Устройство и принцип работы центробежного насоса

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы - фото 1 - изображение 1

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

Особенности конструкции и принцип действия - изображение 2 - изображение 2

Центробежный насос

Особенности конструкции и принцип действия

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

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

Преимущества и недостатки - изображение 3 - изображение 3

Устройство центробежного насоса

Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:

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

Принцип действия центробежного насоса несложен:

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

Классификация - изображение 4 - изображение 4

Принцип работы центробежного насоса

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

Преимущества и недостатки

Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:

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

Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:

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

Сферы применения - фотография 5 - изображение 5

Функционирование насоса в системе

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

Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.

Классификация

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

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

Как правильно выбрать центробежный насос - фото 6 - изображение 6

Классификация центробежных насосов

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

  • поверхностные;
  • погружные.

В быту применяются в основном одноступенчатые центробежные насосы.

Сферы применения

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

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

Подготовка к работе - изображение 7 - изображение 7

Эксплуатация и ремонт - фото 8 - изображение 8

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

Как правильно выбрать центробежный насос

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

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

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

Подготовка к работе

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

Центробежный насос: назначение и особенности конструкции, принцип работы и виды устройств, популярные модели - фото 9 - изображение 9

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

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

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

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

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

Заливка воды из резервуара

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

Устройство помпы - фото 10 - изображение 10

Схема заливки насоса из резервуара

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

Эксплуатация и ремонт

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

Главная причина неисправности устройства — это работа без воды.

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

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

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

Сферы применения и принцип действия - фотография 11 - изображение 11

Ремонт центробежного насоса

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

Центробежный насос: назначение и особенности конструкции, принцип работы и виды устройств, популярные модели

Разновидности насосов - фотография 12 - изображение 12

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

Советы по выбору гидравлического агрегата - фотография 13 - изображение 13

Особенностей центробежных насосов

Устройство помпы

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

Краткий обзор популярных моделей - фото 14 - изображение 14

Принцип действия центробежных насосов

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

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

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

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

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

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

Сферы применения и принцип действия

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

Назначение, устройство, принцип работы центробежного насоса - фотография 15 - изображение 15

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

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

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам - фотография 16 - изображение 16

Критерии выбора насосов

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

Разновидности насосов

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

  • поверхностными;
  • погружными.

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

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

Принцип работы - фотография 17 - изображение 17

Разновидности бытовых насосов

Использование второй группы устройств, назначение и строение которых практически ничем не отличается от первой, осуществляется при полном или частичном их погружении в откачиваемую жидкость. Погружные насосы отличаются более строгими требованиями к их герметичности.

Достоинством таких механизмов считается то, что даже при малых габаритах они создают более высокий напор перекачиваемой жидкости. К недостаткам этой группы можно отнести более сложное обслуживание и трудоемкий ремонт. В зависимости от того, как устроен основной узел, механизмы бывают:

  1. Одноступенчатыми — с одним рабочим колесом.
  2. Многоступенчатыми — с несколькими колесами, расположенными на одном валу.

Насосы с несколькими ступенями отличаются высоким напором жидкости на выходе, который достигается за счет ее ускорения при перемещении между колесами.

Существуют еще такие понятия, как мокрый и сухой ротор. Мокрым называется тот, который из-за постоянного взаимодействия с жидкостью осуществляет смазку и охлаждение трущейся части устройства. Обычно такой конструкцией обладают насосы малой мощности и небольших размеров. В устройствах с сухим ротором жидкость контактирует только с рабочим колесом. Эти механизмы обладают большей производительностью, но они и требуют более мощного привода.

Советы по выбору гидравлического агрегата

Перед выбором нужной модели гидравлического устройства в его описании следует обязательно смотреть на технические характеристики. Кроме того, сначала необходимо определиться, для каких целей будет применяться это оборудование. Для правильного выбора во внимание принимается ряд параметров:

Конструкция центробежных насосов - изображение 18 - изображение 18

Принцип действия гидравлических агрегатов
  1. Максимальная глубина, с которой устройство может обеспечить беспрерывное откачивание жидкости.
  2. КПД — показатель, определяющий эффективность гидравлического оборудования.
  3. Производительность — объем жидкости, перекачиваемый за единицу времени.
  4. Максимальный напор — измеряется высотой столба воды, на которую может поднять механизм во время откачки.
  5. Мощность двигателя — показатель, который приводит в работу гидравлическое устройство.

Кроме того, потребителю стоит обратить внимание на параметры давления, которое вырабатывает центробежный насос в штатном режиме. Если приводом является электрический двигатель, то оценивается его энергоэффективность, то есть количество потребляемой электроэнергии.

Краткий обзор популярных моделей

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

Классификация центробежных насосов - фото 19 - изображение 19

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

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

Назначение, устройство, принцип работы центробежного насоса

Материальное исполнение насосов - изображение 20 - изображение 20

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

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

Преимущества и недостатки центробежных насосов - изображение 21 - изображение 21

Рис. 27. Центробежный насос:

1 - корпус;

2 - манометр на нагнетательном трубопроводе;

3 - краник для заливки насоса;

4 - манометр на всасывающем трубопроводе;

5 - лопастное колесо.

Центробежные насосы делятся:

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

по создаваемому напору:

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

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

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

по способу разъема корпуса:

а) с горизонтальным разъемом;

б) с вертикальным разъемом;

по способу подвода воды к колесу:

а) с односторонним подводом жидкости;

б) с двухсторонним подводом жидкости.

Консольные центробежные насосы изготовляются двух модификаций:

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

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

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

Q1 Q2 = n1 / n2; Q2 Q3 = n2 / n3  и т.д.

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

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

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

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

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

Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

Области применения - изображение 22 - изображение 22

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

Принцип работы

Владельцу насосной станции, самостоятельно монтирующему и обслуживающему компоненты, необходимо знать, как работает насос центробежного типа.

В конструктивную схему центробежного насоса входит рабочее колесо с изогнутыми лопатками, установленное на подшипниках качения или скольжения. Корпус имеет спиральную конфигурацию, предусмотрен подводящий патрубок и фланец напорной магистрали. Перед пуском в полость корпуса заливается порция жидкости, обеспечивающая дальнейшее функционирование помпы.

При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в картере насоса, отбрасывается центробежным ускорением к периферии кожуха. За счет возникающей разницы давлений часть жидкости уходит в напорную магистраль. Из-за снижения объема жидкости в корпусе происходит падение давления, что способствует затягиванию воды из емкости или скважины во всасывающий канал. От частоты вращения ротора зависит производительность помпы и давление воды в напорной магистрали.

Конструкция центробежных насосов

Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды - изображение 23 - изображение 23

Корпус помпы изготовляется из металла или ударопрочного пластика, на внешней части предусмотрены ушки для крепления на раме и имеются проушины для перемещения изделия кран-балкой. Вал силового привода соединяется с валом насоса с помощью муфты с демпфирующими элементами. Рабочее колесо может иметь открытые лопатки или лопасти, размещенные между 2 дисками. Ротор устанавливается на 2 подшипниках, встречаются консольные конструкции. Подшипниковые опоры оборудуются сальниковыми уплотнениями, задняя опора закрывается дополнительной крышкой.

Корпус насоса собирается из нескольких секций, соединяемых винтами или болтами. Между деталями располагаются уплотнительные прокладки, для обеспечения герметичности линии стыка требуется обеспечить параллельность поверхностей. Магистральные трубопроводы подсоединяются через фланцевые стыки, оснащенные уплотнительными кольцами. Коэффициент полезного действия оборудования зависит от габаритов.

Промышленные помпы имеют КПД до 92%, малогабаритные бытовые изделия обладают КПД в пределах 60-70%.

Конструкция центробежной помпы предусматривает установку дополнительных компонентов:

  • сетчатого фильтра, задерживающего песок и ржавчину;
  • обратного клапана, не допускающего нагнетание жидкости во всасывающий канал;
  • предохранительной задвижки, перекрывающей подачу воды во время простоя установки;
  • дроссельного узла, позволяющего изменять сечение входного канала и производительность помпы;
  • частотного преобразователя, изменяющего рабочие обороты электрического двигателя;
  • манометров, определяющих степень разрежения на входе или давления в канале напора.

Допускается автоматическое управление насосной станцией центробежного типа. В нагнетательном канале устанавливается датчик, учитывающий объем прошедшей жидкости. Дополнительный сенсор уровня размещается в заполняемой емкости. После достижения необходимого значения датчики подают сигнал, который поступает в блок управления. Конвертированный импульс транслируется к силовому приводу, закрывающему задвижку входной магистрали, одновременно происходит остановка силового привода помпы.

Классификация центробежных насосов

Существуют различные виды центробежных насосов, для классификации используются различия в конструкции корпуса и числе ступеней нагнетания жидкости в напорный рукав. Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом. Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа. Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

По расположению патрубков насосов

В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:

  1. Классического или консольного типа, компоновочная схема предусматривает расположение входной магистрали по центру оси ротора. Выходной патрубок размещается на верхней части корпуса, угол между каналами составляет 90°. В конструкции используется силовой привод с горизонтальным расположением вала.

    Центробежные насосы: устройство и принцип работы - изображение 24 - изображение 24

  2. Схема In-Line, отличающаяся расположением всасывающего и напорного каналов на одной горизонтальной или вертикальной оси. Оборудование предназначено для размещения на прямолинейных участках трубопровода, двигатель устанавливается вертикально.

    Принцип работы - изображение 25 - изображение 25

По количеству ступеней насоса

Устройство - фотография 26 - изображение 26

Классические центробежные помпы оборудованы 1 рабочим колесом, устройства применяются для подачи жидкости под низким давлением. Для обеспечения повышенного давления используются помпы с последовательной установкой 2 или 3 роторов, расположенных на одной оси.

Приборы и арматура - фото 27 - изображение 27

Каждое рабочее колесо оборудовано индивидуальной камерой, жидкость переходит из одного отсека в другой, последовательно набирая давление. Давление на выходе равно сумме давлений, обеспечиваемых ступенями помпы (с учетом потерь при перекачке жидкости внутри устройства).

По типу уплотнения вала

В зависимости от конструкции узла установки разделяются на следующие типы:

  • оборудование с сальниковой набивкой;
  • устройства с торцевыми уплотнительными кольцами (одинарного или двойного типа);
  • изделия герметичного типа с мокрым ротором;
  • оборудование с уплотнением вала обратным давлением (динамический тип).

По типу соединения с электродвигателем

Классификация - фотография 28 - изображение 28

Стандартные установки оснащаются помпой и двигателем с раздельными валами, которые оснащаются фланцами. Элементы фиксируются на поверхности с помощью шпонок, фланцы соединяются резиновыми муфтами, снижающими вибрации

Преимущества и применение - фото 29 - изображение 29

Для ускорения процедуры обслуживания насосного оборудования используется конструкция с промежуточной вставкой. Элемент позволяет производить замену набивок насоса без снятия электрического двигателя с рамы.

Устройство и принцип работы центробежных насосов - фотография 30 - изображение 30

Для снижения размеров и устранения вибраций, связанных с несоосностью валов, используются помпы моноблочного типа. Рабочее колесо устанавливается на удлиненный вал ротора электродвигателя. К моноблочным конструкциям относятся изделия, оборудованные неподвижной муфтой глухого типа. Установка подобной соединительной детали требует предварительного совмещения осей вращения роторов.

По назначению

Назначение центробежных насосов позволяет разделить оборудование на несколько категорий:

  • для подачи воды из колодцев и скважин (дренажные и скважинные установки);
  • помпы для откачки отходов жизнедеятельности (фекальные устройства и илососы);
  • шламовые помпы, позволяющие откачивать смесь жидкостей и твердых компонентов;
  • оборудование для пищевого производства;
  • пожарные насосы, отличающиеся повышенной надежностью и производительностью.

Материальное исполнение насосов

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

Металлическое исполнение

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

Футерованные и пластиковые исполнения

Устройство насоса - фотография 31 - изображение 31

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).

Типы центробежных насосов - фото 32 - изображение 32

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию. При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика.

Материалы уплотнительных колец

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

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Достоинства оборудования:

  • высокие эксплуатационные характеристики центробежных насосов;
  • стабильность параметров (давление и объем в единицу времени) потока жидкости;
  • небольшие габариты и масса, что позволяет устанавливать оборудование в тесных помещениях;
  • техническое обслуживание не требует специального инструмента и навыков;
  • отсутствие трущихся элементов (кроме подшипников) увеличивает срок эксплуатации изделия;
  • повышенный КПД оборудования из-за отсутствия дополнительных механизмов;
  • возможно регулирование производительности с помощью дроссельной заслонки или частотного преобразователя, корректирующего обороты электропривода.

Одновременно отмечаются и недостатки насосов:

  • устройство и принцип работы центробежного насоса позволяют начать работу только после заливки в корпус порции жидкости;
  • при появлении воздушных пробок происходит падение производительности помпы;
  • для достижения повышенного давления в магистрали требуется использовать многоступенчатые установки;
  • кавитационный износ ротора и поверхности рабочей камеры;
  • при перекачке жидкостей с абразивными включениями возрастает износ рабочих элементов;
  • конструкция помпы не позволяет перекачивать жидкости с вязкостью более 150 сСт;
  • турбина обладает повышенными параметрами при расчетных оборотах, увеличение или уменьшение частоты приводит к ухудшению характеристик насоса.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

  1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
  2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
  3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
  4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
  5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
  6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
  7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
  8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
  9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды

Для систем водоснабжения или откачки грунтовых вод используется оборудование, разработанное компаниями Grundfos, Wilo, KSB. Например, помпа NL 40/200B-11/2 от компании Wilo оборудована 3-фазным электрическим двигателем, соответствует классу защиты IP55.

Оборудование комплектуется переходными фланцами, позволяющими подключать трубопроводы диаметром от 32 до 150 мм. Давление в напорной магистрали достигает 16 атмосфер. Приобрести в Москве насос для воды производства Wilo можно у официальных представителей, стоимость зависит от состава комплекта.

Производитель Grundfos поставляет самовсасывающие помпы центробежного типа, примером установки является насос JP PT-H для бытового водоснабжения. Корпус изделия выполнен из нержавеющей стали, для изготовления ротора применены композитные материалы.

За счет установки эжекторного блока допускается подача воды из скважин глубиной до 8 м. Для привода ротора используется 1-фазный электродвигатель, предусмотрен термический защитный предохранитель. Перед пуском владелец заливает рабочую полость и всасывающий рукав водой.

Оборудование для нефтехимических предприятий производится компаниями Sulzer, Ruhrpumpen. Установки подбираются специалистами заводов в зависимости от требований заказчика. Предприятия поставляют помпы с различными типами двигателей, предусмотрено автоматическое управление с защитными блоками.

Аналогичным образом поставляются насосные станции для химических предприятий и горнодобывающей отрасли. Выпуском изделий занимаются заводы компаний Munsch, Warman, Krebs и ряда других европейских и американских фирм.

Центробежные насосы: устройство и принцип работы

Виды рабочих колес центробежного насоса - фото 33 - изображение 33

В любой технологической линии, содержащей жидкость, не обойтись без самовсасывающих насосов, способных перекачивать её через себя. При устройстве автономного водоснабжения частного дома такой агрегат входит в состав насосной станции, подающей воду из скважины или колодца до водоразборных точек внутри дома. Самым распространённым типом насосов для выполнения такой работы является центробежный. К ним относятся 75% всех гидравлических машин для перекачки воды, нефтепродуктов, химикатов, смесей воды с твёрдыми частицами и других жидких материалов.

Содержание

  • 1 Принцип работы
  • 2 Устройство
  • 3 Приборы и арматура
  • 4 Классификация
  • 5 Преимущества и применение

Принцип работы

Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними.

Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше - в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в "сухом" состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет.

Устройство

Любой центробежный насос состоит из двух основных узлов: мотор и рабочая камера или проточная часть. В зависимости от назначения, типа перекачиваемой жидкости конструкция и применяемые материалы могут меняться, но состав основных элементов одинаков:

  • Рабочий вал - фотография 34 - изображение 34

    Центробежные насосы: устройство и принцип работыдвигатель
  • спиральный корпус - "улитка"
  • рабочее колесо - крыльчатка
  • рабочий вал
  • уплотнение вала
  • подшипник вала
  • входной патрубок (фланец)
  • выходной патрубок (фланец)

Корпус центробежного насоса может быть монолитным, или разъёмным - для удобства ремонта и ухода за агрегатом. Особые требования к внутренней поверхности корпуса - она должна быть максимально гладкой, все неровности и дефекты затрудняют прохождение жидкости и снижают эффективность работы центробежного насоса.

Отвод жидкости проходит через спиралевидную камеру с расширением к выходу, поэтому такие центробежные насосы часто называют "улиткой". Отводящая камера переходит в патрубок, к которому подсоединяется напорный трубопровод.

Главная деталь лопастного насоса - рабочее колесо-ротор. От него передаётся в перемещаемую жидкую среду механическая энергия вращения вала двигателя. Для повышения эффективности действия центробежного насоса в корпусе могут быть установлены несколько роторов на одном валу. Такой агрегат способен выдавать на выходе высокое давление, и называется многоступенчатым.

По конструкции рабочее колесо может быть открытым или закрытым. Вариант, при котором лопасти закрыты с боков дисками, более эффективен, в нём отсутствуют ненужные перетекания жидкости из одной полости в другую.

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

  • Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения - фотография 35 - изображение 35

    Центробежные насосы: устройство и принцип работыПриёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода - оснащается сеткой для грубой очистки.
  • Задвижка на всасывающем патрубке.
  • Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
  • Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
  • Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
  • Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
  • Манометр для измерения напора.
  • Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
  • Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения)

Классификация

В промышленности и в быту применяются тысячи центробежных насосов. Чётко классифицировать их без привязки к узкой области применения сложно, можно разделить их по типам относительно только самых общих свойств:

  • Число ступеней (рабочих роторов): одноступенчатые, двухступенчатые,многоступенчатые. Общая мощность напора складывается из давления создаваемого одной крыльчаткой.
  • Ось вращения: горизонтальный рабочий вал, вертикальное расположение вала (скважинные).
  • Способ установки: поверхностные, полупогружные (помпы центробежного типа для выкачивания жидкостей из углублений), погружные (для работы в глубоких колодцах и скважинах, с подвесом на тросе).
  • Забор воды: нормальное всасывание (вода заполняет рабочую камеру самотёком), самовсасывающие (для подъёма жидкости с глубины через подающий шланг, требуется заливка всей системы)
  • Расположение входного и выходного патрубка: классическое (входной - по центру, по оси рабочего вала, выходной - сверху), расположение In-Line (всасывающая и напорная труба расположены по одной оси).

Преимущества и применение

Назначение - фото 36 - изображение 36

Центробежные насосы: устройство и принцип работы

Центробежные насосы, принцип работы которых отличается простотой, нашли повсеместное применение во многом благодаря именно логичности своего устройства. Общий подход сохраняется в конструировании микроскопических устройств, перекачивающих растворы в точных медицинских приборах и для многотонных помп, качающих в шахтах смесь воды с кусками тяжёлых горных пород. Общие преимущества использования таких агрегатов: надёжность, компактность, простота, долговечность, лёгкость монтажа, простой пуск и наладка, плавная подача жидкости, экономичность и низкая стоимость.

Погружной насос центробежного типа - главный элемент системы водоснабжения во многих частных домах. Без него трудно обойтись на всех этапах устройства такой системы. После бурения скважины только такое устройство способно выкачать без повреждений для себя взвесь воды с частицами грунта. В дальнейшем на основе его монтируется насосная станция для удобного и надёжного водоснабжения дома.

width="640">

Устройство и принцип работы центробежных насосов

Как устроены - фото 37 - изображение 37

Широкое распространение центробежных насосов в быту и промышленности обусловлено их высокими эксплуатационными характеристиками и простотой конструкции. Для правильного выбора установки рассмотрим устройство центробежного насоса и основные типы.

Устройство насоса

Принцип работы - изображение 38 - изображение 38

В спиралевидном корпусе агрегата на валу находится рабочее колесо (или несколько у многоступенчатых насосов). Оно представляет собой передний и задний диски (или только задний), между которыми находятся лопасти.

Прокачиваемая жидкость с помощью всасывающего (принимающего) патрубка подается в центральную часть колеса. Вал приводится во вращение электродвигателем. Вода за счет центробежной силы выталкивается от центра рабочего колеса к его периферии. Тем самым в центре колеса создается разреженное пространство, область низкого давления. Это способствует притоку новой воды.

На периферии рабочего колеса наоборот: вода, находясь под давлением, стремится выйти через нагнетающий (отдающий) патрубок в трубопровод.

Типы центробежных насосов

Рабочие свойства - изображение 39 - изображение 39

  1. По количеству рабочих колес (ступеней) центробежные различают:
    • одноступенчатые – модели с одной рабочей ступенью (колесом);
    • многоступенчатые – с несколькими колесами на валу.
  1. По количеству дисков рабочего колеса:
    • с передним и задним дисками – они используются для сетей низкого давления или перекачки густых жидкостей;
    • только с задним диском.
  1. По расположению установки во время работы:
    • горизонтальные;
    • вертикальные.
  1. По величине создаваемого давления воды центробежные насосы бывают:
    • низкого (до 0,2 МПа) давления;
    • среднего (0,2-0,6 Мпа) давления;
    • высокого (от 0,6 Мпа давления).
  1. По количеству и расположению всасывающих патрубков:
    • с односторонним всасыванием;
    • с двухсторонним всасыванием.
  1. По скорости вращения установки:
    • быстроходные (высокоскоростные) – в этих моделях крыльчатка находится на втулке;
    • нормального хода;
    • тихоходные.
  1. По способу вывода жидкости:
    • модели со спиральным выходом – в них водные массы выводятся непосредственно с периферии лопаток;
    • с лопастным выходом – жидкость выходит через направляющий аппарат с лопастями.
  1. По своему назначению:
    • канализационные;
    • водопроводные и т.д.
  1. По способу соединения установки с приводящим электродвигателем:
    • с помощью привода шкива или редуктора;
    • с помощью муфт.
  1. По расположению установки во время работы:
    • поверхностные (наружные) насосы – при работе они располагаются на поверхности земли, а в резервуар (выгребную яму, приямок и т.д.) опускается водозаборный рукав;
    • погружные центробежные модели – такие устройства рассчитаны на погружение в перекачиваемую жидкость;

Виды рабочих колес центробежного насоса

Как сделать своими руками - фотография 40 - изображение 40

Рабочее колесо – одно из важных частей центробежного насоса. В зависимости от мощности агрегата и места его работы они различаются:

  1. по материалу:
    • чугун, сталь, медь применяется для изготовления колес, работающих в неагрессивных средах;
    • керамика и подобные материалы – при работе насоса в химически активных средах;
  1. по способу изготовления:
    • клепаные (используются для маломощных насосов);
    • литые;
    • штампованные;
  1. по форме лопастей:
    • с прямыми лопастями;
    • загнутые в сторону, противоположную направлению вращению рабочего колеса;
    • загнутые в сторону вращения рабочего колеса.

Форма лопастей влияет на напор воды, создаваемый агрегатом.

Рабочий вал

Плюсы и минусы - фотография 41 - изображение 41

Это наиболее восприимчивая к повреждениям во время работы часть установки. Он нуждается в точной балансировке и центровке. Материалы, из которых изготавливается вал:

  • кованая сталь;
  • легированная сталь (для установок, работающих с повышенными нагрузками);
  • нержавеющая сталь (для использования в агрессивных средах).

Виды валов:

  • жесткие (для нормальных режимов работы);
  • гибкие (для повышенных оборотов);
  • соединенные с валом приводящего электродвигателя (применяются для бытовых моделей насосов).

Принцип действия центробежного насоса, а также схема центробежного насоса одинакова для всех видов агрегатов. Он основан на силовом воздействии вращающихся лопастей на поток перекачиваемой жидкости с передачей ей механической энергии от рабочего механизма. Различия типов установок заключаются в их мощности, создаваемом напоре воды и исполнении.

Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения

Устройство и принцип действия центробежных насосов - изображение 42 - изображение 42

Построив свой загородный дом, каждый человек, прежде всего, задумывается о том, чтобы оптимальным способом подвести магистрали электричества и водоснабжения.

Но часто возникает ситуация, когда коттедж расположен весьма далеко от всех инженерных коммуникаций. В таких случаях владельцы задумываются об альтернативных источниках электроэнергии и водоснабжения.

Одним из альтернативных источников водоснабжения является забор воды из скважины или водоема. И вот здесь как раз не обойтись без насосного оборудования, оптимальным вариантом которого являются центробежные насосы.

Поэтому целью нашей статьи будет исчерпывающая информация о том, что собой представляют центробежные насосы, какие они имеют характеристики, а также расскажем, как изготовить своими руками этот вид насосных агрегатов.

Содержание

  • 1 Назначение
  • 2 Как устроены
  • 3 Принцип работы
  • 4 Рабочие свойства
  • 5 Как сделать своими руками
  • 6 Плюсы и минусы

Назначение

Устройство и принцип действия центробежных насосов. Классификация, характеристики - фото 43 - изображение 43

Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения

Ни для кого, наверное, не секрет, что насосные агрегаты, в первую очередь, предназначены для перемещения водной массы под давлением от источника непосредственно к потребителю. Иначе говоря, центробежный насос являются основным элементом автономной системы водоснабжения.Благодаря уникальной конструкции и эффективному функционированию, насосное оборудование этого типа нашло свое применение в следующих сферах жизнедеятельности:

  • центробежные насосы для воды являются оптимальным вариантом организации технического водоснабжения на предприятиях;
  • в промышленности агрегаты эффективно используют для перемещения всевозможных жидкостей и растворов между объектами производства;
  • в сельском хозяйстве насосы этого вида широко применяются для подачи воды на животноводческие фермы, а также их используют для организации полива растений;
  • коммунальное водоснабжение городов исключительно функционирует благодаря центробежным агрегатам;
  • в частном секторе насосное оборудование этого вида является незаменимым элементом организации водоснабжения дачного участка.

Зная широкую сферу применения центробежных насосов, любопытный читатель вполне резонно может задать логичный вопрос: а как же работают агрегаты этого вида? В чем заключается уникальность их эксплуатации?Чтобы ответить на эти вопросы и понять принцип действия центробежных агрегатов, прежде всего, необходимо знать, из каких конструктивных элементов они состоят.

Как устроены

Конструкция насосного агрегата этого вида состоит из следующих основных элементов:

  • корпус, который, как правило, выполнен в форме улитки;
  • Устройство насоса - фотография 44 - изображение 44

    Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область примененияУстройство центробежного насоса. (для увеличения нажмите)электродвигатель, который является приводом, и соединяется с корпусом насоса посредством муфты;
  • рабочее колесо представлено в виде крыльчатки, иначе говоря, это диск с лопастями;
  • вал агрегата;
  • сальники;
  • подшипники;
  • уплотняющие кольца.

Помимо этого, центробежный насос может быть укомплектован дополнительными узлами, к перечню которых можно отнести:

  • Надежная герметичность - фото 45 - изображение 45

    Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применениянапорный шланг;
  • всасывающий шланг;
  • обратный клапан, в котором размещена сетка для фильтрации поступающего потока воды;
  • вакуумметр, который предназначен для контроля разряженности воздуха в системе насоса;
  • манометр, который контролирует мощность создаваемого водного потока;
  • запорная арматура, позволяющая контролировать поступление и вывод воды из насоса.

Зная теперь основные узлы центробежного насоса, можно смело поговорить о том, как работает этот агрегат.

Принцип работы

Название агрегата этого вида образованно из двух слов: «центр» и «бег». Поэтому принцип действия центробежного насоса заключается в следующих важных моментах:

  • корпус агрегата наполняется водой посредством использования всасывающего шланга;
  • Принцип действия - фотография 46 - изображение 46

    Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область примененияот поступления воды приходит в движение рабочая крыльчатка;
  • при движении рабочего колеса возникает центробежная сила, которая отталкивает воду от центра по бокам;
  • в результате возникает высокое давление, выталкивающее воду из корпуса насоса в напорный трубопровод;
  • когда создается повышенное напор воды в подающем шланге, в это время в центре рабочего колеса давление заметно снижается, что в свою очередь, способствует подаче новой порции жидкости.

Циклические действия по вышеуказанному способу, по сути, и представляют собой принцип действия центробежного насоса.

Классификация по числу ступеней - фотография 47 - изображение 47

Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения

Возможно, Вас заинтересует статья о консольных центробежных насосах.Статью о монтаже, обвязке и испытании центробежных насосов читайте здесь.

Рабочие свойства

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

  • Классификация по направлению оси вращения - фотография 48 - изображение 48

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

Как сделать своими руками

Классификация насосов по способу установки и их характеристики - изображение 49 - изображение 49

Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения

Сразу стоит оговориться, что выполнить производственный вариант центробежного насоса практически невозможно, так как его конструктивные детали достаточно оригинальны. Но не стоит отчаиваться потому, что существует множество альтернативных способов изготовления центробежного насоса, которые основаны на принципе центробежной подачи воды. В качестве примера приведем одну из многих технологий изготовления центробежного насоса своими руками. Для этого вам потребуется:

  • корпус цилиндрического вида;
  • вал, на котором расположено рабочее колесо с лопастями.

Порядок же выполнения работ заключается в следующем:

  • указанный вал необходимо расположить внутри корпуса устройства;
  • необходимо придумать способ подачи воды к агрегату.

Таким образом, поступающая жидкость заставит крутить рабочее колесо, что, в свою очередь, способствует возникновению центробежной силы, которая и создаст необходимый напор воды.

Плюсы и минусы

К числу преимуществ использования центробежного насоса можно отнести следующие важные моменты:

  • высокий уровень производительности;
  • Характеристики полупогружных и погружных насосов - фотография 50 - изображение 50

    Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область примененияс помощью центробежного агрегата можно осуществить равномерную подачу воды;
  • небольшие габаритные размеры, иначе говоря, компактность изделия;
  • простота в обслуживании;
  • достаточно длительный период эксплуатации оборудования этого вида.

Среди недостатков можно отметить следующие моменты:

  • центробежный насос не всасывает сначала сам воду, для его запуска необходимо провести заливку жидкости в корпус агрегата;
  • как правило, насосы этого вида выдают не очень сильный напор, а чтобы повысить этот показатель необходимо использования многоступенчатых агрегатов этого вида.

Как видим, недостатки центробежных насосов вполне можно снивелировать, главное, внимательно подходить к обслуживанию оборудования этого вида.

Классификация насосов по способу забора воды и характеристики оборудования - фото 51 - изображение 51

Центробежные насосы: принцип действия, особенности работы и область применения

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

Таким образом, в этой статье мы максимально подробно дали пояснение того, что собой представляет центробежный насос. Надеемся, что изложенная информация станет для вас достаточно полезным информативным материалом.Смотрите интересное видео, в котором пользователь на примере изготовления центробежного насоса своими руками наглядно показывает его устройство и принцип действия:

Погружные центробежные насосы применяются непосредственно в источнике. Их подвешивают на тросе и оставляют в скважине до тех пор, пока не появится необходимость в замене аппарата или его обслуживании.

Поверхностные образцы монтируются возле скважины, а подкачка жидкости осуществляется через специальный шланг. Технология ремонта центробежных насосов поверхностного типа считается более простой, да и возни с ней меньше на порядок.

Читайте также: какие фильтры под мойку лучше покупать и почему?

Конструкция и принцип действия центробежных насосов

Но они не способны всасывать жидкость на глубине ниже 10-13 метров, больше подвержены возможностью работы вхолостую, а по производительности и напору либо равны, либо уступают погружным моделям.

Так, погружной насос, при меньших габаритах, способен выдавать от 40 метров водяного столба, в то время как аналогичная поверхностная модель выдаст только 25-30 метров, и это при полной загрузке.

В погружных насосах используется одно или несколько малогабаритных рабочих колес, что вмонтированы друг за другом. В поверхностных рабочее колесо, чаще всего будет одним. Но по диаметру оно минимум в 2 раза превышает габариты деталей, что используются в погружных насосах.

По количеству ступеней их делят на:

  • Одноступенчатые;
  • Многоступенчатые.

Первая разновидность – это большинство поверхностных моделей и слабые погружные образцы. Многоступенчатые же чаще всего встречаются в погружном применении. Их работа обеспечивается несколькими рабочими колесами. Чем их больше, тем мощнее будет насос.

Это объясняется увеличением производительности насоса, за счет увеличения его рабочей камеры, выводов и самих колес. Впрочем, увеличенное количество колес делает систему более сложной, ей чаще требуется капитальный ремонт или обслуживание. Особенно в ситуациях, когда рабочая жидкость имеет мелкие примеси.

Еще одно важное деление – это деление по типу ротора. В этом плане центробежники делят на образцы с:

  • Мокрым ротором;
  • Сухим ротором.

Популярные модели погружных центробежных насосов

Насосы с мокрым ротором смазываются самостоятельно, за счет прохождения через них воды. Они имеют пониженную мощность, так как основные рабочие части устройства ограничиваются за счет необходимости их контакта с жидкостью.

Модели с сухим ротором намного мощнее. Здесь уже движок и ротор находятся в отдельной камере, а передаточное усилие идет на само колесо, что отделено герметичными заслонками. Такие насосы имеют высокую мощность, потребляют много электричества и довольно шумны.

Читайте также: технические характеристики погружного насоса Макита.

к меню ↑

2.1 Ремонт и его нюансы

Ремонт насосов центробежного типа – это довольно частое явление. К счастью, при должном умении его можно выполнить своими руками. Это не касается случаев, когда нужен капитальный ремонт. Здесь уже своими усилиями не обойтись.

Для начала вам нужно запомнить два правила, что могут свести к нулю необходимость выполнения ремонтных работ. Именно их игнорирование провоцирует 90% поломок центробежников:

  1. Насос нельзя использовать без жидкости в его камере.
  2. Центробежники, если только это не дренажные модели, могут перекачивать только чистую воду без посторонних вкраплений. Наличие даже мелкого песка изнашивает механизм, засоряет подшипники и приводит к появлению поломок.

Читайте также: какие бывают насосы для песка, ила и других загрязнений.

Теперь рассмотрим основные неполадки, что случаются с насосами центробежного типа. Очень часто капитальный ремонт необходим, если у вас перегорел или перегрелся движок.

Случается такое, если насос эксплуатировался в неподходящих условиях. Например, длительное время качал горячую жидкость или работал вхолостую. С движком шутки плохи, поэтому его лучше заменить или отдать в мастерскую.

Впрочем, если насос отказывается запускаться, то это еще не стопроцентное свидетельство проблем с двигателем. Отсыреть или перегореть могли и его контакты.

Поверхностный центробежник, предназначенный для применения в промышленности

Иногда перебивается даже кабель питания. В частности, такое случается с погружными моделями. Для диагностики и ремонта этой поломки можно воспользоваться электрическим тестером. Отсыревшие контакты чистят или меняют, а кабель заделывают.

Проблемы с рабочим колесом, как правило, случаются редко. Чаще выходят из строя его подшипники и крепежи на роторе. Здесь провоцирующим фактором будет песок или грязь в воде. В работе такой агрегат будет выдавать посторонние звуки, вращаться прерывисто и подавать воду хаотично.

При обнаружении подобных признаков сразу же разберите весь механизм, почистите или замените расходники.

Иногда забиваются выводные спиралевидные каналы, что нагнетают жидкость из камеры. Чистить их самостоятельно можно только в случае, если у вас есть к ним доступ и личный опыт выполнения подобных операций. В противном случае, самостоятельно разбираться с этой проблемой мы не рекомендуем. к меню ↑

2.2 Технология монтажа

Монтируют центробежные насосы так же, как и все остальные. Погружные модели необходимо подключить ко всем коммуникациям и подвесить непосредственно в источнике. Предварительно к нему подключают поплавковый выключатель, дабы исключить возможность сухого хода.

С погружными устройствами повозиться придется порядочно, но ничего действительно сложного в их установке нет. Просто занимает она немного больше времени.

Поверхностные насосы достаточно просто установить вблизи источника. Желательно, чтобы они были защищены от атмосферных осадков и перепадов температур. Идеальным местом будет отапливаемая подсобка.

Насос полностью подключают, подводят к системе водоснабжения, а в источник опускают рабочий шланг с обратным клапаном. Затем остается только в первый раз заполнить камеру и запустить работу агрегата. к меню ↑

2.3 Принцип действия центробежного агрегата с одним рабочим колесом (видео)

 Главная страница » Насосы

Устройство и принцип действия центробежных насосов

Устройство и принцип действия центробежного насоса - фото 52 - изображение 52

Центробежный насос – это лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Простейший одноступенчатый насос (рис. 3.6) состоит из рабочего колеса 1, помещенного на валу 3 внутри неподвижного корпуса 4 спиральной формы. Рабочее колесо состоит из двух дисков – переднего и заднего; между дисками находятся

Принцип работы центробежного насоса - фото 53 - изображение 53

лопатки 2, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен патрубками с трубопроводами – всасывающим 5 и нагнетательным 8. В начале всасывающей трубы устанав-ливаются сетка 7 и обратный клапан 6.

Перед пуском насос и весь всасывающий трубопровод заливаются жидкостью; обратный клапан 6 всасывающей трубы при этом закрыт. При быстром вращении рабочего колеса 1, приводимого в действие двигателем, развивается центробежная сила, под влиянием которой жидкость между лопатками колеса перегоняется к его периферии и, выходя из колеса, поступает в спиральную камеру насоса, а из нее – в нагнетательный трубопровод. Одновременно в насосе и во всасывающей трубе давление понижается, обратный клапан 6 открывается и жидкость по всасывающей трубе 5 поступает в насос под действием внешнего давления р0 на свободную поверхность источника. При непрерывном вращении рабочего колеса образуется непрерывный поток жидкости в насос, а из него – к месту подачи.

Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны. Имеются насосы, у которых ось вращения рабочих органов расположена горизонтально. Такие насосы

Многоступенчатые центробежные насосы - изображение 54 - изображение 54

называются горизонтальными. Если же ось вращения рабочих органов насоса расположена вертикально, то такие насосы называются вертикальными.

По числу ступеней и потоков центробежные насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, однопоточные, двухпоточные и многопоточные.

Применение центробежных насосов - фото 55 - изображение 55

В одноступенчатом насосе жидкая среда перемещается одним комплектом рабочих органов (рис. 3.6). Для увеличения напора применяются двухступенчатые и многоступенчатые насосы, в которых жидкая среда перемещается соответственно двумя или несколькими комплектами рабочих органов (рабочих колес). Многоступенчатый насос показан на рис. 3.7.

Насос, у которого жидкая среда подается через один подвод, называется однопоточным насосом (рис. 3.6).

Для увеличения подачи применяются двухпоточные и многопоточные насосы, в которых жидкая среда подается соответственно через два или несколько подводов.

На рис. 3.8 показан насос двустороннего входа, у которого жидкая среда подводится к рабочему колесу с двух противоположных сторон.

По месту установки центробежные насосы могут быть стационарными, встроенными и передвижными. По располо-жению насоса они могут быть погружными, когда весь насос устанавливается ниже уровня жидкости, скважинными, когда погружной насос устанавливается в скважине. Двигатель и насос в такой конструкции соединены промежуточным трансмиссионным валом.

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 56 - изображение 56

Характеристика насоса

Характеристикой насоса называется графическая зависимость основных технических показателей от давления (для объемных насосов) и от подачи (для динамических насосов) при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

Характеристика насоса определяется при заводских испытаниях. Результаты испытаний изображают в виде графиков. При выборе того или иного типа следует помнить, что у поршневых насосов подача Q не зависит от напора Н, а у центробежных – зависит.

На рис. 3.9 приведена характеристика одного из центробежных насосов в виде кривых Н = f1 (Q); η = f2 (Q); N = f3 (Q), совмещенных на одном графике.

Зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется его эксплуатация, называется рабочей частью характеристики насоса. Эксплуатацию насоса следует вести в таких режимах, при которых к. п. д. достаточно высок и составляет 93...95% максимального (на рис. 3.9 кривая η).

Режим работы насоса при наибольшем значении к. п. д. называется оптимальным режимом.

Недопустимой является работа насоса в условиях возможной кавитации, вызывающей изменение основных технических показателей.

Подача, напор и мощность насоса зависят от частоты вращения колеса насоса следующим образом:

Q1 / Q2 = n1 / n2; (7.22)

Н1 / Н2 = (n1 / n2)2; (7.23)

N1 / N2 = (n1 / n2)3; (7.24)

где Q1, Н1, N1 – объемная подача, напор и потребляемая мощность насоса при частоте вращения n1;

Q2, Н2, N2 – объемная подача, напор и потребляемая мощность насоса при частоте вращения n2.

Соотношения (7.22)…(7.24) выражают так называемые законы пропорциональности для центробежных насосов. Законы пропорциональности справедливы, если частота вращения меняется не более чем на 20%.

Принципиальные схемы устройства насосов

Осевые насосы

Осевым насосом называется лопастный насос, в котором жидкая среда перемещается, через рабочее колесо в направлении его оси.

На рис. 3.11,а представлена схема осевого насоса. Его рабочее колесо 1 имеет несколько лопастей, изогнутых по винтовой поверхности и прикрепленных к втулке 3, соединенной с вертикальным валом 4. Насос имеет направляющий аппарат 2.

Лопасти рабочих колес крупных осевых насосов делаются поворотными, что позволяет регулировать подачу насоса при постоянной частоте вращения и без снижения к.п.д. Валы осевых насосов бывают расположены как горизонтально, так и вертикально. Осевыми насосами можно создавать значительные потоки жидкости при сравнительно небольших напорах; их применяют для подачи жидкости от 0,1 до 30 м3/с при напорах до 20 м. Достоинствами осевых насосов являются простота и компактность конструкции, небольшой вес, относительно большой к. п. д. (до 90%) и возможность работы на загрязненных жидкостях.

Главным недостатком насосов этого типа является малая высота всасывания.

Шестеренчатые насосы

Этот вид роторных объемных насосов относится к группе зубчатых насосов.

Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 57 - изображение 57

Шестеренным называют зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передающих крутящий момент.

Принцип действия таких насосов виден из рис. 3.11,б. Насос состоит из двух широких цилиндрических зубчатых колес плотного сцепления. Число зубьев для наибольшей компактности выбирается небольшим (от 8 до 12). Между колесами и корпусом имеются небольшие зазоры. Колесо 1 (ведущее) приводится во вращение электродвигателем (иногда через редуктор), колесо 2(ведомое) – ведущим колесом. Жидкость из всасывающего патрубка 3, захватывается зубьями и переносится во впадинах между зубьями к нагнетательному патрубку 4.

В насосах этой конструкции можно изменить направление подачи жидкости (в этом случае насос оборудуется устройством для реверса). Шестеренные насосы применяются для подачи 0,0001...0,01 м3/с при напорах до 20...30 МПа и выше и частоте вращения до 180 π рад/с (90 об/с). Шестеренные насосы используются для перекачивания вязких жидкостей. Ими осуществляется подача масла под давлением для смазки многих типов двигателей.

Недостатком этих насосов является их небольшой к. п. д. (в связи с большими потерями энергии, расходуемой на преодоление трения между зубьями), небольшая подача и повышенный износ рабочих органов.

Винтовые насосы

Винтовыми насосами называют роторно-вращательные насосы с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. Они относятся к группе объемных насосов.

Насосы этого типа конструктивно просты, отличаются повышенным к. п. д. (до 90%), бесшумностью и долговечностью работы. Промышленность выпускает винтовые насосы различных конструкций. Они бывают двухвинтовыми и трехвинтовыми: один ведущий винт и один или два ведомых.

Винтовой двухроторный насос (рис. 3.11,в) имеет две пары винтов 1 и 2, вращающихся в цилиндрическом корпусе 3. Во вращение винты приводятся шестернями 5. Жидкость из всасывающей трубы 6 поступает к торцам корпуса и винтами нагнетается в середину, к напорной трубе 4.

Винтовые насосы отличаются прямолинейностью движения жидкости в рабочих органах, минимальным перемешиванием и взбалтыванием жидкости, а также большой равномерностью подачи.

Винтовые насосы обеспечивают получение давлений до 20 МПа, они компактны и используются для подачи чистых жидкостей различной вязкости в количествах от 0,05 до 20 л/с.

Крыльчатые насосы

Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 58 - изображение 58

Крыльчатый насос (рис. 3.12) имеет весьма простую и компактную конструкцию. Насос состоит из корпуса 3,всасывающего 5 и нагнетательного 6 патрубков.

Внутри корпуса помещается крыло 1 с двумя откидными нагнетательными клапанами 7 и 8,которое качается влево и вправо при помощи выведенной наружу рукоятки 2.

Под крылом установлена неподвижная перегородка 4 с двумя откидными всасывающими клапанами 9 и 10.

Перегородка делит кожух на две рабочие камеры А и Б, в которых при движении вправо и влево создается разрежение соответственно в левой, а затем в правой камере, и жидкость из приемного резервуара последовательно поступает сначала в левую, а потом в правую камеру. Принцип работы крыльчатого насоса подобен работе поршневого насоса двустороннего действия. Крыльчатые насосы: имеют ручной привод и предназначаются для перекачивания чистых жидкостей при малых давлениях.

Струйные насосы

Действие струйных насосов основано на использовании энергии внешнего потока жидкой среды, которая подводится к насосу со стороны.

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 59 - изображение 59

Принципиальная схема струйного насоса приведена на рис. 3.13. Внешний поток жидкой среды (капельной или газообразной) под давлением подводится по трубе 1 к соплу 2, из которого он вытекает с большой скоростью в смеситель 3. На пути от сопла к смесителю внешний поток жидкости соприкасается с перемещаемой жидкостью, которая поступает по всасывающей трубе 6. Вследствие разрежения, которое образуется за выходным сечением сопла, происходит подсасывание жидкости из трубы 6 в смеситель, а оттуда в диффузор 4, где происходит увеличение давления до необходимой величины, обеспечивающей перемещение жидкости по напорной трубе 5 к потребителю.

Струйные насосы отличаются простотой устройства и обслуживания, так как не имеют трущихся частей и клапанов. Они малочувствительны к загрязненным, жидкостям и поэтому часто применяются для перекачки пульпы, угольного шлама, ливневых и сточных канализационных вод.

Недостатком струйных насосов является их низкий к. п. д., не превышающий 30…32%.

Устройство и принцип действия центробежных насосов. Классификация, характеристики

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 60 - изображение 60

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

Устройство насоса

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 61 - изображение 61

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

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

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

Надежная герметичность

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 62 - изображение 62

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

Принцип действия

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 63 - изображение 63

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

Классификация по числу ступеней

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 64 - изображение 64

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

Классификация по направлению оси вращения

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 65 - изображение 65

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

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

Классификация насосов по способу установки и их характеристики

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 66 - изображение 66

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

Характеристики полупогружных и погружных насосов

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 67 - изображение 67

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

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

Классификация насосов по способу забора воды и характеристики оборудования

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

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

Устройство и принцип действия центробежного насоса

Устройство и принцип работы центробежного насоса - фотография 68 - изображение 68

Классификация центробежных насосов

Основным рабочим органом центробежного насоса (рис. 1.3) является рабочее колесо 1 с криволинейными лопастями 2, насаженное на вал 3 и расположенное в корпусе 4. Вода поступает в насос через всасывающий патрубок 5 к центральной части рабочего колеса и выбрасывается из него в спиральную камеру и далее в напорный патрубок 6.

Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 69 - изображение 69

Если всасывающий трубопровод и корпус насоса заполнены жидкостью, то при быстром вращении колеса частицы жидкости, закручиваемые лопатками, под действием центробежной силы отбрасываются от центра колеса к периферии, получая некоторое приращение энергии. Благодаря этому на выходе из лопаток рабочего колеса давление и скорость частиц жидкости больше, чем перед входом в колесо. В центре рабочего колеса образуется разряжение, куда поступает жидкость за счет разности давлений у оси колеса и на поверхности воды в приемном колодце. По выходе из колеса жидкость поступает в спиральную камеру, живое сечение которой возрастает в направлении напорного патрубка, благодаря чему средняя скорость движения жидкости постепенно уменьшается, в результате часть кинетической энергии преобразуется в потенциальную, и первоначальное давление, созданное колесом, увеличивается. Центробежные насосы классифицируют по ряду признаков.

По роду перекачиваемой жидкости: в о д о п р о в о д н ы е ,

к а н а л и з а ц и о н н ы е , т е п л о ф и к а ц и о н н ы е , к и с л о т н ы е ,

г р у н т о в ы е.

По числу рабочих колес различают о д н о к о л е с н ы е, которые находят наибольшее применение в системах водоснабжения и водоотведения, м н о г о к о л е с н ы е (многоступенчатые) насосы высокого давления, в которых перекачиваемая жидкость проходит последовательно при помощи направляющих аппаратов через ряд рабочих колес, насаженных на общий вал; напор, развиваемый насосом, равен сумме напоров, развиваемых каждым рабочим колесом.

По создаваемому напору центробежные насосы разделяют на н и з - к о н а п о р н ы е (напор до 20 м), с р е д н е н а п о р н ы е (20…60 м) и в ы с о к о н а п о р н ы е (свыше 60 м).

По способу подвода воды на рабочее колесо различают насосы с о д н о с т о р о н н и м п о д в о д о м воды (односторонним всасыванием) и насосы с д в у х с т о р о н н и м подводом (двухсторонним всасыванием).

В зависимости от способа отвода воды из рабочего колеса насосы разделяют на с п и р а л ь н ы е и т у р б и н н ы е.

По расположению вала рабочего колеса насосы бывают в е р т и- к а л ь н ы е и г о р и з о н т а л ь н ы е.

По способу разъема корпуса различают насосы с г о р и з о н т а- л ь н ы м р а з ъ е м о м и с в е р т и к а л ь н ы м т о р ц е в ы м

р а з ъ е м о м.

Центробежные одноступенчатые насосы, выпускаемые серийно промышленностью, создают напор до 120 м при подаче до 15 м3/с. Многоступенчатые насосы развивают напор до 2000 м при подаче 80…100 л/с. КПД у этих насосов в зависимости от конструктивного исполнения меняется в широких пределах: от 0,85 до 0,9 у крупных одноступенчатых насосов и до 0,4…0,45 у высоконапорных многоступенчатых.

  • Многоступенчатые центробежные насосы
  • Применение центробежных насосов
  • Достоинства центробежных насосов
  • Недостатки центробежных насосов

    Центробежным называют насос, в котором энергия от рабочего колеса жидкости передается путем динамического взаимодействия лопастей с обтекающей их жидкостью, в результате этого взаимодействия жидкость движется от центра к периферии.

    Центробежный насос - гидравлическая машина динамического типа, движение жидкости в нем осуществляется за счет сил инерции.

    Принцип работы центробежного насоса

    Схема центробежного насоса показана на рисунке.

    Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 70 - изображение 70

    1. Входной патрубок
    2. Спиральный отвод
    3. Рабочее колесо
    4. Уплотнение рабочей камеры
    5. Вал
    6. Подшипник
    7. Картер со смазывающей жидкостью
    8. Манжета
    9. Диффузор
    10. Обтекатель

    При вращении рабочего колеса, лопатки воздействуют на жидкость, передавай ей энергию, в результате действия центробежной силы жидкость перемещается ее от центра к периферии колеса. В центральной части колеса создается разряжение, и туда поступает жидкость из всасывающего патрубка.

    Жидкость с периферии рабочего колеса поступает в спиральный отвод, а затем в диффузор, где часть скоростного напора преобразовывается в статический.

    Рабочее колесо центробежного насоса

    Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 71 - изображение 71

    Основными элементами рабочего колеса являются:

    1. обод
    2. обтекатель
    3. ступица
    4. лопатки
    5. ведущий диск

    Рабочее колесо имеет 5 - 8 лопаток, толщина которых назначается конструктивно. Лопатки, как правило, изогнуты в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

    Типы рабочих колес

    Различают три типа рабочих колес:

    • открытого
    • полузакрытого
    • закрытого

    Устройство и принцип работы центробежного насоса - фото 72 - изображение 72

    Самым распространенными являются колеса закрытого типа. Колеса этого типа состоят из ведущего диска, обода, лопаток и обладают самым высоким КПД.

    В колесах полузакрытого (полуоткрытого) типа обод отсутствует. Это позволяет избежать засорения колеса, повышает надежность насоса. Однако отсутствие обода отрицательно сказывается на КПД насоса, и снижает прочность колеса.

    В колесах открытого типа диск и обод отсутствуют, а ведущий вал соединяется непосредственно с лопастями. Большие зазоры между лопастями позволяют перекачивать жидкости с крупными включениями. КПД насосов с открытым рабочим колесом не превышает 40%, по этой причине такие колеса практически не встречаются в составе современных насосов.

    Расчет подачи и напора центробежного насоса

    Напор насоса определяется как разница между полным напором на всасывании насоса и полным напором в линии нагнетания, согласно уравнению Бернулли, напор насоса можно определить используя зависимость.

    Н = zн - zв + (pн - pв)/(ρg) + (Vн2 - Vв2)/(2g)

    • где z - геометрическая высота (в - всасывания, н - нагнетания)
    • p - давление
    • v - скорость
    • ρ - плотность жидкости
    • g - ускорение свободного падения

    Подачей центробежного насоса называют расход жидкости через напорный патрубок.

    Зависимость напора насоса от подачи называют основной характеристикой насоса.

    Многоступенчатые центробежные насосы

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

    Таких ступеней может быть несколько.

    Принципиальная схема центробежного насоса показана на рисунке.

    Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 73 - изображение 73

    Применение центробежных насосов

    Центробежные насосы применяют для подачи жидкости в системах водоснабжения, водоотведения в системах канализации, транспортировки нефти, для осуществления циркуляции теплоносителя в системах отопления и охлаждения, для перекачивания жидкости в пищевой промышленности.

    Устройство и принцип работы центробежного насоса - изображение 74 - изображение 74

    Достоинства центробежных насосов

    • Высокая производительность (подача)
    • Малая металлоемкость
    • Возможность перекачивания различных жидкостей (в том числе и загрязненных)
    • Высокая надежность и долговечность
    • Простота обслуживания

    Недостатки центробежных насосов

    • Отсутствие самовсасывания - насос и всасывающий трубопровод нужно предварительно заполнить рабочей жидкостью
    • Невозможность реализации больших давлений
    • Достаточно низкий КПД насоса
    • Рабочее колесо центробежного насоса подвержено коррозии (в том числе и в результате кавитации)
    • Перегрев при низкой подаче

    Источники:

    Понравилась статья? Расскажите друзьям:
    Оцените статью, для нас это очень важно:
    Проголосовавших: 1 чел.
    Средний рейтинг: 5 из 5.

    Оставить комментарий:

    Отправить

    Полезные сервисы:

    Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 193)
    Сразу все понял
    Не до конца понял
    Пришлось перечитывать несколько раз
    Вообще не понял
    Как я сюда попал?
    Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты