Устройство и принцип действия самовсасывающих насосов

Насосы центробежного типа

Теперь давайте подробно разберемся с тем, что такое насос центробежный самовсасывающий, и как он работает.

Принцип работы такого оборудования называется динамическим. Жидкость внутри нее ускоряется и перемещается за счет центробежной силы, которая создается лопастями вращающегося колеса, подключенного к электромотору.

Насос самовсасывающий центробежный – схема движения жидкости

• Когда насос включается, вращение лопастей создает области разряженного давления, стремящиеся заполниться водой.
• Жидкость, попадая внутрь, захватывается лопатками и закручивается вместе с ними.
• За счет действия центробежной силы вода прижимается к стенкам камеры и получает большое ускорение.
• В этой области создается избыточное давление, из-за чего вода выталкивается в напорный патрубок, соединенный с гидроаккумулятором или трубопроводом. Сама камера имеет форму раковины улитки, раскручиваясь по направлению движения воды.
• В момент отброса жидкости к стенкам камеры в системе снова создается пониженное давление, что заставляет втекать новые ее порции. Таким образом, получается полностью замкнутый цикл, который не прекращается, пока вращается ротор.

Центробежные самовсасывающие насосы – строение рабочей камеры

Стандартная система такого насоса состоит из следующих деталей:

• Шланг или труба, подключенные к напорному патрубку – так насос связывается с системой подачи воды;
• Шланг, по которому поступает вода в рабочую камеру – применяется жесткая резина или трубы, чтобы не происходило схлопывания при включении агрегата.
• Шланг подачи оснащается фильтром грубой очистки, не пускающим крупные частички мусора, и обратным клапаном, препятствующим стеканию воды вниз, когда электромотор выключен.
• Сам насос имеет вакуумметр, с помощью которого можно следить за степенью разрежённости давления в камере.
• Есть и манометр, который показывает уровень давления напорной струи на выходе.
• Запорная арматура, управляющая движением жидкости;
• Корпус агрегата, являющийся и станиной и рабочей камерой;
• Электрический мотор, установленный в отдельном отсеке, в который не проникает вода. Он связан с блоком управления и электрическим кабелем, питающим оборудование.
• Вращение двигателя передается ротору через центральный вал. К нему же может присоединяться крыльчатка для охлаждения двигателя, если того требует конструкция мотора.
• Стабильное и плавное вращения вала обеспечивают подшипники качения.
• Так же есть и уплотнительные элементы, не дающие воде покидать пределы рабочей камеры.

Центробежные насосы конструкционно делятся на 6 видов:

Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды

Для систем водоснабжения или откачки грунтовых вод используется оборудование, разработанное компаниями Grundfos, Wilo, KSB. Например, помпа NL 40/200B-11/2 от компании Wilo оборудована 3-фазным электрическим двигателем, соответствует классу защиты IP55.

Оборудование комплектуется переходными фланцами, позволяющими подключать трубопроводы диаметром от 32 до 150 мм. Давление в напорной магистрали достигает 16 атмосфер. Приобрести в Москве насос для воды производства Wilo можно у официальных представителей, стоимость зависит от состава комплекта.

Производитель Grundfos поставляет самовсасывающие помпы центробежного типа, примером установки является насос JP PT-H для бытового водоснабжения. Корпус изделия выполнен из нержавеющей стали, для изготовления ротора применены композитные материалы.

За счет установки эжекторного блока допускается подача воды из скважин глубиной до 8 м. Для привода ротора используется 1-фазный электродвигатель, предусмотрен термический защитный предохранитель. Перед пуском владелец заливает рабочую полость и всасывающий рукав водой.

Оборудование для нефтехимических предприятий производится компаниями Sulzer, Ruhrpumpen. Установки подбираются специалистами заводов в зависимости от требований заказчика. Предприятия поставляют помпы с различными типами двигателей, предусмотрено автоматическое управление с защитными блоками.

Аналогичным образом поставляются насосные станции для химических предприятий и горнодобывающей отрасли. Выпуском изделий занимаются заводы компаний Munsch, Warman, Krebs и ряда других европейских и американских фирм.

ПолезноБесполезно

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками. Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан. Вот такие особенности работы центробежных самовсасывающих насосов. Если обратный клапан (он должен быть обязательно) на подающем трубопроводе стоит внизу, заполнять приходится и весь трубопровод, а для этого понадобится не один литр.

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом. Это делает проще его запуск в работу — не надо заполнять камеру водой или достаточно ее небольшого количества. Недостаток вихревых насосов — низкий КПД. Он не может быть выше 45-50%.

Всас

К всасу маслонасосов от маслобака турбины подведен маслопровод диаметром 80 мм.
 

Со стороны всаса компрессор имеет ВНА. Ввиду повышения термических нагрузок последние семь ступеней направляющих лопаток смонтированы в обойму направляющего аппарата. В компрессоре предусмотрены отборы воздуха в различных ступенях давления с соответствующей температурой. Это позволяет обеспечить оптимальное охлаждение всего лопаточного аппарата ГТ.
 

Падение давления всаса ниже допустимого может привести к подсосу воздуха из окружающей среды, к ва-куумированию газгольдера и системы трубопроводов. Все это может явиться причиной взрыва или поломки газгольдера.
 

Привод механизма подъема всаса работает в облегченном режиме по сравнению с приводом рамоподъемных лебедок. Двигатель привода работает в повторно-кратковременном режиме.
 

Закрывается задвижка на трубопроводе всаса кислорода в компрессор.
 

Промежуточное решение состоит в организации сдвоенных регулируемых всасов из помещения и снаружи.
 

Вне компрессорного цеха я а трубопроводах всаса и ( нагнетания расположены краны с пневмоприводом, управляемые с агрегатного щита.
 

Блок дросселируется в атмосферу со стороны всаса циркуляции, наполняется до 10 am инертным газом и вновь дросселируется. Это делается для удаления остатков кислорода. После продувки вновь включаются приборы, блок включается в газгольдерные емкости с циркуляционным газом и наполняется до выравнивания давления. Дальнейшее наполнение ведется из системы циркуляции, со стороны нагнетания, до достижения давления всаса циркуляции. После этого открывается задвижка со стороны всаса и медленно производится подъем давления. После того как блок включен в циркуляцию, пускается дополнительный газовый циркуляционный насос, после чего расход газа через блок устанавливается на нормальном уровне.
 

После остановки насоса выполняются следующие операции: закрытие задвижки всаса; закрытие задвижки нагнетания; открытие и закрытие задвижки ревизии; открытие и закрытие задвижки промывки.
 

При продуваемом исполнении электродвигателя рекомендуется предусматривать задвижки для предотвращения всаса окружающего воздуха при останове электродвигателя. Подогрев наружного ( холодного) воздуха не требуется.
 

При продуваемом исполнении электродвигателя рекомендуется предусматривать задвижки для предотвращения всаса окружающего воздуха при останове электродвигателя. Подогрев наружного ( холодного) воздуха не требуется.
 

Расширительный сосуд лучше всего присоединять к обратному трубопроводу перед всасом насоса, в точке, где давление, создаваемое насосом, минимально. Схема системы обогрева горячей водой дана на Фиг.
 

Запуск насосов производится по автоматически действующей программе: открытие задвижки всаса; открытие задвижки нагнетания; включение двигателя.
 

Насос центробежный

Рабочая камера самовсасывающегося центробежного насоса очень похожа по строению на улитку. По центру корпуса располагаются рабочие колёса. Если колесо одно, то конструкция является одноступенчатой. Если колёсиков много, то многоступенчатая.

Мощность одноступенчатой конструкции изменить нельзя, она всегда одинаковая. У многоступенчатой конструкции можно менять производительность, экономя потребление энергоресурсов.

Главным рабочим элементом является колесо с лопастями. Лопасти изогнуты в противоположном направлении от стороны, в которую двигается колесо.

Когда колесо начинает двигаться, лопасти начинают двигать жидкость прижимая её к стенам корпуса. Это и есть центробежная сила.

В это же время в основной части рабочего круга возникает место сниженного давления. В неё затягивается жидкость из трубы, дальше она при помощи центробежной силы стремится вверх. Такой процесс длится столько, сколько крутится вал.

Самовсасывающие агрегаты

Многие, наверняка, помнят, что для запуска водяного насоса необходимо предварительно заполнить систему водой, иначе прибор не может втянуть себя жидкость и ее ток не начнется. Также из-за сухого хода возникает перегрузка и перегрев, что может привести к преждевременному выходу оборудования из строя.

Главное отличие самовсасывающего насоса в том, что он способен самостоятельно удалить воздух из труб, поэтому постоянный контроль ему не требуется, хотя для первого запуска также придется подлить воды.

Такие приборы используются для разных целей:

• Повышения давления в системе водоснабжения;
• Поднятия воды из колодца или скважины.

Самовсасывающий центробежный насос

Все самовсасывающие насосы по принципу делятся на следующие виды:

• Центробежные;
• Вихревые;
• Осевые;
• Струйные;
• Мембранные;
• Поршневые;
• Роторные.

Также есть разделение и по способу установки:

• Погружные – работают прямо в воде, опускаются на дно колодца, где толкают воду наверх. Преимущество такого оборудования в большей производительности – они способны поднимать воду на большую высоту. Недостаток – сложность обслуживания.
• Поверхностные – ставятся в сухом месте в колодце или в специально оборудованном помещении. Не могут поднять воду на высоту более 7-8 метров.

Пищевые насосы центробежные самовсасывающие с эжектором

По мощности, рабочему ресурсу и производительности насосы разделяются на бытовые и промышленные.

Самовсасывающие насосы используются не только для водопроводов. Применяют их в ливневых системах, для полива земель, канализации, дренажных систем и так далее.

Характеристики насосных станций

Теперь давайте подробнее разберем основные рабочие параметры насосного оборудования.

Прежде всего, стоит соотнести глубину подъема воды с возможностями выбираемого агрегата. При этом необходимо учитывать и горизонтальную длину трубопровода до насоса.

Как было сказано ранее, для поверхностных насосов этот параметр редко превышает 7 метров. Теоретически можно дойти до 10, но тогда потребуются такие мощности и ее потери, что такая вода станет, буквально, «золотой».

Предельная высота поднятия жидкости для насоса

Если глубина скважины намного больше, то придется использовать погружной или эжекторный насос. Первый опускается вниз, а второй так же монтируется на поверхности, но  в отличие от простого варианта оснащается дополнительным приспособлением – эжектором.

Принцип работы внешнего эжектора

Такой агрегат способен поднимать воду с глубины до 25 метров. Достигается эффект за счет того, что часть поднятой воды возвращается обратно вниз и под давлением через дополнительное сопло вводится в основной поток. В силу вступает закон Бернулли, и вода из недр устремляется вверх за счет скорости тока.

Недостаток таких агрегатов в повышенной шумности и сниженном КПД, так как часть поднятой жидкости передается обратно.

Стоит также обратить внимание и на прочие параметры:

Предельная температура рабочей среды;
Максимальное давление на выходе;
Объем перекачиваемой жидкости в литрах в час;
Допустимая степень загрязненности воды – важно при подборе садового насоса;

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.