Центробежные насосы: принцип работы, конструкция и классификация по типам

  • автор:

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

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.
  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.

По количеству ступеней насоса

Одноступенчатый насос

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.

Многоступенчатый насос

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

Обычная муфта

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

Муфта с промежуточным элементом

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

Центробежный насос с глухой муфтой

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.

Тип исполнения и конструкция

Существует несколько типов насосов:

  • колодезный (водяной);
  • дренажный;
  • скважинный;
  • фекальный.

Колодезные насосы используются для подачи чистой воды. Во избежание осадков и водорослей следует устанавливать их на расстоянии не меньше, чем 1 м. от поверхности водоема.

Колодезные устройства устанавливаются в широкие колодцы, устройства используются для полива и водоснабжения дома.

Дренажный тип погружных насосов используется для прокачки грязной жидкости. Оборудованию не страшен мусор, водоросли и так далее. С помощью таких устройств проводится поливка приусадебного участка. Они используются для прокачки воды, в которой содержатся водоросли и немного мусора. Дренажное оборудования используются при весеннем подъеме воды, такой агрегат не только откачивает воду, но прекрасно подходит для гигиенической чистки водоемов.

Скважинные устройства применяют на глубине, с помощью такой системы легко откачиваются разные примеси. Устройства отличаются высокой производительностью. Скважинные агрегаты работают на глубине в 300 метров. Они могут использоваться для транспортировки воды, в которой есть механические примеси, они используются также при известковых и песчаных включениях в воде. Погружному скважинному оборудованию необходим высокий напор и высокая производительность.

Фекальные аппараты используются для прокачки канализации, а также для перегонки крупных частиц. Специальные режущие насадки используются при проточной канализации. Проход загрязнений осуществляется через специальные режущие кромки, которые измельчают крупные частички. Фекальные модели качественно работают на протяжении длительного времени, их производительность не падает даже без произведения очистки.

Выбор погружных насосов

При выборе насосов следует отталкиваться от их технических характеристик. Обязательно учитываются такие параметры, как производительность и максимальная высота.

Для начала следует обратить внимание на глубину скважины, обязательно нужно замерить глубину у себя на участке. Важно знать, до какой отметки разрешено погружать устройства. После достижения грузом поверхностного зеркала нужно будет сделать отметку. Учитывайте диаметр скважины при выборе устройства, при выборе погружного насоса следует учитывать его технические характеристики, самая важная — размер. Величина диаметра насоса обозначена в дюймах. Как правило, используется диаметр в 3,5-4 дюйма.

Производительность насоса – характеристика, который используется для перекачки за единицу времени. Чтобы провести расчет производительности, следует определиться с количеством смесителей. Устройства употребляют около 600-700 литров в час.

Потребность устройства в доме обязательно следует учитывать, как правило, используются модели с мощностью от 20 до 200 литров в сутки. 2 тысяч литров в сутки хватает не только для потребления проживающих, а еще и для полива зеленых насаждений.

Напор устройства – очень важный критерий. Чтобы рассчитать данную характеристику, необходимо выяснить, какую глубину имеет скважина, это обязательно. Для оснащения дома требуются агрегаты с напором в 90м. Насос монтируется способом погружения в скважину на стальном тросе. Жидкость подается через шланг.

Для установки арматуры потребуются резьбовые соединения. Размеры насоса очень важно учитывать, нужно оставаться погруженным в воду. Обязательно учитывается допустимая загрязненность воды. Приборы, которые оборудованы системой автовыключения. Можно купить обычный насос, а автоматику установить позже.

Степень загрязненности воды – важный параметр. Если скважина будет находится на песчаной почве, то качество воды будет важным.

Обращаем внимание на материалы оборудования, корпус погружного насоса должен быть изготовлен из качественного материала, который не подвержен коррозии. Это могут быть чугунные изделия и нержавеющая сталь.

Существуют разные бренды, которые зарекомендовали себя в качестве надежных производителей. Следует обратить внимание и на параметр, который указан в техническом паспорте изделия.

Обязательно нужно обращать внимание на дополнительные опции насоса и его комплектность. Многие модели оснащены обратными клапанами и фильтрами очистки. Среди необходимой арматуры – фитинги, муфты. Проверьте, все ли детали есть в комплекте. Огни должны быть качественными и долговечными.

Установка погружного насоса

Обязательно учитывайте технические характеристики прибора при установке. Сначала требуется внимательно изучить схему подключения насоса, а также прилагаемые документы. Пользуйтесь только качественными проектами, которые составлены инженерами высшего класса.

Затем следует приготовить кабель, трубу, трос, скобы и муфты для страховки. Необходим также шланг, его следует прикрепить на напорную трубку с помощью муфт.

Закрепите его к трубе специальными скобами, затем обязательно присоедините кабель. Нельзя приподнимать или опускать агрегат.

Постарайтесь спустить вниз аккуратно и точно, после наступает проверка. Следует проверить заземление и крепления. Прибор должен поработать вхолостую, после чего можно подключать нагрузку.

Ошибки при проектировании и монтажных работах приводят к быстрому выходу изделий из строя. Если вы не уверены в том, что все установили правильно, лучше проверьте это еще раз.

После установки оборудования дачная жизнь будет наполнена яркими событиями.

При выборе погружного необходимо учитывать такие основные параметры, как фильтрацию воды, производительность и напор. Лучше купить универсальный прибор, старайтесь правильно установить устройство. Надеемся, наши советы и рекомендации избавят вас от бытовых проблем. Думаю, теперь вы сможете правильно выбрать агрегаты. Желаю всем успехов и удачи!

Популярные модели

Многие производители насосов для скважин давно зарекомендовали себя на рынке. Их продукция имеет хорошие отзывы потребителей. Такие компании обязательно предоставляют гарантийный талон, по которому можно провести бесплатный ремонт техники или обменять на протяжении указанного времени.

Среди лучших изготовителей насосов есть как российские, так и зарубежные компании.

Марка глубинного насоса Подача воды Л /ч Мощность Вт Напор воды м Диаметр насоса мм
«Водолей» 1800 400 27 100
«Тайфун» 5000 100 65 102
«Aguario ASP» 1000 460 40 102
«Водомет» 3300 460 35 98
«Belamos SP» 2000 800 90 96
«Каскад» 2700 250 42 75
«Aguario ASP 3» 4000 1100 90 85
«Flux» 6000 800 43 88
«Поток» 1500 370 35
«Водомет ПРОФ» 3300 460 35 98

Каждый вид насосов для скважин имеет свои преимущества и недостатки. В связи с этим при выборе подходящего оборудования необходимо точно определить, для каких целей будет использоваться устройство, сопоставив все необходимые технические характеристики.

Материальное исполнение насосов

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

Металлическое исполнение

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

Футерованные и пластиковые исполнения

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

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

Материалы уплотнительных колец

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

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.

ПолезноБесполезно

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *