Диафрагмовые (мембранные) насосы. Эти насосы (рис. 111-18) относятся к поршневым насосам простого действия и применяются для перекачива­ния суспензий и химически агрессивных жидкостей. Цилиндр 1 и плун­жер 2 насоса отделены от перекачиваемой жидкости эластичной перего­родкой 3 - диафрагмой (мембраной) из мягкой резины или специальной стали, вследствие чего плунжер не соприкасается с перекачиваемой жид­костью и не подвергается воздействию химически активных сред или эрозии. При движении плунжера вверх диафрагма под действием раз­ности давлений по обе ее стороны прогибается вправо и жидкость всасы­вается в насос через шаровой клапан 4. При движении плунжера вниз диафрагма прогибается влево и жидкость через нагнетательный клапан 5 вытесняется в напорный трубопровод. Все части насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью - корпус, клапанные коробки, шаровые клапаны, изготовляют из кислотостойких материалов или защищают кислотостойкими покрытиями.

Рис. 111-18. Схема диафрагмового (мембранного) насоса:

1 - цилиндр; 2 -плунжер; 3 - диа­фрагма (мембрана); 4 - всасывающий клапан; 5 - нагнетательный клапан.

Рис. 111-19. Схема бессальни­кового насоса:

I-корпус; 2-рабочее колесо; 3-

добавочное колесо; 4 - пружина;

5 - втулка.

Бессальниковые насосы . Для центробежных насосов большое значе­ние имеет надежная конструкция сальников - уплотнений вала, обеспе­чивающих устранение утечек перекачиваемой жидкости. Неудовлетвори­тельная работа сальников влечет за собой также повышенный износ вала, длительные и частые простои насоса, резкое увеличение эксплуатацион­ных расходов.

Полное устранение утечки перекачиваемой жидкости, неизбежной при эксплуатации насоса с сальниковым уплотнением, достигается в бессальниковом насосе (рис. 111-19). В корпусе 1 помеща­ется рабочее колесо 2. На нем укреплено добавочное колесо 3, снабжен­ное радиальными лопатками, которое откачивает протекшую за колесо жидкость в полость нагнетания насоса, устраняя тем самым утечку пе­рекачиваемой жидкости через зазоры между валом и корпусом при работе насоса. При остановке насоса утечка жидкости предотвращается специаль­ным (стояночным) уплотнением, которое запирает зазор между корпусом и валом в момент выключения насоса. Герметичность этого уплотнения достигается с помощью двух конических поверхностей - удлиненной втулки рабочего колеса 2 и втулки 5. Плотное прилегание конических по­верхностей этих втулок обеспечивается посредством пружины 4. В мо­мент пуска насоса вал несколько перемещается влево и уплотняющие поверхности отходят друг от друга, размыкая стояночное уплотнение.

Все детали насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, изготовляются из антикоррозионных материалов.

Погружные насосы . Разновидно­стью бессальникового центробежного насоса можно считать погружной насос (рис. 111-20). Рабочее коле­со 1 укреплено на нижнем конце вер­тикального вала 2 и погружено в пе­рекачиваемую жидкость. Привод насо­са размещен значительно выше уровня жидкости в приемной емкости. Жид­кость засасывается через патрубок 3 и подается по напорным трубам 4, на которых подвешен корпус насоса.

Рис. 111-20. Схема погружного насоса:

1 - рабочее колесо; 2 - зал; 3 - всасывающий патрубок; 4 - напор­ные трубы; 5 - подшипник.

Герметические насосы . Эти насо­сы применяют для перекачивания химически агрессивных и токсичных жидкостей. Рабочее колесо 1 такого насоса (рис. 111-21) установлено непосредственно на валу асинхронного электродвигателя (находящегося в корпусе 6), ротор 2 которого погружен в перекачиваемую жидкость. Ротор отделен от статора 3 герметическим экраном 4 - цилиндрической оболочкой из немагнитной нержавеющей стали. Перекачиваемая жидкость служит смазкой для подшипников 5 ротора и одновременно охлаждает его.

В герметических насосах с экранированным электродвигателем увели­чиваются электрические потери, и снижается к. п. д. двигателя, однако достигается полная герметичность, которая невозможна у насосов с саль­никовыми уплотнениями. Герметические насосы надежны в эксплуатации (особенно при повышенных давлениях на стороне всасывания) и находят все более широкое применение в химической промышленности.

Насосы с экранированным электродвигателем относятся к насосам с герметизацией по внутреннему контуру, у которых в рабочую жидкость погружен только ротор электродвигателя.

Существуют конструкции герметических насосов, в которых гермети­зация осуществляется по внешнему контуру путем заполнения всей полости электродвигателя жидкостью. В насосах этого типа ротор и ста­тор погружены в перекачиваемую среду. Иногда полость ротора и статора заполняют нейтральным газом, а погруженным в жидкость оставляют только рабочее колесо. Применение инертного газа предохраняет от разрушения изоляции статора и ротора, но ухудшает отвод выделяемого при работе электродвигателя тепла

Рис. 111-21. Схема герметического насоса:

1 - рабочее колесо; 2 - ротор электродвигателя; 3 - статор электродвигателя; 4 - экран; 5 - под­шипники; 6 - корпус.

В данной статье приведены описания конструкций насосов, применяемых в системах водоснабжения и канализации, а также в основных отраслях промышленности и коммунального хозяйства.

Осевые насосы. Осевыми называются лопастные насосы, в которых жидкость движется через рабочее колесо в направлении его оси. Основные технические характеристики осевых насосов указаны в ГОСТ 9366—80 «Насосы осевые. Общие технические условия». Согласно этому ГОСТу, осевые насосы изготовляют двух типов: с жестко закрепленными лопастями колеса — жестколопастные насосы (типа О) и с поворотными лопастями колеса — поворотно-лопастные насосы (типа ОП). Возможность изменения угла установки лопастей в насосах типа ОП позволяет регулировать подачу и напор насоса в гораздо более широких пределах, чем в насосах типа О с жестко закрепленными лопастями колеса. Высокий КПД насоса типа ОП при этом сохраняется.

Рабочее колесо осевого насоса состоит из втулки обтекаемой формы, на которой укреплены лопасти. Втулки и лопасти осевого насоса в основном исполнении отливаются из чугуна или стали, а в морском- исполнении — из бронзы. Жидкость поступает в насос через входной патрубок. Во входных патрубках насосов некоторых типов имеются направляющие аппараты в виде неподвижных лопастей обтекаемой формы. Непосредственно за рабочим колесом (по ходу жидкости) расположен выправляющий аппарат для устранения вращательного движения жидкости.
В осевых насосах типа О и ОП в основном исполнении (рис. 2.19) жидкость отводится под углом 60° к вертикали. В малогабаритных осевых насосах жидкость отводится под углом" 90°. Вал осевых насосов типа ОП полый, внутри него проходит шток механизма разворота лопастей. Механизм разворота лопастей может иметь ручной, электрический или гидравлический привод. Следует иметь в виду, что в случае ручного привода угол установки лопастей можно изменять только при неработающем насосе. Конструкция рабочего колеса осевого насоса предопределяет особенности его работы: такие насосы рассчитаны на подачу больших расходов жидкости (до 140 тыс. м3/ч) при относительно небольших напорах (4—20 м). Большой коэффициент быстроходности обусловливает и другую особенность осевых насосов — в большинстве случаев они рассчитаны на работу под заливом. Поэтому при проектировании насосных установок осевые насосы устанавливаются так, чтобы рабочее колесо размещалось ниже уровня воды в приемной камере.
Осевые насосы отличаются простотой конструкции и компактностью, меньшей по сравнению с центробежными насосами массой, возможностью подачи загрязненных жидкостей. Компактность конструкции особенно ценна при подаче больших расходов жидкости, так как позволяет значительно сократить размеры насосной станции. Осевые насосы применяют в оросительных установках и насосных станциях первого подъема систем водоснабжения, а также для перекачки сточной жидкости и активного ила на канализационных очистных сооружениях.
Насосы для сточных жидкостей (фекальные) и грунтовые насосы. Фекальные насосы предназначены для перекачивания сточных вод, илов и жидкостей, загрязненных механическими примесями, находящимися во взвешенном состоянии. Поэтому такие насосы должны им"еть достаточно большие проходные каналы, гарантирующие бесперебойную работу. С этой целью рабочие колеса фекальных насосов изготовляют с небольшим числом (2—4) лопастей обтекаемой формы. Кроме того, в корпусе устраивают специальные люки для осмотра и чистки насосов.
Основные параметры выпускаемых до настоящего времени центробежных фекальных насосов указаны в ГОСТ 11379—73 «Насосы центробежные фекальные. Основные параметры». По этому ГОСТу предусмотрен выпуск фекальных насосов четырех основных типов: горизонтальные типа ФГ, вертикальные типа ФВ, одноступенчатые и Двухступенчатые.

1 — рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — втулка вала; 5, 8— подшипниковые опоры; 6 — вал; 7 — кронштейн; 9 — сальник

Рис. 2.21. Вертикальный фекальный насос
/ — корпус насоса; 2— опорная плита; 3—электродвигатель

Горизонтальный фекальный одноступенчатый консольный насос с осевым подводом жидкости показан на рис. 2.20. Опора насоса выполнена в виде кронштейна, к фланцу которого прикреплен корпус упрощенной формы со всасывающим и нагнетательным патрубками. Всасывающий патрубок снабжен люком для прочистки. Второй люк для прочистки устроен в верхней части корпуса насоса.

Напорный патрубок обычно расположен вертикально, при необходимости он может быть повернут на 90° в любую сторону. Вал насоса вращается в подшипниках качения, а у крупных насосов — Б подшипниках скольжения. Уплотнением вала является сальниковая набивка. Для охлаждения и промывки сальникового уплотнения, а также для создания гидравлического затвора во время работы насоса к сальнику подается техническая вода под давлением, на 0,03—0,05 МПа (0,3—0,5 кгс/см2) превышающим давление в напорном патрубке насоса.
Широкое распространение получили вертикальные фекальные насосы. Вертикальные насосные агрегаты с небольшой подачей конструктивно решены в виде блока с электродвигателем (рис. 2.21). Вал насоса имеет верхнюю и нижнюю опоры. В верхней опоре, укрепленной на плите, расположена пята, воспринимающая осевую силу вращающихся деталей насоса. Нижняя опора расположена в насосе и состоит из двух подшипников — радиального шарикового и текстолитового упорного. Корпус насоса с помощью трубы соединен с опорной плитой. Внутри трубы проходит вал насоса. Для смазки текстолитового подшипника к нему должна быть подведена чистая (техническая) вода.
Крупные вертикальные фекальные насосы выпускают с осевым подводом. Корпус насоса выполняется с разъемом в горизонтальной плоскости (рис. 2.22). Как видно из рисунка, насос и электродвигатель устанавливаются на раздельных фундаментах. Осевые силы и нагрузку от действия веса вращающихся частей в таких насосах воспринимает пята электродвигателя, находящаяся в масля-ной ванне.
С 1 января 1983 г. введен новый ГОСТ на насосы для сточных жидкостей —ГОСТ 11379—80Е «Насосы динамические для сточных жидкостей. Общие технические условия». Согласно этому ГОСТу должны изготовляться насосы типов СД—центробежные и СДС — свободно-вихревые. Насосы типа СД должны изготовляться в горизонтальном и вертикальном исполнении, а также полупогружные. Эта серия насосов должна обеспечивать подачу от 7 до 10800 м3/ч с напорами от 5,5 до ПО м при перекачивании жидкости, содержащей не более 1 % абразивных частиц размером до 5 юл. Основные технические характеристики насосов СД (подача, напор) близки к характеристикам фекальных насосов типа Ф.
В обозначениях насосов для сточных вод первые буквы означают тип насоса, первая группа цифр — подачу, м3/ч, вторая группа цифр — напор, м; далее ставят обозначение климатического исполнения и номер ГОСТа. Например, горизонтальный насос типа СД с подачей 100 м3/ч и напором 40 м, климатического исполнения У4 (по ГОСТ 15150—69) обозначается так: СД 100/40-У4-ГОСТ 11379—80Е. Сопоставление обозначений насосов, изготовляемых по ГОСТ 11379—73 и 11379—80Е, приведено в табл. 2.3.
За последнее время в нашей стране и за рубежом для упрощения эксплуатации насосов для перекачки сточных вод и других жидкостей, содержащих крупные взвешенные и плавающие включения, разрабатывается ряд насосов новых типов.

Таблица 2.3

Обозначение по ГОСТ		Обозначение по ГОСТ
Ф 16/27 Ф 145/10 Ф 29/40 Ф 25,5/14,5	СД 16/25 СД 16/10 СД 32/40 СД 25/14	Ф 450/575 Ф 540/95 Ф 450/22,5	СД 450/56 СД 450/95 СД 450/22,5 СД 450/10
Ф 51/58 Ф 45/21 Ф 57,5/9,5	СД 50/56 СД 50/22,5 СД 50/10	Ф 800/33 - -	СД 800/32 СД 800/14 СД 1400/56
Ф 115/38 Ф 81/31 Ф 81/18	СД 100/40 СД 80/32 СД 80/18	Ф 1440/17,5 Ф 2400/75,5 ФВ 2700/26,5	СД 1400/18 СД 2400/75 СДВ 2700/26,5
Ф 144/46 Ф 144/10,5 Ф 216/24	СД 160/45 СД 160/10 СД 250/22,5	ФВ 400/28 - -	СДВ 4000/28 СДВ 3600/80 СДВ 7200/80
Ф 234/63 Ф 2555/39,5 Ф 255/15,5	СД 250/63 СД 250/40 СД 250/14	ФВ 7200/29 ФВ 9000/63 ФВ 9000/45	СДВ 7200/29 СДВ 9000/63 СДВ 9000/45

Центробежные фекальные насосы изготовляют с колесами, снабженными устройствами (ножами) для измельчения крупных включений.
Такой насос одновременно с перекачиванием жидкости выполняет функцию дробилки, т. е. является насосом-дробилкой. Применение таких насосов упрощает эксплуатацию насосных установок. Это в первую очередь касается автоматизированных насосных станций , на которых отпадает или существенно сокращается необходимость эксплуатации дробилок и устройств для удаления твердых включений, задержанных на решетках. В нашей стране такой насос разработан НИКТИ МКХ УССР (г. Киев).

Для перекачки сточных вод, содержащих включения больших размеров, используют свободно-вихревые насосы (СВН), которые по принципу действия относятся к лопастным насосам трения. От центробежных эти насосы отличаются тем, что открытое рабочее колесо размещено в кармане задней стенки корпуса насоса (рис. 2.23). При этом между торцом колеса образуется камера, свободная от вращающихся частей. Ширина этой камеры равна диаметру напорного патрубка на уровне языка створа. Через рабочее колесо проходит только часть общего потока поступающей в насос жидкости— так называемый циркуляционный поток, составляющий 15— 25 % подачи насоса. Остальной части жидкости, поступающей в насос, энергия передается путем вихревого энергообмена с циркуляционным потоком. Широкая проточная полость, свободная от движущихся деталей, и открытое рабочее колесо способствуют тому, что насос практически не засоряется, а следовательно, существенно снижаются трудовые затраты на его эксплуатацию. Однако КПД у свободно-вихревых насосов ниже, чем у центробежных, и составляет 45—55 %. В настоящее время промышленность выпускает свободно-вихревой насос ФГС 81/31 с номинальной подачей 81 м3/с и погружной центробежный моноблочный фекальный элек-тронасос марки ЦМФ 160-10-У5 с рабочим колесом свободно-вихревого типа.
Для перекачивания пульп, а также производственных сточных вод некоторых видов с большим количеством тяжелых механических примесей, в том числе абразивных (песок, окалина, шлак и т. п.), применяют грунтовые и песковые насосы.
Грунтовые насосы типа Гр одноступенчатые консольного типа с четырехлопастным рабочим колесом одностороннего входа изготовляются согласно ГОСТ 9075—75.
Корпусы таких насосов имеют разъем в вертикальной плоскости. Эти насосы предназначены для перекачивания пульп с плотностью до 1,3 кг/л.
Основные параметры Песковых центробежных насосов установлены ГОСТ 8388—77 «Насосы центробежные песковые. Типы и основные параметры». В настоящее время промышленность выпускает песковые насосы типа Пс с подачей от 50 до 200 м3/ч для перекачивания пульпы с плотностью до 2—3 кг/л (в зависимости от марки насоса). Конструкция пескового насоса типа Пр приведена на рис. 2.24. Как видно из рисунка, корпус насоса, входной и выходной патрубки гуммированы, что предотвращает быстрый износ насоса.
К сальниковым уплотнениям насосов типа Пр (так же, как и насосов типа Гр) необходимо подводить чистую воду под давлением, равным 0,8—1 рабочего давления насоса.

В последнее время получают распространение погружные канализационные электронасосы небольшой мощности. Разработана и освоена серия погружных электронасосов типа ЦМК (рис. 2.25). Это погружной моноблочный агрегат со встроенным электродвигателем, герметизированным от попадания сточной жидкости во внутреннюю полость. Насосная часть — одноступенчатый центробежный насос с двухлопастным рабочим колесом, закрепленным на консольной части вала электродвигателя. Отвод насоса — спиральный. Полости всасывания и нагнетания разделены с помощью лабиринтного уплотнения.
Канализационный электронасос комплектуется специальным приспособлением для автоматической стыковки его с напорным трубопроводом без использования обычных крепежных средств, что позволяет демонтировать насос без опорожнения колодца (резервуара), где он установлен.
При производстве строительных работ для открытого водослива, а также для перекачивания загрязненных, в том числе сточных, вод получили распространение погружные моноблочные центробежные электронасосы типа ГНОМ (рис. 2.26). Согласно ГОСТ 20763—75 эти насосы должны изготовляться с подачей от 10 до 400 м3/ч при напорах от 10 до 40 м.

Рис. 2.25. Погружной канализационный электронасос типа ЦМК
1 — рабочее колесо; 2— спиральный отвод; 3 — подшипниковый щит; 4 — электродвигатель; 5 — крышка; 6 — ручка; 7 — кабель электродвигателя

Рабочее колесо электронасоса типа ГНОМ полуоткрытого типа, литое, из износостойкого материала, закреплено на валу электродвигателя. Электродвигатель специального исполнения асинхронный с короткозамкнутым ротором. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках, установленных в верхней и нижней крышках. Между рабочим колесом и нижним подшипником размещена масляная камера с расположенным в ней узлом уплотнения. Масло в камере предназначено для смазки и охлаждения пар трения торцевых уплотнений. Оно же служит гидравлическим затвором для предотвращения проникновения перекачиваемой жидкости в полость электродвигателя. Наличие масляной камеры несколько усложняет эксплуатацию насосов типа ГНОМ по сравнению с эксплуатацией насосов типа ЦМК. Перекачиваемая жидкость засасывается рабочим колесом и подается в кольцевую щель между электродвигателем и кожухом. Далее жидкость попадает в напорный патрубок и нагнетается через резиновый рукав. Насосы типа ГНОМ способны перекачивать жидкость плотностью до 1250 кг/м3 при содержании твердых механических примесей максимальным размером до 5 мм до 10 % по массе.
За рубежом погружные электронасосы для перекачивания сточных вод получили большое распространение. Шведская фирма «Флюгт» выпускает большой ряд типоразмеров погружных насосов для сточных вод, включая и крупные насосы с подачей до 4000м3/ч. На рис. 2.27 показан один из таких насосов. Применение погружных насосов для перекачки сточных вод позволяет существенно уменьшить размеры насосных станций, а следовательно, снизить их стоимость.

Насосы для химически активных жидкостей. Насосы этого класса предназначены главным образом для химической промышленности. В системах водного хозяйства такие насосы применяют для перекачивания растворов различных реагентов, в первую очередь раствора коагулянта. Применяют их и для перекачивания агрессивных по отношению к черным металлам сточных вод промышленных производств. Типы и основные параметры центробежных насосов для химических производств указаны в ГОСТ 10168—75. Основные технические требования к таким насосам приведены в ГОСТ 15110—79Е. Согласно этим ГОСТам, насосы для химических производств изготовляются следующих типов:
X, АХ, ТХ — горизонтальные, консольные на отдельной стойке; ХБ — горизонтальные, межопорные, одноступенчатые и многоступенчатые, с рабочими колесами одностороннего входа;
ХД — горизонтальные, межопорные, с рабочими колесами двустороннего входа;
ХИ, АХИ, ТХИ — погружные, вертикальные, с опорами вне перекачиваемой жидкости;
ХП, АХП — погружные, с опорами в перекачиваемой жидкости.
Насосы указанных типов должны изготовляться следующих конструктивных исполнений: М — моноблочные; Р — с повышенным (избыточным) давлением на входе; О — обогреваемые или охлаждаемые; С — самовсасывающие.

Для особо химически активных жидкостей изготовляют центробежные одноступенчатые насосы из керамических материалов и эпоксидных смол. Типы и основные параметры таких насосов регламентированы ГОСТ 22570—77. Согласно этому ГОСТу насосы Должны изготовляться с подачей от 3 до 460 м3/ч и напором от 6 До 95 м. Наибольшее распространение имеют насосы типа X, АХ и ГХ. Эти насосы изготовляют на унифицированных опорных стойках и подшипниках. На рис. 2.28 показан разрез насоса X 20/31.

1 — рабочее колесо; 2 — сальник; 3 — защитная втулка; 4 — вал насоса; 5 — кронштейн

Материал проточной части насоса — высококремнистый сплав. Из такого же материала выполнена и защитная втулка вала.
Ранее в обозначения насосов для химических производств входили диаметр входного патрубка и число быстроходности. В ГОСТ 10168—75 приведена таблица замены устаревших обозначений насосов. Например, насос X 20/31 ранее обозначался 2Х-6, а насос АХ 90/19—5АХ-9.

Сегодня центробежные насосы представляют собой оборудование, которое используется для перекачки жидкости. Это обеспечивается за счет создания в нем центробежной силы.

Центробежный насос применяется для перекачки жидкости. Он может работать как на поверхности, так и на глубине.

Устройство такого самовсасывающего агрегата достаточно простое. Однако существует несколько его разновидностей. Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет производить работы даже на глубине. Об этом и стоит поговорить более подробно.

Современная классификация

Условно все виды центробежных насосов принято разделять на несколько основных типов, которые различаются между собой по принципу устройства рабочих органов. Среди них можно выделить:

1. Одноступенчатые агрегаты, которые являются самыми простыми в плане конструкции. Они могут производиться в горизонтальном или вертикальном исполнении.
2. Многоступенчатые агрегаты. Позволяют перекачивать куда больше жидкости, чем одноступенчатые собратья. Это достигается за счет использования не одного, а нескольких рабочих органов. Здесь таковыми являются колеса.
3. Полупогружные насосы также используются достаточно часто. Их конструкция может быть представлена только в вертикальном исполнении. Нижняя часть таких агрегатов может устанавливаться даже в воду.
4. Погружные агрегаты нашли свое применение в скважинах. Они представляют собой герметичный корпус, в который и помещается рабочий агрегат. Им не страшны никакие жидкие среды.
5. Двустороннего типа насосы используются тоже достаточно часто. В них нагнетательный и всасывающий элементы находятся на одной оси.
6. Герметичные агрегаты. Их прямое назначение заключается в работе с опасными химическими жидкостями. Такой насос состоит из герметичного корпуса и рабочего органа. Крепление колеса может быть выполнено в двух основных видах. В первом случае оно непосредственно крепится на вал двигателя, а во втором сцепление производится за счет использования магнитной муфты.

Это и есть основные виды центробежных насосов, которые нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

Вернуться к оглавлению

Основные элементы

Сегодня современные центробежные насосы разных типов имеют приблизительно одинаковую структуру. Здесь имеется корпус и рабочий орган, представляющий собой колесо. Разумеется, это не то колесо, которое мы привыкли видеть в стандартном исполнении. На нем расположены специальные лопасти, которые перемещают жидкость внутри агрегата. В результате действия центробежной силы жидкость перемещается от приемного устройства к выходному клапану. Здесь создается определенное давление. Под его действием она и начинает подниматься наружу или перемещаться.

На центробежных насосах достаточно часто устанавливается и другое оборудование, которое делает их конструкцию универсальной для использования по тому или иному назначению. К примеру, здесь могут быть расположены следующие элементы:

Для измерения разряжение воздуха в центробежном насосе можно использовать вакуумметр.

1. Приемный обратный клапан, который служит для предотвращения залива корпуса перед активацией системы. Здесь расположена сетка, играющая роль фильтрующего элемента.
2. Задвижка, позволяющая перекрывать воду и открывать ее поток.
3. Вакуумметр, предназначенный для измерения разряжения воздуха. Этот элемент конструкции очень важен. Он устанавливается в трубопроводе между насосом и задвижкой. Если в системе присутствует лишний воздух, то его обязательно необходимо удалять. Делается это с помощью специального крана, установленного в трубопроводе.
4. На напорном патрубке агрегата устанавливается манометр. Этот прибор служит для измерения давления, создаваемого насосом.
5. Предохранительный клапан, защищающий систему от гидравлического удара.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы

Как было выяснено ранее, основное назначение агрегатов данного типа является в создании напора жидкости для ее перемещения. Принцип работы центробежного насоса достаточно прост. В корпусе под действием вращения колеса создаются центробежные силы, которые заставляют жидкость перемещаться.

Причем назначение у насосов такого типа может быть разнообразным. Он необязательно используется только для перемещения воды. Его можно использовать для транспортировки и других жидкостей. Само рабочее колесо насаживается на рабочий вал. Тот, в свою очередь, соединяется с двигателем системы при помощи магнитной муфты. В результате вращения двигателя происходит вращение рабочего органа. Для перекачивания жидких веществ нет более удобного метода. Сегодня именно центробежные насосы заняли свою нишу в транспортировке жидких материалов.

Конструкция агрегата такова, что они работают исключительно в тех случаях, когда корпус насоса наполнен водой. Если он пуст, то происходит холостая работа оборудования. То есть вращение колеса есть, но при этом никакого перемещения нет.

Всасывающий патрубок предназначен для подачи жидкости внутрь агрегата. Здесь может находиться не только одно колесо, их может быть несколько. При этом все они надежно и жестко закреплены на валу двигателя. Когда насос включается, жидкость поступает в его корпус. Далее под действием центробежной силы, которая создается колесами, она начинает отбрасываться к его краям. Под действием этой силы происходит закачка воды в трубопровод. Именно такова конструкция центробежного насоса, который в последние годы становится незаменимым агрегатом во многих отраслях техники и науки.

Вернуться к оглавлению

Преимущества использования

Здесь можно выделить два основных типа преимуществ: конструктивные и функциональные. О них и стоит поговорить более подробно. Эти устройства весьма компактны. Здесь идет речь о представлении в относительно небольшом корпусе всех рабочих элементов. Для их установки не требуется большое пространство. Ввиду своей простоты, центробежные насосы имеют относительно небольшую массу и габариты. Разумеется, все зависит от мощности агрегата, но в большинстве случаев такой насос можно перемещать и одному человеку. Простота конструкции сказывается и на долговечности оборудования. К тому же такие агрегаты легко монтировать практически в любом месте.

Что касается функциональных преимуществ, то их здесь предостаточно. Подобные агрегаты плавно подают воду в систему, что достигается за счет использования системы гашения гидроудара. Такая система достаточно легко запускается и регулируется.

Стоимость центробежных насосов невелика. Именно поэтому они и пользуются весьма внушительным спросом на рынке. Стоит отметить, что их можно применять не только для перемещения чистых жидкостей, но и тех, которые содержат в своем составе различные примеси.

Вернуться к оглавлению

Применение в промышленности

Схема установки для добычи нефти: 1-центробежный насос; 2-электродвигатель; 3 — кабель в сборе; 4 -колонна насосно-компрессорных труб; 5-металлические пояса; 6- электрод; 7 — диэлектрический центратор; 8- кабель бронированный; 9 – сборка диодная; 10- уплотнительное устройство; 11-трансформаторная комплексная подстанция.

Сегодня центробежные насосы используются повсеместно. Их конструкция такова, что позволяет их монтировать в тех местах, где другое оборудование просто не может быть установлено ввиду больших габаритов. В химической и нефтяной отрасли эти агрегаты просто незаменимы. Они способны перемещать под высоким давлением тяжелые компоненты, различные смеси, кислоты, нефтепродукты и так далее. Все это сказывается на огромном спросе на такие агрегаты в современной газовой, нефтяной и химической промышленности.

При этом они способны поддерживать постоянное давление при изменении температуры рабочей жидкости. Это заставляет людей использовать подобные агрегаты для организации принудительной циркуляции в отопительных системах. При работе с котлом насосы просто необходимы. В большинстве случаев речь идет о циркуляции воды внутри замкнутого контура. Именно здесь и находят свое использование центробежные насосы. Благо их конструкция позволяет это делать.

Погружные агрегаты нашли свое применение при очистке воды из скважин.

Они могут применяться для работы с чистыми и загрязненными жидкостями. Именно поэтому погружные центробежные насосы часто используются для прокачки скважин после их бурения. Также подобные агрегаты находят себя при выкачивании воды из затопленных помещений. Вся жидкость в данном случае уходит в считанные минуты.

Самовсасывающий насос способен стать частью практически любого агрегата, который перегоняет жидкость практически любого уровня загрязненности.

Центробежный насос для воды, как один из видов динамических гидравлических устройств, применяется в водоснабжении, энергетической промышленности, водоотведении, автомобилестроении, теплоснабжении и других областях при перекачивании любых жидкостей, таких как вода, агрессивные химические реагенты, кислоты, топливо, сточные воды.

Устройство центробежного насоса представляет собой герметичный спиральный корпус, являющийся рабочей камерой, внутри которой жестко закреплен вал с рабочим колесом. Собранное устройство способно осуществлять работу, только если все его полости заполнены водой еще до запуска.

Центробежные насосы имеют такие основные узлы, как:

• корпус;
• всасывающий патрубок;
• нагнетательный патрубок;
• рабочее колесо;
• рабочий вал;
• подшипники;
• сальники;
• направляющее устройство;
• кожух.

Корпус (статор), всасывающий и нагнетательный патрубки

Корпус центробежного насоса является несущим элементом всей конструкции, он представляет собой стальную или чугунную чашу, внутри которой будет помещаться крыльчатка. Корпус имеет два отверстия: всасывающее с нижней стороны и выбрасывающее сбоку на ребре корпуса. На него крепятся все остальные детали. Чаще всего он бывает литым, спиральной формы, обусловленной гидродинамическими особенностями, необходимыми для придания жидкости правильного направления в ходе работы насоса. Корпус бывает как отдельным элементом конструкции с присоединяемыми патрубками, так и литым (в этом случае патрубки и корпус могут представлять собой единый блок). Кронштейн, с помощью которого вся конструкция крепится к какой-либо плоскости, является частью корпуса.

В нижнюю часть корпуса насоса ввинчивается всасывающий (принимающий) патрубок, необходимый для подачи воды внутрь рабочей камеры. Через этот патрубок насос соединяется с трубопроводом, погруженным в водоем либо другой источник жидкости, из которого будет происходить забор. В зависимости от конструкции, всасывающий патрубок может быть как литой частью корпуса насоса, так и отделяющейся.

На боковой стороне корпуса находится нагнетательный (отдающий) патрубок, осуществляющий выброс воды из рабочей камеры насоса. К нагнетательному патрубку будет подсоединяться напорный трубопровод, идущий к потребителю. Патрубок является литой частью корпуса.

Рабочее колесо (ротор)

Основным элементом, совершающим полезную работу в насосе, является рабочее колесо (крыльчатка).

Крыльчатка изготавливается из чугуна, меди или стали. Ротор состоит из двух соединенных дисков, между которых от центра к краям располагаются лопатки, изогнутые против оси вращения колеса. Центральная часть конструкции, имея отверстие (горловину) на одной из его сторон, равное по диаметру всасывающему патрубку, плотно прилегает к его входу для осуществления непосредственного контакта лопаток со всасываемой водой. Колесо помещено внутрь чаши корпуса и полностью «заполняет» собой рабочую камеру, что исключает щелевой переток жидкости, оставляя свободное пространство только в желобах диска.

Большая часть воды во время работы скапливается между лопастей, что позволяет ей при вращении колеса разбегаться от центра к краям под действием возникающей центробежной силы, без снижения напора. Отброшенная от центра вода образует у периферии повышенное давление и вытесняется через нагнетательный патрубок наружу, в то время как возникающее у центра диска разрежение всасывает жидкость через входной трубопровод, и поэтому перекачивание воды происходит постоянно. В некоторых моделях высокопроизводительных центробежных насосов на валу крепится несколько колес. Насосы этого типа называются многоступенчатыми. Для перекачки агрессивных химических веществ рабочее колесо может изготавливаться из керамики, каучука или других устойчивых материалов.

Рабочие колеса бывают нескольких видов:

• закрытого типа;
• открытого типа (где лопасти открыты и располагаются на одном диске);
• штампованные;
• литые;
• клепаные.

Открытые крыльчатки отличаются от закрытых расположением лопастей только на одном диске, без покрывающего. Эти крыльчатки применяются при низких давлениях и при перекачивании чрезмерно густых и загрязненных суспензий, что позволяет иметь свободный доступ к лопаткам для их очистки. В простых насосах колесо закрытое, при этом оба диска с лопатками изготавливаются в виде монолитной детали. Для больших, тяжелых насосов колесо изготавливается методом штамповки из стали. В зависимости от скоростей вращения, предусмотренная форма лопаток может быть как прямой, так и под углом. Для высокоскоростных насосов, для повышения производительности, лопатки начинаются от втулки. На вал такое колесо крепится шпонками. Клепаные же крыльчатки применяются в бытовых водяных насосах малой мощности.

Вал рабочего колеса

Вращательный момент передается рабочему колесу через вал, на котором колесо жестко закреплено.

Вал изготавливается из кованой стали, а для повышенной нагрузки — из легированной, со сплавом ванадия, хрома или никеля. Для работы с кислотами вал делается из нержавеющей стали. Сам вал устанавливается на подшипниках, это необходимо во избежание перекосов и вибраций насоса во время работы.

Вал рабочего колеса является едва ли не самой восприимчивой к повреждениям деталью. Вибрации, появляющиеся в результате неправильной балансировки вала, могут привести к неустойчивой работе или даже к разрушению насоса. Из-за большой скорости вращения рабочие валы агрегата изготавливаются с учетом критических оборотов.

Рабочие валы бывают следующих видов:

• жесткие;
• гибкие;
• слитные (рабочий вал насоса является одновременно валом двигателя).

Жесткий вал делается для спокойных режимов работы, когда не предъявляется высоких требований к эксплуатации и нет скоростей, превышающих допустимые. Гибкие валы применяются там, где необходима стабильность при возможном частом превышении критических оборотов. Небольшая разбалансировка масс при вращении способна привести к колебаниям и вызвать прогиб, разрушительный для вала. Вал должен быть хорошо сбалансирован статически, а в некоторых случаях динамически при помощи специальных станков. Слитный вал применяется в бытовых насосах, в этом случае крыльчатка крепится прямо на ротор электродвигателя.

Остальные составляющие центробежных насосов

Подшипники рабочего вала — необходимый элемент конструкции. Подшипники для насосов изготавливаются со вкладышами из чугуна, залитыми баббитом. Смазываются густой либо жидкой смазкой. В некоторых случаях в подшипниках предусмотрено водяное охлаждение масла. Охлаждение смазочного материала осуществляется как с помощью водяной рубашки, так и через змеевик.

В насосах могут применяться не только роликовые и шариковые, но и резиновые, текстолитовые и другие подшипники. Это тип подшипников на водяной смазке.

Задняя стенка (кожух) относится к корпусу. Она устанавливается непосредственно на корпус. Герметизация кожуха осуществляется путем прокладывания между стенкой и корпусом насоса резиновой прокладки, которая предотвратит проникновение внутрь воздуха, что может нарушить нормальную работу конструкции и снизить производительность насоса из-за падения разрежения. Чтобы в двигатель из рабочей камеры не проникла вода, на валу в месте его стыка с задней стенкой, в гнезде посажено уплотнение (сальник).

Направляющий аппарат представляет собой статичный диск с бороздками, направленными в противоположную сторону от вращения ротора. Направляющий аппарат необходим для уменьшения скорости воды на выходе из колеса и частичной трансформации энергии этой скорости в давление. В большинстве обычных насосов направляющий аппарат отлит из чугуна, а в специализированных — из бронзы или стали. Для бытовых насосов он может быть изготовлен из алюминия или пластмассы.

Сальники изготавливаются с мягкой набивкой из асбестового шнура, бумаги или хлопка. Набивка пропитывается салом на графите. Со стороны всасывания сальник делается с водяным затвором. Устройство такого сальника представляет собой муфту с уплотняющим кольцом, к которому подводится жидкость из нагнетательного трубопровода, предотвращая попадание воздуха внутрь рабочей камеры. В химических насосах затвор осуществляется жидкостью, подводящейся извне. Для перекачивания высокотемпературных жидкостей сальники должны иметь охлаждаемую конструкцию.

Для перекачивания жидкостей можно использовать разнообразное оборудование. Наиболее распространены центробежные насосы — технические характеристики и практичность устройств позволяют им пользоваться популярностью у частных заказчиков и специалистов промышленных предприятий.

Для подбора оптимального варианта оборудования необходимо ориентироваться в его разновидностях, условиях эксплуатации, параметрах разных моделей.

Устройство центробежного насоса

Центробежные агрегаты используются для перекачки жидкостей разного назначения: организации технического водоснабжения предприятий, обеспечения питьевой водой населения, полива объектов в сельском хозяйстве, подачи воды для бытовых нужд в частных хозяйствах, оборудованных автономными водопроводами.

Популярность центробежных устройств у потребителя определяется их эксплуатационными характеристиками:

• высокой производительностью;
• стабильностью параметров потока жидкости;
• возможностью проведения технического обслуживания своими руками;
• компактностью и легкостью;
• большим эксплуатационным ресурсом.

Важно! Необходимо учитывать при эксплуатации оборудования, что использовать центробежные насосы по назначению можно лишь после заполнения рабочей камеры водой — иначе возможна поломка устройства.

Требования к центробежным насосным агрегатам установлены в ГОСТ Р 54806*2011, Р 54805.2*2011, Р 54804.3*2011. Принцип работы центробежных агрегатов основан на перемещении жидкой среды посредством передачи ей энергии от вращающейся детали.

Конструкция агрегатов центробежного типа

Агрегат состоит из следующих узлов и деталей:

• Корпус спиральной формы (1) со всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые к устройству подключаются трубопроводы. Он соединяет все элементы насоса в единую гидравлическую машину.
• (2) , состоящее из двух дисков со вставленными между ними лопастями. Они имеют сложную форму, изогнутую в сторону, противоположную направлению вращения колеса.
• Узел уплотнения вала (3).
• Сам вал (4) , на котором жестко закреплено рабочее колесо.
• Подшипниковая (6) и несущая (7) опоры.
• Уплотнение масляной камеры подшипников (5).
• Глазок для контроля уровня масла в камере.

Помимо этих основных компонентов насос часто снабжается и дополнительной арматурой и приборами.

Это:

• Устройство для залива воды , т.к. для запуска агрегата и его нормальной работы инструкция требует, чтобы его камера должна быть заполнена.
• Манометр на напорном патрубке для измерения создаваемого насосом давления.
• Обратный клапан с сеткой на всасывающем патрубке, предназначенный для удерживания воды в камере и фильтрации поступающей в неё жидкости от твердых примесей.

Виды насосов

Центробежные насосы можно классифицировать в зависимости от нескольких параметров, что наглядно демонстрирует видео в этой статье.

Расположения устройства относительно жидкости, перекачиваемой им

Выпускаются насосы:

• , имеющие герметичный корпус;

• , осуществляющие забор жидкой среды посредством шланга, помещенного в источник.

Первый вид оборудования обеспечивает больший напор жидкости, но могут возникнуть трудности с обслуживанием. Преимуществами погружных устройств также можно считать отсутствие риска перегрева мотора, так как он помещен в холодную среду, бесшумность, наличие автоматического отключения вследствие критического снижения уровня жидкости, меньшую требовательность к качеству воды.

Поверхностные модели могут устанавливаться на площадки рядом с источником воды или на расстоянии. Они размещаются в кессонах, хозяйственных строениях или подвалах. Насосы поверхностного типа более надежны, так как не подвергаются разрушительному воздействию жидкой среды, их можно перемещать при необходимости, цена таких агрегатов ниже погружных.

Важно! При использовании эжекторов, погружающихся в источник вместе с всасывающей трубой или шлангом, можно повысить напор устройств.

На рынке представлены также полупогружные модели, помещенные в источник лишь частично. Они необходимы, например, чтобы выкачать жидкость из приямка.

Количество рабочих колес

Насосы могут быть:

1. (с одним колесом);
2. , оснащенными несколькими колесами, и характеризующиеся более сильным выходным напором.

Расположение вала

Ось вращения насоса может быть расположена горизонтально (наиболее распространенный вариант) и вертикально, что позволяет устанавливать насос в стесненных условиях (например, в скважинах).

Расположение патрубков

Обычно выходной патрубок располагается сверху, а всасывающий — по центру. Но существует разновидность оборудования, обозначаемая In-Line, где оба элемента находятся на одной оси, горизонтальной или вертикальной.

Также можно подразделить насосы по виду жидкой среды, ими перекачиваемой. В зависимости от этого используются устройства, подключаемые к водопроводу, оборудование, необходимое для оснащения канализационных систем, агрегаты, перекачивающие кислотные жидкости и т.д.

Уровень создаваемого напора позволяет разделить агрегаты на модели, имеющие различные характеристики центробежного насоса по этому показателю: с низким уровнем, средним или высоким.

Характеристики центробежных устройств

Правильно подобрать необходимое оборудование невозможно без понимания основных параметров, их взаимосвязи, условий эксплуатации. Можно выделить основные характеристики центробежных насосов: кпд, напор, подача, высота всасывания, мощность потребления и т.д.

• Подача (Q, м³/ч). Показатель определяет производительность агрегата, то количество жидкой среды, которое насос подает за единицу времени при развитии максимальной мощности.
• Напор (H, м. вод. ст.) . Характеристика обозначает разницу в давлениях между входным и выходным патрубками.
• Глубина всасывания (Нвс, м) . Параметр определяет, с какой глубины оборудование способно подавать воду.
• Полезная мощность (Nu, Вт) . Она характеризуется энергией, которая передается жидкости в насосе.
• Мощность на вале (Nw, Вт) . Эта характеристика центробежных насосов определяет энергию, передаваемой на вал агрегата. Она меньше полезной из-за гидравлических потерь и трения рабочего колеса.
• КПД оборудования (η,%) . Коэффициент представляет собой соотношение полезной мощности и этого же показателя на вале.
• Номинальное давление (PN, атм.) . Параметр определяет давление воды, при котором агрегат может постоянно работать.

Важнейшая универсальная характеристика центробежного насоса — зависимость напора центробежного устройства от его подачи при разном числе оборотов. Она создается во время проведения испытаний агрегатов в лабораторных условиях. Такое графическое отображение относится к основным документам конкретного насоса.

Универсальные рабочие характеристики насоса центробежного необходимы для определения числа оборотов, которое характеризуется максимальным КПД, то есть обеспечивает оптимальные параметры работы агрегатов.

Параллельно можно определить теоретические значения путем математических вычислений. Но невозможно точно оценить некоторые процессы, приводящие к потерям.

Они могут быть связаны с ударами на входе и выходе из рабочего колеса, вихреобразованием, гидравлическими потерями и т.д.). Поэтому теоретическая характеристика центробежного насоса и действительная могут различаться.

При работе насоса может возникнуть кавитация. Она объясняется следующим образом: если на каком-либо участке давление падает ниже давления насыщения, происходит образование мелких пузырьков с паром. Жидкость с паровыми пузырьками перемещается в область высокого давления. Пузыри начинают лопаться, возникает ударная волна, приводящая к разрушению деталей агрегата.

Чтобы этого не случилось, необходим кавитационный запас — превышение давления на входе в рабочее колесо над давлением насыщенных паров. Эта характеристика относится к одной из наиболее важных у центробежных насосов.

Рекомендации по подбору насоса для бытового водоснабжения

Важно! Проводя выбор центробежного устройства необходимо учитывать влияние на его стабильность и надежность некоторых факторов. К ним относятся: характеристики воды (жесткость, наличие примесей), возможность перепадов напряжения в сети, температурные показатели региона и т.д.

Не последнее значение при проектировании сети водоснабжения имеет производитель оборудования. Так как установленные агрегаты должны иметь адаптацию для работы в определенных условиях.

Краткая инструкция по выбору агрегата:

• Рассчитывается потребление всех имеющихся устройств отбора воды, определяется периодичность работы насоса.
• Анализируются глубина источника жидкости, место размещения насоса.
• Проводится расчет высоты подачи воды (для многоэтажных строений).
• Определяется дебет источника воды.

Стандартная суточная потребность в воде составляет: 95…250 л на одного человека (в соответствии с СНиП 2.04.01-85*) и до 600 л на 1 сотку территории (для полива участка). К этим цифрам необходимо прибавить потребление воды бытовой техникой (стиральными, посудомоечными машинами и т.д.).

Для расчета производительности насоса необходимо к общему суточному расходу прибавить 10%, чтобы быть уверенным, что воды хватит на все. Но важно иметь уверенность, что воды в имеющемся источнике хватит для обеспечения всех нужд и нормальной работы насоса.

Важно! При расчете напора необходимо учитывать, что каждые 10 м трубопровода, который соединяет рабочую камеру с краном, расположенного горизонтально, соотносятся с 1 метром напора (этот показатель может варьироваться в зависимости от диаметра трубы).

Популярные марки насосов для бытового использования, их параметры

Насосы центробежные: технические характеристики различных моделей:

Марка, тип	Потребляемая мощность, кВт	Производительность, м3/ч	Напор, м	Цена, руб.	Фото
ДЖИЛЕКС Водомет 150/45 А, погружной, вертикальный	1,4	9	45	8400 -10500
Grundfos SQ 3-80, погружной, для скважин	2,3	3,5	110	51000 -59300
DAB DP 102 M, поверхностный	0,79	1,77	27	13200 — 15800
HAMMER NAC800Р, поверхностный, одноступенчатый	0,8	3,6	40	3000
Водолей У 0.5-40 м, погружно	1	1,8	60	10500 -11400

При проведении анализа представленных на рынке моделей необходимо изучить имеющиеся у центробежного насоса характеристики, отзывы по эксплуатации оборудования, сделать анализ цен на него у поставщиков. Этот тип агрегатов относится к наиболее простым и функциональным. Правильно подобрав параметры оборудования, можно устроить надежную и долговечную систему водоснабжения.