Горизонтальное исполнение - слишком обобщенный параметр, чтобы соответствующие ему насосы различных типов можно было бы охарактеризовать набором общих свойств и выделить ряд общих областей применения. В пределах одного типа насосов исполнение может в различной степени влиять как на конструкцию, так и на выполняемые машиной функции.
Ниже будут рассмотрены наиболее часто встречающиеся типы насосного оборудования, конкретные представители которых могут иметь горизонтальное исполнение.
Центробежные насосы
Как одни из наиболее широко распространенных типов, центробежные насосы встречаются как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении, причем разнообразие конкретных разновидностей велико. Центробежные насосы часто используются для перекачивания большого объема жидкостей на различных производствах и предприятиях, где, как правило, проблема свободного пространства не является критичной. По этой причине виды центробежных насосов в горизонтальном исполнении многочисленны и разнообразны.
Горизонтальное размещение позволяет легко подключать насос к приводу посредством соединения вала двигателя и вала насоса с помощью муфты. В большинстве случаев насос и двигатель монтируются сразу на общей раме и представляют собой отдельную технологическую единицу. Также на одной раме может быть расположено несколько насосов и приводов, объединенных в единый насосный агрегат.
Поршневые насосы
Поршневые насосы достаточно компактны в сравнении с другими типами. Кроме того, принцип их действия не накладывает жестких требований к положению рабочих камер и поршней. Более того, конструкция насоса чаще всего позволяет без нарушения работоспособности перемещать насос из горизонтального положения в вертикальное, оставляя лишь проблему крепления. Поршневые и плунжерные насосы часто применяются в установках (в том числе мобильных) высокого давления, в которых они крепятся горизонтально вместе с приводом на одной платформе или раме.
Поршневые насосы, работающие с большим числом оборотов или создающие значительный напор, обычно стараются изготавливать в горизонтальном исполнении, так как в этом случае проще обеспечить устойчивость и жесткость крепления насоса и привода. Возвратно-поступательный характер работы поршневых насосов обуславливает различного рода пульсационные нагрузки на детали и соединения агрегата, которые могут негативно влиять насос вплоть до поломки.
Винтовые насосы
Используемые для перекачивания вязких сред, винтовые насосы получили широкое распространение в самых разных областях промышленности. Обычно винтовые насосы монтируются на раме вместе приводом в горизонтальном положении, что облегчает как сам монтаж и доступ к насосу для его дальнейшего обслуживания, так и присоединение входного вала к выходному валу двигателя. Различные по конструкции, горизонтальные винтовые насосы могут иметь патрубки, оси которых будут лежать в одной плоскости или в перпендикулярных плоскостях.
Изготовление винтового насоса в вертикальном исполнении не является оправданным, если доступное для его размещения пространство не является лимитирующим фактором, так как в подобном случае возникает необходимость решения проблем, связанных с креплением насоса, обычно имеющего значительную длину в сравнении с остальными габаритными размерами.
Для выполнения некоторых задач горизонтальное расположение винтового насоса является обязательным, если входной патрубок имеет вид приемного бункера, со дна которого перекачиваемая среда захватывается винтом и нагнетается в выходной патрубок. Такой вариант загрузки можно встретить в пищевой промышленности, процессах с использованием или получением пластических масс и т.д.
Свойства горизонтальных насосов:
Сварной стальной скид:
Модульная конструкция
Двигатели
Корпус камеры сгорания:
Стандартный и усиленный
Доступная мощность
Впускной коллектор:
Конструкция из нержавеющей стали 316 Многоступенчатый центробежный насос
Фланцевый нагнетательный патрубок насоса
Двойная гибкая муфта двигателя
Настраиваемая в эксплуатационных условиях фундаментная рама насоса
Технические характеристики горизонтальных насосов
Производительность от 11 до 3240 м³/ч
Напор от 10 м до 2000 м
Область применения горизонтальных насосов
Горнодобывающая промышленность
Закачивание жидкости на месторождении
Трубопроводы
Откачка воды
Удаление окалин на сталелитейных заводах
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH1)
- Максимальный напор до 160 м
- Температура рабочей среды: - 60 +250 °C.
Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации OH1 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH2)
Описание и технические характеристики
- Максимальный напор до 380 м
- Температура рабочей среды: - 150… +450 °C.
Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.
Конструкция и чертеж
Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 6400 м³/час
- Максимальный напор до 180 м
- Температура рабочей среды до +160 °C.
Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.
Основные параметры насоса
Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)
Описание и технические параметры
Максимальный расход до 10000 м³/час
- Максимальный напор до 150 м
- Температура рабочей среды: -30 +250 °C.
Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.
Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)
Технические параметры
Максимальный расход до 1000 м³/час
- Максимальный напор до 250 м
Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.
Расходные характеристики
Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)
Описание и технические характеристики
Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.
Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.
Максимальный расход до 2000 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 650 м
- Температура рабочей среды до +200 °C
Основные узлы насоса
1 - Корпус
2 - Импеллер
3 - Изнашиваемые кольца
4 - Основной вал
5 - Уплотнения вала
6 - Корпус подшипника
7 - Подшипники
8 - Лабиринтные концевые уплотнения и дефлекторы
Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)
Описание и технические характеристики
Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.
Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации
Максимальный расход до 500 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 750 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.
Особенности конструкции
Корпус . Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.
Ротор насоса в сборе . Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.
Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.
Уплотнения вала . В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.
Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.
Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 1600 м³/час
- Максимальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды: - 40 +210 °C.
Центробежные насосы по стандарту API соответствует типу BB3 и соответственно имеют центробежную многоступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и взаимно компенсированными рабочими колесами
Расходные параметры насосов
Многоступенчатые бочкообразные насосы, API 610 (конфигурация BB5)
Описание и технические характеристики
Предназначены для высокого давления, высокой температуры, высокой скорости, при работе в тяжелых условиях в технологических и промышленных сферах.
- Максимальный расход до 1100 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 5000 м
- Температура рабочей среды до +400 °C
Центробежные насосы класса ВВ5 по API 610, также известные как «бочкообразные насосы» из-за цилиндрической формы наружного корпуса, – это насосы высокого давления с тремя или более лопастями. В качестве нагнетательных насосов на нефтеперерабатывающих заводах они создают высокое давление на вещества для перекачки их в реакционные колонны.
Особенности конструкции центробежных насосов
Конструкция для работы в тяжелом режиме полностью соответствует API610
- Корпус (усиленная двойная структура) . Цилиндрическая ковка из высококачественной высокосортной стали обеспечивает прочность, необходимую для безопасной работы при высоком давлении при любой температуре. Высокоточная ковка делает корпусные детали более надежными, чем литые корпусы.
- Внешний корпус с радиальным разъемом металл-к-металлу с прокладкой с контролем сжатия гарантирует превосходное уплотнение без смещения и обеспечивает герметичное удержание веществ с высокой температурой и под высоким давлением.
- Внутренний корпус выполнен с прецизионной обработкой заготовки из кованой стали, что улучшает конечные механические параметры - точность машинной обработки, малая шероховатость поверхности при гарантированной прочной структуре металла во всем теле корпуса.
- Ротор в сборе промышленного насоса – это основа любого вращающегося механизма – в первую очередь аккумулирует высокие технологии для достижения большой производительности и надежности.
- Балансировочный диск , уменьшает осевую нагрузку до оптимального уровня и продлевает срок службы подшипника. Балансировочный диск расположенный позади последнего импеллера, снижает распорное усилие на вал ротора, вызванное рабочими колесами, и таким образом уменьшает нагрузку на подшипники.
- Основной вал разработан для обеспечения минимального смещение вала, чтобы максимально повысить срок службы подшипника и уплотнения.
- Рабочие колеса (импеллеры) спроектированы с помощью новейших компьютерных программ анализа гидродинамики с тем, чтобы оптимизировать производительность и динамические характеристики. Рабочие колеса для минимизации вибраций вала и для его сбалансированного вращения зафиксированы на валу с помощью прессовых посадок, разрезных колец и двойных ключей.
Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS6)
Описание и технические характеристики
Максимальный расход до 1200 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды от «-» 120 до +150 °C
Основное предназначение насосов API610 класс VS6 – это перекачка текучих веществ с низкой температурой, а также крайне летучих и горючих веществ при нефтегазоперерабатывающем и нефтехимическом производстве. Для нагнетания высокого давления насосы могут иметь до 20 лопастных ступеней. В вертикальных насосах также используются высокие технологии для предотвращения утечек опасных веществ и обеспечения безопасной, бесперебойной работы.
Конструкция и спецификация насоса для работы в тяжелом режиме
1 - Крепление ведущего элемента
2 - Муфта
3 - Вал насоса
4 - Уплотнения вала
5 - Ротор
6 - Изнашиваемые кольца
7 - Внутренняя втулка
8 - Головка
9 - Чаша
10 - Внешний корпус
11 - Нижний вкладыш
12 - Колонна
2.3. Центробежные насосы
2.3.1. Устройство и принцип действия. Классификация
Центробежные насосы используются для циркуляции воды в системах теплоснабжения, водяного отопления, вентиляции и кондициони-
рования воздуха, питания котлов, подачи воды в камеры орошения и во
многих других случаях
Основными элементами, общими для всех разнообразных конструкций центробежных насосов, являются (рис. 2.9): всасывающий патрубок, рабочее колесо с лопатками, корпус спиральной формы и напорный патрубок.
Всасывающий патрубок соединяет корпус насоса с всасывающим трубопроводом, напорный патрубок – с напорным трубопроводом. Рабочее колесо насоса жестко насажено на вал, представляет собой еди-
ную отливку и имеет передний и задний диски с изогнутыми лопастями между ними. Корпус насоса не является осесимметричным; между вне-
шним обводом колеса и корпусом имеется спиральная камера (спиральный отвод), по которой жидкость плавно отводится от рабочего колеса в напорный трубопровод.
Рис. 2.9. Конструкция одноступенчатого центробежного насоса 1 – всасывающий патрубок; 2 – рабочее колесо с лопатками; 3 – корпус; 4 – напорный
патрубок; 5 – спиральный отвод
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Жидкость при вращении рабочего колеса под действием центробежных сил движется от его центра к периферии и далее поступает в спиральную камеру, напорный патрубок и напорный трубопровод. В спиральном отводе скорость снижается, и происходит частичное преоб-
разование кинетической энергии в потенциальную. В центральной части
колеса образуется вакуум, под действием которого происходит поступление жидкости в насос из всасывающего трубопровода. При вращении колеса обеспечиваются непрерывное движение жидкости и ее поступ-
ление в сеть
Центробежные насосы относятся к лопастным. Классификация и
сравнение различных конструктивных типов лопастных насосов прово
дятся по обобщенному критерию – коэффициенту быстроходности
где Q – подача, м3 /с;
H – напор, м
– частота вращения рабочего колеса, об/мин.
Зависимость (2.19) характеризует не насос в целом, а одно рабочее колесо. Рабочее колесо с двусторонним входом следует рассматривать
как два параллельно соединенных колеса, и в зависимость (2.19) под-
ставляется величина Q/ 2 . Для многоступенчатых насосов с последова-
тельным соединением рабочих колес подставляется напор, деленный на
число ступеней, т.е. подставляется напор от одной ступени.
В зависимости от значений рабочие колеса подразделяются на 5
основных типов (рис. 2.10, табл. 2.3).
Рис. 2.10. Рабочие колеса различных по быстроходности насосов
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Таблица 2.3
Классификация насосов по коэффициенту быстроходности
Наименование типа | Коэффициент | Соотношение |
||
рабочего | быстроходности, | размеров колеса |
||
рабочего колеса |
||||
D2 /D0 (рис. 2.1) |
||||
Центробежные тихоходные | ||||
Центробежные нормальные | ||||
Центробежные быстроходные | ||||
Диагональные | ||||
Осевые (пропеллерные) |
С увеличением значений коэффициента быстроходности увеличивается подача и снижается напор насоса, меньше диаметры рабочих
колес и отношения D 2 /D 0 , меньше размеры и массы насосов. Форма
колеса постепенно переходит из радиальной в осевую, направление по-
тока приближается к оси насоса, увеличивается относительная ширина лопастей на выходе из колеса, больше КПД насосов. Тихоходные насосы имеют малые подачи при больших напорах, а быстроходные – большие
подачи при малых напорах
В современной технике применяются лопастные насосы различных
типов, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностя-
ми и эксплуатационными данными
Классификация центробежных насосов проводится по следующим
признакам
по развиваемому напору – низконапорные (H = 20 – 60 м) и высо-
конапорные (H > 60 м);
по величине подачи – малые (Q < 0,2 м3 /с) и крупные (Q > 0,2 м3 /с);
по числу ступеней – одноступенчатые (с одним рабочим колесом) и многоступенчатые (с последовательным соединением рабочих
по числу потоков в насосе – однопоточные, двухпоточные и мно
гопоточные
по конструкции рабочих колес – с открытым колесом, состоящим
из втулки и лопаток; с полуоткрытым колесом, имеющим задний диск со стороны, противоположной входу жидкости в колесо; с за-
крытым колесом, имеющим с обоих боков диски; с односторонним
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с одной стороны; с двухсторонним входом, когда жидкость входит в рабочее колесо с двух сторон рабочего колеса;
по числу лопастей (лопаток) рабочего колеса – двухлопастные и
многолопастные
по входу жидкости в насос – с боковым входом, с осевым входом;
с двухсторонним входом
по условиям отвода жидкости из насоса – со спиральным отво
дом, с кольцевым (цилиндрическим) отводом и с направляющим ап-
по расположению оси вращения рабочих органов – горизон
тальные и вертикальные
по способу разъема корпуса – с горизонтальным разъемом, с
вертикальным разъемом и секционные
поназначениюиродуперекачиваемойжидкости – для перекач
ки воды, нефти, бензина, холодных и горячих нефтепродуктов; сжи-
женных газов; фекальные; артезианские и др.;
по способу соединения с двигателем – приводные, имеющие
соединение непосредственно, через муфту или гидромуфту; моно-
по расположению насоса – погружной, скважинный, с трансмис-
сионным валом
по требованиям эксплуатации – обратимый; реверсивный; регу-
лируемый, дозировочный, ручной; по условиям всасывания –самовсасывающий и заливной;
порасположениюрабочихоргановиконструкцииопор–консоль
ный, моноблочный, с выносными опорами, с внутренними опорами;
по месту установки насоса – стационарный, передвижной, встроенный.
2.3.2. Конструкции центробежных насосов
Различные типы современных центробежных насосов можно рас-
смотреть на примере продукции компании GRUNDFOS – ведущего ми
рового производителя насосного оборудования.
Циркуляционные бессальниковые (c «мокрым ротором») насо-
сы для систем отопления, вентиляции, кондиционирования возду
ха и горячего водоснабжения.
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Все насосы с мокрым ротором (рис. 2.11) по области применения
условно разделены на несколько групп
– насосы ALPHA+, UPS/UPSD, UP/UPD серия 100 – ориентированы на
коттеджное строительство (Q – до 10 м3 /час;H – до 12 м);
– насосы UPS/UPSD серия 200 – ориентированы на промышленное
применение (Q – до 70 м3 /ч;H – до 18 м);
– насосы MAGNA UPE/UPED серия 2000 – насосы со встроенным час-
переменным расходом (Q – до 90 м3 /час;H – до 12 м).
Насосы могут быть трехскоростные (UPS) или с электронной бес-
ступенчатой регулировкой частоты вращения (ALPHA+, MAGNA). Причем
ALPHA+ и ALPHA Pro уже совмещают в себе оба типа регулирования (сту-
пенчатое и бесступенчатое). Флагманы этого типа насосов ALPHA Pro и
MAGNA, к тому же, являются первыми насосами с классом энергопот-
ребления A
Примечание:Классификацияэнергопотребленияраньшеиспользовалась для маркировки бытовой техники, автомобилей и осветительных
ламп. С 2005 года такая классификация вводится и для циркуляционных
насосов. Классификация энергопотребления представлена шкалой, со-
стоящей из 7 уровней: A – самая высокая энергоэффективность; B – вы-
сокая энергоэффективность; C – энергопотребление ниже среднего; D – средний уровень энергопотребления; E – энергопотребление выше
среднего уровня; F – низкая энергоэффективность; G – самая низкая
энергоэффективность. Средний уровень энергопотребления циркуля-
ционных насосов – D
Рис. 2.11. Циркуляционные бессальниковые насосы
а – ALPHA; б – UPS серия 100; в – UPS серия 200; г – MAGNA
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
пичные же насосы, как правило, содержали сальник. По этой причине,
когда в Россию стали попадать первые зарубежные насосы с другими (по сути) видами уплотнений, попытка как-либо их идентифицировать
привела к простой идее: если насосы с привычными уплотнениями на-
зываются сальниковыми, то насосы с отсутствием таковых назвали со
ответственно. Справедливости ради нужно отметить, что ограниченному
кругу российских специалистов бессальниковые насосы (или как их называют «насосы с мокрым ротором») были известны достаточно давно.
Другое дело, что технология производства и реализация этого типа на-
сосов до сих пор находится в «зачаточном состоянии»
Насосы с «мокрым ротором» имеют камеру ротора (водная сре-
да) и статор (воздушная среда), разделенные между собой гильзой из
нержавеющей стали. Название «мокрый ротор» появилось вследствие
особенности конструкции камеры ротора. Дело в том, что внутренняя
полость гильзы (она же камера ротора) заполнена перекачиваемой средой, которая вымывает продукты износа керамических пар подшипников
и частично охлаждает корпус насоса. Таким образом, ротор постоянно
находится в воде. Такая конструкция позволила исключить торцевые (аналогичные сальниковым по сути, но разные по конструкции) уплотне-
ния как таковые
Конструктивная схема бессальникового насоса типа UPS представленанарис.2.12.Рабочееколесо2закрепляетсянавалу3ротора7элек-
тродвигателя. Вал 3 имеет центральный канал 10 для отвода воздуха из полости защитного экрана 8. Выпуск воздуха производится при откры-
тии пробки 11. Профильный экран 8 обеспечивает защиту от попадания
воды к статору 9 электродвигателя. Корпус насоса изготавливается из
чугуна, бронзы или нержавеющей стали. Присоединительные патрубки 13 выполнены на резьбе (малые типоразмеры) или на фланцах.
Следствием такой конструкции явилось множество существенных
преимуществ
– отсутствие уплотнений;
– бесшумность;
– компактность
– малый вес;
– отсутствие затрат на обслуживание, так как в нем нет необходимости.
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
– температура перекачиваемой среды – до 110 – 120 °С;
– максимальные давления – до 10 бар.
Моноблочные насосы с соосным расположением напорного и
всасывающего патрубков одинакового диаметра «ин-лайн».
В тех случаях, когда нет возможности использовать «мокрый ротор», применяются насосы серий «TP» со стандартным электродвигателем и
торцовым уплотнением вала (рис. 2.13). Они являются типичными пред-
ставителями последнего поколения стандартных насосов серии IN-LINE
(соосные патрубки одинакового диаметра).
Все насосы являются одноступенчатыми центробежными, с соосными патрубками, электродвигателем и торцовым уплотнением вала.
Конструкция этих насосов с «сухим» ротором делает их менее чувстви-
1 – корпус насоса; 2 – рабочее колесо; 3 – вал; 4 – подшипник; 5 – подшипниковая пластина;
6 – кольцо упорного подшипника; 7 – «мокрый» ротор электродвигателя; 8 – защитный экран статора электродвигателя; 9 – статор электродвигателя; 10 – канал для отвода воз-
духа из насоса; 11 – пробка с прокладкой для выпуска воздуха; 12 – клеммная коробка; 13 – патрубки для присоединения трубопроводов
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
тельными к включениям в перекачиваемой среде по сравнению с подоб-
ными насосами с «мокрым» ротором
Насосы сконструированы так, чтобы их можно было снять с трубопровода без разборки элементов системы. Следовательно, даже для самых больших насосов сервисные работы могут быть проведены одним
человеком
Большинство типоразмеров насосов могут поставляться как в одинарном (TP и TPE), так и в сдвоенном исполнении (TPD и TPED) со стан-
дартными двигателями либо с двигателями со встроенными частотными преобразователями (TPE и TPED) до 22 кВт.
По конструкции насосы ТР делятся на четыре группы:
ТР серии 100 с трубной резьбой и фланцами – с трубной резь-
бой Rp 1” (DN 25), Rp 11/2” (DN 32), фланцами DN 40 и мощностью
двигателя от 0,12 до 0,25 кВт;
ТРсерии200сфланцевымприсоединением –сразмерамифлан-
цев от DN 32 до DN 100 и мощностью двигателя от 0,12 до 2,2 кВт;
TPсерии300сфланцевымприсоединением –сразмерамифлан-
цев от DN 32 до DN 150 и мощностью двигателя от 0,25 до 30 кВт;
TP серии 400, PN 10 c фланцевым присоединением – с разме
рами фланцев от DN 100 до DN 250 и мощностью двигателя от 30 до
TP серии 100 и TP серии 200 - одноступенчатые центробежные насосы c патрубками в линию. Всасывающий и напорный патрубки имеют
одинаковые диаметры.
Уплотнение вала насоса - механическое одинарное неразгруженное. Вал насоса жестко соединен с валом электродвигателя при помощи муфты.
Рис. 2.13. Насосы ТР серии «in-line»
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Конструкция | ||||||
позволяет снять головную |
||||||
часть насоса (двигатель, |
||||||
фонарь и рабочее колесо) |
||||||
полного демонтажа |
||||||
трубопровода |
||||||
(рис 2.14). Сдвоенные на- |
||||||
сосы представляют собой |
||||||
параллельно | ||||||
головные | ||||||
в одном корпусе. Встро- |
||||||
обратный | ||||||
сдвоенного насоса откры |
||||||
вается потоком перекачи |
||||||
ваемой жидкости и пре- |
||||||
Рис.2.14.КонструктивнаясхеманасосовсерииTP | пятствует обратному току |
|||||
1 – корпус насоса; 2 – рабочее колесо; | жидкости | через резерв |
||||
3 – вал; 4 – муфта; 5 – фонарь |
||||||
ный насос.
Радиальные и осевые усилия воспринимаются подшипниками электродвигателя, поэтому дополнительные подшипники в насосной части
не требуются.
Компактная конструкция с расположением патрубков в линию позволяет монтировать насос непосредственно на трубопровод. Эти на-
сосы также выпускаются в сдвоенном исполнении (два насоса в одном корпусе). В этих насосах реализованы все последние мировые дости-
жения гидравлики и электрики. Так, например, рабочее колесо нахо-
дится непосредственно на валу, что позволило исключить муфту и свя-
занные с ней особенности эксплуатации и обслуживания, а последние разработки в области эффективности электродвигателей вывели насосы этого типа на новые вершины в области экономии электроэнергии.
Основные характеристики этого типа насосов:
– температура перекачиваемой среды – до 150 °С;
– максимальные давления – до 25 бар;
– расход – до 4500 м 3 /час;
– напор – до 170 м.
Консольные и консольно-моноблочные насосы (рис. 2.15). Консольно-моноблочный одноступенчатый центробежный на-
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.15. Консольные и консольно-моноблочный насосы
сос типа NB приведен на рис. 2.15. Конструкция насоса позволяет сни-
мать электродвигатель и рабочее колесо без демонтажа корпуса насоса с трубопровода (рис. 2.16). Спиральный корпус насоса имеет осевой всасывающий и радиальный напорный патрубки. В нижней части корпуса расположена резьбовая пробка сливного отверстия.
Напорный патрубок имеет штуцер для подсоединения манометра.
Фонарь соединяет корпус насоса и электродвигатель и снабжен винтом
для удаления воздуха. Между корпусом насоса и фонарем установлено
уплотнительное кольцо круглого сечения. Соединительная муфта рас-
положена в центральной части фонаря. Вал выполнен из нержавеющей стали. В муфте вала цилиндрической формы предусмотрено два отвер-
Рис. 2.16. Консольно-моноблочный насос серии NB
1 – фонарь; 2 – корпус насоса; 3 – винт для удаления воздуха; 4 – пробка; 5 – пробка сливного отверстия; 6 – гайка; 7 – рабочее колесо; 8 – вал; 9 – уплотнительное кольцо
круглого сечения; 10 – торцовое уплотнение
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
стия под штифты. Закрытое рабочее колесо (чугунное или бронзовое) обеспечивает высокую эффективность работы.
Все насосы динамически разгружены, а рабочие колеса гидравлически сбалансированы от осевой нагрузки. Направление вращения – по
часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.
При горизонтальном монтаже клеммная коробка не должна распо-
лагаться под двигателем. При монтаже в вертикальном положении элек-
тродвигатель должен находиться вверху
Основные характеристики насосов:
– перекачиваемые среды – чистые, с нормальной вязкостью жидкости
без абразивных или длинноволокнистых включений и веществ, аг-
рессивных по отношению к материалу деталей насоса; температура
жидкости – от минус 10 °С до плюс 140 °С;
– максимальное давление, выдерживаемое корпусом при температу
ре до плюс 120 °С – 16 бар.
Стандартные насосы NK предназначены для подачи чистых или
незначительно загрязненных жидкостей без абразивных или длинново-
локнистых включений и веществ, агрессивных по отношению к материалу деталей насоса.
Схема одноступенчатого, консольного, центробежного насоса NK
с горизонтальным расположением вала, осевым всасывающим и ради
альным напорным патрубками приведена на рис. 2.17. Насос и электродвигатель смонтированы на общей стальной раме. Благодаря техноло-
гичности конструкции (муфты с проставкой) демонтаж подшипникового
узла, включая рабочее колесо и вал насоса со стороны привода, может выполняться без демонтажа корпуса насоса.
Подшипниковый узел включает в себя два прочных антифрикцион-
ных подшипника, смазанных консистентной смазкой на длительный срок
службы. Водоотражающее кольцо на валу препятствует проникновению
в корпус подшипников просачивающейся воды. Вариант уплотнения
вала с сальниковой набивкой предусматривает наличие втулки из не-
ржавеющей стали.
Технические характеристики насоса:
– максимальная подача – 2000 м 3 /ч;
– максимальный напор – 150 м;
– температура – от минус 10 °С до плюс 140 °С;
– максимальное давление – 16 бар.
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.17. Конструктивная схема консольного центробежного насоса серии NK
1 – корпус насоса; 2 – корпус подшипников; 3 – рабочее колесо; 4 – вал; 5 – торцовое уплотнение; 6 – установочная гайка; 7 – шарикоподшипник; 8 – пробка; 9 – пробка для
слива; 10 – уплотнительное кольцо круглого сечения; 11 – распорная втулка к торцовому
уплотнению; 12 – крышка корпуса; 13 – шайба гроверная; 14 – шайба для фиксации рабочего колеса; 15 – пружинное кольцо; 16 – призматическая шпонка рабочего колеса
Высоконапорные многоступенчатые насосы
Визитной карточкой компании GRUNDFOS являются вертикальные многоступенчатые насосы серии CR – модульной конструкции, имею-
щие до 36 ступеней, каждая из которых включает в себя рабочее колесо
и направляющий аппарат (рис. 2.18, 2.19). Насос состоит из основания и
головной части. Промежуточные камеры и цилиндрический кожух соеди-
нены между собой, а также с основанием и головной частью насоса при
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.18. Многоступенчатые центробежные насосы CR
1 – электродвигатель; 2 – головная часть насоса;
3 – торцовое уплотнение вала; 4 – стяжные болты;
5 – основание; 6 – плита основания
помощи стяжных болтов. В основании имеются соосно расположенные всасывающий и напорный патрубки (конструкция типа «ин-лайн»). Все насосы оснащены торцовым картриджным уплотнением вала, не требующим технического обслуживания. Электродвигатель стандартный.
Насосы могут использоваться как отдельно, так и в составе установки повышения давления, в которой каскадно (автоматически включается
и отключается по мере необходимости) работает от 2 до 6 параллельно подключенныхнасосов,взависимостиотзаданногорежимаводопотреб-
ления. Эти насосы на сегодняшний день находятся на вершине мировой
эволюции многоступенчатых насосов и являются бесспорными фаворитами в области высоких технологий. Среди уникальных особенностей
этих насосов можно отметить наличие картриджного торцового уплотне
ния, самый высокий кпд (81% для CR 90), уникальную запатентованную
систему защиты «по сухому ходу» LiqTec™, разнообразие материалов
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
проточной части (чугун, нержавеющая сталь, титан), специальное исполнение
для температур до 180 °С и др. Основные характеристики этого
типа насосов
– температура перекачиваемой
среды – -20 – 120 °С; (-40 – 180° С
– специальное исполнение);
– расход – до 120 м 3 /час;
– напор – до 200 м (390 м – специ-
альное исполнение).
Погружныенасосыдлядренажа
и канализации (рис. 2.20). Насосы
GRUNDFOS для водоотведения можно
разделить на три группы по области
применения
– дренажные (условный проход насоса или максимальный размер
твердых примесей 10 – 12 мм).
При этом рабочее колесо полуот-
крытое, многоканальное
– для перекачки загрязненной воды
(условный проход 35 – 50 мм). Ра-
бочееколесо–свободно-вихревое
(перекачиваемая жидкость не про-
ходит через рабочее колесо, что
значительно снижает его износ);
тикальных многоступенчатых насосов
1 – головная часть насоса; 2 – фланец
электродвигателя; 3 – вал; 4 – рабочее
колесо; 5 – камера; 6 – цилиндричес-
кий кожух; 7 – уплотнительное кольцо
круглого сечения для цилиндрическо
го кожуха; 8 – основание; 9 – щелевое уплотнение; 10 – торцовое уплотне-
ние вала; 11 – втулка подшипника;
12 – втулка упорного подшипника
– для перекачки сточных вод (услов-
ный проход 65, 80, 100 мм и более). Рабочее колесо свободно-вих-
ревое или канальное (от одного до четырех каналов).
Для производительности до 15 – 20 м3 /ч применяются нержавею-
щие погружные насосы серии GRUNDFOS KP, AP. Более мощные насосы
изготавливаются из чугуна. Все насосы комплектуются встроенной в об-
мотку тепловой защитой, а профессиональные канализационные насосы имеют реле контроля влажности в масляной камере торцового уплотне-
ния и в электродвигателе
Автоматическая работа одного или нескольких насосов осущест-
Рис. 2.20. Погружные насосы модели S
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
вляется с помощью шкафа управления и реле уровня (чаще – поплавковые выключатели). Канализационные насосы ис-
пользуются как в погружном, так и в сухом
исполнении. Насосы серии SE при сухом
монтаже не требуют рубашки охлаждения
(теплота от электродвигателя отводится в перекачиваемую жидкость).
Основные характеристики этого типа
– температура перекачиваемой сре-
ды – 0 – 40 °С;
– расход – до 2500 м 3 /час;
– напор – до 100 м.
Установки повышения давления (на примере установки Hydro
2000 производства фирмы GRUNDFOS).
Установки повышения давления Grundfos Hydro 2000 используют-
ся в системах водоснабжения и в технологических установках, харак-
теризующихся недостаточным напором и неравномерностью водопот
ребления.
УстановкаGrundfosHydro2000состоитиз2–6насосов,соединяемых
параллельно, устанавливаемых на общей плите основания и оснащенных всейнеобходимойарматуройишкафомуправленияGrundfosControl2000
(рис. 2.21). Максимальное количество насосов в установке – 8.
ВзависимостиотфункцийирежимаработыустановкиHydro2000под-
разделяются на 3 основные группы: Hydro 2000 S, Hydro 2000 F (рис. 2.22), Hydro 2000 E. Рассмотрим функции некоторых типов установок:
– Hydro 2000 MS – все насосы нерегулируемые – поддержание дав-
ления в пределах допуска; требуется мембранный бак большого объема;
– Hydro 2000 МЕ – все насосы регулируемые – поддержание посто-
янного давления, частотное регулирование возможно даже в случае
выхода из строя одного насоса
– Hydro 2000 МЕН – устанавливаются 2 регулируемых насоса, а остальные насосы нерегулируемые (типа CR) c полной производи-
тельностью – поддержание постоянного давления, при неисправ
ности одного насоса регулирование давления ограничено
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.21. Установка повышения давления Hydro 2000
1 – шкаф системы автомати-
ческого управления Control 2000; 2 – датчик давления;
3 – напорный трубопровод (не-
ржавеющая сталь); 4 – запорный клапан; 5 – всасывающий
трубопровод (нержавеющая сталь); 6 – обратный клапан;
7 – плита основания (нержаве-
ющая сталь); 8 – насос CR(E); 9 – манометр; 10 – фирменная
табличка
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Рис. 2.22. Установка Hydro 2000 MF
– Hydro2000MES–одиннасосрегулируемый,остальныенасосы–не-
регулируемые – поддержание постоянного давления; при поломке
частотного преобразователя регулирование давления происходит
по каскадному принципу
Для подбора насосов любого типа разработана программа GRUNDFOS WinCAPS. С помощью WinCAPS можно подобрать насосы в соответствии с параметрами системы, выполнить анализ работы его при различных условиях и получить подробную информацию о каждом насосе в отдельности. Программа включает в себя также и чертежи.
Подбор насосов для систем отопления.
В системе отопления с терморегуляторами рекомендуется применять:
при тепловом потоке системы 50 кВт и более – насос с регули-
руемой частотой вращения. Насосы, устанавливаемые в циркуля-
ционных контурах систем отопления с котлами мощностью более
25 кВт, должны иметь не менее трех ступеней регулирования ско-
рости вращения и обеспечивать потребление электроэнергии в точном соответствии с теплопотерями здания, обусловленными
наружной температурой воздуха;
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
при тепловом потоке системы до 25 кВт – насос с регулируемой час-
тотой вращения; для насоса с постоянным числом оборотов необ-
ходимо предусматривать перемычку между подающим и обратным трубопроводами с автоматическим перепускным клапаном либо ав-
томатическим регулятором давления
Системы отопления должны иметь не менее двух циркуляционных
насосов, соединенных параллельно, либо один сдвоенный насос. Один
из этих насосов является резервным
При этом расчетные параметры насосов определяют двумя спосо-
– стопроцентного резервирования – один насос рабочий, второй –
резервный. Переключение с одного на второй для равномерного
изнашивания происходит автоматически через 24 часа. Каждый
насос при данном режиме эксплуатации подбирают на подачу всего расчетного расхода теплоносителя. Для работы в системах со сменным гидравлическим режимом оба насоса рекомендуется оборудовать устройствами автоматического изменения частоты вращения двигателя для наиболее полного соответствия гидравлической характеристике системы в режиме работы с частичной
нагрузкой;
– пиковойнагрузки–спаренныенасосыподбираютнапятидесятипро-
центную расчетную нагрузку системы на каждый насос. При невысо-
ких тепловых нагрузках работает один насос. Цикл смены рабочего
и резервного насоса составляет, как правило, 24 часа. Управляет
насосами устройство автоматического переключения и регулирова-
ния частоты вращения. В режиме максимального теплопотребления оба насоса работают параллельно.
В небольших системах отопления (например, коттеджи) резервировать насос необязательно. Можно хранить резервный насос на
При выборе насоса рабочая точка должна находиться в зоне
максимального КПД. Если несколько насосов отвечают проектным
характеристикам системы, необходимо выбирать насос меньшей
мощности
Характеристикинасосовдлясистемотопленияприведеныдляводы. При использовании антифризов, например, водогликолевой смеси, сле-
Генеральный спонсор –
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
учитывать, что при регулировании подачи от Q доQ режим насоса
не должен выходить из поля его характеристик
На индивидуальной характеристике насоса типа ТРЕ 80 определяем
рабочую точку А (рис. 2.24) и принимаем насос ТРЕ 80-180/2. Установоч-
ная мощность электродвигателя насоса – N = 3,0 кВт.
Подбор насосов для систем кондиционирования воздуха.
Система кондиционирования воздуха здания включает в себя ряд основных блоков (рис. 2.25):
– центральную установку кондиционирования воздуха с воздухоох
ладителями. Центральные установки обеспечивают обработку пер-
вичного наружного воздуха
– фэнкойлы – агрегаты, включающие вентилятор, теплообменник,
фильтр для очистки воздуха и пульт управления;
– охлаждающие балки – системы радиационного охлаждения поме-
– водоохлаждающую холодильную машину (чиллер) – источник холода в теплый период года;
– градирню – для отвода теплоты от конденсатора холодильной ма-
– систему утилизации теплоты – для эффективного использования
энергии в здании. Теплота, отводимая в конденсаторе, может быть использована для подогрева воды в системе горячего водоснабже-
ния здания
– бак-аккумулятор – для аккумулирования холода, достаточного для обеспеченияминимальногоинтерваламеждувыключениемивключением компрессора чиллера, или для обеспечения постоянного расхо-
да холодоносителя в первичном контуре и меняющегося в соответс
твии с требованиями потребителя расхода во вторичном контуре;
– систему подпитки – для компенсации утечек холодоносителя и под
держания статического давления. Система подпитки может быть
скомбинирована с системой деаэрации.
Бак-аккумулятор, насосы первичного контура, насосы вторичного
контура, система подпитки, а также запорная, регулирующая и предох
ранительная арматура обычно объединяются в единый блок – насосную
станцию (гидромодуль). Некоторые модели чиллеров выпускаются со
встроенным гидравлическим блоком.
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Учебная библиотека АВОК Северо-Запад
Каждыйгидравлическийконтурсистемыкондиционированиявоздуха имеет циркуляционные насосы. Так как перепады температуры воды,
циркулирующей в контурах, невелики, то необходимы более мощные на-
сосы, чем для систем отопления
На первоначальном этапе необходимо выбрать тип насоса и соответствующую характеристику. Выбор типа насоса в зависимости от расчетных значений параметров работы (подачи и напора) выполняется по сводным характеристикам с учетом необходимости, выбранного способа
идиапазонарегулированиярасходажидкостивциркуляционномконтуре.
Дальнейший подбор аналогичен подбору насосов для систем отопления. Использование частотного преобразователя позволяет автома-
тически поддерживать заданную величину некоторых технологических
параметров (перепад давления, расход жидкости, а также температуру
жидкости) и обеспечивает максимальную эффективность работы системы и минимальное энергопотребление.
Рассмотрим возможные варианты выбора насосов первичного кон-
тура системы кондиционирования воздуха. Регулирование контура вы-
полняется по датчику температуры холодоносителя с защитой от обмер-
зания испарителя
Вариант 1. Насос (рабочий и резервный) с постоянной частотой
вращения. Скорость насоса регулируется вручную до достижения тре-
буемого расхода. Более точное регулирование расхода холодоносителя
осуществляется при помощи регулировочного клапана
Вариант 2. Установка насосов (рабочего и резервного) с частотным регулированием. Насосы с частотным регулированием работают в той рабочей точке, которая соответствует потребностям системы в данный момент времени. Рекомендации по выбору типа насоса приведены в табл. 2.4.
систем кондиционирования воздуха
Центробежные насосы активно используются как в быту, так и в промышленности. В зависимости от конструктивного исполнения их относят к многоступенчатым насосам или одноступенчатым. Насосное оборудование, принадлежащее к каждой из этих категорий, не только имеет особенное внутреннее устройство, но и отличается специфическими техническими характеристиками и, соответственно, сферами применения.
Конструктивные отличия
Насос центробежный, что становится понятно уже из его названия, является устройством, которое перекачивает жидкие среды за счет действующей на них центробежной силы. Основным рабочим органом насосного оборудования данного типа, который и обеспечивает формирование такой силы, является колесо (или барабан), на внешней цилиндрической поверхности которого зафиксированы специальные лопасти.
Корпус насосов рассматриваемого типа может быть выполнен из чугуна или стального сплава. Внутри такого корпуса размещаются приводной электродвигатель и соединенный с ним вал вращения, на котором и фиксируется колесо с лопастями. По своему конструктивному исполнению рабочее колесо насоса может быть открытым или закрытым. Открытые рабочие колеса состоят из одного диска, на внешней поверхности которого зафиксированы лопасти, закрытые – из двух дисков, соединенных между собой рабочими лопастями.
Лопасти располагаются под определенным углом, их изгиб направлен в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. Такое расположение лопаток обеспечивает более эффективную работу насосного оборудования. Всасывание перекачиваемой жидкой среды во внутреннюю камеру насоса, а также ее выталкивание в напорную магистраль осуществляется через патрубки.
Принцип, по которому работают как одноступенчатые устройства, так и насосы многоступенчатые, заключается в следующем.
- Жидкость, находящаяся во внутренней части насоса перед его запуском, при вращении рабочего колеса захватывается лопастями и начинает перемещаться вместе с ними.
- Под воздействием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам внутренней камеры, за счет чего возле них создается высокое давление.
- При перемещении через область напорного патрубка жидкость, находящаяся под высоким давлением, выталкивается в него.
- При откидывании перекачиваемой насосом жидкости к стенкам рабочей камеры в центральной части последней создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию жидкой среды через входной патрубок.
За счет вышеописанного принципа работы в насосах как одноступенчатого, так и многоступенчатого типа обеспечивается непрерывность процесса всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкости при вращении рабочего колеса. Сферу применения насосного оборудования данного типа значительно расширяет тот факт, что, в отличие от поршневых устройств, оно не создает пульсаций напора жидкости в обслуживаемой им трубопроводной системе.
Как уже говорилось выше, одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы имеют конструктивные особенности, которые и определяют различия в их технических характеристиках. Так, основными элементами конструкции одноступенчатого насоса являются:
- корпус, который часто называют «улиткой»;
- рабочее колесо с лопастями;
- уплотнительные элементы вала;
- вал, соединенный с приводным электродвигателем и обеспечивающий вращение рабочего колеса;
- уплотнительные элементы камеры с масляной ванной;
- опора для подшипникового узла;
- несущая опора;
- отверстие, при помощи которого осуществляется контроль уровня масла в камере.
Одноступенчатый центробежный насос, в отличие от многоступенчатых моделей, оснащается одним рабочим колесом. Центробежный многоступенчатый насос может иметь в своем оснащении два и более рабочих колеса с лопатками, что позволяет значительно повысить эффективность такого оборудования.
Благодаря наличию нескольких рабочих колес центробежные многоступенчатые устройства, если сравнивать их с одноступенчатыми, обладают определенными преимуществами.
- С помощью многоступенчатых насосов можно осуществлять перекачивание жидкости с более высокой производительностью, характеризующей количество жидкой среды, которую гидромашина пропускает через себя в единицу времени.
- Многоступенчатые насосы способны формировать поток жидкости с более высокими показателями напора, измеряемого в метрах водяного столба. Фактически напор жидкости, который создают электронасосы многоступенчатого типа, складывается из суммы напоров, создаваемых каждой его ступенью. Такое качество многоступенчатых гидромашин позволяет добиваться более высокого давления жидкости в обслуживаемых ими трубопроводных системах и перемещать ее по ним на более дальние расстояния и более значительные высоты.
Многоступенчатый центробежный насос в зависимости от своего конструктивного исполнения может быть секционным или спиральным. В устройствах секционного типа жидкая среда в процессе перекачивания последовательно перемещается от первой секции насоса к последней, при этом напор жидкости увеличивается также последовательно. Современные модели многоступенчатых насосов секционного типа способны обеспечить производительность процесса перекачивания жидкости, значение которой доходит до 900 м 3 , при этом напор рабочей среды, создаваемый такими устройствами, может доходить до 1900 метров водяного столба.
Достоинства и недостатки насосов центробежного типа
Как многоступенчатый, так и одноступенчатый насос отличается целым рядом достоинств, которые и делают данные устройства такими популярными среди потребителей. К преимуществам рассматриваемых гидромашин относятся:
- компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
- высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
- минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
- отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
- простота конструкции (именно поэтому любой многоступенчатый или одноступенчатый насос доступен по цене).
Среди недостатков одно- и многоступенчатых насосов выделяют:
- достаточно низкий КПД при работе в режиме малой производительности (это становится проблемой в том случае, когда требуется под высоким давлением перекачать маленький объем жидкой среды);
- невозможность быстрого запуска (чтобы такие устройства начали работать, их рабочую камеру необходимо предварительно заполнить жидкостью).
Основания классификации
Центробежные насосы (как многоступенчатые, так и одноступенчатые) делятся на различные категории по ряду своих параметров и вариантов конструктивного исполнения. Так, в зависимости от пространственного положения оси рабочего вала они могут относиться к одному из следующих типов:
- насосы горизонтальные центробежные;
- устройства с вертикальным расположением рабочей оси.
Центробежный горизонтальный насос, ось вращения вала и рабочего колеса которого располагаются строго в горизонтальной плоскости, – это, как правило, крупногабаритная установка, используемая в промышленных целях. Центробежные горизонтальные насосы применяют для оснащения насосных станций, обеспечивающих работу систем автономного водоснабжения, в которых подобные устройства используются совместно с гидроаккумулятором. Таким образом, горизонтальный насос требует больше места для своей установки.
Центробежные насосы с вертикальным расположением оси вала и рабочего колеса нашли большее распространение в бытовой сфере. В таком конструктивном исполнении может быть представлен как поверхностный многоступенчатый насос, используемый для обслуживания системы автономного водоснабжения, так и дренажный или фекальный.
Еще одним критерием, по которому среди одно- и многоступенчатых насосов выделяют различные категории, является расположение такого оборудования по отношению к перекачиваемой жидкой среде. Так, в зависимости от данного параметра насосы могут быть поверхностными (или наземными), погружными и полупогружными. Поверхностные устройства, в качестве которых может выступать вертикальный многоступенчатый и одноступенчатый или горизонтальный многоступенчатый и одноступенчатый насос, располагаются на поверхности земли, вне скважины, но поблизости от нее.
Помещают такое оборудование, надежно защищенное от попадания влаги, в приямке, на специально подготовленной площадке или в отдельном помещении. Одним из наиболее значимых недостатков насосного оборудования данного типа является то, что при работе оно издает достаточно много шума. Следует учитывать и то, что поверхностные центробежные насосы можно выбирать лишь в том случае, если глубина скважины, из которой планируется откачивать воду с их помощью, не превышает десяти метров.
Центробежные насосы погружного типа в процессе эксплуатации полностью погружаются в перекачиваемую среду. Отдельные модели вертикальных центробежных насосов погружного типа могут размещаться даже в трубе, по которой осуществляется откачивание жидкой среды. При использовании погружных насосов воду из обслуживаемой скважины можно поднимать с глубины 40 метров и более. Насосы погружного типа способны обеспечить перекачивание жидкой среды с производительностью до 16 м 3 /час, при этом ее напор может достигать 200 метров водяного столба. Погружные насосы практически не издают шума при своей работе, поскольку полностью находятся в жидкой среде.
проектируется для насосных станций. На водопроводных установках чаще всего используется оборудование общего назначения. Большей частью на станциях установлены двухсторонние насосы типа Д, а при необходимости подачи больших объемов используются консольные устройства.
Вертикальные насосы
Насос вертикальный центробежный одноступенчатый применяется на заглубленных станциях, сооружение которых затрудняется в условиях слишком близкого уровня воды. Это дает возможность удешевить строительство, уменьшить размеры машинного зала, повысить качество условий эксплуатации электродвигателей, которые можно вынести на первый этаж.
Осевые насосы
Такие установки чаще всего используются при больших подачах воды. Сточные динамические насосы большей частью устанавливаются на станциях систем выведения бытовых отходов. Предусмотрена температура воды до 80 градусов и возможное содержание до одного процента абразивных частиц. В системах водоотведения также могут использоваться установки типов Гр и ГрУ.
Центробежный одноступенчатый насос и его свойства
Эксплуатационные свойства таких насосов определяются их главными параметрами: мощностью, напором, кавитационным запасом, подачей, высотой всасывания. Важными качествами работы агрегатов являются напряжение электродвигателя и частота вращения колеса.
Нужно понимать, что параметры осевых и центробежных насосов переменны даже при непрерывном действии рабочего колеса и будут зависеть от подачи. На чертежах принято приводить характеристики для уменьшенных диаметров колеса. Характеристики оптимальных режимных точек соответствуют максимальному КПД. Соответствующий набор и подача являются приемлемыми показателями насоса. Эти характеристики вносятся в обозначение установок.
Рабочая точка
Рабочей точкой называют позицию, соответствующую текущему режиму действия. Она не всегда совпадает с приемлемым показателем, но обязательно должна быть приближенной к ним. Одноступенчатый центробежный насос для воды всегда функционирует в пределах рабочей части, которая определяется в соответствии с допустимым снижением КПД. Рабочие точки должны быть только в этих пределах. Характеристики каждого устройства описывает завод-изготовитель с расчетом на чистую воду с температурой двадцать градусов при оптимальном атмосферном давлении на уровне океана.
Насосы типов К и КМ
Центробежный одноступенчатый типа функционирует с односторонним рабочим колесом, расположенным на краю вала насоса. Напорные патрубки поворачиваются на 90, 180, 270 градусов. Это зависит от конкретных условий компоновки. Подшипники в механизмах смазываются жидким веществом. Консольный одноступенчатый центробежный насос может иметь несколько модификаций: установка без двигателя (К) и в моноблочном исполнении (КМ). После этих букв на маркировке указываются подача и напор.
Установки с двусторонним подводом
На рынке доступны одноступенчатые горизонтальные насосы класса Д с полуспиральным подводом. Горизонтальный подъем чугунного корпуса осуществляется в плоскости размещения оси вала. Эта особенность дает возможность разбирать и ремонтировать устройство без необходимости демонтировать трубопровод. Каждый двусторонний насос маркируется символом "Д". После этой буквы указываются две цифры: подача и напор.
Из чего состоит консольная установка?
Одноступенчатый центробежный насос для воды состоит из таких деталей: спиральный отвод корпуса, опора, передняя крышка, рабочее колесо, всасывающий патрубок, гайка, вал, втулка сальника, шариковый подшипник.
Принцип соединения комплектующих
При помощи разгрузочных отверстий частично уравновешивается осевое давление. Также колесо снабжается с тыльной стороны осевым уплотнителем. Трубка с патрубком соединяется с камерой разгрузки Второй шариковый подшипник установлен для фиксации ротора и лучшего восприятия неуравновешенного осевого усилия. На сальниках насоса предусмотрен гидравлический уплотнитель.
Такие установки имеют производительность от 28 до 100 литров в секунду с напором от 12 до 98 метров. Высокопроизводительные одноступенчатые насосы большей частью имеют возможность двустороннего подвода. При нормальном осевом давлении хорошее двухпоточное колесо имеет достаточно высокие кавитационные показатели.
Корпус и сальники
В насосах, предназначенных для перекачки чистой жидкости с температурой до 80 градусов, предусмотрен чугунный корпус с горизонтальными разъемами вдоль оси вала. Сменные уплотнительные кольца сделаны из чугуна. Вал насоса выполнен из стали и вращается на одном упорном и радиальных подшипниках с кольцевой смазкой.
Сальники оснащены который осуществляется при помощи трубок, которые подводят жидкость из спиральных камер. Такой одноступенчатый центробежный насос консольного типа имеет производительность от 30 до 1800 литров в секунду и напор от 10 до 100 метров.
Установки с вертикальным валом
Выпускаются две марки одноступенчатых устройств для чистой воды: 20 НВ и 28 НВ. Они предназначены для установки в заглубленных станциях. В этой установке пята электродвигателя воспринимает осевые усилия. На сальнике насоса предусмотрен гидравлический затвор с мягкой набивкой. Установки типа НВ напрямую соединяются с электродвигателями или посредством твердых фальцевых муфт через промежуточный вал. Насос вертикальный центробежный одноступенчатый имеет производительность от 3240 до 10 800 кубических метров в час и напор от 29 до 40 метров.
Особенности канализационных насосов
Центробежный одноступенчатый насос используется для перекачки канализационной жидкости, сточных вод и шлама. Одной из главных причин остановки насосов в процессе использования является их засорение. Для предохранения от попадания мусора в механизмы предусмотрены специальные решетки. Их монтаж обуславливает необходимость изменения формы установки.
Такие насосы уплотняются стальными кольцами с острой кромкой, разрезающей волокна, попадающие в уплотнения. Установки укомплектованы крышками, обеспечивающими простоту доступа для очистки всасывающей части лопастного колеса. Число лопаток сведено к минимуму для снижения возможности засорения. Проходы между ними, таким образом, увеличиваются. Довольно часто количество лопаток сокращают до двух.
Консольный одноступенчатый центробежный насос канализационного типа создается из материалов, не подверженных коррозии. В его корпусе предусмотрены несколько разъемов, необходимых для частичной разборки в процессе очистки. Входные кромки лопаток закругляются очень сильно. Благодаря этому волокнистые тела на них не будут застревать.
Насосы марок НФ, НФуВ и ФВ. Открытые и диагональные устройства
Предусмотрены такие типоразмеры установок: 2НФ, 4НФ, 6НФ, 8НФ. Их производительность колеблется от 36 до 864 кубических литров в час при напоре от 6,5 до 50 метров. Аналогично таким установкам могут применяться канализационные насосы с открытым рабочим колесом с двумя толстыми лопатками. В таких устройствах все волокна перерезаются острой кромкой лопатки.
Для работы со сточными водами довольно часто применяется одноступенчатый центробежный насос диагонального типа. Рабочее колесо в этих установках, а также в моделях марок ФВ и НФуВ оснащено двумя лопатками. Их производительность варьируется в пределах от 43 до 150 кубических метров в час, а напор достигает 63 м.
Землесосы
Землесосы используются во время перекачки по трубам смесей взрыхленной массы грунта и жидкости на необходимое расстояние. Сегодня на рынке производятся насосы с дальностью транспортирования до 5 км и производительностью от 40 до 1200 кубических метров в час. При помощи землесосов можно разрабатывать выемки глубиной до 15 м ниже водного горизонта. Эти установки имеют ряд особенностей, обусловленных большой концентрацией крупных частиц в перекачиваемой водной массе. По этой причине создается износоустойчивое колесо из марганцовистой твердой стали.
Насос вертикальный центробежный одноступенчатый защищается броней на внутренней части корпуса для предотвращения быстрого износа. Чтобы механизм не так быстро приходил в негодность, между колесом в левую полость и к сальнику по специальным сверлениям подается очищенная вода для вымывания из этих мест твердых фрагментов.
На наружной части рабочего и покрывающего дисков колеса установлены радиальные лопатки. Они подбираются так, чтобы осевой усилитель приходил в равновесие в процессе вращения.
Вакуумные насосы
Одноступенчатый центробежный насос с вакуумным устройством создается в двух основных вариантах: сухом, отсасывающем только газ, и мокром, работающим еще и с жидкостью. Различие может быть определено только по распределительным узлам. У мокрых насосов размеры мертвого пространства намного больше, поэтому у них более высокое предельное давление по сравнению с сухими. Наибольшая частота вращения во время работы достигается образцами с вертикальным расположением вала.
Несамовсасывающее устройство
Несамовсасывающий одноступенчатый центробежный насос используется для перекачки молока или другой вязкой пищевой продукции, температура которой не превышает 90 градусов. Рабочие лопасти колеса закрыты и каждая деталь такой установки, соприкасающаяся с жидкостью, сделана из хорошей нержавеющей стали и других материалов, допускаемых к использованию в пищевой промышленности. Двигатель от попадания воды защищает специальный облицовочный кожух.
Заключение
Центробежный одноступенчатый насос, схема которого описывается в этой статье, может использоваться в самых различных областях. От способа применения и перекачиваемых материалов будут зависеть рабочие характеристики таких установок, а также материал, из которого изготовлены детали и способ их размещения в механизмах. Насосы можно использовать для перегонки чистой воды, смеси жидкости и грязи, канализационных отходов и пищевой массы различной вязкости.
Механизмы, предназначенные для перекачивания жидкостей, употребляемых в пищу, выполнены из качественных материалов, использование которых допускает Министерство здравоохранения. Насосы, которые используются для отведения канализационных жидкостей, содержащих крупные волокна, устроены таким образом, чтобы большие части рассекались и не препятствовали нормальной работе механизмов.