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.

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.

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.

Центробежные насосы: устройство и принцип действия

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

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

Сферы применения

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

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

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

Устройство и принцип работы

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

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

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

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

Использование этих элементов повышает производительность насоса и увеличивает срок службы.

Принцип действия центробежного насоса состоит в следующем:

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

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

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

Рабочие характеристики

К основным рабочим характеристикам центробежных насосных агрегатов относятся:

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

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

Классификация

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

По параметрам потока:

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

По типу установки:

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

По типу силовой установки:

• С электрическим приводом;
• С приводом от ДВС.

По условиям всасывания:

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

По степени автоматизации:

• Автоматические установки;
• Полуавтоматические системы;

По степени мобильности:

• Стационарные агрегаты;
• С креплением на салазки.

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

Достоинства и недостатки

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

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

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

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

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

Наиболее распространенные неисправности агрегата и способы их устранения

Для обеспечения исправной работы насоса, перед началом эксплуатации необходимо полностью заполнить рабочую камеру рабочей средой.

В таблице приведены возможные неисправности центробежных насосных установок, причины их возникновения и способы устранения.

Снижение номинального напора

Засорение фильтра грубой очистки, подающего трубопровода или лопаток рабочего колеса. Неправильная установка или реверсивное вращение рабочего колеса.

Замена фильтра, промывка трубопровода, очистка лопастей рабочего колеса. Установить рабочее колесо в правильное положение. Заменить обратный клапан.

Резкое увеличение расхода электроэнергии в момент запуска

Заслонка напорного трубопровода находится в открытом положении. Неправильная установка рабочего колеса или разгрузочного диска. Выход из строя предохранителя электродвигателя. Засорение трубки отвода рабочей среды.

Уменьшить проходное сечение напорного трубопровода на время запуска. Устранить дефекты сборки. Заменить предохранители силовой установки.

Повышенная нагрузка на электродвигатель

Увеличенная частота вращения. Превышение допустимого значения подачи. Выход из строя элементов насоса или электродвигателя вследствие механических повреждений.

Осмотреть силовую установку, при необходимости, устранить повреждения. Уменьшить проходное сечение напорного трубопровода. Провести ревизию элементов насоса, при необходимости, заменить поврежденные детали.

Значительный нагрев подшипниковых узлов

Засорение смазочной системы. Попадание в масло мелкодисперсных загрязнителей. Увеличенное радиальное биение.

Промыть систему смазки дизельным топливом. Заменить масло в системе смазки. Осмотреть подшипники на предмет механических повреждений, при необходимости–заменить. Обеспечить центровку рабочего колеса. Увеличить зазоры для поступления масла в подшипниковые узлы.

Повышенный уровень шума и наличие вибрации

Недостаточная балансировка ротора. Чрезмерные смазочные зазоры. Наличие посторонних частиц в рабочей камере агрегата. Заклинивание вращающихся деталей. Кавитация

Провести балансировку ротора. Отрегулировать масляные зазоры в подшипниковых узлах. Очистить детали агрегата в случае загрязнения и наличия различных отложений на лопатках рабочего колеса. Уменьшить проходное сечение подающего трубопровода. Устранить вибрацию трубопроводов.

Несмотря на то что в большинстве случаев ремонт можно произвести своими силами, предпочтительнее доверить техническое обслуживание центробежного насоса профессионалам, имеющим соответствующее оборудование и опыт работы.

Универсальность, высокая производительность и надежность в работе обеспечили центробежным насосам самую широкую популярность. Такие системы могут эффективно использоваться как в бытовой сфере, так и в промышленном производстве. Кроме этого, большинство моделей имеют вполне доступную цену.

Устройство центробежного насоса

В ряде случаев, чтобы получить воду, перенаправить ее или осушить что-либо, приходится устанавливать центробежный насос. Что он собой представляет и чем отличается от других типов водяного насоса?

Этот вид системы для прокачки воды по трубам, наверное, самый популярный во всем мире. Он находит применение и в жилых домах, и в промышленных комплексах, и на энергетических объектах — везде, где надо перемещать по трубопроводам массы жидкости. Такие системы используются также для стабильного и автономного снабжения водой загородных жилищ.

Как устроен центробежный насос?

Столь популярное и широко распространенное устройство, конечно, интересует многих. Основными достоинствами центробежной схемы все инженеры признают удобство в обращении, стабильность в работе и энергетическую эффективность.

Ремонтировать насосы центробежные при очень серьезной поломке, впрочем, могут только специалисты. Внешне система представлена длинным корпусом в форме цилиндра. Диаметр заметно меньше, чем длина, в некоторых погружных моделях она всего 10 см. Поверхностный центробежный насос крупнее, у него больше диаметр рабочих колес.

Корпус в обоих случаях скрывает одинаковые рабочие детали: каналы ввода и вывода жидкости, нагнетающие системы, двигатели, роторы и др. Мотор приводит в движение роторную ось, на которую насажено рабочее колесо с лопастями, идущими против движения. Принцип действия центробежных насосов заключается в том, что при этом движении возникает центробежная сила. Вода, пройдя через патрубки, сталкивается с рабочим колесом. Вращение колеса нагнетает жидкость и отбрасывает ее в сторону стенок камеры, где формируется область высокого давления.

Далее из рабочей камеры водяного насоса жидкость затягивается в выпускные каналы. Каждый вывод оборудован нагнетающими трубками (кольцевидными или спиральными в зависимости от нюансов конструкции). Пройдя через них, вода оказывается под давлением. Через шланг она распределяется в конечные трубопроводы.

Но на этом действия насоса не заканчиваются. Когда вода выходит наружу, середина рабочего колеса формирует участок пониженного атмосферного давления, что приводит к засасыванию внутрь новой порции жидкости. Такого рода цикл повторяется бесконечно, пока насос не отключат или он не сломается.

Узнав принцип действия центробежного насоса, нетрудно догадаться и о слабом месте таких приспособлений: они могут работать только при стабильном притоке жидкости. Если запустить систему в рабочий режим в воздухе, очень скоро она поломается. Погружные модели вообще находятся в воде постоянно.

И специальные датчики-поплавки попросту не позволят вам запустить устройство, если воды в источнике не хватает. Итак, принцип работы центробежного насоса может быть не только погружным, но и поверхностным, причем в этом случае риск поломки был бы весьма высок, если бы не предусмотрительность инженеров, благодаря которой конструкция поверхностного водяного насоса дополнена обратными клапанами и автоматическими системами контроля. Они отключают механизмы, как только обнаруживают сухой ход.

Центробежные насосы — и погружные, и поверхностные — все же лучше справляются с подкачкой воды в условиях нормального дебита. Однако это не означает, что их нельзя использовать при слабом напоре воды. В таких случаях конструкция меняется, точнее, в ней используют специальные рабочие колеса (которые растачивают либо приобретают расточенные).

Классификация

Если центробежные насосы хорошо качают воду, о типе можно не задумываться. Однако при возникновении необходимости в ремонте знание вида установленной у вас системы крайне важно. Даже если обращаться к профессионалам-ремонтникам, лучше сразу сообщить им, с чем придется иметь дело.

Выше уже представлена классификация центробежных насосов по рабочему применению на погружные и поверхностные. Устройства первого типа после вывешивания на тросе держат внутри скважины либо колодца вплоть до замены или ремонта. Второй вариант подразумевает установку оборудования вблизи источника воды с подкачкой жидкости через шланг. Преимущество понятно: упрощенная конструкция и облегчение сервиса.

Проблема в том, что поверхностная схема центробежного насоса ограничивает максимальную глубину откачки воды 13 м. Да и с мощностью всасывания имеются проблемы. Там, где погружной компактный насос обеспечит 40 м водного столба, нагруженный до предела поверхностный агрегат даст максимум 30 м.

Согласно другой классификации, устройство центробежного насоса может быть одноступенчатым и многоступенчатым. Почти все поверхностные и маломощные погружные агрегаты имеют одну ступень.

Если ступеней много, то много и колес (по одному на звено), а значит, выше итоговая производительность.

Существует еще и другая градация: по типу ротора (мокрый или сухой).

Мокрые роторы почти не нуждаются в смазке, поскольку через них и так проходит вода.

Однако это обстоятельство накладывает серьезные ограничения на размер системы и на ее совокупную мощность. Если же рассматривать насосы центробежные с сухим ротором, то развиваемая ими сила больше, однако повышается расход тока и производимый при работе шум.

Обращение и ремонт

Всякая техника по определению не может не ломаться. Устройство и принцип действия насоса таковы, что для таких агрегатов поломки довольно типичны. Если уметь и знать кое-что, с большинством неполадок можно справиться самостоятельно. А еще лучше не доводить до ситуации, когда возможно появление дефектов. Это просто: 9 из 10 насосов выходят из строя в силу всего двух причин.

Как уже говорилось, устройство водяного насоса не позволяет использовать его, когда камера свободна от жидкости. Стоит хоть на короткое время включить сухой агрегат, и дефект почти неизбежен. Кроме того, почти все центробежные насосы (центральной схемы) не могут работать нормально, если в воде присутствуют хотя бы мелкие песчинки: это сразу приводит к деформации подшипников и другим поломкам.

Если вы знаете, как работает центробежный насос, то не допустите и других ошибок. К примеру, долговременной прокачки горячей воды. Однако когда подобное случается и аппарат выходит из строя, ничего не остается, кроме замены или обращения к услугам профессиональной мастерской.

Но опять же знание того, как устроен насос центробежного типа, значительно упрощает ремонт и повышает вероятность успеха.