Центробежные насосы: устройство, принцип работы, классификация, характеристики, неисправности и ремонт

Устройство центробежного насоса и принцип его действия

remontoni.guru > Электроприборы и освещение > Устройство центробежного насоса и принцип его действия

В 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:

• Одноступенчатые 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:

• Погружные. 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:

• Водопроводные.
• Канализационные.

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).

Особенностью 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.

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:

• Обратный 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:

• По 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

Существует 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:

• Для 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.

Центробежный насос

Устройство и принцип действия центробежных насосов

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, и расположенного внутри жестко закрепленного колеса, состоящего из двух дисков, с закрепленными между ними лопастями. Они отогнуты от радиального направления в сторону противоположную той, в какую направлено вращение колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки.

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам.

Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод.

Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом.

Устройство и принцип действия центробежного насоса

Центробежные насосы могут иметь одно или несколько рабочих колес, называются они соответственно — одноступенчатыми и многоступенчатыми. Не зависимо от количества рабочих колес, принцип действия центробежного насоса остается тем же — перемещение жидкости вызывает центробежная сила, вызванная вращающимся рабочим колесом.

Осевой насос обустроен таким образом: на втулку, находящуюся внутри корпуса (рабочее колесо) установлено несколько крылообразных, имеющих обтекаемую форму лопастей.

Вращение колеса вокруг оси приводит к тому, что укрепленные на нем лопасти создают подъемную силу, которая воздействует на жидкость и приводит к перемещению жидкости вдоль втулки.

Вращение втулки осевого насоса производится в трубчатой камере.

Это вызывает движение основной массы потока в осевом направлении, но при этом рабочее колесо несколько его закручивает. Чтобы избежать появление вращательного движения жидкости, в камере, на определенном расстоянии от втулки, устанавливается выравнивающее устройство, через него жидкость следует в коленчатый отвод, затем — в напорный трубопровод.

У зарубежных пользователей большей популярностью пользуются насосы диагональные, конструкция которых сочетает элементы осевых и центробежных насосов. От центробежных диагональные насосы отличаются углом выхода потока (45 градусов вместо 90). Диагональные насосы обычно имеют вертикальное исполнение (вертикальное расположение вала), что придает им сходство с осевыми насосами.

Принцип работы центробежного насоса, его устройство и применение

В любой технологической линии, содержащей жидкость, не обойтись без самовсасывающих насосов, способных перекачивать её через себя.

При устройстве автономного водоснабжения частного дома такой агрегат входит в состав насосной станции, подающей воду из скважины или колодца до водоразборных точек внутри дома. Самым распространённым типом насосов для выполнения такой работы является центробежный.

К ним относятся 75% всех гидравлических машин для перекачки воды, нефтепродуктов, химикатов, смесей воды с твёрдыми частицами и других жидких материалов.

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.

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.

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)

Классификация

В промышленности и в быту применяются тысячи центробежных насосов. Чётко классифицировать их без привязки к узкой области применения сложно, можно разделить их по типам относительно только самых общих свойств:

• Число ступеней (рабочих роторов): одноступенчатые, двухступенчатые,многоступенчатые. Общая мощность напора складывается из давления создаваемого одной крыльчаткой.
• Ось вращения: горизонтальный рабочий вал, вертикальное расположение вала (скважинные).
• Способ установки: поверхностные, полупогружные (помпы центробежного типа для выкачивания жидкостей из углублений), погружные (для работы в глубоких колодцах и скважинах, с подвесом на тросе).
• Забор воды: нормальное всасывание (вода заполняет рабочую камеру самотёком), самовсасывающие (для подъёма жидкости с глубины через подающий шланг, требуется заливка всей системы)
• Расположение входного и выходного патрубка: классическое (входной — по центру, по оси рабочего вала, выходной — сверху), расположение In-Line (всасывающая и напорная труба расположены по одной оси).

Преимущества и применение

Центробежные насосы, принцип работы которых отличается простотой, нашли повсеместное применение во многом благодаря именно логичности своего устройства.

Общий подход сохраняется в конструировании микроскопических устройств, перекачивающих растворы в точных медицинских приборах и для многотонных помп, качающих в шахтах смесь воды с кусками тяжёлых горных пород.

Общие преимущества использования таких агрегатов: надёжность, компактность, простота, долговечность, лёгкость монтажа, простой пуск и наладка, плавная подача жидкости, экономичность и низкая стоимость.

Погружной насос центробежного типа — главный элемент системы водоснабжения во многих частных домах. Без него трудно обойтись на всех этапах устройства такой системы.

После бурения скважины только такое устройство способно выкачать без повреждений для себя взвесь воды с частицами грунта.

В дальнейшем на основе его монтируется насосная станция для удобного и надёжного водоснабжения дома.

Принцип работы центробежного насоса: устройство и характеристики :

Если у вас есть загородный дом или вы только планируете его приобрести, то стоит задуматься о том, как подвести магистрали водоснабжения и электричества. Однако коттедж может быть расположен довольно далеко от инженерных коммуникаций. При этом стоит задуматься об альтернативных источниках водоснабжения и электроэнергии.

Самыми распространенными источниками воды сегодня являются скважины и водоемы. Если вы планируете использовать один из них, то никак не обойтись без насосного оборудования, а оптимальным вариантом станут центробежные устройства. Однако перед приобретением той или иной модели необходимо ознакомиться с устройством, характеристиками и принципом работы подобного оборудования.

Назначение насосов

Прежде чем посетить магазин, вы должны ознакомиться с назначением и принципом работы центробежного насоса. Такие агрегаты предназначаются для подачи воды под давлением из источника к потребителю. Подобные установки являются одним из основных элементов автономной системы водоснабжения.

Конструкции такого типа уникальны, они эффективно работают и нашли свое широкое распространение во многих областях деятельности человека. Во-первых, с помощью них можно организовать водоснабжение в условиях предприятия.

Во-вторых, агрегаты используются для транспортировки растворов и жидкостей между объектами производства. В-третьих, центробежные насосы распространены в сельском хозяйстве.

Их используют для подачи воды на животноводческие фермы и при организации полива растений.

Описываемые установки применяются в условиях коммунального водоснабжения городов. В частном секторе оборудование незаменимо при организации водоснабжения участка. По той причине, что подобные агрегаты довольно широко используются сегодня, любопытно будет узнать о принципе их функционирования. Но для начала следует поинтересоваться, как устроены эти установки.

Устройство центробежных насосов

Устройство, принцип работы и назначение центробежного насоса будет интересно узнать каждому потребителю, кто планирует приобрести подобное оборудование. Описываемые конструкции состоят из следующих узлов:

• корпуса;
• электрического двигателя;
• рабочего колеса;
• сальников;
• вала агрегата;
• подшипников;
• уплотняющих колец.

Корпус обычно изготовлен в форме улитки. Что касается двигателя, то он выступает в качестве привода и соединяется с корпусом с помощью муфты. Рабочее колесо – это крыльчатка, которая является диском с лопастями. Знакомясь с устройством и принципом работы центробежного насоса, вы сможете понять, что подобные установки могут быть дополнительно укомплектованы узлами, среди которых:

• напорный шланг;
• обратный клапан;
• вакуумметр;
• манометр;
• запорная арматура.

Нельзя не упомянуть еще и всасывающий шланг, которым могут быть дополнены некоторые модели. Что касается клапана, то в нём располагается сетка для фильтрации потока воды. Для контроля разреженности воздуха в насосе используется вакуумметр.

А вот мощность подаваемого потока контролируется манометром. Регулирует поступление и вывод воды из оборудования запорная арматура. Теперь, когда вам известны основные узлы насоса, можно ознакомиться с тем, как работает подобное оборудование.

Принцип работы

Принцип работы насоса центробежного типа можно понять из названия устройства. Оно состоит из двух слов: «центр» и «бег». Принцип функционирования агрегата заключается в нескольких важных моментах.

Корпус наполняется водой с помощью всасывающего шланга. Рабочая крыльчатка начинает движение от поступления потока воды.

При вращении рабочего колеса создается центробежная сила, отталкивающая поток от центра и распределяющая его по бокам.

Всё это способствует возникновению высокого давления, которое выталкивает поток из корпуса оборудования и направляет в напорный трубопровод. При создании напора в подающем шланге в центре рабочего колеса давление снижается, что способствует подаче новой порции воды. Принцип работы центробежного насоса представляет собой циклические действия.

Принцип функционирования многоступенчатой модели насоса

Принцип работы многоступенчатого оборудования заключается в следующих моментах: первоначально вода поступает в одну из секций с рабочим колесом. При этом она перенаправляется через всасывающий патрубок. Жидкость создает определенный напор и поступает во вторую секцию через нагнетательный патрубок. Там она подвергается действию центробежной силы, которая образуется рабочим колесом.

Под создавшимся давлением вода переходит на следующую ступень. Она проходит все ступени секционного насоса и подается через нагнетательный патрубок.

Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса заключается в том, что поток проходит по каждой ступени и увеличивает напор, который создается рабочими колесами. Из этого следует сделать вывод, что давление насоса равно сумме напоров, создаваемых на каждой ступени.

Принцип работы центробежного насоса для воды выражен еще и в том, что диаметр рабочего колеса и сила его вращения на каждом этапе влияют на напор воды, которая выходит из насоса.

Как работает поршневой насос

Поршневой насос еще называется плунжерным и представляет собой один из видов объемных гидромашин. В них в качестве вытеснителя выступает один или несколько поршней, которые совершает возвратно-поступательные движения.

Если проводить сравнение этого устройства с другими объемными насосами, первые не являются обратимыми. Это говорит о том, что они не способны функционировать в качестве гидродвигателей, ведь в них нет клапанной системы распределения.

Не следует путать эти агрегаты с роторно-поршневыми, к которым следует отнести радиально-поршневые и аксиально-поршневые установки.

Принцип работы центробежных и поршневых насосов – это вопрос, который наиболее часто интересует современного потребителя, желающего купить описываемое оборудование. Что касается последней разновидности агрегатов, то они функционируют за счёт поступательного движения поршня. Он создает разряжение в полости, куда поступает жидкость из подводящего трубопровода. Последний является всасывающим.

При обратном движении поршня закрывается клапан на всасывающем трубопроводе. Это исключает протечку воды обратно и способствует открыванию клапана на нагнетательном трубопроводе. Он остаётся закрытым при всасывании. Туда вытесняется вода, которая находилась под поршнем. Процесс после этого повторяется.

Минусом подобных установок является то, что жидкость курсирует по трубопроводу с разной скоростью, создавая скачки. Этот момент обходят созданием насосов с несколькими поршнями. Главное преимущество состоит в том, что оборудование способно закачивать жидкость в момент пуска, поэтому установки используются там, где этим плюсом необходимо воспользоваться.

Разновидности центробежных насосов

Центробежные насосные установки можно классифицировать по нескольким признакам. Они отличаются количеством колес, а также видом перекачиваемой жидкости, которая определяет назначение. Принцип работы центробежного насоса воды важно знать, как и то, что подобные установки можно подразделить по числу потоков. Они бывают одно-, двух, а также многопоточными.

К рабочему колесу может быть разное количество подводов. В связи с этим можно выделить насосы с односторонним и двусторонним входом. По способу отвода жидкости от рабочего колеса установки могут быть:

• со спиральным отводом;
• с кольцевым отводом;
• с направляющим аппаратом.

Классификация по конструкции рабочего колеса

Рабочие колёса могут иметь разные конструкции. Насосы по этому признаку можно подразделить на установки с закрытыми или открытыми колёсами. Вал разных моделей располагается вертикально или горизонтально.

Принцип работы центробежного насоса – это ещё не всё, что следует знать потребителю. Ему необходимо ознакомиться еще и с устройством привода. Он может быть проведён через соединительную муфту или редуктор.

Описываемые агрегаты можно классифицировать еще и по месту установки. Они бывают погружными и поверхностными.

Классификация по способу охлаждения

Еще одной довольно важной особенностью является способ охлаждения двигателя. В зависимости от этого, насосы могут быть с мокрым или сухим ротором. В первом случае ротор погружается в перекачиваемую среду, которая и выполняет роль охлаждения, а также выступает смазкой для подшипников. Вал располагается горизонтально, а статор, находящийся под напряжением, отделяется специальной гильзой.

Принцип работы центробежного насоса с сухим ротором предусматривает водяное охлаждение. Ротор не соприкасается с жидкостью, а охлаждение обеспечивается вентилятором, установленным на валу.

Такие агрегаты отличаются высоким коэффициентом полезного действия и подачей жидкости в большом объёме.

Оборудование с сухим ротором издаёт шум при работе, тогда как при наличии водяного охлаждения звука во время функционирования устройства вы почти не заметите.

В заключение

Схема и принцип работы центробежного насоса указывают на то, что в основе функционирования лежит соответствующий закон, который предусматривает отталкивание воды от центра. Жидкость распределяется по бокам, что и обеспечивает возникновение высокого давления.

Описываемые установки выступают в качестве основного элемента автономных систем водоснабжения. Они широко распространены сегодня и используются во многих сферах жизнедеятельности человека.

Центробежный насос: устройство и принцип действия | Мой колодец

Принцип действия центробежных насосов

Принцип действия центробежных насосов целиком построен на законах физики. Работа происходит при возникновении центробежной силы, появление которой обусловлено действием лопастей колеса на жидкость.

Что бы правильно понять, где применяется данный насос и что он может качественно делать, надо знать устройство насоса центробежного. С эти мы сегодня ознакомимся.

Также видео в этой статье покажет весь принцип его работы наглядно.

Работа и устройство

Чтобы понять работу данного механизма надо знать из чего состоит центробежный насос. Так же понять его принцип работы.
После этого вы сможете подобрать его именно для нужной работы. После этого и можно будет установить его своими руками. Посмотрев фото вы все поймете без проблем.

Основные узлы и элементы

Устройство и принцип действия центробежного насоса происходит в результате согласованных действий всех механизмов. Они состоят из корпуса в виде спирали и рабочего колеса, расположенного внутри корпуса и крепится на валу шпонкой.

Устройство центробежного насоса насоса

 Итак:

• Валик вращается непосредственно в подшипниках. А сальники служат в целях создания уплотнения прохода отверстия в том месте где внутри корпуса находится местоположение вала.
• Посредством всасывающего патрубка жидкость попадает прямо в насосный корпус, и ее подача направляется в средину рабочего колеса, которое продолжает беспрерывно вращаться.
• Из-за действия лопастей продолжается движение вещества и от центровой части колеса отскакивает в сторону и достигает таким образом спиральной части насосного корпуса, это что касается именно спиральных насосов.
• Далее перемещение вещества происходит в рамках напорного трубопровода через нагнетающий патрубок.

• Созданный насосом напор жидкостной струи измеряется в определенных единицах – метрах столба перекачиваемого вещества. Из – за происхождения разрежения перед колесными лопастями происходит всасывание жидкости.
• Выпуклость формы лопасти предполагает обеспечение усиления жидкостного напора и повышает качество отекания, а рабочее колесо вращается при этом в направлении нагнетания той стороной лопастей, которая выпуклая.

Принцип работы

При центробежных насосах обычно имеется арматура и некоторые приборы:

• Оснащенный сеткой обратный приемный клапан, выполняющий сдерживающую функцию воды именно в корпусном насосном патрубке (всасывающем) при совершении процедуры заливки перед активированием.
• Наличие сетки необходимо для фильтрации взвесей, которые находятся в воде.
• Далее идет задвижка. Существование вакуумметра функционирует, определяя показатели разрежения на той стороне, где происходит всасывание. Его местоположение определено в промежутке между задвижкой и корпусом.
• На самом верху корпуса центробежного насоса для того, чтобы была возможность выпустить воздух в конструкции имеет место наличие специального крана.

• На напорном трубопроводе находит свое месторасположение и задвижка, обеспечивая сразу несколько функций – это и сам запуск процесса, и его приостановка, и кроме того контролирующая функция за непосредственно за мощностью напора, который создается за счет работы центробежного насоса.
• Такой прибор как манометр в данном случае измеряет напор жидкости, созданный центробежным насосом. Его расположение находит свое место на насосном напорном патрубке.
• Здесь предусмотрен и обратный предохранительный клапан, который защищает центробежный насос от ударов гидравлики. Расположение предохранительного клапана находит свое место прямо на напорном патрубке за задвижкой для обеспечения защиты насоса.
• Предусмотрен так – же и прибор для залива самого агрегата с разнообразными автоматическими приборами.

Работа центробежного насоса

Наличие образования центробежной силы и заложен весь смысл работы или действия центробежного насоса:

• Она образовывается непосредственно в самом насосном корпусе, когда насос работает путем вращения рабочего колеса.
• На вал насоса садится рабочее колесо при помощи шпоночного соединителя, а от вала идет передача кручения, развивающегося насосным приводом.
• Сам электрический двигатель(см.Центробежный насос с электродвигателем: рассмотрим как работает) соединен с насосным валом с помощью муфты, упругой по своему строению.

• Привести их в действие возможно только соблюдая условие заполнения жидкостью корпуса агрегата.
• Такие насосы выполняют свою функцию, когда на них действует центробежная сила, вызываемая вращение рабочего колеса.
• Сам корпус центробежного насоса вмещает то одного до нескольких колес, прочно зафиксированных к валу. Колеса в обязательном порядке оснащены выпуклыми лопастями и соединяют по два диска.
• Посредством всасывающего патрубка идет поступление жидкости. Когда активируется агрегат запуск колеса происходит при помощи вала, соединенного с электроприводом.
• Постепенно захватываемая вода отходит от центральной части к боковым частям колеса. А увеличение центробежной силы помогает переместиться жидкости к нагнетательному трубопроводу с помощью, указывающей направление камеры.Таким образом идет увеличение давления между лопастями одновременно с освобождающимся пространством. Это и дает возможность некоторому следующему количеству проникать из водопровода.
• Во всасывающем патрубке имеется встроенный фильтр, не позволяющий мусору и взвесям попадать в насосный корпус. Что касается одноступенчатости и многоступенчатости насосных агрегатов, то принцип их действия абсолютно ничем не разница.Отличительной особенностью является лишь то, что при наличии нескольких колес рост давления происходит в каждом следующем.

Центробежный насос устройство и принцип действия подразделяются по своим преимуществам на функциональные и конструктивные. Сравнительно невысокие расценки центробежных насосов обусловлены дешевизной материалов, из которых они изготавливаются.

Это преимущественно сталь, полимеры и чугун. При покупке должна быть изучена инструкция, они бывают довольно разных параметров, от этого и зависит их цена. При покупке стоит отдать предпочтение проверенным брендам, а не гнаться за дешевыми вариантами.

В этом случае   вы просто потеряете в качестве.

Принцип работы и технические характеристики центробежных насосов

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.

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.

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.

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.

к меню ↑

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:

к меню ↑

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);Схема действия центробежного насоса и рабочего колеса

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 ↑

Основные неисправности и особенности их устранения

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

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.

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.

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.

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.

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.

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 ↑

Обзор конструкции центробежного насоса (видео)

 Главная страница » Скважинные насосы

Центробежные насосы

Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире.

Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности.

В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Принцип действия центробежного насоса

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

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

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

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

Классификация центробежных насосов

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

По расположению патрубков насосов

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

Насос ин-лайн

• • Консольные насосы.

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

  Консольные насосы

  • Одноступенчатый насос. Насос с одним рабочим колесом на валу. Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор.

    Максимальный напор у одноступенчатых насосах обычно не превышает.Одноступенчатый насос

  • Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе.

    Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.

• Многоступенчатый насос

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

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

  По типу соединения с электродвигателем

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

  • Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при  техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.
    Обычная муфта Муфта с промежуточным элементом
  • Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта.Центробежный насос с глухой муфтой

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

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

    Материальное исполнение центробежных насосов

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

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

    Можно выделить следующие основные материалы:

    Металлическое исполнение

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

    Футерованные и пластиковые исполнения

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

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

    Можно выделить два основных типа:

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

    Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

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

    Материалы уплотнительных колец

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

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

    Преимущества и недостатки центробежных насосов

    Преимущества:

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

    Недостатки

    • Невозможность «самовсасывания»
    • Большой риск кавитации
    • Производительность сильно зависит от напора
    • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке.

      При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается

    • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
    • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
    • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

    Области применения

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

    Основные из них:

    Водоснабжение и водоотведение

    Водоочистные сооружения

    Энергетика

    Нефтяная и газовая промышленность

    Химическая промышленность

    Целлюлозно-бумажная промышленность

    Горнодобывающая промышленность

    Пищевая

    Фармацевтическая

Основные производители

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

Водоснабжение, водоотведение, водоочистка

• Grundfos : grundfos.com
• Wilo :wilo.ru
• Группа компаний Xylem. Насосы Lowara, Goulds, Flygt, Vogel и.т.д : http://xylem.ru
• KSB: https://www.ksb.com/ksb-ru/
• Pentair : www.pentair.com
• Ebara : http://www.ebaraeurope.ru/
• Caprari : www.caprari.it

Нефтехимическая отрасль

• Flowserve www.flowserve.com
• ITT www.itt.com/
• Sulzer www.sulzer.com
• Hermetic Pumpen www.hermetic-pumpen.com
• Kirloskar pumps www.kirloskarpumps.com/
• Ruhrpumpen www.ruhrpumpen.com

Химическая промышленность

• Munsch munsch.de/
• Pompe Travaini www.pompetravaini.it/
• Someflu pump www.someflu.com/
• Rutschi Gruppe www.grupperutschi.com

Горнодобывающая отрасль

• Warman . Группа компания Weir mineral https://www.global.weir/brands/
• Krebs . Группа компаний flsSmidt http://www.flsmidth.com/en-US/Krebs
• Habermann pumpen www.aurumpumpen.de/ru/

Похожие записи:

Винтовые компрессоры: отличия, преимущества, устройство и принцип работы, виды, ремонт своими руками

Устройство, принцип работы, регулировка и ремонт основных неисправностей краскопульта

Вибратор для бетона: устройство и принцип работы, виды, характеристики для выбора