Мотор для центробежного насоса

Центробежные насосы: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки

Центробежные насосные агрегаты (ЦН) используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту. В системах водоснабжения применяют погружные электронасосы для подъема воды из скважин и подачи потребителям. ЦН обеспечивают циркуляцию теплоносителя в системах отопления. Благодаря простоте конструкции и высокой надежности эти устройства являются самыми распространенными гидравлическими агрегатами.

Особенности конструкции и принцип действия

Центробежный насос представляет собой динамический лопастной агрегат, в котором перенос рабочего тела происходит непрерывным потоком за счет центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса. Жидкость перемещается по подвижным лопастям от центра к периферии, т. е. перпендикулярно оси вращения. В большинстве случаев насосный агрегат состоит из 2 частей: гидравлической (насос) и приводного двигателя.

Корпус ЦН представляет собой разъемную металлическую отливку, имеющую форму улитки, с 2 фланцами – всасывающим и напорным. Внутри, на валу, располагается рабочее колесо открытого или закрытого типа. Последнее состоит из 2 дисков, между которыми расположены лопасти, изогнутые в направлении, противоположном вращению. В переднем диске имеется отверстие, расположенное напротив всасывающего патрубка.

Принцип работы ЦН основан на действии центробежных сил. При вращении колеса в заполненном водой корпусе жидкость начинает двигаться по лопастям от центра к периферии под влиянием сил инерции. В результате этого на выходе получается избыточное давление, которое выталкивает рабочее тело в напорный трубопровод. Разряжение, создающееся в центре колеса, втягивает воду из всасывающего трубопровода и подает на лопатки. Таким образом создается непрерывный поток жидкости.

Во многоступенчатом насосе корпус имеет цилиндрическую форму. Для передачи жидкости с одной ступени на другую устанавливают направляющие аппараты. Устройство располагается над каждым рабочим колесом и представляет собой диск с неподвижными изогнутыми лопатками, которые направляют рабочее тело с выхода вращающегося колеса на всас следующего. Это приводит к существенному повышению давления на последней ступени.

Преимущества и недостатки

Широкое распространение центробежные насосы получили благодаря своим положительным качествам:

  • простоте конструкции;
  • несложному монтажу;
  • простому обслуживанию;
  • длительному сроку службы;
  • высокой надежности.

Как и другие типы гидромашин, ЦН имеют ряд недостатков:

  • невысокая высота всасывания (до 6-8 м);
  • отсутствие сухого всаса;
  • большая вероятность возникновения кавитации.

Для пуска агрегата необходимо заполнение водой гидравлической части и всасывающего трубопровода.

Классификация

Производители предлагают большой выбор центробежных агрегатов, имеющих различное исполнение и характеристики.

  • По числу ступеней – одноступенчатые, многоступенчатые.
  • По способу отвода среды – простые без направляющего аппарата; турбоприводные с направляющим аппаратом.
  • По типу подвода жидкости – с односторонним и двухсторонним подводом.
  • По параметрам потока – низко- (до 2 атм.), средне- (2-6 атм.), высоконапорные (более 6 атм.).
  • По расположению вала – с горизонтальным и вертикальным размещением.
  • По виду перекачиваемой жидкости – водяные, фекальные, землесосные, кислотные и т. д.
  • По назначению – общепромышленные, шахтные, артезианские (глубинные) и т. д.

Одноступенчатые бытовые насосы применяются в частных хозяйствах для полива или перекачки воды из водоема. В скважинах для подачи питьевой воды устанавливают многоступенчатые погружные ЦН.

Сферы применения

Использование ЦН на производстве.

Область применения центробежных насосов чрезвычайно велика. Они используются в теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи воды в систему регенеративного теплообмена, подпитки сетевых теплофикационных установок. На АЭС применяются центробежные агрегаты герметичного исполнения. На тепловых станциях они используются в системах гидрозолоудаления.

Широкое применение ЦН нашли на промышленных предприятиях, сельском хозяйстве и в системах водоснабжения городов. Они используются для подачи реагентов и растворов в технологических схемах производств. Применяются в строительстве и угольной промышленности при гидромеханизации разработки грунтов и гидравлическом способе добычи угля.

Читайте также:  Подвесной мотор число оборотов

В сельском хозяйстве для подачи воды на животноводческие фермы применяются глубинные ЦН. В системах полива полей устанавливают насосные агрегаты большой производительности.

Как правильно выбрать центробежный насос

Помпа центробежного типа выбирается исходя из задач, которые она будет выполнять. При выборе гидроагрегата необходимо обратить внимание на технические характеристики.

Аппарат подбирают по параметрам, среди которых:

  • Высота всасывания.
    Определяется как расстояние от зеркала воды до вала установленного насоса. Для погружных насосов эта величина не указывается.
  • Эффективность оборудования.
    Чем выше КПД агрегата, тем меньше потери при работе.
  • Производительность.
    Параметр характеризует расход жидкости в единицу времени. От него зависит продолжительность непрерывной работы.
  • Напор.
    Измеряется в м вод. ст. На его величину влияет протяженность и диаметр трубопровода. Чем длиннее труба, тем выше гидравлическое сопротивление, тем меньше давление.
  • Мощность приводного двигателя.
    Величина влияет не только на качество работы агрегата, но и на возможности электрической сети.

В большинстве случаев характеристики выбираемого ЦН должны быть несколько выше требуемых. Агрегат прослужит дольше, если будет работать в менее напряженном режиме.

Подготовка к работе

Подготовка насоса к работе.

Некоторые виды центробежных насосов не требуют подготовки перед пуском. К ним относятся глубинные (скважинные), насосы систем отопления и другие агрегаты, корпуса которых постоянно заполнены водой. Бытовые гидроагрегаты, предназначенные для подъема воды из колодца или ее подачи из водоема на полив, перед включением требуют некоторой подготовки.

При пуске ЦН с сухой гидравлической частью во всасывающем патрубке не создается разряжение, и жидкость не поступает на рабочее колесо. В результате такой работы вращающие части нагреваются, что приводит к выходу насоса из строя. Существует несколько вариантов решения этой проблемы.

Заливка воды из трубопровода

Применяется для водопроводных систем со стационарно закрепленными трубопроводами. Чаще всего такой способ используют для подъема воды из колодца. Насос устанавливают таким образом, чтобы расстояние до воды было не больше величины, указанной в описании (паспорте) устройства. На всасывающем трубопроводе монтируют обратный клапан, предотвращающий слив воды. Корпус насоса вместе с трубопроводом заполняют водой, а затем включают двигатель.

Такая процедура проводится при первом пуске. Если обратный клапан работает правильно, то вода не сольется и последующие пуски будут проходить с заполненным контуром. Если насос пускают редко, то обвязку насоса делают таким образом, чтобы была возможность подачи воды из напорного трубопровода на всас насоса, т. е. проводят байпасирование агрегата. Воду подают до тех пор, пока из заполняемого контура не выйдет весь воздух.

Заливка воды из резервуара

Центробежный насос в действии.

Для заполнения гидравлической части применяют емкости с водой. Их располагают выше агрегата, тогда жидкость будет самотеком поступать в насос и трубопровод. После пуска ЦН закрывают вентиль на магистрали заполнения. Для подачи воды в бак на напорном трубопроводе насоса устанавливают трубку с запорной арматурой. Этот процесс можно автоматизировать, поставив в емкость поплавковый клапан, который будет закрываться при полностью заполненном баке.

В некоторых случаях используют баки-аккумуляторы, которые устанавливают на всасе насоса. Подача воды на ЦН проводится из нижней точки емкости, а всасывающий трубопровод подключают в верхней части. Аккумулятор не должен иметь связей с атмосферой помимо предусмотренных конструкцией. Емкость бака выбирают равной двукратному объему полостей насоса и всасывающего трубопровода. При полностью герметичной системе после остановки насоса уровень в аккумуляторе позволит провести последующее включение без заполнения емкости жидкостью.

Эксплуатация и ремонт

Циркуляционный насос будет работать без дефектов, если монтаж проведен правильно. В большинстве случаев снижение производительности и уменьшение напора происходит не из-за поломки ЦН, а возникновении проблем с элементами трубопровода. Поэтому перед тем как начать разбирать агрегат, необходимо проверить работоспособность системы.

При засорении фильтра на всасывающем трубопроводе происходит срыв потока, что приводит к кавитации. Неплотности в соединениях, превышение высоты всасывания, большое гидравлическое сопротивление трубопровода негативно отражается на параметрах ЦН.

Читайте также:  Ваз 2110 с мотором рено

Чаще всего дефекты возникают в узле уплотнения вала насоса. Если используется сальниковая набивка, то нажимная букса должна уплотнять вал так, чтобы была небольшая протечка для охлаждения и смазки набивки. На работу торцевого уплотнения большое влияние оказывает соосное расположение валов насоса и приводного двигателя. Узел устроен так, что уплотнительные графитовые кольца должны находиться в одной плоскости. В противном случае будет неравномерная выработка поверхностей, что приведет к увеличению протечек.

Износ дорожек или разрушение сепараторов подшипников приводит к биению вала, увеличению нагрузки на приводной двигатель и снижению показателей работы ЦН. Без наличия опыта и специальных инструментов самому разбирать насос не стоит. Эту работу качественно могут сделать специалисты. Замену набивки чаще всего проводят самостоятельно.

Для поддержания насоса и системы в работоспособном состоянии необходимо проводить периодические осмотры в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Источник

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны, однако все они включают следующие основные элементы: подвод, одно или несколько рабочих колес, отвод, уплотнения и подшипники. Принцип действия центробежного насоса заключается в следующем. Жидкая среда через подвод попадает в спиралевидный корпус насоса с вращающимся в нем рабочим колесом. В процессе вращения рабочего колеса жидкая среда, находящаяся между его лопатками, благодаря центробежной силе поступает в отвод, а затем выбрасывается из насоса через напорный патрубок. Уходящая жидкость освобождает занимаемое ею пространство, поэтому у входа в рабочее колесо образуется разрежение, а на периферии — избыточное давление. Под действием разности атмосферного давления в резервуаре-приемнике и пониженного давления на входе в насос жидкость постоянно подсасывается в межлопастные каналы рабочего колеса. Таким образом осуществляется непрерывная подача воды, сточных вод или осадка.

Основные конструктивные элементы центробежных насосов Подводы Подвод — часть корпуса центробежного насоса, которая служит для уменьшения потерь при входе перекачиваемой жидкой среды в рабочее колесо и улучшения кавитационных качеств насоса, позволяет создать равномерное и осесимметричное поле скоростей, сделать движение жидкости перед рабочим колесом установившимся. Подводы бывают либо осевыми, либо боковыми. Осевые подводы наиболее распространены в консольных и вертикальных насосах одностороннего входа. При этом наибольшее предпочтение отдают подводу в виде конфузорного патрубка как наиболее простому по конструкции. Боковые подводы применяют в насосах двустороннего входа, а также в большинстве многоступенчатых насосов. Боковые подводы могут быть нескольких типов: спиральные подводы, позволяющие получить определенный момент скорости на входе в рабочее колесо насоса; кольцевые подводы, не создающие момента скорости, и подводы в виде сужающихся колен.

Спиральный подвод стабилизирует поток, улучшает условия входа его на лопасти рабочего колеса, позволяет снизить относительную скорость перекачиваемой жидкой среды, а следовательно, и потери в каналах рабочего колеса, связанные с диффузорностью. Кольцевой подвод не обеспечивает создание равномерного поля скоростей по обе стороны вала насоса и заметно снижает КПД насоса, зато такой подвод прост по конструкции. Подвод в виде сужающихся колен обеспечивает хорошие гидравлические условия для входа перекачиваемой жидкости в рабочее колесо насоса, но габаритные размеры у насосов с таким типом подвода больше, чем у насосов с кольцевым подводом. Рабочие колеса Рабочее колесо предназначено для преобразования механической энергии, получаемой насосом от привода, в гидравлическую энергию и передачи ее перекачиваемой жидкой среде (воде, сточным водам, осадку и др.). Для центробежных насосов изготавливают радиальные рабочие колеса. При этом существует несколько конструкций рабочих колес. Рассмотрим основные из них. Наиболее распространенным рабочим колесом является рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа, которое состоит из переднего (внешнего) диска и заднего (внутреннего) диска, переходящего к центру рабочего колеса в ступицу, которой рабочее колесо крепится к валу насоса. Между дисками размещены лопатки, имеющие либо цилиндрическую, либо пространственную форму. У рабочих колес водопроводных насосов обычно 6–8 лопаток, у рабочих колес канализационных насосов — 1–4 лопатки. Рабочее колесо двустороннего входа имеет большую подачу, чем рабочее колесо одностороннего входа того же диаметра. Рабочее колесо открытого типа используется иногда в небольших насосах, не имеет переднего диска и сопрягается с передней крышкой насоса с малым зазором. У насосов с таким рабочим колесом пониженный КПД в связи с увеличением гидравлических потерь напора. В большинстве случаев рабочие колеса производят литыми, заливкой металла в форму, и только в особых случаях, для крупных насосов, диски и лопатки рабочего колеса изготавливают отдельно литьем или другим способом и потом соединяют с помощью сварки. Для изготовления рабочих колес в основном используется чугун, который обеспечивает достаточную их прочность, позволяет упростить технологию производства и сократить их стоимость. Однако при вращении в рабочих колесах крупных насосов от действия центробежной силы возникают большие напряжения, способные разрушить металл. Поэтому для таких насосов рабочие колеса изготавливают из обычной углеродистой стали, прочность которой по сравнению с чугуном значительно выше.

Читайте также:  Мотор газ 542 дизельный

Для специальных насосов, перекачивающих жидкую среду, содержащую абразивные материалы, рабочие колеса выпускаются из марганцовистой и другой легированной стали, обладающей повышенной твердостью. В отдельных случаях, для специальных насосов, поверхность проточной части рабочего колеса футеруется, т. е. облицовывается различными материалами (эластичными, антикоррозийными и др.). Для подачи жидкой среды с повышенными коррозирующими свойствами используются насосы с рабочими колесами из бронзы. В кислотных насосах применяются рабочие колеса из специальных сплавов (железокремниевых, железохромистых, титановых). В последние годы для изготовления рабочих колес широко используются различные пластмассы и полимерные материалы. Отводы Отвод — часть корпуса насоса, которая служит в общем случае для сбора жидкой среды, выходящей из каналов рабочего колеса насоса, преобразования кинетической энергии жидкости в потенциальную и подвода жидкости к следующей ступени в многоступенчатом насосе или отвода ее в напорный трубопровод. Отводы бывают кольцевые, спиральные и лопаточные, а также составные. Кольцевой отвод состоит из кольцевого канала с постоянной или несколько увеличивающейся площадью сечения. Кольцевые отводы находят применение преимущественно в насосах, перекачивающих жидкость с взвесями. Спиральный отвод представляет собой канал со все возрастающими сечениями и заканчивающийся диффузором. Такие отводы чаще всего применяют в одноступенчатых насосах, однако не исключается возможность их использования и в многоступенчатых насосах. Одним из основных недостатков спиральных отводов является то, что в отводах такого типа при нерасчетных режимах работы возникают радиальные силы, приводящие к увеличению прогиба вала насоса в нерасчетном режиме. Так, при уменьшении подачи спиральный отвод работает как диффузор, а при увеличении подачи — как конфузор. В обоих случаях это приводит к тому, что поля скоростей и давлений по выходному сечению рабочего колеса перестают быть осесимметричными. Для уменьшения радиальной силы спиральные отводы изготавливают с перегородкой. Такой отвод называют двойной спиральный отвод). Лопаточный отвод (отвод в виде направляющего аппарата) можно рассматривать как неподвижную круговую решетку, расположенную вокруг рабочего колеса насоса и состоящую из серии каналов, образованных неподвижными лопатками. Лопаточный отвод состоит из двух участков: начального участка со спиральными каналами и конечного участка либо с диффузорными каналами (в одноступенчатом насосе), либо с переводными каналами (в многоступенчатом насосе). Лопаточные отводы применяют главным образом в многоступенчатых насосах. В больших насосах иногда используются составные отводы, состоящие из комбинации лопаточного отвода либо со спиральным отводом, либо с кольцевым отводом. Отвод значительно влияет на КПД насоса. Чем совершеннее в гидравлическом отношении его каналы, тем большую часть динамического напора он преобразует в давление. В этом смысле спиральные отводы имеют преимущество перед лопаточными, их каналы выгодно отличаются от каналов лопаточных отводов.

Источник

Поделиться с друзьями