры сети водоснабжения. Это делается для двух и более этажных домов.

По этим параметрам уже с достаточной точностью можно выбрать подходящий насос. Характер места забора скажет, какой показатель высоты всасывания должен быть у устройства. По этажности (высоте подъема жидкости) делается расчет и выбор модели по характеристике напора.

Самая важная часть анализа — напорно-расходная характеристика, она покажет, способен ли насос обеспечить поставку воды в объемах комфортного пользования на этажи выше первого. Порядок действий при этом следующий:

для этажа высчитывается падение напора (метраж подъема);
на графике находится точка, соответствующая сниженному показателю;
определяется объем подачи по графику.

Если полученная цифра больше нужного объема для конкретного этажа — насос справится с поставленной задачей. Иначе нужно более производительное или мощное устройство.

Но и при тщательном учете всех особенностей точки отбора воды и сети распределения бывают ошибки. Их причина — отсутствие учета гидравлического сопротивления трубопроводной структуры, зависимостей показателей отбора и давления, анализа соответствующих характеристики насосов. Но это уровень проектирования, недоступный среднестатистическим пользователям.

Совет! Чтобы создать некий технологический буфер, рекомендуется выбирать насос с запасом в 20% по ключевым характеристикам, прежде всего, напору.

Основные рабочие элементы

Часто встречающиеся поломки

Если никакие внешние факторы не оказывают вредного влияния на насос, а он работает неправильно, либо не работает вовсе, следует приступить к его тщательной проверке. Чаще всего проблемы вызывает износ сальников.

Имеется ряд причин, ускоряющий данный процесс:

Неравномерное движение вала, особенно с частым биением.
Излишне сильно затянуты болты крышки агрегата. Лучше всего сальники справляются с задачей уплотнения, при достаточной их влажности, о чём можно судить по просачиванию капель жидкости сквозь набивку.
Перегрев двигателя.
Нарушена технология ремонта, к примеру, заменены не все уплотнительные кольца.

Кроме проблем с сальниками, поломки насосов происходят по причине недостаточного точного центрирования корпуса и силового агрегата. В этом случае разрушаются и сальники, и подшипники, приводя к выходу агрегата из строя, а такие проблемы решает лишь капитальный ремонт.

Также угрозу может нести отсутствие надлежащего ухода за подшипниками (их регулярной смазки).

Возможно, Вас заинтересует статья о классификации центробежных насосов. Статью о центробежных самовсасывающих насосах для воды читайте здесь.

Виды центробежных насосов по сферам применения и способу установки

Надежность и долговечность центробежных насосов сделала их востребованными во многих сферах деятельности человека. В зависимости от области эксплуатации оборудование делится на такие типы:

Универсальные насосы – к этому виду относятся бытовые мини-приборы и агрегаты для полива. Такие устройства могут использоваться для колодца и другого источника, глубиной до 8 м;
Вакуумные насосы – эти приборы в большинстве своем используются в пищевой промышленности для упаковки продуктов питания в герметичную тару. Вакуумный агрегат выкачивает воздух и другие парообразные вещества до достижения определенного давления;
Сетевые водяные насосы – используются для отопления и комплектации ГВС. Эти агрегаты могут перекачивать воду с большим диапазоном температур;
Питательные насосы – такого рода оборудование применяется для оснащения паровых котлов. Центробежный насос этого типа используется для работы с горячей водой, в его устройство входит паровая турбина и электрический привод;
Многоступенчатые конденсатные насосы – горизонтальный насос этого типа обеспечивает возврат конденсата в системах регенеративного цикла.
Циркуляционные насосы – устройства это типа применяются для оборудования систем кондиционирования. Они способны перекачивать большие объемы жидкости при минимальном напоре;
Кислотные насосы – оборудование этого рода производится из прочных материалов, обладающих устойчивостью к воздействию коррозии. В эту группу входят промышленные приборы, используемые на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях;
Дренажные насосы – оборудуются прочным корпусом и фильтрационными элементами. Дренажный насос используется для перекачивания воды, в составе которой присутствуют твердые фракции. Оборудование этого рода чаще всего используется в пожарных службах.

По методу монтажа существуют такие виды центробежного насоса:

Поверхностный – насос такого рода обладает самой простой конструкцией. Поверхностные насосы монтируются в ровном вертикальном или горизонтальном положении и оснащаются заборными и всасывающими шлангами;
Полупогружной – такой агрегат устанавливается в верхней части водного источника при помощи консолей и направляющих;
Погружной – центробежный насос такого рода используется для скважины и других глубоких водных резервуаров. Глубинный агрегат может быть, как бытовым, так и промышленным. Он оборудуется прочным, устойчивым к воздействию коррозии корпусом из нержавеющей стали. В продажу каждый насос погружной центробежный скважинный поступает с электродвигателем повышенной мощности.

Классификация агрегатов по способу монтажа и сферам применения дает покупателю понятие о том, как именно насос будет вести себя насос в тех, или иных условиях. Это поможет определить подходящий центробежный насос, способный прослужить длительное время без ремонта.

1 В чём особенности и назначение центробежных насосов?

Принцип действия, классификация центробежных насосов

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

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

У всех центробежных насосов подвод перекачиваемой жидкости к колесу центральный.

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

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

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

По всасывающей способности различают несамовсасывающие и самовсасывающие насосы.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Эксплуатация и обслуживание устройства

Перед покупкой нужно ознакомиться с основными правилами пользования и обслуживания оборудования:

Нельзя допускать простой агрегата. Если насос погружен в рабочую среду, он должен постоянно функционировать;
Контроль за состоянием агрегата;
Всегда соблюдать правила, изложенные в инструкции по установке. Нужно соблюдать допустимую глубину опускания и правила эксплуатации дополнительного оборудования.

Также следует учитывать, что монтаж такого оборудования выполняется самостоятельно только при наличии соответствующих навыков. В противном случае монтаж оборудования лучше доверять достаточно квалифицированным специалистам, чтобы последующая эксплуатация насоса не была сопряжена с множеством проблем.

Трубы для перекачки жидкости

Трубы, расположенные после насоса, являются напорными и должны быть оборудованы защитными устройствами. Запорные задвижки или более современные шаровые краны обязательно должны быть на каждом напорном участке трубопровода. Задвижки и краны регулируют силу подачи жидкости, а при необходимости могут полностью перекрыть трубу — например, при аварийной ситуации или для ремонта.

запорные задвижки

Если напор жидкости может достичь 20 м, на трубопровод между запорной задвижкой и патрубком необходимо установить обратный клапан. Задача обратного клапана — предотвратить обратное движение жидкости в случае внезапной остановки и гидроудара в системе. Если обратный клапан сломается, поток жидкости способен провернуть вал в обратную сторону — это может привести к механической поломке. Также возможна работа на холостом ходу, что приведет к перегреву двигателя.

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.

Конструктивные особенности глубинных насосов

Особенности насосных станций «Pedrollo» — обзор моделей

Третья часть модельного ассортимента этого бренда – автоматические насосные станции – функциональные, производительные устройства, создающие в замкнутом контуре водопровода постоянное давление и напор воды.

Их достоинства:

стабильные технические характеристики, неизменные от срока эксплуатации;
простота и безопасность управления;
экономичность – низкое энергопотребление;
стоимость, доступная подавляющей части населения.
Рассмотрим подробнее их на примере конкретных моделей.

Насосная станция «Pedrollo» PKm 60

Ходовая модель, используемая для перекачки питьевой воды и химически инертных растворов.

Насосная станция «Педролло» PKm 60 станет отличным решением для систем водоснабжения дачи, частного дома или коттеджа, ирригационных и систем жизнеобеспечения ферм, животноводческих комплексов.

При сравнительно невысокой мощности аппарат обладает хорошими всасывающими способностями, которых будет достаточно для подъема воды из неглубокой скважины или колодца.

Преимущества:

чугунный корпус;
оснастка 1-фазным электромотором, который защищен от перегрева;
стальной вал мотора, который не поддается образованию ржавчины или повреждений;
крышка мотора крепится на легкосъемах – простота осмотра, демонтажа и ремонта;
металлокерамическая торцовая муфта – самый точный и надежный герметик в современном мире;
высокий класс электроизоляции;
гидроаккумулятор, который удерживает большой объем воды.

Технические характеристики:

Электромотор – 0,37 кВт;
Подача – 1,8 м3/мин;
Напор – 38 м;
Глубина всасывания – 7 м;
Гидроаккумулятор – 50 л;
Вес – 5,2 кг.

Насосная станция «Pedrollo» CB2 CPM 170M

В отличие от других насосных станций «Pedrollo», считается бустерной промышленной моделью.

Это означает, что она используется для сложных задач, ориентированных на повышение давления в системах подачи воды на заводах, коммунальных предприятиях и крупных строительных объектах.

Достоинства:

корпусный блок представлен сразу 2-мя электромоторами, которые работают попеременно;
широкая сфера применения, которая не ограничивается только бытовыми проблемами;
адаптированность для чистой воды;
простота регулировки 2-х реле давления;
электропульт, схема управления которым понятна и неопытному пользователю;
подключение к 3-фазной электросети.

Технические параметры:

Электромотор – 2,2 кВт;
Подача – 19,2 м3/мин;
Напор – 36 м;
Вес – 65 кг.

Насосная станция «Pedrollo» JSWm 1AX

Насосная станция «Педролло» JSWm 1AX — оптимальный вариант для тех, кто ищет качество по разумной цене. Модель, незаменимая в хозяйстве и в быту.

Особенности:

отменная материальная композиция – сталь, чугун, латунь и кремний-керамика;
двигатель, который издает мало шума и способен выдержать продолжительные рабочие смены;
высокие изоляционные свойства электросхемы;
работа с теплой (негорячей) водой;
возможность работы в жаре;
надежная конструкция ресивера;
оснастка 1,5 м кабелем.

Технические характеристики:

Электромотор – 0,6 кВт;
Подача – 3 м3/мин;
Напор – 42 м;
Высота всасывания – 9 м;
аккумулятор воды – 24 (50) л;
Вес – 10,3 кг.

Насосная станция «Pedrollo» JSWm 15MX

Модель во многом напоминает вышерассмотренный вариант. Подойдет и для дома, и для сада, но большинство положительных отзывов о ней связано со сферой питьевого водоснабжения.

Насосная станция «Pedrollo» JSWm 15MX имеет достаточно полную и современную комплектацию, которая включает моноблочный агрегат с ресивером, центробежным насосом, асинхронным двигателем, встроенный манометр и реле давления.

Технические особенности:

Электромотор – 1,1 кВт;
Подача – 4,8 м3/мин;
Напор – 52 м;
Высота всасывания – 9 м;
Ресивер – 24 (50) л;
Вес – 23 кг.

Насосная станция «Pedrollo» JSWm 10MX

Удачная композиция и производительные особенности сделали эту модель востребованным продуктом на отечественном рынке.

Ее конструктивные свойства не отличаются от выше рассмотренных моделей «JSWm»-серии.

Она ремонтопригодна – производитель позаботился о запчастях, найти которые не составит сложности.

Технические параметры:

Мощность – 0,75 кВт;
Подача – 4,8 м3/мин;
Напор – 42 м;
Всасывание – 9 м;
Ресивер – 24 (50) л;
Вес – 12,1 кг.

Устройство винтового насоса

Центробежная сила известна с глубокой древности. Например, «праща» – метательный ремень, который давал большую силу снаряду через вращение. Винт Архимеда появился значительно позже, а интернет-источники относят появление винтовых насосов к началу прошлого века.

Принцип мясорубки, когда ротор вращается в предельно ограниченном пространстве и перемещает плотную массу, ничем не уступает центробежной силе. У каждого есть свои недостатки, а факт позднего появления на свет не умаляет достоинств винта.

Назначение винтового насоса – тяжелая работа. Он может качать не только воду, нефть, масла, смолу, но и битум! Сомнительно, что центробежный конкурент сможет делать что-то более тяжелое, чем перекачка засоренных сточных вод. Сколько ножей не закрепляй на его рабочем колесе, работать как мясорубка «пропеллер» не будет.

Современные винтовые водяные насосы имеют спиральный ротор (роторы), износостойкий статор. Они без проблем выдают нужное давление через выходное отверстие. Конструкция винтового насоса, используемые материалы, количество роторов, назначение определяются изготовителем и областью применения.

Специализация винтовых насосов на питьевую воду обусловила соответствие гигиеническим нормативам всех материалов, из которых они изготовлены. За бортом остается то, что всегда объединяет винтовой насос с центробежным: качество электрического кабеля и подвесного шнура.

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам