проектируется для насосных станций. На водопроводных установках чаще всего используется оборудование общего назначения. Большей частью на станциях установлены двухсторонние насосы типа Д, а при необходимости подачи больших объемов используются консольные устройства.
Вертикальные насосы
Насос вертикальный центробежный одноступенчатый применяется на заглубленных станциях, сооружение которых затрудняется в условиях слишком близкого уровня воды. Это дает возможность удешевить строительство, уменьшить размеры машинного зала, повысить качество условий эксплуатации электродвигателей, которые можно вынести на первый этаж.
Осевые насосы
Такие установки чаще всего используются при больших подачах воды. Сточные динамические насосы большей частью устанавливаются на станциях систем выведения бытовых отходов. Предусмотрена температура воды до 80 градусов и возможное содержание до одного процента абразивных частиц. В системах водоотведения также могут использоваться установки типов Гр и ГрУ.
Центробежный одноступенчатый насос и его свойства
Эксплуатационные свойства таких насосов определяются их главными параметрами: мощностью, напором, кавитационным запасом, подачей, высотой всасывания. Важными качествами работы агрегатов являются напряжение электродвигателя и частота вращения колеса.
Нужно понимать, что параметры осевых и центробежных насосов переменны даже при непрерывном действии рабочего колеса и будут зависеть от подачи. На чертежах принято приводить характеристики для уменьшенных диаметров колеса. Характеристики оптимальных режимных точек соответствуют максимальному КПД. Соответствующий набор и подача являются приемлемыми показателями насоса. Эти характеристики вносятся в обозначение установок.
Рабочая точка
Рабочей точкой называют позицию, соответствующую текущему режиму действия. Она не всегда совпадает с приемлемым показателем, но обязательно должна быть приближенной к ним. Одноступенчатый центробежный насос для воды всегда функционирует в пределах рабочей части, которая определяется в соответствии с допустимым снижением КПД. Рабочие точки должны быть только в этих пределах. Характеристики каждого устройства описывает завод-изготовитель с расчетом на чистую воду с температурой двадцать градусов при оптимальном атмосферном давлении на уровне океана.
Насосы типов К и КМ
Центробежный одноступенчатый типа функционирует с односторонним рабочим колесом, расположенным на краю вала насоса. Напорные патрубки поворачиваются на 90, 180, 270 градусов. Это зависит от конкретных условий компоновки. Подшипники в механизмах смазываются жидким веществом. Консольный одноступенчатый центробежный насос может иметь несколько модификаций: установка без двигателя (К) и в моноблочном исполнении (КМ). После этих букв на маркировке указываются подача и напор.
Установки с двусторонним подводом
На рынке доступны одноступенчатые горизонтальные насосы класса Д с полуспиральным подводом. Горизонтальный подъем чугунного корпуса осуществляется в плоскости размещения оси вала. Эта особенность дает возможность разбирать и ремонтировать устройство без необходимости демонтировать трубопровод. Каждый двусторонний насос маркируется символом "Д". После этой буквы указываются две цифры: подача и напор.
Из чего состоит консольная установка?
Одноступенчатый центробежный насос для воды состоит из таких деталей: спиральный отвод корпуса, опора, передняя крышка, рабочее колесо, всасывающий патрубок, гайка, вал, втулка сальника, шариковый подшипник.
Принцип соединения комплектующих
При помощи разгрузочных отверстий частично уравновешивается осевое давление. Также колесо снабжается с тыльной стороны осевым уплотнителем. Трубка с патрубком соединяется с камерой разгрузки Второй шариковый подшипник установлен для фиксации ротора и лучшего восприятия неуравновешенного осевого усилия. На сальниках насоса предусмотрен гидравлический уплотнитель.
Такие установки имеют производительность от 28 до 100 литров в секунду с напором от 12 до 98 метров. Высокопроизводительные одноступенчатые насосы большей частью имеют возможность двустороннего подвода. При нормальном осевом давлении хорошее двухпоточное колесо имеет достаточно высокие кавитационные показатели.
Корпус и сальники
В насосах, предназначенных для перекачки чистой жидкости с температурой до 80 градусов, предусмотрен чугунный корпус с горизонтальными разъемами вдоль оси вала. Сменные уплотнительные кольца сделаны из чугуна. Вал насоса выполнен из стали и вращается на одном упорном и радиальных подшипниках с кольцевой смазкой.
Сальники оснащены который осуществляется при помощи трубок, которые подводят жидкость из спиральных камер. Такой одноступенчатый центробежный насос консольного типа имеет производительность от 30 до 1800 литров в секунду и напор от 10 до 100 метров.
Установки с вертикальным валом
Выпускаются две марки одноступенчатых устройств для чистой воды: 20 НВ и 28 НВ. Они предназначены для установки в заглубленных станциях. В этой установке пята электродвигателя воспринимает осевые усилия. На сальнике насоса предусмотрен гидравлический затвор с мягкой набивкой. Установки типа НВ напрямую соединяются с электродвигателями или посредством твердых фальцевых муфт через промежуточный вал. Насос вертикальный центробежный одноступенчатый имеет производительность от 3240 до 10 800 кубических метров в час и напор от 29 до 40 метров.
Особенности канализационных насосов
Центробежный одноступенчатый насос используется для перекачки канализационной жидкости, сточных вод и шлама. Одной из главных причин остановки насосов в процессе использования является их засорение. Для предохранения от попадания мусора в механизмы предусмотрены специальные решетки. Их монтаж обуславливает необходимость изменения формы установки.
Такие насосы уплотняются стальными кольцами с острой кромкой, разрезающей волокна, попадающие в уплотнения. Установки укомплектованы крышками, обеспечивающими простоту доступа для очистки всасывающей части лопастного колеса. Число лопаток сведено к минимуму для снижения возможности засорения. Проходы между ними, таким образом, увеличиваются. Довольно часто количество лопаток сокращают до двух.
Консольный одноступенчатый центробежный насос канализационного типа создается из материалов, не подверженных коррозии. В его корпусе предусмотрены несколько разъемов, необходимых для частичной разборки в процессе очистки. Входные кромки лопаток закругляются очень сильно. Благодаря этому волокнистые тела на них не будут застревать.
Насосы марок НФ, НФуВ и ФВ. Открытые и диагональные устройства
Предусмотрены такие типоразмеры установок: 2НФ, 4НФ, 6НФ, 8НФ. Их производительность колеблется от 36 до 864 кубических литров в час при напоре от 6,5 до 50 метров. Аналогично таким установкам могут применяться канализационные насосы с открытым рабочим колесом с двумя толстыми лопатками. В таких устройствах все волокна перерезаются острой кромкой лопатки.
Для работы со сточными водами довольно часто применяется одноступенчатый центробежный насос диагонального типа. Рабочее колесо в этих установках, а также в моделях марок ФВ и НФуВ оснащено двумя лопатками. Их производительность варьируется в пределах от 43 до 150 кубических метров в час, а напор достигает 63 м.
Землесосы
Землесосы используются во время перекачки по трубам смесей взрыхленной массы грунта и жидкости на необходимое расстояние. Сегодня на рынке производятся насосы с дальностью транспортирования до 5 км и производительностью от 40 до 1200 кубических метров в час. При помощи землесосов можно разрабатывать выемки глубиной до 15 м ниже водного горизонта. Эти установки имеют ряд особенностей, обусловленных большой концентрацией крупных частиц в перекачиваемой водной массе. По этой причине создается износоустойчивое колесо из марганцовистой твердой стали.
Насос вертикальный центробежный одноступенчатый защищается броней на внутренней части корпуса для предотвращения быстрого износа. Чтобы механизм не так быстро приходил в негодность, между колесом в левую полость и к сальнику по специальным сверлениям подается очищенная вода для вымывания из этих мест твердых фрагментов.
На наружной части рабочего и покрывающего дисков колеса установлены радиальные лопатки. Они подбираются так, чтобы осевой усилитель приходил в равновесие в процессе вращения.
Вакуумные насосы
Одноступенчатый центробежный насос с вакуумным устройством создается в двух основных вариантах: сухом, отсасывающем только газ, и мокром, работающим еще и с жидкостью. Различие может быть определено только по распределительным узлам. У мокрых насосов размеры мертвого пространства намного больше, поэтому у них более высокое предельное давление по сравнению с сухими. Наибольшая частота вращения во время работы достигается образцами с вертикальным расположением вала.
Несамовсасывающее устройство
Несамовсасывающий одноступенчатый центробежный насос используется для перекачки молока или другой вязкой пищевой продукции, температура которой не превышает 90 градусов. Рабочие лопасти колеса закрыты и каждая деталь такой установки, соприкасающаяся с жидкостью, сделана из хорошей нержавеющей стали и других материалов, допускаемых к использованию в пищевой промышленности. Двигатель от попадания воды защищает специальный облицовочный кожух.
Заключение
Центробежный одноступенчатый насос, схема которого описывается в этой статье, может использоваться в самых различных областях. От способа применения и перекачиваемых материалов будут зависеть рабочие характеристики таких установок, а также материал, из которого изготовлены детали и способ их размещения в механизмах. Насосы можно использовать для перегонки чистой воды, смеси жидкости и грязи, канализационных отходов и пищевой массы различной вязкости.
Механизмы, предназначенные для перекачивания жидкостей, употребляемых в пищу, выполнены из качественных материалов, использование которых допускает Министерство здравоохранения. Насосы, которые используются для отведения канализационных жидкостей, содержащих крупные волокна, устроены таким образом, чтобы большие части рассекались и не препятствовали нормальной работе механизмов.
Центробежные насосы активно используются как в быту, так и в промышленности. В зависимости от конструктивного исполнения их относят к многоступенчатым насосам или одноступенчатым. Насосное оборудование, принадлежащее к каждой из этих категорий, не только имеет особенное внутреннее устройство, но и отличается специфическими техническими характеристиками и, соответственно, сферами применения.
Конструктивные отличия
Насос центробежный, что становится понятно уже из его названия, является устройством, которое перекачивает жидкие среды за счет действующей на них центробежной силы. Основным рабочим органом насосного оборудования данного типа, который и обеспечивает формирование такой силы, является колесо (или барабан), на внешней цилиндрической поверхности которого зафиксированы специальные лопасти.
Корпус насосов рассматриваемого типа может быть выполнен из чугуна или стального сплава. Внутри такого корпуса размещаются приводной электродвигатель и соединенный с ним вал вращения, на котором и фиксируется колесо с лопастями. По своему конструктивному исполнению рабочее колесо насоса может быть открытым или закрытым. Открытые рабочие колеса состоят из одного диска, на внешней поверхности которого зафиксированы лопасти, закрытые – из двух дисков, соединенных между собой рабочими лопастями.
Лопасти располагаются под определенным углом, их изгиб направлен в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. Такое расположение лопаток обеспечивает более эффективную работу насосного оборудования. Всасывание перекачиваемой жидкой среды во внутреннюю камеру насоса, а также ее выталкивание в напорную магистраль осуществляется через патрубки.
Принцип, по которому работают как одноступенчатые устройства, так и насосы многоступенчатые, заключается в следующем.
- Жидкость, находящаяся во внутренней части насоса перед его запуском, при вращении рабочего колеса захватывается лопастями и начинает перемещаться вместе с ними.
- Под воздействием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам внутренней камеры, за счет чего возле них создается высокое давление.
- При перемещении через область напорного патрубка жидкость, находящаяся под высоким давлением, выталкивается в него.
- При откидывании перекачиваемой насосом жидкости к стенкам рабочей камеры в центральной части последней создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию жидкой среды через входной патрубок.
За счет вышеописанного принципа работы в насосах как одноступенчатого, так и многоступенчатого типа обеспечивается непрерывность процесса всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкости при вращении рабочего колеса. Сферу применения насосного оборудования данного типа значительно расширяет тот факт, что, в отличие от поршневых устройств, оно не создает пульсаций напора жидкости в обслуживаемой им трубопроводной системе.
Как уже говорилось выше, одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы имеют конструктивные особенности, которые и определяют различия в их технических характеристиках. Так, основными элементами конструкции одноступенчатого насоса являются:
- корпус, который часто называют «улиткой»;
- рабочее колесо с лопастями;
- уплотнительные элементы вала;
- вал, соединенный с приводным электродвигателем и обеспечивающий вращение рабочего колеса;
- уплотнительные элементы камеры с масляной ванной;
- опора для подшипникового узла;
- несущая опора;
- отверстие, при помощи которого осуществляется контроль уровня масла в камере.
Одноступенчатый центробежный насос, в отличие от многоступенчатых моделей, оснащается одним рабочим колесом. Центробежный многоступенчатый насос может иметь в своем оснащении два и более рабочих колеса с лопатками, что позволяет значительно повысить эффективность такого оборудования.
Благодаря наличию нескольких рабочих колес центробежные многоступенчатые устройства, если сравнивать их с одноступенчатыми, обладают определенными преимуществами.
- С помощью многоступенчатых насосов можно осуществлять перекачивание жидкости с более высокой производительностью, характеризующей количество жидкой среды, которую гидромашина пропускает через себя в единицу времени.
- Многоступенчатые насосы способны формировать поток жидкости с более высокими показателями напора, измеряемого в метрах водяного столба. Фактически напор жидкости, который создают электронасосы многоступенчатого типа, складывается из суммы напоров, создаваемых каждой его ступенью. Такое качество многоступенчатых гидромашин позволяет добиваться более высокого давления жидкости в обслуживаемых ими трубопроводных системах и перемещать ее по ним на более дальние расстояния и более значительные высоты.
Многоступенчатый центробежный насос в зависимости от своего конструктивного исполнения может быть секционным или спиральным. В устройствах секционного типа жидкая среда в процессе перекачивания последовательно перемещается от первой секции насоса к последней, при этом напор жидкости увеличивается также последовательно. Современные модели многоступенчатых насосов секционного типа способны обеспечить производительность процесса перекачивания жидкости, значение которой доходит до 900 м 3 , при этом напор рабочей среды, создаваемый такими устройствами, может доходить до 1900 метров водяного столба.
Достоинства и недостатки насосов центробежного типа
Как многоступенчатый, так и одноступенчатый насос отличается целым рядом достоинств, которые и делают данные устройства такими популярными среди потребителей. К преимуществам рассматриваемых гидромашин относятся:
- компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
- высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
- минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
- отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
- простота конструкции (именно поэтому любой многоступенчатый или одноступенчатый насос доступен по цене).
Среди недостатков одно- и многоступенчатых насосов выделяют:
- достаточно низкий КПД при работе в режиме малой производительности (это становится проблемой в том случае, когда требуется под высоким давлением перекачать маленький объем жидкой среды);
- невозможность быстрого запуска (чтобы такие устройства начали работать, их рабочую камеру необходимо предварительно заполнить жидкостью).
Основания классификации
Центробежные насосы (как многоступенчатые, так и одноступенчатые) делятся на различные категории по ряду своих параметров и вариантов конструктивного исполнения. Так, в зависимости от пространственного положения оси рабочего вала они могут относиться к одному из следующих типов:
- насосы горизонтальные центробежные;
- устройства с вертикальным расположением рабочей оси.
Центробежный горизонтальный насос, ось вращения вала и рабочего колеса которого располагаются строго в горизонтальной плоскости, – это, как правило, крупногабаритная установка, используемая в промышленных целях. Центробежные горизонтальные насосы применяют для оснащения насосных станций, обеспечивающих работу систем автономного водоснабжения, в которых подобные устройства используются совместно с гидроаккумулятором. Таким образом, горизонтальный насос требует больше места для своей установки.
Центробежные насосы с вертикальным расположением оси вала и рабочего колеса нашли большее распространение в бытовой сфере. В таком конструктивном исполнении может быть представлен как поверхностный многоступенчатый насос, используемый для обслуживания системы автономного водоснабжения, так и дренажный или фекальный.
Еще одним критерием, по которому среди одно- и многоступенчатых насосов выделяют различные категории, является расположение такого оборудования по отношению к перекачиваемой жидкой среде. Так, в зависимости от данного параметра насосы могут быть поверхностными (или наземными), погружными и полупогружными. Поверхностные устройства, в качестве которых может выступать вертикальный многоступенчатый и одноступенчатый или горизонтальный многоступенчатый и одноступенчатый насос, располагаются на поверхности земли, вне скважины, но поблизости от нее.
Помещают такое оборудование, надежно защищенное от попадания влаги, в приямке, на специально подготовленной площадке или в отдельном помещении. Одним из наиболее значимых недостатков насосного оборудования данного типа является то, что при работе оно издает достаточно много шума. Следует учитывать и то, что поверхностные центробежные насосы можно выбирать лишь в том случае, если глубина скважины, из которой планируется откачивать воду с их помощью, не превышает десяти метров.
Центробежные насосы погружного типа в процессе эксплуатации полностью погружаются в перекачиваемую среду. Отдельные модели вертикальных центробежных насосов погружного типа могут размещаться даже в трубе, по которой осуществляется откачивание жидкой среды. При использовании погружных насосов воду из обслуживаемой скважины можно поднимать с глубины 40 метров и более. Насосы погружного типа способны обеспечить перекачивание жидкой среды с производительностью до 16 м 3 /час, при этом ее напор может достигать 200 метров водяного столба. Погружные насосы практически не издают шума при своей работе, поскольку полностью находятся в жидкой среде.
Центробежные насосы представляют собой огромную группу оборудования, используемого для перекачки различных жидкостей, подачи и отвода воды в условиях частных домовладений и больших производств. Горизонтальные центробежные насосы имеют свою классификацию и особенности конструкции. Они надежны и сравнительно недороги, поэтому получили широкое распространение во многих сферах и областях деятельности человека.
Как работает центробежный насос
Само название насоса говорит о том, что необходимый напор перемещаемая жидкость получает под действием центробежной силы, появляющейся в результате вращения внутреннего рабочего колеса при взаимодействии с ним жидкой среды.
Вода через всасывающий патрубок поступает внутрь корпуса, имеющего, обычно, спиралевидную форму. В нем располагается установленное на валу рабочее колесо, представляющее собой пару соединенных дисков и имеющее лопасти, отогнутые в обратную от направления вращения сторону. При движении лопастей вода, находящаяся между ними, отбрасывается за счет центробежной силы к стенкам внутреннего корпуса.
При движении колеса, в центре создается разряжение с повышением давления на периферии (у стенок), под действием которого жидкость выдавливается в сторону напорного трубопровода. Одновременно из всасывающего трубопровода внутрь корпуса насоса поступает следующая партия воды благодаря образовавшемуся в центре корпуса разряжению. В результате происходит ее постоянная циркуляция из подающего трубопровода через обратный клапан в напорную трубу.
Чем быстрее вращается рабочее колесо и больше его диаметр, тем сильнее будет центробежная сила и, как следствие, напор выходящей из насоса воды.
В многоступенчатых агрегатах жидкость из первой ступени поступает во вторую, затем в третью и т.д. Такое оборудование имеет более одного рабочего колеса, что сказывается на высоких мощностных характеристиках насосов.
Самовсасывающие насосы для начала работы не требуют предварительного заполнения водой всасывающего патрубка. Нормальновсасывающие агрегаты до включения должны быть залиты водой.
Основные узлы насоса центробежного типа
Ключевыми конструктивными элементами насоса считаются:
- корпус;
- приемный обратный клапан с сеткой, служащей для фильтрации каких-либо примесей;
- рабочие колеса (от 1 до 6);
- предохранительный клапан, оберегающий насос от возможного гидравлического удара
- задвижка;
- манометр;
- вакуумметр.
Особенности горизонтальных насосов
Основным отличием рассматриваемых насосных агрегатов является горизонтальное расположение рабочего вала (оси колес) и горизонтальный разъем корпуса, что относится к классическому варианту исполнения. Центробежные горизонтальные установки подразделяются по нескольким признакам и параметрам:
- по количеству ступеней и рабочих колес. Конструкция центробежных насосов предусматривает одноступенчатое или многоступенчатое устройство агрегатов. В свою очередь, горизонтальные одноступенчатые модели насосного оборудования могут изготавливаться с консольным валом;
- по производительности, или выходящему объему воды в секунду (час);
- по напору перекачиваемой жидкости – бывают низкого, высокого или среднего давления;
- по способу подачи жидкости. К рабочему колесу подвод воды осуществляется через односторонний вход, либо путем двойного всасывания;
- по варианту соединения с электродвигателем. Подсоединение производится при помощи муфт, клиноременной передачи со шкивом, через мультипликатор или редуктор;
- по типу двигателя. Горизонтальный центробежный насос может быть укомплектован дизельным или работающим от электрической сети переменного тока двигателем. Его модель и мощность во многом зависит от характеристик оборудования, а также от параметров и предназначения помещения, в котором предполагается установка агрегата;
- по типу всасывания – нормально- и самовсасывающие;
- по вакуумметрической высоте всасывания, определяющей глубину забора воды;
- по быстроте хода – тихо-, быстроходные и нормальные.
Производители стараются изготавливать центробежное насосное оборудование максимально бесшумным, чтобы работающий агрегат, установленный внутри помещения, доставлял как можно меньше неудобств обитателям дома. КПД крупных агрегатов достигает показателя 0,9, а небольших моделей – 0,6-0,7.
Виды горизонтальных насосов
Конструктивно, рассматриваемые насосные агрегаты подразделяются на:
- одноступенчатые, укомплектованные одним рабочим колесом. Используются в обычных условиях для перемещения воды;
- многоступенчатые, имеющие свое рабочее колесо в каждой ступени. В агрегатах они подсоединяются последовательно. Причем каждое последующее «отделение» отвечает за поднятие давления воды на более высокий уровень. Применяются многоступенчатые насосы в случае, когда подачу жидкости необходимо производить под большим напором.
Насосы двойного всасывания
Горизонтальный центробежный насос двухстороннего входа имеет нагнетательные и всасывающие патрубки, располагающиеся на одной оси в корпусе, называемом «in-line». Данный вид насосов отличается хорошей всасывающей способностью, благодаря расположенному в нем двойному колесу, а также двухстороннему подводу жидкости.
Оборудование обладает улучшенными, по сравнению с консольными насосами, кавитационными качествами, позволяющими закачивать жидкость с отметок, расположенных ниже нулевых уровней. С валом насоса электродвигатель соединяется посредством втулочно-пальцевой муфты.
Герметичные насосы
Агрегаты изготавливаются в герметичном корпусе в двух разных исполнениях:
- колесо устанавливается непосредственно на валу электродвигателя;
- для соединения насоса и двигателя используется магнитная муфта.
Герметичным насосам не требуется внешняя смазка и уплотнение вала, а их корпус исключает какие-либо протечки. Поэтому они предназначаются, в первую очередь, для перекачивания опасных жидкостей, в основном, в химической промышленности. Существует несколько видов агрегатов с герметичным корпусом:
- с обратной циркуляцией;
- с водяным охлаждением;
- с переходным фитингом или уплотнением.
Наиболее популярное насосное оборудование, имеющееся практически на каждом подворье. Оно предназначается для полива садово-огородных участков и водоснабжения дома в условиях отсутствия централизованных водопроводных сетей. Поверхностные насосы устанавливают на поверхности земли, что следует из их названия, либо внутри помещения.
При выборе оборудования следует обращать внимание на его производительность и напор, а также на тип всасывания (самовсасывающий, нормальновсасывающий).
Самовсасывающие насосы
Обладают высокой всасывающей мощностью в сочетании с экономичностью. Они имеют широкие возможности для использования и удобны в обслуживании. Отличительной особенностью самовсасывающих насосов является высокий показатель КПД, а также возможность регулирования мощности и простота обслуживания. Недостатком насосов подобного типа является необходимость их заливки до пуска, но к этому требованию всегда можно приспособиться.
Кроме традиционной и наиболее распространенной модели центробежного самовсасывающего насоса, оборудование изготавливают в нескольких модификациях, в зависимости от предполагаемых условий работы.
Несколько из них:
- для горячей воды – комплектуются камерами охлаждения;
- для воды с высоким процентом минерализации – используются в угольных шахтах;
- для трансформаторного масла – предназначаются для турбогенераторов.
Другие виды горизонтальных насосов
Центробежные насосы представляют наиболее многочисленную группу насосного оборудования, к одной из подгрупп которой относятся горизонтальные насосы. Они имеют различное функциональное предназначение и область применения. Некоторые перекачивают чистую воду, другие – слегка загрязненную, а специально изготовленные агрегаты используют для транспортировки агрессивных или слишком горячих жидкостей.
Кроме вышеперечисленных, горизонтальные насосы бывают:
- со спиральным корпусом;
- взрывозащищенные;
- высокооборотные;
- с открытым рабочим колесом и др.
Перечислить все возможные модификации горизонтальных центробежных насосов вряд ли получится. Их слишком много, чтобы можно было упомянуть обо всех в нашей статье.
Вертикальные насосы, конструктивной особенностью которых является соответствующее их названию расположение вала и рабочего колеса, нашли широкое распространение как в быту, так и в различных отраслях промышленности. Благодаря вертикальной компоновке вала, рабочего колеса и корпуса для установки этого оборудования не требуется много места, что и является одной из основных причин его высокой популярности. Вертикальный насос в зависимости от модели может использоваться в качестве автономного мобильного устройства, а также элемента системы водоснабжения или водоотведения.
Параметры и разновидности
Насосы с вертикальной компоновкой вала и рабочего колеса, относящиеся к устройствам центробежного типа, классифицируются по таким характеристикам, как:
- напор (в зависимости от значения данного параметра вертикальные насосы могут быть с низким, средним или высоким уровнем напора);
- скорость функционирования (по данному признаку выделяют нормальные, тихо- или быстроходные гидромашины);
- объем рабочей среды, перекачиваемый в единицу времени (производительность устройства);
- количество ступеней, в качестве которых могут выступать секции или кольца оборудования;
- количество магистралей, через которые в устройство поступает перекачиваемая среда (одно- или двусторонние устройства);
- тип жидкой среды, для перекачивания которой предназначен насос (дренажные, фекальные, химические, водяные и др. электронасосы);
- расположение устройства относительно перекачиваемой им среды (наземные модели, погружные и вертикальные полупогружные насосы);
- способ соединения с приводным электродвигателем (прямоприводные, редукторные и шкивные гидромашины).
Вертикальные насосы успешно используются для перекачивания чистых, загрязненных и химически агрессивных жидких сред, характеризующихся невысокой степенью вязкости. К наиболее значимым достоинствам гидромашин данного типа следует отнести:
- компактность;
- простоту в использовании и обслуживании;
- высокую эффективность;
- невысокий уровень шума, создаваемого при работе.
Благодаря вышеперечисленным достоинствам вертикальные многоступенчатые центробежные насосы (как и одноступенчатые) активно используются для оснащения следующих систем:
- автономного водоснабжения;
- отопления;
- дренажа и очистки жидких сред;
- конденсации;
- фильтрации, орошения и мелиорации.
Вертикальный центробежный насос, который обеспечивает поднятие перекачиваемой им жидкости на более высокий уровень за счет увеличения давления ее потока, может относиться к одной из следующих категорий:
- гидромашина поверхностного или наземного типа;
- полупогружной насос;
- устройство погружного типа.
Как поверхностные модели, так и насосы полупогружные и погружные комплектуются электродвигателем, который обеспечивает вращение рабочих колес таких устройств.
Поверхностные насосы вертикального типа, как понятно из их названия, устанавливаются на поверхности земли, в непосредственной близости от резервуара, из которого необходимо откачивать жидкость. Местом для установки такого оборудования может служить приямок или специально подготовленная площадка, которые не соприкасаются с поверхностью перекачиваемой жидкой среды. Насос полупогружной вертикальный, что также следует из его названия, опускается в перекачиваемую жидкую среду лишь частично, при этом приводной электродвигатель остается над поверхностью жидкости.
Корпус насосов погружного типа в процессе их работы полностью находится в толще перекачиваемой жидкой среды. Если вертикальный полупогружной насос не может быть установлен в скважинах, шахта которых характеризуется искривленной формой, то устройство погружного типа такой возможностью обладает.
Следует иметь в виду, что электронасосы вертикального типа нельзя запускать, пока внутренняя часть их корпуса не заполнится жидкостью. Если пренебречь этим требованием, то насос будет работать на холостом ходу, что может привести к его перегреву и, соответственно, преждевременному выходу из строя.
Более высокой мощностью отличаются многоступенчатые центробежные насосы вертикального типа, которые в состоянии намного увеличивать давление потока перекачиваемой жидкой среды, чего нельзя сказать об одноступенчатых моделях. При этом мощность и КПД многоступенчатых насосов вертикального типа тем выше, чем больше секций имеется в конструкции таких устройств. Каждая из секций, соединенных друг с другом последовательно, способствует приросту кинетической энергии потока перекачиваемой жидкой среды.
Принцип действия
Основным элементом конструкции центробежного насоса вертикального типа является рабочее колесо, оснащенное лопастями. В вертикальных многоступенчатых насосах таких колес, закрепленных на валу, несколько, что и позволяет увеличить эффективность использования данного оборудования. Рабочие колеса этих центробежных электронасосов представляют собой два диска, закрепленных на вертикальном валу, которые располагаются друг от друга на определенном расстоянии и соединены между собой лопастями, изгибающимися в сторону, противоположную направлению вращения самого колеса.
Принцип, по которому работает насос центробежный вертикального типа, заключается в следующем:
- При вращении колеса во временной рабочей камере, сформированной двумя близлежащими лопастями, создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее жидкости через входной патрубок.
- После того как жидкость попадает во временную рабочую камеру и начинает вращаться вместе с перемещающими ее лопастями, на нее начинает действовать центробежная сила, прижимающая ее к стенкам внутренней камеры.
- При попадании в область выходного патрубка жидкость, уже находясь под давлением за счет воздействующих на нее центробежных сил, выталкивается в напорную магистраль.
При вращении рабочего колеса центробежного электронасоса с закрепленными на нем лопастями всасывание перекачиваемой жидкости и ее выталкивание в напорную магистраль происходит в непрерывном режиме. Таким образом, за один оборот колеса происходит несколько циклов всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкой среды.
Вал электронасоса, на котором закреплено его рабочее колесо, для обеспечения легкости и точности вращения помещается в подшипниковые узлы, а между подвижными и неподвижными деталями устройства устанавливаются уплотнительные элементы сальникового типа.
Отдельные модели вертикальных насосов погружного типа могут устанавливаться даже в трубопроводах соответствующего диаметра, что позволяет значительно повысить эффективность перекачивания жидких сред. Всасывающий и напорный патрубки у таких моделей располагаются на одной оси.
Многоступенчатые насосы вертикального типа
В центробежных вертикальных насосах многоступенчатого типа перекачиваемая жидкость до поступления в напорный патрубок последовательно проходит все секции устройства, что позволяет значительно увеличить напор рабочей среды на выходе. В зависимости от модели насосы данного типа могут содержать в своей конструкции различное количество рабочих колес (от 2 до 10), которые фиксируются на одном валу, но располагаются в отдельных модулях каждое.
Модули многоступенчатого вертикального насоса размещаются в одном кожухе, который устанавливается между всасывающей и напорной камерами устройства. Все элементы корпуса многоступенчатого электронасоса, патрубки которого располагаются в одной горизонтальной плоскости, стягиваются шпильками, а стыки между ними герметизируются при помощи уплотнительных элементов.
Как уже говорилось выше, многоступенчатые центробежные насосы за счет особенностей своей конструкции позволяют значительно увеличить напор перекачиваемой жидкой среды на выходе. Напор потока жидкости, создаваемый многоступенчатым насосом, складывается из суммы значений напоров, формируемых каждой его ступенью.
Правила выбора и обслуживания
Значительно продлить срок службы центробежных насосов, а также обеспечить их безаварийную эксплуатацию позволяет соблюдение несложных правил их использования и технического обслуживания. Чтобы минимизировать влияние внешних факторов, способных вывести центробежные насосы из строя, следует дооснастить такие установки рядом дополнительных элементов. Такими элементами, в частности, являются:
- сетчатый фильтр и задвижки, которые защитят насос от попадания в его внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды;
- обратный клапан, не дающий перекачиваемой жидкости уйти обратно в скважину, то есть исключающий работу насоса вхолостую и, соответственно, перегрев устройства и его выход из строя;
- манометр, устанавливаемый на трубе, по которой жидкая среда всасывается насосом (наличие манометра даст возможность контролировать давление жидкости во входном патрубке и тем самым не допускать возникновения кавитационных процессов);
- манометр, предназначенный для контроля уровня давления внутри самого насоса (наличие такого прибора позволит не допустить возникновения гидроударов).
Эффективность работы трубопроводной системы, которую обслуживает центробежный насос, во многом определяется и тем, насколько правильно выбрано такое устройство. Выбирая как наземные, так и погружные и полупогружные вертикальные насосные устройства, следует ориентироваться на следующие параметры:
- мощность, потребляемую приводным электродвигателем;
- производительность;
- напор водной струи, который в состоянии создавать насос;
- размеры корпуса;
- материалы изготовления деталей, которые будут контактировать с перекачиваемой средой.
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH1)
- Максимальный напор до 160 м
- Температура рабочей среды: - 60 +250 °C.
Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации OH1 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH2)
Описание и технические характеристики
- Максимальный напор до 380 м
- Температура рабочей среды: - 150… +450 °C.
Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.
Конструкция и чертеж
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 6400 м³/час
- Максимальный напор до 180 м
- Температура рабочей среды до +160 °C.
Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.
Основные параметры насоса
Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)
Описание и технические параметры
Максимальный расход до 10000 м³/час
- Максимальный напор до 150 м
- Температура рабочей среды: -30 +250 °C.
Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.
Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)
Технические параметры
Максимальный расход до 1000 м³/час
- Максимальный напор до 250 м
Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.
Расходные характеристики
Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)
Описание и технические характеристики
Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.
Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.
Максимальный расход до 2000 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 650 м
- Температура рабочей среды до +200 °C
Основные узлы насоса
1 - Корпус
2 - Импеллер
3 - Изнашиваемые кольца
4 - Основной вал
5 - Уплотнения вала
6 - Корпус подшипника
7 - Подшипники
8 - Лабиринтные концевые уплотнения и дефлекторы
Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)
Описание и технические характеристики
Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.
Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации
Максимальный расход до 500 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 750 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.
Особенности конструкции
Корпус . Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.
Ротор насоса в сборе . Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.
Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.
Уплотнения вала . В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.
Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.
Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 1600 м³/час
- Максимальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды: - 40 +210 °C.
Центробежные насосы по стандарту API соответствует типу BB3 и соответственно имеют центробежную многоступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и взаимно компенсированными рабочими колесами
Расходные параметры насосов
Многоступенчатые бочкообразные насосы, API 610 (конфигурация BB5)
Описание и технические характеристики
Предназначены для высокого давления, высокой температуры, высокой скорости, при работе в тяжелых условиях в технологических и промышленных сферах.
- Максимальный расход до 1100 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 5000 м
- Температура рабочей среды до +400 °C
Центробежные насосы класса ВВ5 по API 610, также известные как «бочкообразные насосы» из-за цилиндрической формы наружного корпуса, – это насосы высокого давления с тремя или более лопастями. В качестве нагнетательных насосов на нефтеперерабатывающих заводах они создают высокое давление на вещества для перекачки их в реакционные колонны.
Особенности конструкции центробежных насосов
Конструкция для работы в тяжелом режиме полностью соответствует API610
- Корпус (усиленная двойная структура) . Цилиндрическая ковка из высококачественной высокосортной стали обеспечивает прочность, необходимую для безопасной работы при высоком давлении при любой температуре. Высокоточная ковка делает корпусные детали более надежными, чем литые корпусы.
- Внешний корпус с радиальным разъемом металл-к-металлу с прокладкой с контролем сжатия гарантирует превосходное уплотнение без смещения и обеспечивает герметичное удержание веществ с высокой температурой и под высоким давлением.
- Внутренний корпус выполнен с прецизионной обработкой заготовки из кованой стали, что улучшает конечные механические параметры - точность машинной обработки, малая шероховатость поверхности при гарантированной прочной структуре металла во всем теле корпуса.
- Ротор в сборе промышленного насоса – это основа любого вращающегося механизма – в первую очередь аккумулирует высокие технологии для достижения большой производительности и надежности.
- Балансировочный диск , уменьшает осевую нагрузку до оптимального уровня и продлевает срок службы подшипника. Балансировочный диск расположенный позади последнего импеллера, снижает распорное усилие на вал ротора, вызванное рабочими колесами, и таким образом уменьшает нагрузку на подшипники.
- Основной вал разработан для обеспечения минимального смещение вала, чтобы максимально повысить срок службы подшипника и уплотнения.
- Рабочие колеса (импеллеры) спроектированы с помощью новейших компьютерных программ анализа гидродинамики с тем, чтобы оптимизировать производительность и динамические характеристики. Рабочие колеса для минимизации вибраций вала и для его сбалансированного вращения зафиксированы на валу с помощью прессовых посадок, разрезных колец и двойных ключей.
Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS6)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 1200 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды от «-» 120 до +150 °C
Основное предназначение насосов API610 класс VS6 – это перекачка текучих веществ с низкой температурой, а также крайне летучих и горючих веществ при нефтегазоперерабатывающем и нефтехимическом производстве. Для нагнетания высокого давления насосы могут иметь до 20 лопастных ступеней. В вертикальных насосах также используются высокие технологии для предотвращения утечек опасных веществ и обеспечения безопасной, бесперебойной работы.
Конструкция и спецификация насоса для работы в тяжелом режиме
1 - Крепление ведущего элемента
2 - Муфта
3 - Вал насоса
4 - Уплотнения вала
5 - Ротор
6 - Изнашиваемые кольца
7 - Внутренняя втулка
8 - Головка
9 - Чаша
10 - Внешний корпус
11 - Нижний вкладыш
12 - Колонна
