Многоступенчатые центробежные насосы: Каких типов и видов существуют +Фото и Видео

Принцип работы оборудования

Насос многоступенчатый центробежного типа относится к категории секционного оборудования, который будет функционировать с соблюдением определенной последовательности. Для начала используемая рабочая среда будет проходить через всасывающий патрубок и попадать в первую секцию. В ней находится рабочее колесо. При достижении напором определенного показателя, вода пройдет во вторую секцию посредством нагнетательного патрубка.

Там на нее окажет воздействие центробежная сила, которая будет образовываться вторым колесом. После жидкость пройдет в выходной шланг прямиком из насоса. Так, при прохождении каждой из секций, на рабочую среду будет оказывать давление имеющийся напор, посредством воздействия рабочего колеса. Таким образом, можно прийти к выводу, что общий показатель напора будет являться суммой всех напоров, которые будут создаваться в каждой из секций

Стоит обратить внимание на то, что при увеличении диаметра самого колеса, скорость его вращения и мощность напора также возрастут

Типы центробежных насосов

Классифицировать агрегаты можно по таким отличительным особенностям:

По числу ступеней:

1. одноступенчатые агрегаты;
2. двухступенчатые;
3. многоступенчатые.

Какое количество потоков жидкости:

1. однопоточные;
2. с двумя потоками;
3. многопоточные.

По какому принципу подводится к рабочему колесу жидкость:

1. со спиральному отводу;
2. по кольцевому отводу, с направляющим аппаратом;

Какая конструкция рабочего колеса:

1. закрытое рабочее колесо;
2. открытое рабочее колесо.

Как выполнен привод:

1. с использованием соединительной муфты;
2. через редуктор.

По расположению вала:

1. вертикальные;
2. горизонтальные.

• Насос с мокрым ротором. В этом случае ротор двигателя совершает движение непосредственно жидкости. Статор двигателя, постоянно находящийся под напряжением, от ротора отделяется специальной гильзой, толщиной от 0,1 до 0,3 миллиметров, выполненной из нержавеющей стали. Подшипники ротора смазываются жидкой средой, она же выполняет и функцию охлаждения ротора. Вал насоса, в основном, располагается горизонтально.
• Насос с сухим ротором. Здесь ротор мотора не соприкасается с жидкой средой, которая перекачивается. У них, как правило, большая подача жидкости.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

По сравнению с другими типами центробежные насосы имеют преимущества:

• В широком значении диапазона подач Q сохраняются достаточно высокие значения КПД и напоров Н, в результате пологих характеристик Н = f(Q) и η = η (Q.
• Увеличенная частота вращения, что позволяет для насосов использовать в качестве привода электродвигатели и турбины.
• Изменения мощности N имеет плавную форму, что позволяет пуск насоса выполнить при закрытой задвижки на выходе или при закрытом обратном клапане.
• Имеют хорошую устойчивость в работе устройств и расширение технических величин Н и Q при параллельном и последовательном соединении насосов, при осуществлении работы на один трубопровод.
• Плавно протекают переходные процессы, при изменениях режимов работы гидросистем.
• Насосы располагаются выше уровня жидкости в емкости для расхода.
• За счет разных факторов меняются показатели насосов H, Q, η. Этими факторами являются:

1. обточка диаметров рабочих колес;
2. изменение частоты вращения;
3. изменение частоты электроснабжения.

Невысокая цена насоса, что связано с использованием в составе изделия сравнительно недорогих конструкционных материалов:

1. стали;
2. чугуна;
3. полимерных материалов.

• Простота в обслуживании и эксплуатации.
• Высокая надежность во время работы.
• Большая подача жидкости Q.
• С небольшими равномерными пульсациями давления идет поток жидкости.
• Успешно работают на «загрязненных» жидкостях.

Недостатками центробежных насосов являются:

• Необходима заливка агрегата перед его пуском.
• Обладают склонностью к кавитации.
• Пониженное величина КПД, когда перекачиваются вязкие жидкости.
• Малое значение КПД, при небольшой подаче жидкости Q.
• Центробежные насосы лучше применять в области больших подач воды Q и низких и средних ее напорах Н.

Струйные конструкции

Существующие виды водяных насосов насчитывают большое количество вариантов конструкций. Одним из востребованных типов оборудования является струйный агрегат. Он относится к группе насосов-аппаратов. Такая конструкция отличается большим разнообразием. Сфера применения струйных насосов широка.

Представленное оборудование имеет простую и практичную конструкцию, отличается долговечностью при эксплуатации. Их КПД невысок, составляет всего около 30 %. Ярким примером струйной конструкции является водоструйный насос. Он преобразует потенциальную энергию жидкости в кинетическую в конической сужающейся насадке. Далее подаваемая смешивается с рабочей субстанцией в камере. После этого кинетическая энергия снова переходит в потенциальную.

Что такое самовсасывающий насос

Авторы многих сайтов ошибочно причисляют к самовсасывающим насосам поверхностные и даже циркуляционные центробежные машины, которые необходимо полностью заливать жидкостью перед запуском, эти насосы не способны обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода без использования дополнительных устройств. Попробуем разобраться, почему большинство лопастных гидромашин не обладают самовсасыванием, и какие типы насосов обладают этой способностью.

Какие насосы являются самовсасывающими

Для работы самовсасвающему насосу может потребоваться небольшое количество жидкости, например, оставшееся после предыдущего запуска.

Почему центробежные насосы не обладают способностью к самовсасванию?

Частицы жидкости в центробежном насосе перемещаются от центра к периферии, а затем по отводу за счет силы инерции. Масса частиц воздуха значительно меньше массы частиц воды, поэтому они не обладают такой инерционностью. Движение частиц воздуха под действием силы инерции при вращении рабочего колеса не создается, значит воздух из всасывающего патрубка выкачиваться не будет и он не заполнится жидкостью.

Если центробежные машины не обладают способностью к самовсасыванию, то существует ли другой динамический самовсасывающий насос?

Какие динамические насосы являются самовасывающими

Самовсасывающими являются вихревые насосы отрытого типа с глухими каналами, для работы им необходимо небольшое количество воды, оставшееся от предыдущего запуска.

Самовсасывающие вихревые насосы

На схеме показан вихревой самосасывающий насос.

Всасывающий патрубок насоса соединен с каналом, через рабочее колесо жидкость поступает в канал , освобождая объем в ячейке колеса. Свободный объем заполняется воздухом из всасывающего патрубка. При вращении колеса ячейка достигает места, где канал заканчивается жидкость из канала поступает в ячейку рабочего колеса вытесняя газ. При дальнейшем движении жидкость переместится в канал, цикл повторится, вытеснив новую порцию воздуха из всасывающего патрубка в напорный.

Получается, что вихревой насос открытого типа выкачивает воздух из всасывающего патрубка, создавая в нем разряжение, в результате чего линия всасывания насоса постепенно будет заполнятся жидкостью. Этот факт позволяет считать открытые вихревые насосы самовсасывающими.

Эти насосы способны перекачивать не только воду, но и газожидкостную смесь обладают невысоким КПД, который не превышает 30%.

Самовсасывающие вихревые насосы закрытого типа

Вихревые насосы закрытого типа, способны обеспечивать самовсасывание только при наличии напорного сепарирующего колпака.

Устройство для обеспечения самовсасывания — напорный сепарирующий колпак

Колпак устанавливается в линии нагнетания насоса.

При запуске в насосе должен находиться небольшой объем жидкости, достаточно воды оставшейся поле предыдущего запуска.

При вращении рабочего колеса вода в канале насоса будет активно перемешиваться с воздухом образуя газожидкостную смесь.

Проходя через профилированный канал колпака смесь закручивается жидкость отбрасывается к периферии канала, а воздух остается в центре и через трубки отводится в напорную линию. Вода из напорного колпака вновь направляется к лопастям рабочего колеса, смешиваясь с новым объемом воздуха, поступившим из всасывания. Таким образом обеспечивается удаление воздуха из всасывающего трубопровода и заполнение его жидкостью, то есть насос работает в режиме самовсасывания.

Существуют несколько типов объемных насосов — поршневые, винтовые, шиберные. Большинство конструкций объемных насосов предназначены для работы с гидравлическим малом, однако существуют объемные гидронасосы, предназначенные для работы на воде или эмульсии. Объемные насосы способны работать на высоком давлении, при этом их подача (по сравнению с динамическими) не велика.

Успешная эксплуатация. Какие параметры имеют значение?

Условия эксплуатации – параметр, с которым необходимо определиться, в первую очередь

Кроме того, важно заранее получить информацию о свойствах откачиваемой жидкости. Некоторые приборы могут работать с водой без примесей, а другим, наоборот, нужна грязная

В зависимости от этого будет отличаться прибор для скважины. Откачиваемая вода может содержать, в том числе, частицы песка и ила.

Совет. Если планируется эксплуатация в домашних условиях, то лучше выбирать изделия, которые предназначены для работы с разными типами воды.

Схема многоступенчатого центробежного насоса даёт понять, что грязная вода обрабатывается в системах поверхностного или погружного типа:

• Целый ряд задач способны выполнять устройства погружного типа. Они перекачивают сточные воды, могут осуществлять поливочные работы, осушают бассейны или ямы, погреба, удаляют воду из подтопленных подвалов, помещений. Видео в этой статье поможет понять основные принципы работы. Для загородных участков именно такое оборудование считается идеальным вариантом. Оно всегда отличается высокой производительностью, надёжностью и простотой применения, доступной ценой.
• Принцип работы делает довольно популярными поверхностные типы насосов. В жидкость погружается специальная разновидность шланга, которая заранее прикрепляется к части с всасывающим патрубком. В таких случаях временное водоснабжение работает без перебоев, очень качественно.

Небольшие габариты устройства позволяют организовать качественную работу, речь, в том числе о весе и размерах. Если есть необходимость, то насос способен выполнять и другие функции, фото показывает, как легко произвести демонтаж.

Классификация и узлы

• С рекомендациями по эксплуатации лучше ознакомиться заранее, они обычно излагаются в инструкциях по применению. Прибор будет служить долго без всяких проблем, если точно запомнить его основные характеристики и параметры.
• Производитель и параметры могут довольно сильно определять цену. Итальянские и российские приборы получили у нас наибольшее распространение. Своими руками при желании такую конструкцию тоже легко собрать, но это только для любителей.

Надёжностью на рынке выделяются следующие производители:

• Именно технические характеристики должны стать основой для выбора, но полезно будет знать, что цена может варьироваться в пределах от 60 до 500 у.е.>
• Например, оценку примерно в 200 у.е. имеет модель Водолей БЦПЭ. Инструкция к устройству всегда прилагается. Он рассчитан на выкачивание воды из скважин. 60 лмин – в таких пределах рассчитывается показатель его производительности.
• Для водоснабжения загородного участка или дома не найти лучшего варианта. Станция от этого производителя может опускаться на глубину до 40 метров, если присоединить бак к насосу.

Широкое применение в быту способна получить разработка из Китая WerkJSW10 М. При правильной эксплуатации срок службы в этом случае может быть действительно длительным. 60 у.е. – доступная цена, которая устроит потребителей с разным уровнем финансовой обеспеченности. При невысокой производительности напор достаточно хороший, да и габариты делают устройство применимым в совершенно разных условиях.

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор. Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих. Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Схема подключения выносного эжектора для скважин разного диаметра — двухдюймовая справа, четырехдюймовая слева

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше. При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан. В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.

Принцип действия центробежных насосов[править | править код]

Центробежный насос в разрезе

Рабочее колесо центробежного насоса

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

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

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

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

Водяная помпа

Форма лопаток может быть, как прямя, так и под углом, что влияет на скорость вращения. В высокоскоростных насосах лопатки идут от втулок. Крепление колес с такими лопатками осуществляется шпонками. В простых бытовых маломощных водяных насосах используют клепаные крыльчатки.

Материалом для изготовления валов простых насосов служит сталь, для насосов с повышенной нагрузкой их делают из легированной стали со сплавом хрома, никеля или ванадия, из нержавеющий стали делают валы для насосов, перекачивающих различные кислоты. При неотрегулированной балансировки вала может возникнуть вибрация, что станет причиной серьезной поломки насоса.

Валы бывают:

• Гибкие: применяют в насосах с превышением критических оборотов;
• Жесткие: используют для насосов спокойного режима работы без высоких скоростей;
• Слитные (рабочий вал насоса выполняет еще и функцию вала двигателя): устанавливают в бытовых насосах, в которых на ротор электродвигателя устанавливают крыльчатки насоса.

Подшипники водяных насосов делают с чугунными вкладышами, которые залиты баббитом. Их смазывают жидкой или густой смазками. Подшипники бывают роликовые, шариковые, резиновые, текстильные и т.п. К корпусу относится и кожух и является его частью. Резиновая прокладка между кожухом и корпусом служит для герметизации.

Сальник служит для защиты двигателя от воды, расположен на стыке рабочей камеры и задней стенки. Сальники имеют мягкую набивку из хлопка, бумаги или асбестового шнура. Со стороны всасывания жидкости на сальнике установлен водяной затвор. Устройство сальника содержит муфту и уплотняющее кольцо, к которому из нагнетательного трубопровода поступает жидкость, не дающая попасть воздуху в рабочую камеру.

Тип рабочей камеры

Чтобы понять, каким разнообразием отличается представленное оборудование, необходимо рассмотреть фото видов насосов (представлено далее). По принципу особенностей внутренней камеры агрегата различают две большие группы приборов. Это объемные и динамические разновидности. Они включают в себя множество различных агрегатов.

Жидкость в объемном насосе перемещается под воздействием периодического изменения внутреннего пространства в камере. К этой категории устройств относятся крыльчатые, возвратно-поступательные и роторные приборы. Входящие в эту группу приборы классифицируются по ряду признаков. Их выбирают в соответствии с условиями эксплуатации прибора.

В динамических насосах жидкость транспортируется под воздействием сил внутри камеры. К этой категории относятся лопастные, электромагнитные насосы и приборы трения. Такие устройства отличаются видом сил, которые действуют на жидкость, направлением ее движения, типом отвода, а также конструкцией колеса.

При выборе той или иной разновидности оборудования потребитель руководствуется классификацией по целевому признаку, соответствию условиям отрасли и эксплуатации.

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.

Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.

Рис. 1 Принципиальная схема центробежного насоса: 1 — рабочая камера; 2 — рабочее колесо; 3 — направляющий аппарат; 4 — вал; 5 — лопатка рабочего колеса; 6 — лопатка направляющего аппарата; 7 — нагнетательный патрубок; 8 — подшипник; 9 — корпус насоса (опорная стойка); 10 — гидравлическое торцовое уплотнение вала (сальник); 11 — всасывающий патрубок.

Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом. При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, лопатками отбрасывается к периферии, выходит в отвод и далее в напорный трубопровод.

Рис. 2 Схема многоступенчатого центробежного насоса

В центральной части насоса, т. е. на входе жидкости в рабочее колесо насоса, возникает разрежение, и жидкая среда под действием давления в расходной емкости направляется от источников водоснабжения по всасывающему трубопроводу в насос. Частоту вращения рабочего колеса насоса обозначают через n (об/мин), а угловую скорость — через ω . Связь между ω и n определяется выражением ω = π n / 30

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество различных типов центробежных насосов, которые можно классифицировать по следующим признакам:

Рис. 3 Схема двухпоточного центробежного насоса

Рис. 4. Схема центробежного насоса с двусторонним входом

Насос с сухим ротором — это насос, в котором ротор электродвигателя не соприкасается с перекачиваемой жидкой средой. Насосы с большой подачей жидкости Q, как правило, изготовляются с сухим ротором.

Насос с мокрым ротором — это насос, в котором ротор двигателя непосредственно работает в жидкой среде. Статор двигателя (находящийся под напряжением) отделен от ротора гильзой (толщиной 0,1 — 0,3 мм), изготовленной, например, из ненамагничивающейся нержавеющей стали. Смазка подшипников ротора осуществляется жидкой средой, которая и выполняет функцию охлаждения ротора. Вал насоса обычно располагается горизонтально.

Рис. 5 Схемы различных рабочих колес: а — открытого типа; б — полузакрытого типа; в — закрытого типа; г — рабочее колесо закрытого типа с двусторонним входом; 1 — втулка; 2 — лопатка; 3 — несущий диск; 4 — покрывающий диск

Но центробежные насосы обладают и рядом недостатков: требуют заливки перед пуском; имеют склонность к кавитации; имеют пониженное значение КПД при перекачивании вязких жидкостей; имеют небольшое значение КПД при малой подаче жидкости Q и большое значение напора Н и др. Центробежные насосы целесообразно использовать в области больших подач жидкости Q и низких и средних напоров жидкости Н.

Назначение

Главной задачей использования агрегатов этого вида насосного оборудования является создание максимально высокого давления в системах водоснабжения. Иначе говоря, многоступенчатые центробежные насосы предназначены для перекачивания воды или другой неагрессивной жидкости, температура которой может находиться в диапазоне от 0 до 1000С.

Многоступенчатые центробежные насосы могут применяться для достижения следующих целей:

• оборудование автономной системы водоснабжения частного дома;
• орошение и полив в сельском хозяйстве;
• обеспечение бесперебойного водоснабжения в городском коммунальном хозяйстве;
• автоматическое функционирование систем пожаротушения;
• обеспечение работы шахтного водоотлива;
• подпитывание паровых котлов котельных предприятий;
• перекачивание неактивных химических жидкостей на производстве и прочее.

Из вышеуказанных пунктов можно сделать тот вывод, что многоступенчатые центробежные насосы применяются в тех сферах жизнедеятельности человека, где необходимо создание высокого напора жидкости.

Возможно, Вас заинтересует статья о классификации центробежных насосов. Статью о методах диагностики и ремонта центробежных насосов своими руками читайте здесь.

Важные технические характеристики

Можно выделить следующие технические особенности, которые рекомендуется учитывать при выборе наиболее подходящей модели:

• мощность: определяет количество потребляемой энергии, производительность оборудования. Колодезные устройства, имеющие мощность 200-300 Вт, могут выдавать до 16-18 л/мин, модели на 400-600 Вт — до 55 л/мин. Выбор насосной станции или насоса необходимо осуществлять, исходя из потребностей в объемах воды;
• глубину погружения: в отличие от скважинных, насосы для колодцев монтируют на большей глубине — до 3-7 метров. Существуют модели, которые способны функционировать на глубине до 30 метров. Их стоимость является более высокой;
• высоту подъема: выбирать устройство необходимо в зависимости от высоты, на которую необходимо поднимать воду. Принято считать, что максимальная высота подъема у тех моделей, которые отличаются небольшой производительностью. Во избежание снижения производительности следует учитывать запас в 20-30%.

Многоступенчатый насос и его схема

Центробежное оборудование собирается из таких элементов как напорный патрубок, направляющий аппарат, колеса и спиральный отвод.

Когда начинают вращаться колеса, часть, имеющая особые изгибы на лопастях заполняется жидкостью.

Далее жидкость из этой части поступает в канал со спиральным отводом. Благодаря подобному строению есть возможность дополнительно усилить напор.

Необходимо понимать, что существует множество моделей таких насосов, которые друг от друга отличаются конструкцией сборки – как расположен вал, какой формы патрубки и сколько установлено рабочих колес. При выборе следует также отталкиваться от мощности и габаритов оборудования.