Классификация центробежных насосов

Классификация центробежных насосов

Все существующие центробежные насосы можно разделить на следующие группы:

1) по способу отвода воды:

а) простые (без направляющего ап­парата);

б) турбинные (с направляющим ап­паратом);

2) по числу рабочих колес:

3) по подводу воды:

а) с односторонним подводом;

б) сдвусторонним подводом;

4) по положению вала:

а) с горизонтальным валом;

б) с вертикальным валом;

5) по развиваемому напору:

а) низконапорные (напор до 20 м);

б) средненапорные (напор от 20 до 60м);

в) высоконапорные (напор более 60м);

6) по характеру перекачиваемой жидкости:

г) кислотные и т. п.

1 – рабочее .колесо; 2 – корпус; 3 – всасывающая труба; 4 – напорная труба; 5 – вал; 6 – сальниковое уплотнение.

Представим себе, что корпус насоса запол­нен водой и рабочее колесо вращается по направлению часовой стрелки. Под влиянием центробежной силы вода отбрасывается от центра к периферии и поступает в нагнета­тельный трубопровод. В центре насоса образуется вакуум, который вызывает всасывание (как и в поршневых насосах). Таким образом устанавливается непрерывный ток жидкости через насос.

Турбинный насос отличается от простого центробежного насоса наличием специального направляющего аппарата (рис. 1-5). Вода в этих насосах из рабочего колеса попадает

не сразу в спиральную камеру, а проходит че­рез направляющий аппарат.

Для получения больших давлений строят многоступенчатые насосы. Эти насосы представляют собой последовательное соединение нескольких одноступенчатых, выполненных в одном корпусе. Вода, выброшенная из пер­вого колеса по специальным каналам, попада­ет в центр второго, из второго – к третьему и т. д. Последнее колесо нагнетает воду в на­порную линию.

Центробежные насосы достаточно надежные гидравлические машины но иногда и они требуют ремонта. Ремонт промышленных насосов можно осуществить в специальных сервисных мастерских.

Центробежные насосы и их классификация

а) одноколесные – одним колесом создают напор не более 40-50м.

б) многоколесные (многоступенчатые) – для больших напоров, количество ко­лес бывает до 10, иногда 12. Дальнейшее увеличение количества ступеней не­целесообразно вследствие больших потерь напора.

а) низконапорные (до 20м);

б) средненапорные (от 20 до 60м);

в) высоконапорные (свыше 60 м).

3. По способу подвода жидкости к колесу:

а) с односторонним подводом (всасыванием) жидкости к колесу;

б) с двухсторонним подводом жидкости к колесу; колесо такого насоса пред­ставляет собой как бы сложенные тыльными сторонами 2 обыкновенных коле­са; в этом случае жидкость входит в колесо с 2-х сторон и производительность насоса увеличивается.

4. По расположению вала насоса:

а) горизонтальные (наиболее распространенные);

б) вертикальные, которые применяются чаще всего для откачивания воды из глубоких колодцев, скважин, куда они опускаются.

5. По способу разъема корпуса:

а) с горизонтальным разъемом корпуса;

б) с вертикальным разъемом корпуса – эти насосы называются секционными,т.к. корпус состоит из нескольких секций (по числу колес).

6. По способу отвода жидкости из рабочего колеса в камеру:

а) спиральные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в нагнетательный трубопровод;

б) турбинные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает в спиральный корпус через направляющий аппарат, представляющий неподвижное колесо с лопатками.

7. По способу соединения с двигателем:

а) приводные, соединяемые с двигателем ремённой передачей;

б) соединяемые непосредственно с двигателем – обычно с электродвигателями или паровой турбиной.

в) производственно-технические – для перекачивания нефти, кислот, горячей и шахтной воды;

г) землесосы, применяемые для намыва плотин и при дноуглубительных работах.

д) шламовые, применяемые в цементной и нефтяной промышленности, цветной металлургии.

9. По степени быстроходности рабочего колеса:

Достоинства центробежных насосов:

· компактность и простота конструкции;

· простота соединений с электродвигателем и другими силовыми установками, что повышает КПД установки;

· простота пуска и регулирования;

· экономичность в эксплуатации;

· надежность, долговечность в работе и возможность применения для перекачки любых жидкостей.

Недостатки центробежных насосов:

· низкий КПД малых насосов;

· сложность отливки рабочего колеса;

· необходимость заполнения жидкостью корпуса перед пуском.

Основным рабочим органом центробежного насоса, является свободно вращающееся внутри корпуса коле­со, насаженное на вал. Рабочее колесо состоит из двух дисков (переднего и заднего), отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. Между дисками, соединяя их в единую конструкцию, находятся лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вра­щения колеса. Внутренние поверх­ности дисков и поверхности лопастей образуют так называемые межлопастные каналы колеса, которые при работе насоса заполнены перекачи­ваемой жидкостью. При вращении колеса на каждую часть жидкости (массой m), нахо­дящейся в межлопастном канале на расстоянии r от оси вала, будет действовать центробежная сила, оп­ределяемая выражением:

F_и = m 2 r, (1)

где – угловая скорость вала, рад/с.

Под действием этой силы жид­кость выбрасывается из рабочего колеса, в результате чего в центре колеса создается разрежение, а в пе­риферийной его части – повышенное давление. Для обеспечения непре­рывного движения жидкости через насос необходимо обеспечить подвод перекачиваемой жидкости к рабоче­му колесу и отвод ее от него. Жидкость поступает через отвер­стие в переднем диске рабочего колеса (рис. 2) по всасывающему патрубку и всасывающему трубопроводу.

Движение жидкости по всасывающему трубопроводу происходит вследствие разности давлений над свободной поверхностью жидкости в приемном бассейне (атмосферное) и в цент­ральной области колеса (разрежение). Для отвода жидкости в корпусе насоса имеется расширяющаяся спи­ральная камера (в форме улитки), куда и поступает жидкость, выбра­сываемая из рабочего колеса. Спи­ральная камера (отвод) переходит в короткий диффузор, образующий напорный патрубок, соединяемый обычно с напорным трубопроводом.

Рисунок 2 – Центробежный насос

1 – рабочее колесо; 2 – лопасть; 3 – спиральный отвод; 4 – конический диффузор; 5 – напорный трубопровод; 6 – воронка для заливки насоса или место подсоединения ва­куум-насоса; 7 – приемный обратный клапан с сеткой; 8, 9 – всасывающие трубопровод, и патрубок; 10 – диски рабочего колеса; 11 – задвижка.

Анализ уравнения (1) пока­зывает, что центробежная сила, а следовательно, и напор, развиваемый насосом, тем больше, чем больше

частота вращения и диаметр рабо­чего колеса.

В зависимости от требуемых па­раметров, назначения и условий работы в настоящее время разра­ботано большое число разнообраз­ных конструкций.

По способу соединения с двига­телем (рис. 3) центробежные насосы разде­ляются на приводные (со шкивом или редуктором), соединяемые не­посредственно с двигателями с по­мощью муфты, и моноблочные, ра­бочее колесо которых устанавливает­ся на удлиненном конце вала электродвигателя.

Рисунок 3 – Соединения насоса с двигателем

а –обычные (муфтой); б – моноблочные; в – фланцевые.

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-

Центробежные насосы относятся к лопастным. Классификация и

сравнение различных конструктивных типов лопастных насосов прово

дятся по обобщенному критерию – коэффициенту быстроходности

где Q – подача, м 3 /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.

Классификация насосов по коэффициенту быстроходности

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

по развиваемому напору – низконапорные ( H = 20 – 60 м) и высо-

конапорные ( H > 60 м);

по величине подачи – малые ( Q < 0,2 м 3 /с) и крупные ( Q > 0,2 м 3 /с);

по числу ступеней – одноступенчатые (с одним рабочим колесом) и многоступенчатые (с последовательным соединением рабочих

по числу потоков в насосе – однопоточные, двухпоточные и мно

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

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-

по требованиям эксплуатации – обратимый; реверсивный; регу-

лируемый, дозировочный, ручной; по условиям всасывания –самовсасывающий и заливной;

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 м 3 /час; H – до 12 м);

– насосы UPS/UPSD серия 200 – ориентированы на промышленное

применение ( Q – до 70 м 3 /ч; H – до 18 м);

– насосы MAGNA UPE/UPED серия 2000 – насосы со встроенным час-

тотным регулированием; рекомендуются для систем отопления с

переменным расходом ( Q – до 90 м 3 /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

Термин «бессальниковые» можно считать российским, т.к. в России достаточно долго с другими видами уплотнений были мало знакомы. Ти-

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

– отсутствие затрат на обслуживание, так как в нем нет необходимости.

Классификация центробежных насосов и их характеристика: описание видов и особенностей применения

Насосы, перекачивающие жидкости за счет центробежной силы, создаваемой воздействием лопастей внутреннего механизма на жидкость, называют центробежными. Считаются одними из надежных насосов.

Лучше при выборе центробежного насоса сделать акцент на моделях со средними показателями производительности и напора воды.

Группы или виды центробежных насосов

• Первая группа. Расположение оси вращения: горизонтальная ось вращения и вертикальная ось вращения.

Горизонтальное расположение вала наиболее востребованы, т.к. их обслуживание проводится его и быстро. Преимущества вертикального расположения вала заключаются в его компактных габаритах.

А вот минусом вертикального осевого центробежного насоса является его ремонт или обслуживание, т.к. при этом приходится снимать двигатель, который располагается поверх корпуса насоса.

При одноступенчатой конструкции работает одно рабочее колесо центробежного насоса.

Многоступенчатые центробежные насосы работают с несколькими рабочими колесами, которые расположены на одном вале. Каждая ступень образуется из колеса центробежного насоса с рабочей камерой. Вода перемещается от ступени к ступени, пока не достигает выхода из насоса.

• Третья группа. По способу размещения насоса: поверхностные, полупогружные и глубинные.

Из названия понятно, что поверхностные насосы располагаются на определенной поверхности. У них не предусмотрен контакт с осадками, поэтому им необходима защита в виде помещения.

Преимущества поверхностного центробежного насоса заключаются в цене, они стоят намного меньше, чем другие, а также в удобстве по обслуживанию.

Полупогружные насосы наполовину опускаются в жидкость. Чаще их используют для откачки воды из подвала.

Погружной насос предназначен для работы в воде, глубина и диаметр скважины диктуют какую модель необходимо выбрать. Крепится такой насос при помощи страховочного троса.

Должен быть погружен полностью в воду, т.к. вода для него и естественное охлаждение и смазочная жидкость. К таким насосным установкам предъявляются требования: герметичность корпуса и материал корпуса насоса.

• Четвертая группа. По забору воды: самотечные, самовсасывающие.

В самотечные центробежные насосы жидкость поступает перетеканием.

Самовсасывающие насосы способны перекачивать загрязненную воду, оснащены обратным клапаном, который помогает накопить воду.

• Пятая группа. Сфера применения: для откачивания воды для бытовых нужд; для тушения пожаров; воздушный насос и нефтяной.

Классификация центробежных пожарных насосов

1. По НПБ 176-98 различает насосы с нормальным, высоким и комбинированным давлением. При нормальном давлении создается напор до 2 МПа, при высоком – до 5 МПа, комбинированные – регулируют нормальное и высокое давление напора воды.
2. По расположению на пожарной машине: передние, средние и задние. Переднее расположение центробежного пожарного насоса подразумевает его установку перед радиатором пожарной машины. Плюсами такого расположения являются: простота набора воды в резервуар, возможность близко подъехать к водоему, короткая система электроснабжения. Минусами является: замерзание воды при неблагоприятных условиях, возможность привести в негодность при аварийной ситуации, неудобное соединение с баком для воды.

Среднее расположение насоса внутри автомобиля. Такому насосу не страшна никакая температура, плюс удобно управлять насосом из кабины. Минус: занимает много места и закрывает обзор водителю.

Заднее расположение – насос в специальном отсеке в кузове автомобиля. Близок к цистерне с водой, не загораживает водителю обзор.

Достоинствами центробежных насосных установок являются:

• при увеличении напора воды, подача не уменьшается;
• за счет высокой частоты вращения вала в центробежных насосах допускается применять электродвигатели и турбины, которые заменяют привод;
• возможность регулирования мощности центробежного насоса.

Минусами таких насосов являются:

• Перед началом работы, данные насос необходимо залить водой.
• Из-за вращения внутри насоса составных частей, в системе образуется воздух, из-за которого создается вибрация. Вибрация приводит к износу некоторых частей.

Монтаж центробежного насоса своими руками не сложен. Необходимо следить за его работой, а при возникновении непредвиденных ситуаций пытаться разобраться.

Основные проблемы у насосного оборудования и их решение:

1. Линия всасывания засорена. Это происходит из-за засорившегося фильтра, которые необходим заменить.
2. Жидкость перекачивается с высокой температурой. Выключить насос, дать ему остыть.
3. Длинный трубопровод, но с меленьким диаметром. Это ошибка, которую допустили строители вначале. Её можно исправить, только переложив трубопровод.
4. Соединения разгерметизированы. Необходимо внимательно осмотреть все соединения, а при обнаружении причины, произвести новую герметизацию.

Как увеличить срок эксплуатации центробежных насосов

Чтобы центробежные насосы работали долгое время в схему их подключения необходимо включать контрольно-измерительные приборы, например, манометр и обратный клапан.

Манометр поможет следить за давлением, а обратный клапан накапливать воду.

На входе в насос необходимо устанавливать фильтр, во избежание попадания твердых частиц, которые могут вывести из строя всю установку.

Центробежный насос должен использоваться согласно характеристикам. Не покупайте насос, у которого высота водяного столба рассчитана на 30 метров, а Вы в целях экономии будете использовать на 50 м.

Такой насос быстро износится, и Вы понесете дополнительные траты.

Самыми популярными видами центробежных насосов являются:

Центробежный насос Водолей У 0.5-40м. Погружной насос, позволяющий работать на глубине 20 метров, производительность составляет 1800 л/час. Напор водяного столба достигает в высоту 60 метров.

Хороший вариант для дома с постоянным проживанием 3 людей, а также для полива участка в шесть соток. Средняя цена такой модели 9100 рублей.

Центробежный насос GRUNDFOS SQ 1-35.

Погружной, диаметр насоса 80 мм. Из-за небольшого диаметра такая модель подойдет больше для подачи питьевой воды.

Высота водяного столба достигает 45 метров, а производительность составляет 1400 л/час.

Стоит такой насос 27 000 рублей. Выполнен качественно и прослужит долго.

Центробежные насосы: устройство и классификация.

Водоподъемные устройства. Центробежные насосы

Центробежные насосы – наиболее распространённые насосы предназначенные для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей, сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу центробежного насоса.

Центробежные насосы: устройство и классификация.

Центробежные насосы состоят из следующих основных элементов: спирального корпуса, рабочего колеса, расположенного внутри корпуса и сидящего на валу. Рабочее колесо на вал насаживается с помощью шпонки.

Вал вращается в подшипниках, в месте прохода вала через корпус для уплотнения устроены сальники. Вода в корпус центробежного насоса поступает через всасывающий патрубок и попадает в центральную часть вращающегося рабочего колеса.

Под действием лопаток рабочего колеса центробежного насоса жидкость начинает вращаться и центробежной силой отбрасывается от центра к периферии колеса в спиральную часть корпуса (в турбинных насосах в направляющий аппарат) и далее через нагнетательный патрубоков напорный трубопровод. В результате действия лопаток рабочего колеса на частицы воды кинетическая энергия двигателя преобразуется в давление и скоростной напор струи.

Напор центробежного насоса измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости. Всасывание жидкости происходит вследствие разрежения перед лопатками рабочего колеса.

Для создания большего напора и лучшего отекания жидкости лопатками придают выпуклую специальную форму, причем рабочее колесо должно вращаться выпуклой стороной лопаток в направлении нагнетания.

Центробежные насосы должны быть оборудованы следующей арматурой и приборами:

1. приемным обратным клапаном с сеткой, предназначенным для удержания в корпусе и всасывающем патрубке насоса воды при его заливе перед пуском; сетка служит для задержания крупных взвесей, плавающих в воде;

3. вакуумметром для измерения разрежения на всасывающей стороне. Вакуумметр устанавливается на трубопроводе между задвижкой и корпусом насоса; краном для выпуска воздуха при заливе (устанавливается в верхней части корпуса); обратным клапаном на напорном трубопроводе, предотвращающем движение воды через центробежный насос в обратном направлении при параллельной работе другого насоса;

4. задвижкой на напорном трубопроводе, предназначенной для пуска в работу, остановки и регулирования производительности и напора центробежного насоса;

5. манометром на напорном патрубке для измерения напора, развиваемого центробежным насосом;

6. предохранительным клапаном на напорном патрубке за задвижкой для защиты центробежного насоса, напорного патрубка и трубопровода от гидравлических ударов; устройством для залива насоса.

В связи с тем, что центробежные насосы часто включаются в основной комплекс оборудования для регулирования режимов работы различного назначения, они могут быть оборудованы разнообразными приборами автоматики.

Центробежные насосы классифицируют по:

1. числу колес (одноступенчатые (одноколесные), многоступенчатые (многоколесные); кроме того, одноколесные насосы выполняют с консольным расположением вала – консольные;

2. напору (низкого напора до 2 кгс/см2 (0,2 МН/м2), среднего напора от 2 до 6 кгс/см2 (от 0,2 до 0,6 МН/м2), высокого напора больше 6 кгс/см2 (0,6 МН/м2));

3. способу подвода воды к рабочему колесу (с односторонним входом воды на рабочее колесо, с двусторонним входом воды (двойного всасывания));

4. расположению вала (горизонтальные центробежные насосы, вертикальные центробежные насосы);

5. способу разъема корпуса (с горизонтальным разъемом корпуса, с вертикальным разъемом корпуса);

6. способу отвода жидкости из рабочего колеса в спиральный канал корпуса (спиральные и турбинные центробежные насосы). В спиральных насосах жидкость отводится непосредственно в спиральный канал; в турбинных жидкость, прежде чем попасть в спиральный канал, проходит через специальное устройство – направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);

7. степени быстроходности рабочего колеса (тихоходные, нормальные, быстроходные центробежные насосы);

8. роду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, кислотные и щелочные, нефтяные, землесосные и др. центробежные насосы);

9. способу соединения с двигателем (приводные (с редуктором или со шкивом), непосредственного соединения с электродвигателем с помощью муфт). Насосы со шкивным приводом встречаются в настоящее время редко.

Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.

Рис. 1 Принципиальная схема центробежного насоса:

1 – рабочая камера; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – вал;

5 – лопатка рабочего колеса;

6 – лопатка направляющего аппарата; 7 – нагнетательный патрубок;

8 – подшипник; 9 – корпус насоса (опорная стойка);

10 – гидравлическое торцовое уплотнение вала (сальник);

11 – всасывающий патрубок.

На рабочем колесе имеются лопатки (лопасти), которые имеют сложную форму. Жидкость подходит к рабочему колесу вдоль оси его вращения, затем направляется в межлопаточный канал и попадает в отвод. Отвод предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, и преобразования кинетической энергии потока жидкости в потенциальную энергию, в частности в энергию давления. Указанное выше преобразование энергии должно происходить с минимальными гидравлическими потерями, что достигается специальной формой отвода.

Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом. При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, лопатками отбрасывается к периферии, выходит в отвод и далее в напорный трубопровод.

Рис. 2 Схема многоступенчатого центробежного насоса

В центральной части насоса, т. е. на входе жидкости в рабочее колесо насоса, возникает разрежение, и жидкая среда под действием давления в расходной емкости направляется от источников водоснабжения по всасывающему трубопроводу в насос.

Частоту вращения рабочего колеса насоса обозначают через n (об/мин), а угловую скорость – через ω .

Связь между ω и n определяется выражением

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество различных типов центробежных насосов, которые можно классифицировать по следующим признакам:

Рис. 3 Схема двухпоточного центробежного насоса

по числу ступеней (колес): одноступенчатые (рис. 1), двухступенчатые, многоступенчатые (рис. 2);

по числу потоков: однопоточные, двухпоточные (рис. 3), многопоточные;

по условиям подвода жидкости к рабочему колесу: одностороннего входа (рис. 1), двустороннего входа (рис. 4);

по условиям отвода жидкости из рабочего колеса: со спиральным отводом (рис. 1), с кольцевым отводом, с направляющим аппаратом; по конструкции рабочего колеса: с закрытым рабочим колесом, с открытым рабочим колесом (рис. 5);

по способу привода: с приводом через соединительную муфту, с приводом через редуктор и др.;

по расположению вала: горизонтальные, вертикальные;

с мокрым ротором, с сухим ротором.

Рис. 4. Схема центробежного насоса с двусторонним входом

Насос с сухим ротором – это насос, в котором ротор электродвигателя не соприкасается с перекачиваемой жидкой средой. Насосы с большой подачей жидкости Q, как правило, изготовляются с сухим ротором.

Насос с мокрым ротором – это насос, в котором ротор двигателя непосредственно работает в жидкой среде. Статор двигателя (находящийся под напряжением) отделен от ротора гильзой (толщиной 0,1 – 0,3 мм), изготовленной, например, из ненамагничивающейся нержавеющей стали. Смазка подшипников ротора осуществляется жидкой средой, которая и выполняет функцию охлаждения ротора. Вал насоса обычно располагается горизонтально.

Укажем преимущества центробежных насосов по сравнению с насосами других типов:

пологие характеристики Н = f(Q) и η = η (Q), в результате чего высокие значения напоров Н и высокие значения КПД сохраняются в широком диапазоне подач Q;

большая частота вращения, что позволяет в качестве привода для насосов использовать электродвигатели и турбины;

плавная форма изменения мощности N, что позволяет выполнить пуск насоса при закрытой выходной задвижке (или при закрытом обратном клапане);

устойчивость в работе насосов и расширение технических показателей Н и Q при последовательном и параллельном соединении насосов при работе на один трубопровод;

плавное протекание переходных процессов при изменении режима работы гидросистемы;

расположение насоса выше уровня жидкости в расходной емкости;

изменение показателей насосов H, Q, η за счет различных факторов: обточки диаметра рабочего колеса, изменения частоты вращения, изменения частоты электроснабжения и др.;

невысокая стоимость насоса из-за использования в конструкции насоса сравнительно дешевых конструкционных материалов: сталь, чугун, полимерные материалы;

простота технического обслуживания и эксплуатации;

высокая надежность в работе;

большие подачи жидкости Q ;

равномерный с малыми пульсациями давления поток жидкости;

возможность успешной работы на “загрязненных” жидкостях.

Рис. 5 Схемы различных рабочих колес:

а – открытого типа; б – полузакрытого типа; в – закрытого типа;

г – рабочее колесо закрытого типа с двусторонним входом;

1 – втулка; 2 – лопатка; 3 – несущий диск; 4 – покрывающий диск

Но центробежные насосы обладают и рядомнедостатков:

требуют заливки перед пуском;

имеют склонность к кавитации;

имеют пониженное значение КПД при перекачивании вязких жидкостей;

имеют небольшое значение КПД при малой подаче жидкости Q и большое значение напора Н и др.

Центробежные насосы целесообразно использовать в области больших подач жидкости Q и низких и средних напоров жидкости Н.

Схематически устройство центробежного насоса показано на рис.1 . Рабочее колесо А, снабженное лопатками и насаженное на вал, вращается с большой угловой скоростью в спиральном кожухе С. К двум патрубкам кожуха присоединяется всасывающий Тв и напорный Тн трубопроводы. Механическая энергия подводится в виде вращающегося момента и передается жидкости через лопатки вращающегося рабочего колеса. Действие лопаток на жидкость, заполняющую рабочее колесо, вызывает повышение гидродинамического давления и заставляет жидкость перемещаться в направлении от центра рабочего колесак периферии, выбрасывая её в спиральный кожух. В дальнейшем движении жидкость поступает в напорный трубопровод. Благодаря описанному движению перед входом в рабочее колесо создается пониженное давление (Вакуум если Ра=Ратм), и уходящая отсюда жидкость будет непрерывно заменяться вновь поступающей из приемного резервуара через всасывающий трубопровод под действием атмосферного давления. Таким образом, создается непрерывный ток жидкости.

Рис 1 – Схема центробежного насоса

Центробежные насосы по принципу своего действия не требуют установки клапанов в рабочих органах самого насоса. До пуска в ход насос и всасывающий трубопровод должны быть залиты жидкостью, так как колесо насоса, вращаясь в воздушной среде (при не залитом состоянии), создает столь незначительное разрежение, что оно оказывается недостаточным для подъема жидкости с нижнего уровня к насосу.

Для возможности заливки насоса, если жидкость не притекает к нему под напором,и предотвращения опоражнивания всасывающего трубопровода при остановке насоса служит приемный клапан Кп, устанавливаемый на конце всасывающей трубы.

Для предотвращения обратного слива жидкости из напорного трубопровода нередко устанавливается обратный клапан Ко, который служит также и для защиты насоса от гидравлического удара при внезапной его остановке.