Характеристики центробежных насосов для воды

Среди всего разнообразия водяных насосов, именно центробежные агрегаты пользуются самой высокой популярностью. Центробежный принцип позволяет создавать мощные, выносливые и недорогие устройства, которые находят своё применение, как в быту, так и в разнообразных сферах промышленности.

При этом технические характеристики центробежного насоса на порядок выше, чем у любого другого устройства из аналогичной ценовой категории.

Характеристики центробежных насосов для воды

Поверхностный центробежный насос для скважины

В этой статье будут рассмотрены все особенности данных агрегатов, даны рекомендации по выбору, проведен расчет центробежного насоса, а также указаны основные проблемы, которые могут возникнуть во время его эксплуатации и способы их решения.

1 Особенности конструкции и принцип работы

Главным функциональным элементом центробежного насоса выступает рабочее колесо, которое зафиксировано на вале силового агрегата, посредством шпонки. Схема его работы предусматривает центральное использование этого элемента.

Рабочее колесо выполняется из двух отдельных дисков – переднего и заднего, которые расположены друг к другу на расстоянии в несколько сантиметров. Между собой колеса соединены специальными лопастями, которые направлены в противоположную к движению колеса сторону.

Элементы ротора силового агрегата, на который насажены колеса, имеют множество уплотнений – сальников, которые способствуют правильной циркуляции жидкости внутри насоса, во время его работы, и снижают утечки воды из рабочей камеры.

Схема действия колеса описывается несколькими простейшими принципами. Когда насос включается в работу, он полностью заполняется водой из скважины, которая, после начала вращения рабочего колеса, попадает в межлопастные ячейки, и под влиянием созданной движением колеса центробежной силы выбрасывается к выводящему патрубку.

Дальнейшая прокачка воды происходит из-за разницы давления рабочей камеры – в которой давление уменьшилось, и выводящего патрубка – где давление повышено.

Данный принцип работы полностью нарушается, когда в корпус центробежного насоса вместе с перекачиваемой жидкостью попадает воздух.

Наличие воздушных пробок чаще всего приводит к остановке работы устройства, так как разница в перепаде давления полностью теряется. Поэтому, все виды современных центробежных насосов комплектуются дополнительными воздухоотводящими устройствами.

Характеристики центробежных насосов для воды

Схема конструкции центробежного насоса

Основные элементы конструкции центробежных насосов:

  • Обратный клапан – выполняет функцию удержания воды в корпусе насоса (перед каждым стартом агрегата необходимо предварительно заполнить его водой);
  • Механический фильтр на входном патрубке – для фильтрации основных нерастворимых загрязнений;
  • Кран для залива воды в корпус агрегата;
  • Обратный клапан на выводящем патрубке – препятствует обратному движению перекачиваемой из скважины жидкости;
  • Предохранительный клапан – защищает устройство от гидроударов;
  • Разнообразная автоматика – манометры, вакуумметры, пульты управления.

1.1 Виды и отличия

Сами по себе эти устройства уже являются одной из разновидностей насосного оборудования, однако и их можно разделить по нескольким основным параметрам. Классификация центробежных насосов выполняется по целому ряду факторов, основные из которых мы рассмотрим:

  1. В зависимости от количества рабочих колёс: одноступенчатые (с одним колесом) и консольные (с множеством колес);
  2. Схема расположения рабочих колес: вертикальное, либо горизонтальное расположение;
  3. Производящееся насосом давление: до 0.2 МПа – устройства низкого давления, 0.2 – 0.6 МПа – среднего давления, и высокого давления – свыше 0.6 МПа;
  4. Принцип расположения насоса в пространстве – погружной, либо поверхностный;
  5. Особенности подвода воды к агрегату – насосы с двухсторонним, либо односторонним входом;
  6. Принцип транспортировки жидкости внутри корпуса – существуют спиральные насосы, в которых вода от рабочего колеса сразу подается к выводящему патрубку и лопаточные агрегаты, где вода после рабочего колеса попадает в направляющий блок – неподвижно зафиксированное колесо с лопастями;
  7. Функциональное назначение – скважинные, дренажные, фекальные, пожарные, нефтяные, циркуляционные насосы;
  8. Способ соединения силового агрегата и рабочего колеса – приводные (где колесо неподвижно закреплено на вале привода) и муфтовые (колесо смонтировано посредством съемных соединений).

Характеристики центробежных насосов для воды

Популярные модели погружных центробежных насосов

2 Нюансы выбора и расчета центробежного насоса

Выбор центробежного насоса для скважины выполняется, исходя из его основных технических характеристик – напора и продуктивности. Вам необходимо сопоставить характеристики рассматриваемого агрегата и данные, которые показал расчет центробежного насоса

Определить требуемую производительность (Q = куб.м/сек) устройства можно по следующей формуле:

Q = b1 (p * D1 – f *Z) *c1 = b2 * (p * D2 – f * Z) * c2, в которой:

  • b1, b2 — ширина прохода рабочего колеса при диаметрах D1 и D2 (м);
  • D1, D2 — диаметр внешней стороны входного отверстия (D1), и колеса (D2);
  • f – толщина лопаток рабочего колеса насоса (м);
  • Z – количество лопаток;
  • c1, c2 – максимальная скорость перекачиваемой жидкости на входе и выходе в колесо (мсек);

Требуемый напор (Н = метры) центробежного насоса определяет по формуле:

H = (p2-p1)/(p*g) + H1 + h2, в которой:

  • p1, p2 – показатели давления в заборной и приемной емкости, Па;
  • p – плотность перекачиваемой жидкости (если насос используется для перекачивания воды из скважины берется число 999,97 кг/м3);
  • g – ускорение свободного падения перекачиваемой жидкости (для воды – 9.8 м/с2);
  • H1 – высота, на которую необходимо поднять воду из скважины;
  • H2 – совокупность всех потерь напора, которыми обладает схема водоснабжения (учитывается, если центробежный агрегат подключен к автономной насосной станции, с гидроаккумулятором, реле давления, и трубопроводной арматурой);

Характеристики центробежных насосов для воды

Схема действия центробежного насоса и рабочего колеса

Если вашим требованиям соответствуют несколько агрегатов, для бытовой работы лучше всего отдать предпочтение модели с меньшей мощностью, но с более высоким КПД. Важно помнить, что схема сборки устройства тоже имеет определенное значение.

Если центробежный насос будет работать в системе водоснабжения с постоянно изменяющимся расходом воды (в большинстве случаев бытового водоснабжения из скважины так и есть), то лучше остановится на центробежном насосе с электродвигателем, обладающим умеренным напором, и широким диапазоном подачи воды.
к меню ↑

Читайте также:  Резка для овощей аллигатор

2.1 Основные неисправности и особенности их устранения

В этом разделе статьи мы рассмотрим основные проблемы, с которыми вы можете столкнуться в процессе работы центробежных насосов.

  1. Неисправность: после двух-трех недель уменьшился номинальный напор насоса, теперь он соответствует указанным в технической документации параметрам;

Действия по устранению: не расстраивайтесь, с самой техникой, скорее всего ничего не случилось, основная причина уменьшения напора воды – засорение всасывающего рукава (если речь идет о поверхностных агрегатах), либо засорение лопастей самого насоса (у погружной техники).

Чтобы выполнить ремонт необходимо прочистить шланг – можно использовать компрессор для его продувки, и разобрав насос, выполнить чистку основных элементов его проточной части.

Характеристики центробежных насосов для воды

Схематическое изображение внутренностей многоступенчатого погружного насоса, центробежного типа

Чтобы во время дальнейшей работы насоса такие засорения не повторялись, не забывайте выполнять периодическую очистку (прокачку) скважины, и установите на насос сетчатый фильтр, который будет отфильтровывать основные виды механических загрязнений.

  1. Неисправность: во время работы насоса наблюдается неестественный шум;

Действия по устранению: вероятнее всего причиной этого является ослабления резьбовых соединений корпуса – перепроверьте их, затяните все болты, и по необходимости замените поврежденные болты нормальными. Если это не помогло – значит, насос выработал всё залитое в него масло либо само масло в нём очень низкого качества – долейте, либо замените смазочную жидкость.

  1. Неисправность: после кратковременной работы насос отключается;

Действия по устранению: скорее всего тут проблема с сальниками, либо с всасывающим воду из скважины рукавом.

При потере их герметичности воздух, попадающий в перекачиваемую среду, препятствует образованию сплошного потока перекачиваемой жидкости, при этом принцип работы центробежных насосов позволяет им нормально работать только при полном отсутствии воздуха.

Вам необходимо подтянуть разболтавшиеся сальники, в случае полного выхода из строя – заменить их. Если проблема с всасывающим шлангом – можете попытаться заклеить его. Это временная мера, которой хватит на пару недель, после чего все равно придется менять шланг.

  1. Неисправность: насос включается, но начинает работать в холостую, не качая жидкость;

Действия по устранению: причин этому может быть множество, рассмотрим основные из них. Возможно, вы неправильно выполнили заливку насоса – сделайте это повторно либо забыли закрыть воздухосбрасывающий клапан на корпусе устройства. Если у вас погружной насос, опущенный внутрь скважины, проверьте, не забился ли принимающий клапан.

  1. Неисправность: погружной насос не хочет включаться;

Действия по устранению: возможны две проблемы – хорошая и плохая. Хорошая – неисправность кабеля подключения устройства к электросети, либо с самим источником электроэнергии. Плохая – поломка насоса вследствие работы «на сухую».

Погружной насос очень чувствителен к холостому ходу, порой достаточно пяти минут работы без воды, чтобы агрегат перегрелся, расплавились уплотнительные элементы, и разрушилась изоляция. Принцип «постучать молотком, чтобы заработало» в таком случае не работает, нужно нести погружной насос в сервисный центр.
к меню ↑

Характеристики центробежных насосов для воды

Характеристики центробежных насосов для воды

Центробе́жный насо́с — один из двух типов динамических лопастных насосов, перемещение рабочего тела в котором происходит непрерывным потоком за счёт взаимодействия этого потока с подвижными вращающимися лопастями ротора и неподвижными лопастями корпуса. При этом переносное движение рабочего тела происходит за счёт центробежной силы и протекает в радиальном направлении, то есть перпендикулярно оси вращения ротора.
Одинаково применимы как для жидкостей, так и для газов, при этом насосы для перекачивания газов обычно называют центробежными компрессорами или центробежными вентиляторами.

Содержание

Принцип действия центробежных насосов [ править | править код ]

Характеристики центробежных насосов для воды

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, улиткообразную спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. На обеих концах вала располагаются подшипники, в зависимости от типа насоса они могут быть разных типов. Подшипники с помощью специальных фиксаторов крепятся к корпусу насоса и обеспечивают вращение колеса. Рядом с одним из подшипников располагается полумуфута, которая обеспечивает передачу вращательного движения от электрического двигателя. Полумуфта на валу и полумуфта на валу электродвигателя соединяются с помощью специальных болтов, которые в простанароде называют "пальцами". Обе полумуфты одинаковых диаметров и вытачиваются токарем за один подход насаженными на один вал. Делается это для достижения идеальной центровки между электрическим двигателем и насосом, в противном случае будет присутствовать биение и быстрый износ подшипников и рабочего колеса.

Колесо может быть открытого типа (диск, на котором установлены лопасти) и закрытого типа — лопасти размещены между передним и задним дисками. Лопасти обычно изогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса в форме логарифмической спирали. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. При повышении давления жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. Вследствие этого на выходе всасывающего патрубка насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость поступает в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Читайте также:  Самодельные мечи из железа

Центробежные насосы изготавливаются не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами) — так называемые «секционные центробежные насосы». В секционных насосах достигается увеличение общего перепада давления, приблизительно пропорционального количеству секций насоса. При этом принцип их действия в любых конструкциях остается таким же — жидкость перемещается под действием центробежной силы, порождаемой вращающимся рабочим колесом.

Классификация центробежных насосов [ править | править код ]

Центробежные насосы классифицируют по [1] :

  • Количеству ступеней (колёс); одноступенчатые насосы могут быть с консольным расположением вала — консольные;
  • По расположению оси колёс в пространстве (горизонтальный, вертикальный)
  • Давлению (низкого давления — до 0,2 МПа, среднего — от 0,2 до 0,6 МПа, высокого давления — более 0,6 МПа);
  • Способу подвода жидкости к рабочему колесу (с односторонним или двухсторонним входом — двойного всасывания);
  • Способу разъёма корпуса (с горизонтальным или вертикальным разъёмом);
  • Способу отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса (спиральный и лопаточный). В спиральных насосах жидкость отводится сразу в спиральный канал; в лопаточных жидкость сначала проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);
  • Коэффициенту быстроходности ns (тихоходные, нормальные, быстроходные);
  • Функциональному назначению (водопроводные, канализационные, пожарные, химические, щелочные, нефтяные, землесосные, терморегулирующие космические [2] и т. д.);
  • Способу соединения с двигателем: приводные (с редуктором или со шкивом) или соединения с электродвигателем с помощью муфт, которые подразделяются на магнитные муфты, муфты упругие, другие типы муфт;
  • Способу расположения насоса относительно поверхности жидкости: поверхностные, глубинные, погружные.

КПД насоса зависит от коэффициента быстроходности ns, режима работы, конструктивного исполнения. При оптимальном режиме работы КПД крупных насосов может достигать 0,92, а малых — около 0,6—0,75.

Характеристики центробежных насосов для водыВ повседневной жизни среди различных устройств, которые были созданы для перекачивания всевозможных жидкостей, наиболее эффективным и практичным, не без основания, считается центробежный насос. Простота конструкции, в сочетании с высокой производительностью и возможностью создать большое давление, обусловили широкое применение такого агрегата почти во всех сферах жизнедеятельности современного человека.

К этому типу оборудования относятся и большинство насосных станций или бытовых помп, которые применяются для устройства в частных строениях автономного водопровода и для полива дачных участков.

Принцип действия таких устройств основывается на физическом законе возникновения центробежной силы, которая возникает при вращательном воздействии лопастей колеса на жидкость. Чтобы лучше понять принцип работы насоса нужно досконально изучить основные типы и конструктивную особенность этого агрегата.

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы условно можно классифицировать по ряду конструктивных характеристик.

По количеству ступеней:

  • Характеристики центробежных насосов для водыОдноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо. Такая конструкция считается самой простой и классической.
  • Многоступенчатые агрегаты используются в случаях, когда возникает необходимость создать большое давление жидкости. В них на один вал посажено несколько рабочих колёс. Каждое колесо находится в своей рабочей камере, что и образует отдельную ступень. Перекачиваемая жидкость последовательно поступает из одной ступени в другую, пока не попадёт в выходной патрубок. При этом общий напор системы будет равен сумме напоров, который может развить каждая ступень.

По числу дисков рабочего колеса:

  • Только с диском в задней части рабочего колеса.
  • С диском в задней и передней части колеса. Такие устройства используются для перекачки густой жидкости или в водопроводных сетях низкого давления.

По направлению оси вращения:

  • С валом горизонтального расположения. Такие насосы, из-за простоты обслуживания, считаются наиболее распространёнными моделями.
  • Модели с валом вертикального расположения требуют намного меньше места для установки, так как мотор располагается над корпусом. Большинство скважинных насосов относятся к такому типу, из-за стеснённых условий их работы. Существенным недостатком таких моделей считается сложность в обслуживании и ремонте насосов, т. к. приходится снимать двигатель.

По создаваемому давлению воды насосы бывают:

  • Высокого давления (от 0,6 МПа).
  • Среднего давления (0,2–0,6 МПа).
  • Низкого давления (до 0,2 МПа).

По способу установки:

  • Характеристики центробежных насосов для водыПогружные. Устанавливаются в скважинах и глубоких колодцах. Их подвешивают на цепи или тросе в полностью погруженном в воду состоянии.
  • Полупогружные. Чаще применяются насосы с валом вертикального расположения. Монтируются они так, что нижняя часть корпуса погружается в жидкость. Применяются в основном для удаления воды из приямков.
  • Поверхностные. Располагаются такие агрегаты на небольшом удалении или непосредственно возле источника воды. Очень удобны в обслуживании и эксплуатации, так как легкодоступны для визуального контроля.

По способу забора воды:

  • Самовсасывающие. Такие насосы способны поднимать воду с глубины около 8 метров на практике, а теоретически считается 10,34 метра. Неудобством эксплуатации агрегата считается необходимость, перед запуском, заполнять систему водой. Причём и армированный всасывающий шланг так же. Важнейшим элементом является обратный клапан, который удерживает воду, при кратковременных паузах в работе.
  • Насосы нормального всасывания. Этот тип насосов включает в себя все погружные агрегаты, а также и поверхностные, в которые жидкость поступает самотёком. Вода в полость такого насоса заливается только при первом его запуске.

По скорости вращения:

  • Тихоходные.
  • Нормального хода.
  • Высокоскоростные (быстроходные) – крыльчатка в таких агрегатах находится на втулке.

По назначению:

Характеристика центробежного насоса

Несмотря на огромное разнообразие моделей агрегатов для перекачивания жидкости, существуют несколько основных характеристик, основываясь на которые, можно выбрать подходящую систему в конкретном случае.

Основными рабочими параметрами считаются:

  • Производительность.
  • Потребляемая мощность.
  • Напор (давление на выходе).

Характеристики центробежных насосов для водыОсобенностью насосов центробежного типа является зависимость их производительности от напора. Такую зависимость называют напорной или главной характеристикой насоса. Эта характеристика в паспорте изделия указывается в графическом изображении, реже в форме таблицы. Если вы хотите решить вопрос оптимального выбора модели, то сначала нужно определить необходимый напор, который складывается из нужной высоты подъёма жидкости, плюс гидравлическое сопротивление системы, плюс давление, необходимое в самой удалённой точке водозабора.

Читайте также:  Термофен своими руками схема

Выбранная модель насоса будет являться оптимальной, если необходимые производительность и напор будут изображаться в середине главной характеристики.

Детали центробежного насоса

Современные перекачивающие агрегаты центробежного типа имеют приблизительно одинаковое конструктивное построение. Они имеют рабочий орган, представляющий собой колесо, и корпус. На рабочем колесе расположены специальные лопасти, при помощи которых и перемещается вода внутри прибора. За счёт вращения лопастей создаётся центробежная сила, перемещающая жидкость к выпускному клапану, создавая определённое давление, за счёт которого и выталкивается вода наружу.

Довольно часто на таких агрегатах устанавливаются и другие конструктивные приспособления, которые конструкцию насосов делают универсальной:

  • Характеристики центробежных насосов для водыОбратный приёмный клапан служит для устранения возможности залива корпуса насоса водой перед запуском системы. Здесь же установлена фильтрующая сетка.
  • Задвижка, которая открывает и закрывает водяной поток.
  • Вакуумметр служит для определения разряжения воздуха в системе. Этот прибор устанавливается между задвижкой и насосом, и показывает наличие воздуха в системе, который удаляется с помощью специального крана, смонтированного в трубопроводе.
  • Для измерения давления, которое создаёт агрегат, на напорном патрубке монтируется манометр.
  • Предохранительный клапан является защитным приспособлением от гидравлического удара.

Рабочее колесо центробежного насоса

Рабочее колесо любого центробежного насоса считается главной частью такой конструкции. В зависимости от места работы насоса, от мощности установленного двигателя и от характера перекачиваемой жидкости рабочее колесо может различаться:

  • Характеристики центробежных насосов для водыПо материалу изготовления. В насосах, работающих в неагрессивной среде, применяются рабочие колёса, изготовленные из стали, чугуна или меди. А вот при работе насоса в химически активной среде, оптимальным материалом для рабочего колеса считается керамика.
  • По способу изготовления колёса бывают литые, клёпанные и штампованные.
  • По форме лопастей различают рабочие колёса с прямыми лопастями, с лопастями, загнутыми в сторону вращения рабочего насоса, а также загнутые в сторону противоположную вращению.

Рабочий вал

Эта деталь центробежного насоса является самой восприимчивой к повреждениям во время работы. Установку вала необходимо производить с точной центровкой и балансировкой. Валы могут быть:

  • Гибкого вида, применяются при работе двигателя на повышенных оборотах.
  • Жёсткие валы находят применение при нормальных оборотах мотора.

Изготавливают рабочие валы из легированной, кованной и нержавеющей стали.

Принцип работы центробежного насоса

Принцип работы устройства для перекачки жидкости центробежного типа достаточно прост. Под действием вращающегося рабочего колеса создаются силы центробежного характера, перемещающие потоки воды. Само рабочее колесо плотно насажено на рабочий вал агрегата. А он, в свою очередь, при помощи магнитной муфты соединён с электрическим двигателем системы. Двигатель вращает рабочее колесо, что и создаёт возможность перемещения жидкости. Более удобного и простого метода перекачки жидкости, пока ещё не разработала современная наука.

Преимущества применения

Характеристики центробежных насосов для водыСуществует два основных вида преимуществ использования агрегатов центробежного типа – конструктивные и функциональные.

Простота схемы центробежного насоса позволяет произвести установку всего оборудования в относительно небольшом корпусе, что обуславливает их компактность и сравнительно малую массу. Конечно, габариты и вес агрегата напрямую зависят от мощности установленного двигателя. Такой прибор легко перемещать и одному человеку. Применение такого типа оборудования считается надёжным и долговечным.

Основным функциональным достоинством такого типа агрегатов считается возможность плавной подачи жидкости, что достигается использованием системы защиты от гидроударов. Запуск центробежных насосов производится легко.

Применение на промышленных объектах

Конструкция центробежных агрегатов позволяет их монтировать в тех местах, где установка другого оборудования трудноосуществима, из-за их больших габаритов. Применение таких систем перекачки жидкости, получило огромное распространение в нефтяной и химической отрасли народного хозяйства. Они способны перекачивать под давлением различные смеси, тяжёлые компоненты, нефтепродукты, кислоты и многие другие жидкости, которые считаются химически активными веществами.

Способность поддерживать постоянное давление, при различных температурах жидкости, позволяет широко применять подобные агрегаты для создания принудительной циркуляции в отопительных системах.

Возможность работы с загрязнёнными и чистыми жидкостями, обуславливает широкое применение таких систем в прокачке скважин после завершения бурения.

Правила эксплуатации центробежных систем

Чтобы центробежный агрегат послужил долго и безотказно, рекомендуется устанавливать в систему различные измерительные и контрольные приборы, опираясь на показания которых можно регулировать оптимальный режим работы оборудования:

  • Характеристики центробежных насосов для водыДля защиты всех рабочих частей насоса, от попадания крупных инородных тел, на входе в систему рекомендуется устанавливать фильтр.
  • Обязательным должно быть применение системы защиты от гидроудара, с установкой обратного клапана и манометра. В схеме работы такой системы манометр подаёт сигнал на клапан, нормализующий работу.
  • При выборе модели нужно обязательно обращать внимание на материал, из которого изготовлены основные рабочие части оборудования. Подбирать агрегат необходимо в зависимости от характеристики жидкости, с которой планируется работать.
  • Именно в зависимости от химических и физических свойств жидкости, с которой будет работать насос, нужно подбирать и материал для многочисленных узлов уплотнения.
  • К защите электрического двигателя также предъявляются определённые требования при эксплуатации. Так, обязательным является устройство защиты от короткого замыкания. Устройство автоматического выключателя позволит сохранить работоспособность электрического двигателя при возникновении значительных перегрузок в системе.

Помните, что любая, даже самая простая и надёжная система, требует проведения своевременных профилактических и ремонтных работ. Проведение такого обслуживания надолго продлит срок службы агрегата.