Виды, устройство и принцип работы центробежных насосов

Алан-э-Дейл       20.04.2022 г.

Как сделать своими руками

Но не стоит отчаиваться потому, что существует множество альтернативных способов изготовления центробежного насоса, которые основаны на принципе центробежной подачи воды. В качестве примера приведем одну из многих технологий изготовления центробежного насоса своими руками.

Для этого вам потребуется:

  • корпус цилиндрического вида;
  • вал, на котором расположено рабочее колесо с лопастями.

Порядок же выполнения работ заключается в следующем:

  • указанный вал необходимо расположить внутри корпуса устройства;
  • необходимо придумать способ подачи воды к агрегату.

Таким образом, поступающая жидкость заставит крутить рабочее колесо, что, в свою очередь, способствует возникновению центробежной силы, которая и создаст необходимый напор воды.

Сферы применения

Благодаря своей универсальности, высокой эффективности и надежности центробежные насосы сегодня успешно применяются практически везде. Если говорить о наиболее популярных областях использования насосов центробежного типа, то сюда следует отнести:

  • организацию технического водоснабжения на предприятиях, работающих в различных отраслях промышленности;
  • перекачивание и транспортировку технических жидкостей различного типа между объектами производства;
  • оснащение систем полива растений и подачу воды на животноводческие фермы;
  • организацию системы водоснабжения населенных пунктов;
  • оснащение автономных систем водоснабжения, используемых собственниками загородных домов и дач для бытовых нужд и организации полива растений на приусадебном участке.

Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Для того чтобы понять, в чем состоит причина универсальности и высокой эффективности гидромашин центробежного типа, следует разобраться в том, из каких конструктивных элементов состоит и как работает такое оборудование.

Устройство насоса

В спиралевидном корпусе агрегата на валу находится рабочее колесо (или несколько у многоступенчатых насосов). Оно представляет собой передний и задний диски (или только задний), между которыми находятся лопасти.

Прокачиваемая жидкость с помощью всасывающего (принимающего) патрубка подается в центральную часть колеса. Вал приводится во вращение электродвигателем. Вода за счет центробежной силы выталкивается от центра рабочего колеса к его периферии. Тем самым в центре колеса создается разреженное пространство, область низкого давления. Это способствует притоку новой воды.

Основные разновидности

Вихревые насосы по своему конструктивному исполнению делятся на две категории:

  1. открыто-вихревые;
  2. закрыто-вихревые.

Насосы первого типа отличаются следующими конструктивными особенностями.

  • Лопасти, которыми оснащена крыльчатка, имеют удлиненную форму.
  • Крыльчатка, если сравнивать ее с просветом рабочего канала, отличается уменьшенным диаметром.
  • Кольцевой канал соединен с напорным патрубком.

Схема вихревого насоса с открытым каналом

Электронасосы закрыто-вихревого типа также обладают определенными конструктивными особенностями.

  • Лопатки насосов данного типа, если сравнивать их с подобными элементами открыто-вихревых устройств, более короткие и располагаются на поверхности рабочего колеса под разными углами.
  • Поперечное сечение внутренней камеры равно диаметру рабочего колеса.
  • Кольцевой канал закрыто-вихревых насосов соединяется и с принимающим патрубком, и с выходным.

Схема вихревого насоса с закрытым каналом

Естественно, различия затрагивают не только конструкцию насосного оборудования указанных типов, но и принцип действия таких устройств. Насосы открыто-вихревого типа функционируют следующим образом.

  1. Перекачиваемая жидкость по принимающему патрубку поступает во внутреннюю рабочую камеру.
  2. Захваченная вращающейся крыльчаткой, перекачиваемая среда попадает в кольцевой канал.
  3. Вихревой поток перекачиваемой жидкости, перемещаясь по кольцевому каналу, способствует формированию напорного потока, который и направляется к выходному патрубку.

Поскольку диаметр крыльчатки у насосов закрыто-вихревого типа, как уже говорилось выше, равен поперечному сечению рабочей камеры, жидкость из входного патрубка сразу попадает в кольцевой канал, где и создается напорный поток.

Многоступенчатый вихревой насос открытого типа

Классифицируют насосы вихревого типа и по их расположению относительно перекачиваемой среды. Так, в зависимости от данного параметра различают:

  • устройства погружного типа, которые, как понятно из их названия, в процессе эксплуатации находятся в толще перекачиваемой среды (используют такие насосы как в бытовых, так и в промышленных целях, перекачивая с их помощью чистые жидкости не слишком высокой вязкости);
  • насосы поверхностного типа, которые располагают в непосредственной близости от резервуара с жидкой средой или скважины, надежно защищая их корпус от попадания жидкости (оборудованием данного типа оснащают оросительные системы и системы подачи воды для бытовых целей).

Поверхностный вихревой насос бытового применения, предназначенный для подачи чистой воды из скважин или колодцев

Кроме вихревых насосов классической конструкции, современная промышленность выпускает совмещенные устройства.

  • Насосы свободно-вихревого типа имеют конструкцию, которая позволяет им перекачивать сильно загрязненные жидкие среды. Данные устройства применяют в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для оснащения очистных сооружений и в горнодобывающей промышленности (без помощи такого оборудования не обходится бурение скважин, из которых необходимо откачивать жидкие среды).
  • Насосы центробежно-вихревого типа способны работать с жидкими средами, температура которых доходит до 105°. Конструктивной особенностью таких насосов является то, что они оснащены сразу двумя рабочими колесами: центробежным и вихревым. За счет такой конструктивной особенности данное оборудование отличается значительно более высоким КПД (по сравнению с классическими вихревыми устройствами).
  • Вакуумные насосы вихревые могут использоваться в качестве воздуходувки или для откачивания воздуха – создания неглубокого вакуума. Такие насосы просты в использовании и не нуждаются в сложном техническом обслуживании. Они находят широкое применение в качестве теплового аппарата, при помощи которого обеспечивается подача и распространение требуемого количества теплого или холодного воздуха. В частности, такое оборудование успешно используют для сушки стеклотары, с его помощью осуществляют аэрацию искусственных и естественных водоемов.

Принцип работы

Название агрегата этого вида образованно из двух слов: «центр» и «бег».

Поэтому принцип действия центробежного насоса заключается в следующих важных моментах:

  • корпус агрегата наполняется водой посредством использования всасывающего шланга;
  • от поступления воды приходит в движение рабочая крыльчатка;
  • при движении рабочего колеса возникает центробежная сила, которая отталкивает воду от центра по бокам;
  • в результате возникает высокое давление, выталкивающее воду из корпуса насоса в напорный трубопровод;
  • когда создается повышенное напор воды в подающем шланге, в это время в центре рабочего колеса давление заметно снижается, что в свою очередь, способствует подаче новой порции жидкости.

Циклические действия по вышеуказанному способу, по сути, и представляют собой принцип действия центробежного насоса.

Особенности монтажа

При выборе модели нужно учитывать и тот факт, что подключение поверхностного насоса несколько отличается от установки насоса в скважину.

Монтаж поверхностного насоса

Простота в использовании поверхностных моделей заключается не только в легкости фиксации агрегата и его подключения, но и в том, что для этого не следует специально подбирать место, так как в его качестве выступает любой удобный участок земли непосредственно около скважины.

Схема установки поверхностного центробежного насоса для скважины

Этапы монтажа:

  • определите место размещения оборудования, разровняйте площадку;
  • установите насос в соответствующем рекомендациям производителя положении и зафиксируйте его с помощью крепежных элементов;
  • присоедините шланг и обратные клапаны;
  • перед тем, как опустить шланг в трубопровод, осуществите и проверьте подключение ко всем коммуникациям;
  • заполните камеру насоса водой;
  • проверьте работоспособность системы и настройте параметры ее работы.

Схема установки погружного насоса в скважину

Установка погружного и полупогружного насоса

Несмотря на то, что тип размещения погружного и полупогружного насоса отличаются, схема их установки едина. Единственным отличием является необходимость разместить при монтаже полупогружной модели вспомогательные поддерживающие направляющие и при размещении самого насоса предотвратить контакт верхней части корпуса (с двигателем) с водой.

Этапы размещения;

  • обследуйте на предмет механических повреждений сам насос, контакты и скважину;
  • установите обратный клапан;
  • подключите аппарат ко всем необходимым коммуникациям;
  • присоедините к агрегату страховочный трос;
  • выполните погружение или установку в соответствии с рекомендациями производителя;
  • осуществите пробный запуску и настройте рабочие параметры установки.

Как работает насос

Многоступенчатый насос является более новым агрегатом, устройство которого имеет некоторое количество рабочих колес и ступеней. Данные ступени расположены друг за другом. Когда будете выбирать выборе центробежного насоса необходимо учесть каким образом вал уплотнен. Новые модели имеют отличие и это отличие заключается в торцевом уплотнении, а старые модели имеют сальниковую нагрузку. Первый вариант сохраняет герметичность устройства и не допускает протечек. Если насос будет работать с какими-либо вибрациями или его вал будет не значительно смещен, то это не будет причиной протечки.

Недостатки

Как и любое устройство, помимо положительных характеристик, такой насос имеет и недостатки:

  • В результате нестабильности в электрической цепи может возникать нестабильная подача воды.
  • При первом запуске насоса, во избежание поломки, необходимо заливать жидкость в рабочую камеру ручным способом.
  • При попадании воздушных масс в спираль, есть большая вероятность выхода из строя подшипников и других комплектующих, что способствует снижению функциональных характеристик насоса.

Подводя итоги, стоит отметить, что центробежные насосы не прихотливы в своей работе, легко монтируются и достойно выполняют свою функцию, соответствуя при этом всем заявленным характеристикам.

Рекомендации по выбору насоса для скважины

Среди различных видов насосного оборудования, используемого для откачивания воды из скважины или колодца, наибольшей популярностью пользуются именно погружные устройства. Объясняется такая популярность целым рядом достоинств погружных насосов, к числу которых следует отнести:

  • отсутствие шума при работе;
  • возможность обеспечения бесперебойной подачи воды из обслуживаемой скважины;
  • легкость монтажа;
  • возможность обеспечить подачу воды из скважин значительной глубины;
  • компактные габариты;
  • отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении приводного двигателя;
  • антикоррозионные свойства материалов, из которых изготавливается корпус.

Выбирая такое устройство, следует обращать внимание на такие параметры, как:

  • суммарная потребность точек водозабора в воде, которую должен обеспечить подбираемый насос;
  • характеристики скважины, из которой предстоит откачивать воду (диаметр и глубина);
  • геологические данные участка, на котором выполнено бурение скважины (глубина, на которой располагаются подземные воды, тип почвы и др.);
  • наличие на участке, на котором планируется установить насосное оборудование, источника электропитания.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

К основным техническим характеристикам, по которым осуществляется выбор насосного оборудования, являются:

  • производительность устройства, которая характеризует, какое количество жидкости оно способно перекачать за единицу времени;
  • напор (данный параметр, измеряемый в метрах водяного столба, указывает на то, на какую высоту и на какое расстояние насос способен транспортировать жидкость по трубопроводной системе).

Такой подход при выборе насосного оборудования даст вам возможность в дальнейшем модернизировать свою насосную станцию, если в этом возникнет необходимость.

Установка насосов глубинного типа, как правило, не вызывает особых сложностей, выполнить ее можно, даже не имея опыта осуществления подобных процедур. При эксплуатации погружных насосов, как и насосного оборудования любого другого типа, следует не забывать об их регулярном техническом обслуживании, которое значительно продлит срок их безаварийного использования.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Оценка статьи:

Распространенные поломки центробежных насосов и методы их устранения.

Центробежный насос — достаточно простое оборудование. Часть неисправностей потребует вмешательства специалистов, которые проведут необходимый ремонт. Но определенный список нештатных режимов работы или неполадок можно устранить самостоятельно.

  1. При уменьшении напора следует проверить входной патрубок. Если на нем установлены фильтры грубой очистки — провести профилактику. Не лишним будет удаление налета на стенках трубопровода входящего контура.
  2. Снижение напора устраняется на насосах, оснащенных регулятором оборотов двигателя. По контрольному манометру определяется давление жидкости на выходе, если оно не соответствует номинальному — увеличивается частота вращения привода.
  3. Повышенный шум, биение вала, вибрация прямо показывает на необходимость замены сальников или обслуживание подшипников. Также это может свидетельствовать о разбалтывании соединений на корпусе. Перед затяжкой следует обязательно отключить устройство и дать двигателю остыть.
  4. Появление протечек, поток жидкости из кранов под большим давлением свидетельствует о превышении насосом потребностей системы. Снижение подачи производится установкой регулировочной арматуры на входе или гидроаккумулятора с датчиком на выходе.
  5. Прекращение подачи воды чаще всего связано с попаданием воздуха в систему. Это может свидетельствовать как об отсутствии жидкости на входе, так и превышении номинальной высоты кавитации. В этом случае требуется тщательно проверить состояние источника воды.
  6. Избыточное выделение тепла — сигнал о том, что пора провести профилактику. Осмотреть подшипники, проверить затяжку сальников, заменить смазку, очистить контактные и клеммные элементы.

Однако никто не застрахован от неожиданностей. Поэтому разумно проводить периодические осмотры оборудования и профилактику.

Источники

  • https://www.vseoburenii.ru/instrumenty/konstrukciya-centrobezhnogo-nasosa.html
  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/236460
  • https://vodatyt.ru/nasos/tsentrobezhnyy.html
  • http://livelyday.ru/met-all.org/nasosy/tsentrobezhnyj-nasos-ustrojstvo-printsip-dejstviya.html
  • https://pronpz.ru/nasosy/centrobezhnye.html
  • https://stankiexpert.ru/spravochnik/pnevmatika/tsentrobezhnyi-nasos.html
  • https://tehnika.expert/dlya-sada/nasos/centrobezhnyj.html

Особенности конструкции и принцип действия

Если рассмотреть устройство центробежного насоса в разрезе, то в конструкции такого оборудования можно выделить следующие элементы.

  • Электродвигатель в устройстве центробежного насоса играет роль приводного элемента. Та часть внутренней конструкции центробежного насоса, где располагается его приводной электродвигатель, тщательно герметизируется, что необходимо для защиты силового агрегата от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Вал насоса передает вращение от электродвигателя рабочему колесу.
  • Конструкция центробежного насоса обязательно включает в себя рабочее колесо, на внешней цилиндрической поверхности которого расположены лопатки, перемещающие перекачиваемую жидкую среду по внутренней камере устройства.
  • Подшипниковые узлы обеспечивают легкое вращение вала с зафиксированным на нем рабочим колесом.
  • Уплотнительные элементы защищают узлы внутренней конструкции гидромашины от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Корпус насоса, как правило, выполнен в форме улитки и оснащен двумя патрубками – всасывающим и напорным.

Основные части центробежного насоса

Конструктивная схема центробежного насоса, кроме вышеперечисленных деталей, может включать в себя ряд дополнительных элементов:

  1. шланг, по которому перекачиваемая жидкая среда поступает в напорную магистраль;
  2. шланг, по которому жидкость поступает во внутреннюю камеру устройства;
  3. обратный клапан, препятствующий перемещению уже перекачанной жидкой среды в обратном направлении;
  4. фильтр грубой очистки, не дающий твердым включениям, содержащимся в составе жидкой среды, попадать во внутреннюю часть помпы;
  5. вакуумметр, при помощи которого осуществляется контроль за степенью разреженности воздуха в рабочей камере;
  6. манометр, посредством которого можно контролировать давление потока жидкой среды, создаваемого насосным оборудованием;
  7. элементы запорной арматуры, позволяющей регулировать параметры потока жидкой среды, поступающей в насос и выходящей из него.

Устройство насосной части оборудования центробежного типа

Устройство и принцип действия любых центробежных насосов отличаются простотой. Так, принцип действия центробежного насоса заключается в следующем.

  • Жидкая среда, попадающая во внутреннюю рабочую камеру, захватывается лопатками рабочего колеса и начинает перемещаться вместе с ними.
  • Под воздействием центробежной силы жидкая среда отбрасывается к стенкам рабочей камеры, где создается избыточное давление.
  • Находясь под избыточным давлением, жидкая среда выталкивается через напорный патрубок.
  • В тот момент, когда жидкая среда из центральной части рабочей камеры отбрасывается к стенкам, создается разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание новой порции жидкости через входной патрубок.

Принцип действия центробежного насоса

Принцип работы центробежного насоса, описанный выше, относится к моделям как поверхностного, так и погружного типа. Основную функцию центробежного насосного оборудования выполняет рабочее колесо с лопатками. В соответствии с описанным выше принципом действия центробежных насосов такие устройства обеспечивают всасывание перекачиваемой жидкой среды и ее выталкивание в напорную магистраль в постоянном режиме, что гарантирует стабильность параметров создаваемого потока.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Преимущества:

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

Недостатки

  • Невозможность «самовсасывания»
  • Большой риск кавитации
  • Производительность сильно зависит от напора
  • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
  • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
  • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
  • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

Виды самовсасывающих насосов: устройство и принцип действия

Что касается основных видов самовсасывающих насосов, то они имеют различный принцип действия, поэтому стоит рассмотреть их отдельно друг от друга.

Центробежный самовсасывающий насос

Итак, центробежный самовсасывающий насос представлен конструкцией улиточного типа, внутри которой расположен двигатель, на валу которого закреплена крыльчатка. Над крыльчаткой в корпусе проделано выпускное отверстие, а в торцевой – впускное (непосредственно напротив вала).

Рассмотрим принцип действия данного устройства. При движении крыльчатки в торцевой части корпуса создается разрежение (это происходит за счет центробежной силы). В результате вода перемещается из центральной части устройства в боковые, где давление сильно повышается и вода фактически выталкивается в напорную трубу.

В центральной же части устройства давление существенно снижается, благодаря чему новая порция воды поступает в насос. Что любопытно, подача воды осуществляется фактически бесперебойно, что позволяет использовать насос без доливки жидкости.

Центробежные насосы чаще всего используют для выкачки сложных жидкостей:

  • вязких;
  • с наличием твердых частиц;
  • абразивных.

Именно благодаря этой способности центробежные насосы используют преимущественно в промышленности. Если вести речь о бытовом применении, то можно смело использовать центробежные модели для перекачки воды из застоявшегося не очень прозрачного водного источника: устройство вполне успешно перекачивает воду со сгустками ила, тиной и пр.

Вихревой самовсасывающий насос

В конструкции вихревого насоса есть одна особенность, отличающая его от центробежного: наличие импеллера вместо крыльчатки. Этот элемент качает воздух во внутреннее пространство «улитки», где он смешивается с водой и выходит через отводящую трубу.

Во время выхода воздуха наружу жидкость циркулирует в замкнутом цикле и во время прохождения газообразной среды через жидкость возникает разряжение во всасывающей трубе, которая затягивает новую порции воды. Дальнейшая часть работы вихревого насоса совпадает с центробежным.

Кстати, в отличие от центробежного, вихревой насос вполне может быть включен даже при отсутствии воды в корпусе, поскольку он работает не только с водой, но и с водно-газовой смесью. А это означает, что устройство запустится даже на основе воздуха.

Подготовка к работе

В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую». Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения. Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов. Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы. На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.

Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы. Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан. Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.

Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.

Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.

Заливка воды из резервуара

Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем. В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса. Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.

Схема заливки насоса из резервуара

Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.

Классификация

Погружные центробежные скважинные насосы могут отличаться по конструкции, принципу работы и сфере применения. По особенностям расположения внутренних деталей выделяются:

  • одноступенчатые – имеют одно рабочее колесо;
  • многоступенчатые – состоят из двух и более крыльчаток, расположенных последовательно. Такое оборудование отличается более мощным напором, так как при прохождении каждого из рабочих колес, давление возрастает.

Также оборудование подразделяется на подгруппы, зависимо от типа установки:

  • поверхностные – располагаются на поверхности земли, в непосредственной близости от скважины. Жидкость поднимается наверх через опущенный вниз шланг. Такое оборудование эффективно только, если глубина составляет не более 8 метров. Преимуществами является простое техобслуживание и доступная стоимость, а недостатками – потребность монтажа в помещении, защищенном от влаги, регулярное техническое обслуживание, быстрый износ и потребность в принудительном охлаждении;
  • полупогружные – в выкачиваемую жидкость опускается только улитка и частично корпус;
  • погружные – наиболее надежный и самый распространенный вид центробежного оборудования. Благодаря герметичному корпусу, устройство полностью опускается в воду, что позволяет выкачивать воду с глубины более 100 метров. Также обеспечивается естественное охлаждение, что повышает надежность и стабильность работы оборудования. Единственным минусом является относительно высокая стоимость и сложность монтажа.

Помимо этого, оборудование разделяется на две группы, зависимо от расположения крыльчатки:

  • вертикально – применяется для погружных моделей;
  • горизонтально – используется в поверхностных устройствах.
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.