Как устроен центробежный насос?

Как устроен центробежный насос?

Знакомимся с устройством центробежных насосов

Центробежные насосы сейчас являются едва ли не самыми популярными устройствами, что используются для подкачки жидкости. Они необходимы для бытового и промышленного применения, а также создания систем постоянного и автономного обеспечения водой загородных домов.

Простейшая схема перемещения жидкости внутри камеры центробежного насоса

Неудивительно, что и устройство центробежного насоса для подкачки воды у многих вызывает довольно серьезный интерес. Об этом мы сейчас и поговорим.

1 В чём особенности и назначение центробежных насосов?

Центробежные насосы используются практически везде. Они завоевали свою популярность за счет исключительной практичности, надежности и высокой эффективности. При перекачке чистой воды из источников с нормальным дебитом центробежный насос погружного или поверхностного типа демонстрирует довольно внушительные характеристики.

Причем работа его проходит по довольно простой и понятной схеме. Насос нетребователен, потребляет сравнительно мало электричества и может питаться от стандартных бытовых сетей электропитания.

Более того, простота конструкции позволяет производить его ремонт и замену своими руками, что тоже очень удобно. Однако вам нужно заранее подумать, прежде чем начинать разбирать или ремонтировать устройство самостоятельно. Если вам не хватает опыта, деталей или времени, то лучше доверьте эту работу специалисту.

Если же мы рассматриваем капитальный ремонт устройства, то здесь уже альтернативы мастеру просто не существует. Ведь капитальный ремонт предусматривает необходимость наличия большого количества оборудования и знаний. Своими руками с такой работой вам не справиться.

Устройство водяного центробежного насоса сложностью не отличается. Он, как правило, имеет протяжный цилиндрический корпус вытянутой формы. Диаметр устройства погружного типа может равняться всего 100 мм. Поверхностные модели больше, но они компенсируют свои габариты крупными рабочими колесами.

Внутри корпуса располагается несколько основных элементов: входные и выходные каналы, нагнетатели, рабочее колесо, ротор, двигатель и т.д.

Поверхностный центробежный насос

Рабочее колесо содержится на роторной оси, которую вращает движок. На самом колесе расположены лопасти, что направлены в противоположную сторону центрального направления вращения. За счет этого налаживается работа насоса и действие центробежной силы.

Теперь обратимся к принципу действия устройства. Для закачки воды используются входные каналы или патрубки. По ним внутрь погружного или поверхностного типа вода и попадает.

Читайте также: как устроен вакуумный насос, каковы его параметры, и где он применяется?

Там она натыкается на вращающееся рабочее колесо. За счет его вращения, жидкость нагнетается и отбрасывается к стенкам рабочей камеры. Этому способствует центробежный эффект от вращения и область высокого давления, что создается на краях камеры.

Оттесненная к борту жидкость автоматически всасывается в выводные каналы, что оборудованы возле стенок камеры. Как правило, на выводах вмонтированы спиралевидные или кольцевые нагнетательные трубки. Проходя через них, для потока воды создается еще более серьезный нагнетательный вектор.

В итоге она под высоким давлением подается в шланг, где без всякого сопротивления поднимается выше по системе и распределяется по трубопроводам.

В этот же момент в центральной области рабочего колеса появляется зона разреженного или пониженного давления. Она же, в свою очередь, провоцирует эффективную подкачку свежих потоков воды в устройство. Таким образом, работа центробежного насоса становится постоянной, а цикл не имеет завершения до тех пор, пока устройство не будет выключено.

Описанный выше принцип относится к моделям как погружного, так и поверхностного типа. В любом случае работу выполняет одно или несколько рабочих колес.

Центробежные насосы нельзя эксплуатировать без жидкости – это приводит к их быстрому износу. Если вы проигнорируете это требование, то в скором времени вас наверняка заинтересует технология ремонта центробежных насосов или контакты опытного мастера.

Рабочее колесо центробежного насоса, поверхностного типа

И если с погружными моделями все довольно просто (они и так находятся в воде, а поплавковые выключатели не дают им запускаться, если уровень воды в источнике упал ниже критической отметки). То поверхностные в этом плане намного привередливее. За состоянием рабочей камеры агрегата придется следить постоянно.

К счастью, проблема решается вмонтированными в конструкции насоса обратными клапанами, что сохраняют достаточное количество жидкости в системе, и автоматикой, что провоцирует аварийное отключение механизмов в случае обнаружения признаков сухого хода.

Центробежные насосы погружного и поверхностного типа чаще применяются для подкачки воды из источников с хорошим дебитом. Если же скважина или колодец дают слишком слабый изначальный напор и приток жидкости, то можно купить или расточить особенные рабочие колеса, что способы стабилизировать уровень давления на выходе.

2 Виды центробежных агрегатов

Современные разновидности центробежных устройств тоже следует иметь в виду. Именно этими факторами определяется работа, которую насос может выполнять. Если необходимо выполнить капитальный или обычный ремонт оборудования, то без знания базовых разновидностей вам тоже не обойтись.

По типу рабочего применения их делят на:

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.

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:

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:

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.

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.

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 ↑

Центробежный насос

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.

Читать еще:  Клапан сухого хода для насосной станции

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.

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.

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.

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.

Классификация центробежных насосов

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

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.

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.

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.

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.

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.

Центробежные насосы устройство и принцип действия

Принцип действия

Центробежные насосы – одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Рис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Читать еще:  Электрическая схема подключения насоса для скважины

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов:

• плотности жидкости:
• частоты вращения рабочего колеса:
• диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

• вид колеса;
• вид подшипника;
• расположение корпуса;
• крепление двигателя;
• число ступеней.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Рабочее колесо

Есть 3 вида рабочих колёс:

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Открытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Расположение вала

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.

Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

Тип присоединения вала

Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

Соединение муфтой

Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

Второй способ соединения – прямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

Количество ступеней

Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

Ротор многоступенчатого насоса

Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

Как устроен центробежный насос?

Насосы и насосные станции

Насосные станции и очистные сооружения

Канализационные

Водопроводные

Пожарные

Завод Адмирал производит комплектные насосные станции для нужд водоснабжения, пожаротушения и канализации.
Сайт завода Адмирал: admiral-omsk.ru

Устройство и принцип работы центробежного насоса

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

Содержание

Строение и принцип работы

Строение центробежных насосов для воды имеет довольно простую схему.

Основные характеристики внешнего вида изделий:

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

Внутреннее наполнение составляет такой перечень элементов:

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

Во время работы центробежного насоса с помощью двигателя и ротора колесо начинает вращаться. Благодаря этому вода, которая поступает внутрь направляется от центральной части к боковым. При этом образуется давление, под действием которого жидкость попадает в трубопровод. При этом уменьшается степень давления в центральной части, что позволяет обеспечить поступление новой порции воды. Получаем процесс самовсасывания жидкости, что обеспечивает бесперебойное поступление воды внутрь устройства. В общем, во время работы внутри изделия создается центробежная сила, которая и обеспечивает все необходимые процессы.

Виды насосов

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

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

Читать еще:  Почему насос не набирает давление?

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

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

Оба вида насосов подразделяют на одноступенчатые и многоступенчатые типы.

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

Обратим внимание, что такие изменения конечно повышают мощность, но более требовательны в обслуживании. Они чаще выходят из строя, особенно если вода имеет такие составляющие как известь и прочее.

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

Составляющими данной формулы являются такие параметры:

W – производительность агрегата (м 3 /с);

l1,2 – размер ширины рабочего колеса;

d1 – диаметральное сечение забирающего патрубка;

d2 – диаметр рабочего колеса;

b – размеры лопасти крыльчатки;

n – количество лопастей;

• Напор воды можно рассчитать по следующей методике:

Приведём расшифровку величин, используемых в расчётах:

N – высота напорного столба (м);

h2 – оказываемое давление в приёмнике при приеме воды;

h1 – степень давление в емкости забора воды;

p – показатель плотности воды;

g – ускорение свободного падения;

Ng – степень желаемой высоты подъёма воды;

sp – суммарное значение потерь напора воды.

• Вычисление необходимой мощности для потребления вычисляют с применением следующей формулы:

Формула расчета мощности

M – потребляемая мощность

p – плотность воды;

g – ускорение свободного падения;

s – планируемый объём потребляемой воды;

N – высота напорного столба.

Технология установки центробежных насосов

Остановимся на принципе монтажа центробежных насосов для подачи воды.

Принцип их установки аналогичен другим видам.

• Глубинные агрегаты полностью подсоединятся ко всем коммуникациям, прикрепляется к тросу и помещается непосредственно в водоём. Незабываем накануне смонтировать выключатель поплавкового типа. Сложности в установке глубинных насосов нет, но это трудоёмкая работа, которая занимает немало времени.
• Агрегаты поверхностного типа размещают недалеко от водоёма. Предварительно необходимо побеспокоиться об обустройстве его защиты от неблагоприятных климатических условий. Данный прибор не сможет выдержать резких перепадов температуры, особенно в зимнее время. Аналогично глубинному агрегату, поверхностный насос предварительно монтируют со всеми коммуникациями, а затем к нему подключают шланг с обратным клапаном, второй конец которого погружают в водоём. Затем вручную заполняют камеру, это делается единожды при начале работы, и запускают работу насоса.

Как видим все работы по установке и обслуживанию агрегатов по водоснабжению не сложны. Что касается выбора изделия по принципу его действия и других характеристик, то выбор остаётся за потребителями.

Центробежные насосы

Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире. Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности. В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Принцип действия центробежного насоса

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса (улитка), которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса.

Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии) в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление жидкости в насос.

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Спиральный корпус (проточная часть насоса)
• Рабочее колесо (импеллер)
• Уплотнение вала
• Картер насос

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям его основных элементов, по типу установки и назначению.

По расположению патрубков насосов

• Насос «ин-лайн» типа. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода.

Насос ин-лайн

• • Консольные насосы. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга.

  Консольные насосы

  По количеству ступеней насоса

  • Одноступенчатый насос. Насос с одним рабочим колесом на валу. Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор. Максимальный напор у одноступенчатых насосах обычно не превышает.

  Одноступенчатый насос

• Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.

Многоступенчатый насос

По типу уплотнения вала

Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

• Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
• Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
• Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
• Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
• Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

По типу соединения с электродвигателем

Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.

Обычная муфта

Муфта с промежуточным элементом

Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта.

Центробежный насос с глухой муфтой

По назначению

Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

• Дренажные
• Скважинные
• Фекальные
• Шламовые
• Пищевые
• Санитарные
• Пожарные
• Самовсасывающие

Материальное исполнение центробежных насосов

Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

Можно выделить следующие основные материалы:

Металлическое исполнение

• Чугун
• Бронза
• Углеродистая сталь
• Нержавеющая сталь
• Дуплекс
• Супер-дуплекс
• Титан
• И.т.д

Футерованные и пластиковые исполнения

При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

Можно выделить два основных типа:

• Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.
• Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.

Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

• PP — полипропилен
• PVDF- поливинилденефлуорид
• PE – полиэтилен
• PVC – поливинилхлорид
• PFA – перфторалкоксил
• PTFE – политетрафторэтилен
• ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
• FEP – фторэтиленпропилен

Материалы уплотнительных колец

В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

• EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
• NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
• FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
• FFKM — Каучук перфторированный

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Преимущества:

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

Недостатки

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

Области применения

Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

Основные из них:

Водоснабжение и водоотведение

Нефтяная и газовая промышленность

Основные производители

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