Что такое центробежный насос

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:

  • открытые,
  • полузакрытые
  • закрытые

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:

  1. Консольно
  2. Симметрично

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 соединенияпрямой. 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.

Центробежный насос: принцип работы, классификация по признакам, основные характеристики

Среди разнообразнейших устройств, созданных для перекачивания всевозможных жидкостей, наиболее практичным оказался центробежный насос: принцип работы этого агрегата обеспечивает сочетание высокой производительности и хорошего напора, но при этом позволяет сделать конструкцию предельно простой.

Большинство бытовых помп и насосных станций, применяемых для полива дачных участков и организации автономного водопровода в частных домах, относятся именно к данному типу.

Далее мы познакомимся поближе с этими аппаратами, рассмотрим устройство и принцип работы центробежного насоса.

Центробежный насос: экскурс в анатомию

Рабочая часть центробежного насоса в самом простом исполнении состоит из корпуса, немного напоминающего спираль или улитку, расположенного внутри него вала и рабочего колеса, закрепленного на этом валу.

Передача вращения от вала колесу осуществляется посредством шпонки.

Рабочее колесо состоит из двух дисков и нескольких закрепленных между ними лопаток. Лопатки имеют изогнутую форму и развернуты выпуклой стороной по направлению вращения.

Вал рабочего колеса может быть как двухопорным, так и консольным. В опорных узлах установлены подшипники.

Хвостовик вала выходит из корпуса и связывается посредством муфты с ротором электрического или коленчатым валом дизельного двигателя, выступающего в качестве привода.

Отверстие в корпусе насоса, через которое проходит хвостовик вала, имеет уплотнение, предотвращающее утечки перекачиваемого вещества.

При выборе центробежного насоса лучше отдавать предпочтение моделям с торцевым уплотнением вала. Оно является более надежным, чем сальниковая набивка, считающаяся устаревшей. Кроме того, торцевое уплотнение сможет обеспечить герметичность корпуса даже при смещении вала рабочего колеса или вибрациях.

Устройство центробежного насоса

Вода или другая среда поступает в рабочую камеру насоса через отверстие в центре передней части корпуса. Ее нагнетание осуществляется через плавный отвод в верхней части, который и придает корпусу сходство с улиткой.

Помимо основных частей (корпус и привод), собственно и представляющих насос, в комплект поставки входят элементы, без которых эксплуатация агрегата была бы затруднительной или даже невозможной:

  • сеточный фильтр;
  • обратный клапан для всасывающей магистрали;
  • задвижка (устанавливается перед всасывающим патрубком);
  • вакуумметр (позволяет контролировать степень разрежения на входе в рабочую камеру).

Если приобретаемый насос предполагается использовать для подачи питьевой воды, необходимо убедиться, что все контактирующие с ней детали изготовлены из соответствующих материалов. Корпус в этом случае должен быть выполнен из качественной нержавеющей стали, рабочее колесо – также из нержавейки или пищевой пластмассы.

Довольно востребованными являются модели с корпусом из обычного, «непищевого» материала, внутри которого установлен вкладыш из нержавеющей стали.
Такой агрегат обойдется дешевле, чем полностью нержавеющий. Меньше будет стоить и его ремонт: вместо восстановления корпуса достаточно будет заменить изношенный вкладыш.

Принцип действия

После запуска приводного двигателя вал насоса с установленным на нем колесом начинает вращаться. Лопатки колеса заставляют вращаться и находящееся в рабочей камере вещество.

Как только жидкость начинает двигаться по кругу, она подвергается воздействию центробежной силы, направленной от центра. Причем модуль этой силы тем больше, чем дальше молекулы перекачиваемой среды сместились от центра вращения.

Принцип работы центробежного насоса

В конце концов жидкость выбрасывается на периферию рабочего колеса, а затем – в изогнутый кверху выходной патрубок. Таким образом, давление или, как еще говорят, напор в линии нагнетания поддерживается за счет центробежной силы.

Классификация

Насосы данного типа можно классифицировать по ряду признаков.

По числу ступеней

  1. Одноступенчатые: имеют только одно рабочее колесо. Эта конструкция, считающаяся классической, была подробно описана выше.
  2. Многоступенчатые: такие насосы применяют в том случае, когда нужно развить значительный напор. В них установлено несколько рабочих колес, посаженных на общий вал. Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса: каждое колесо вместе со своей рабочей камерой и образует ступень. Корпус насоса выполнен таким образом, что вода или другая жидкость последовательно переходит из одной ступени в другую, пока не достигает выходного патрубка. При этом напор, с которым она подается, равен сумме напоров, развиваемых каждой ступенью.

По направлению оси вращения

  1. С горизонтальным расположением вала: наиболее популярная разновидность, что объясняется простотой обслуживания.
  2. С вертикальным расположением вала: такие насосы требуют меньше места для монтажа, поскольку двигатель у них расположен над корпусом. К этому же типу относится большинство скважинных насосов, которым приходится работать в довольно стесненных условиях. Недостаток данной конструкции состоит в том, что для ремонта или обслуживания корпуса часто приходится снимать двигатель.

Для обеспечения автономного водоснабжения чаще всего приобретают погружные насосы. При выборе агрегата немаловажно учесть параметры безопасности. В этом плане лучшем вариантом будет погружной насос для колодца с автоматикой. Автоматика обеспечит защиту от сухого хода, перепадов напряжения, что даст гарантию на долгую эксплуатацию оборудования.

Для чего нужны насосы для повышения давления воды, читайте тут.

Если вам нужно доставить воду из скважины в дом для питья или для полива огорода, то вам подойдет насос «Ручеек». Несмотря на то что он не очень мощный, с такими минимальными функциями он справится, а вы выиграете в цене. Здесь http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/rucheek-nasos-tehnicheskie-harakteristiki.html вы узнаете все о характеристиках и эксплуатации помпы.

По способу установки

  1. Поверхностные: размещаются возле источника или на некотором отдалении от него. Стоят дешевле всего, постоянно находятся на виду, легкодоступны для визуального контроля и обслуживания. Недостаток: уровень воды в источнике должен находиться не ниже 8-ми м относительно уровня установки насоса, поэтому с глубокими колодцами или скважинами такие агрегаты работать не могут.
  2. Полупогружные: насосы с вертикальным расположением вала. Устанавливаются так, что часть корпуса оказывается погруженной в источник. Чаще всего применяются для выкачивания жидких веществ из приямков.
  3. Погружные: в колодцах с большой глубиной и скважинах применяют насосы, которые, будучи подвешенными на тросе или цепи, полностью погружаются в воду.

Поверхностный центробежный насос отечественного производства

Для того чтобы последний способ эксплуатации был возможен, агрегат должен соответствовать нескольким требованиям:

  • все наружные элементы должны быть устойчивыми к коррозии;
  • герметичным должен быть не только корпус, но и электрическая часть;
  • конструкция насоса и качество сборки должны полностью исключать протечки машинного масла, удаление которого из колодца или скважины обходится очень дорого.

Понятно, что при таких условиях погружной насос обходится дороже поверхностного, но поднять воду с большой глубины другим способом нельзя.

Владельцам неглубоких скважин (до 25 – 30 м) можно порекомендовать компромиссный вариант, сочетающий достоинства поверхностных и погружных моделей.
Речь идет о насосах с выносным эжектором. Сам насос устанавливается наверху, что очень удобно, а его часть – эжектор – опускается в скважину на большую глубину.

По способу забора воды

  1. Насосы нормального всасывания: к этому типу относятся все погружные насосы, а также некоторые из поверхностных, в которые вода поступает самотеком (например, при перекачивании воды из резервуара с расположенным внизу краном). Перед первым пуском полость агрегата необходимо залить водой, в дальнейшем об этом можно уже не беспокоиться.
  2. Самовсасывающие: именно так называются насосы, способные поднять воду с некоторой глубины. Теоретически она составляет 10,34 м, но на практике не превышает 8 м. Самовсасывающий насос приходится заливать каждый раз после относительно длинного простоя, причем водой нужно наполнить не только полость агрегата, но и всасывающий шланг. Последний должен иметь армирование, препятствующее его сжатию из-за разрежения.

Насос для воды самовсасывающий — принцип работы

Запуск самовсасывающего насоса и его работа в прерывистом режиме были бы невозможны без важнейшего элемента – обратного клапана на всасывающей линии. Во время заливки и при коротких паузах в работе агрегата он удерживает воду, предотвращая разрыв водяного столба.

Далеко не все бытовые насосные станции имеют этот механизм в комплекте. Таким образом, заманчивое предложение с ценой «ниже, чем у других», может оказаться с подвохом.

По расположению входного и выходного патрубков

  1. Классические: патрубки всаса и подачи расположены, как было описано выше: первый – спереди (по центру), второй – сверху.
  2. Насосы типа In-Line: отличаются от обычных моделей тем, что оба патрубка (всас и подача) расположены на одной оси.

Для перекачивания токсичных, химически агрессивных и других опасных веществ применяется еще одна разновидность – герметичные центробежные насосы. Они сконструированы так, что утечки перекачиваемого вещества становятся абсолютно невозможными.

Существует два типа исполнения:

  1. Двигатель расположен внутри корпуса, а рабочее колесо установлено на его валу.
  2. Двигатель и абсолютно герметичный корпус выполнены в раздельном виде, а передача крутящего момента рабочему колесу осуществляется посредством магнитной муфты.

Характеристики центробежных насосов

Рабочими параметрами насосов являются:

  • потребляемая мощность (Вт);
  • производительность (куб. м/ч или л/мин);
  • давление на выходе, обычно именуемое напором (измеряется в метрах водного столба, сокр. – м.в.ст.).

Особенность центробежных насосов состоит в том, что их производительность зависит от напора.

Чем больший напор приходится развивать агрегату для подъема воды на большую высоту или ее «проталкивания» через длинный трубопровод с большим гидравлическим сопротивлением, тем меньший объем воды он сможет перекачивать за единицу времени.

Зависимость производительности от напора называется главной или напорной характеристикой насоса. В паспорте агрегата она обычно приводится в виде графика, реже – таблицы. При выборе насоса сначала определяют необходимый напор (гидравлическое сопротивление системы + высота подъема воды + давление, которое нужно получить в наиболее удаленной точке водоразбора), а затем подбирают модель, имеющая при данном напоре достаточную производительность. Модель считается оптимальной, если необходимые напор и производительность находятся в средней части ее главной характеристики.

Типов насосов существует множество, поэтому когда встает вопрос о его покупке, не все могут определиться, как и какой насос выбрать для скважины. О том, как сделать правильный выбор, читайте далее.

Об основных характеристиках полимерпесчаных колодцев читайте в этой статье.

Видео на тему

Центробежный насос

Это насос, в котором движение жидкости и напор создаются за счёт центробежной силы

Центробежный насос- это насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Внутри корпуса насоса, который обычно имеет спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо.

Принцип работы.

При вращении рабочего колеса жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса между его лопастями, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. При этом, в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление, в результате чего жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод.
Это образует разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода.
Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа сек­ций.
При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.
Во время работы насоса, вследствие давления жидкости на неравные по пло­щади боковые поверхности рабочих колес, возникает усилие, которое стремиться сместить ротор насоса в сторону всасывания.
Для уравновешивания указанного осевого усилия в насосе применяется гидравлическая пята, состоящая из диска гидравлической пяты, кольца гидравлической пяты и втулки.

Во время работы насоса жидкость проходит через кольцевой зазор, образованный отверстием крышки нагнетания и втулкой и давит на диск гидравлической пяты с усилием, которое по величине равно сумме усилий, действующих на рабочее колесо, но направленным в сторону нагнетания. Таким образом, ротор насоса оказывается уравновешенным. Равенство усилий устанавливается автоматически, благодаря возможности осевого перемещения ротора насоса. Часть жидкости из разгрузочной камеры гидравлической пяты проходит между втулкой и сальниковой набивкой, чем достигается жидкостная смазка трущихся поверхностей и их охлаждение. Другая (основная) часть жидкости из разгрузочной камеры гидравлической пяты в насосах типа ЦНС, ЦНСМ, ЦНС(н) отводится через резьбовое отверстие и штуцер в дренаж.

При работе насоса с давлением на входе до 0,З МПа, вытекающую из штуцера жидкость можно направить во всасывающий трубопровод.

В насосах типа ЦНСГ вода из разгрузочной камеры гидропяты отводится наружу или во всасывающий трубопровод.

Между втулкой и сальником всегда должна протекать перекачиваемая жидкость в количестве 15-30 л/ч. Излишнее затягивание сальников ускоряет износ втулок и увеличивает потери на трение.

В крышке всасывания и кольца направляющего аппарата имеется отверстие через которое вода под давлением созданным первым рабочим колесом, проходит к втулке гидрозатвора, в которой имеется отверстие для подвода воды к рубашке вала, при этом болт должен быть вывинчен из крайнего нижнего положения на 8-12 оборотов.

Конструкция насосов ЦНСГ предусматривает охлаждение подшипников водой от постороннего источника. Охлаждаемая вода должна подаваться с давлением не выше 0,З МПа (З кгс/см2). В насосах ЦНСГ отсутствует резиновое кольцо, устройство для выпуска воздуха и обводная система.

В насосах ЦНС(Г) для возможности работы с холодной и горячей водой имеется резиновое кольцо и предусмотрено охлаждение подшипников аналогично насосам типа ЦНСГ.

Привод насоса — от электродвигателя через упругую втулочнопальцевую муфту. Вращение ротора насоса правое (по направлению движения часовой стрелки), если смотреть со стороны электродвигателя.
Центробежные насосы бывают не только 1-ступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса.

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

  • поверхностные;
  • погружные.

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.

Устройство и принцип работы центробежного насоса

Центробежный насос: принцип работы

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.

Центробежный насос

Особенности конструкции и принцип действия

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.
  • 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 центробежных насосов

Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом.

Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа.

Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

  1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
  2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
  3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
  4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
  5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
  6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
  7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
  8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
  9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Принцип работы

Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними.

Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет.

Устройство

Любой центробежный насос состоит из двух основных узлов: мотор и рабочая камера или проточная часть.

В зависимости от назначения, типа перекачиваемой жидкости конструкция и применяемые материалы могут меняться, но состав основных элементов одинаков:

  • двигатель
  • спиральный корпус — «улитка»
  • рабочее колесо — крыльчатка
  • рабочий вал
  • уплотнение вала
  • подшипник вала
  • входной патрубок (фланец)
  • выходной патрубок (фланец)

Корпус центробежного насоса может быть монолитным, или разъёмным — для удобства ремонта и ухода за агрегатом. Особые требования к внутренней поверхности корпуса — она должна быть максимально гладкой, все неровности и дефекты затрудняют прохождение жидкости и снижают эффективность работы центробежного насоса.

Отвод жидкости проходит через спиралевидную камеру с расширением к выходу, поэтому такие центробежные насосы часто называют «улиткой». Отводящая камера переходит в патрубок, к которому подсоединяется напорный трубопровод.

Главная деталь лопастного насоса — рабочее колесо-ротор. От него передаётся в перемещаемую жидкую среду механическая энергия вращения вала двигателя. Для повышения эффективности действия центробежного насоса в корпусе могут быть установлены несколько роторов на одном валу. Такой агрегат способен выдавать на выходе высокое давление, и называется многоступенчатым.

По конструкции рабочее колесо может быть открытым или закрытым. Вариант, при котором лопасти закрыты с боков дисками, более эффективен, в нём отсутствуют ненужные перетекания жидкости из одной полости в другую.

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

  • Приёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода — оснащается сеткой для грубой очистки.
  • Задвижка на всасывающем патрубке.
  • Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
  • Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
  • Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
  • Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
  • Манометр для измерения напора.
  • Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
  • Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения).
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector