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.

1000 Количество ступеней в насосе До 20 Дифференциальный напор, м 200 Применяемые подшипники Радиально – упорные и/или аксиальные роликовые

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

Центробежные насосы представляют собой огромную группу оборудования, используемого для перекачки различных жидкостей, подачи и отвода воды в условиях частных домовладений и больших производств. Горизонтальные центробежные насосы имеют свою классификацию и особенности конструкции. Они надежны и сравнительно недороги, поэтому получили широкое распространение во многих сферах и областях деятельности человека.

Как работает центробежный насос

Само название насоса говорит о том, что необходимый напор перемещаемая жидкость получает под действием центробежной силы, появляющейся в результате вращения внутреннего рабочего колеса при взаимодействии с ним жидкой среды.

Вода через всасывающий патрубок поступает внутрь корпуса, имеющего, обычно, спиралевидную форму. В нем располагается установленное на валу рабочее колесо, представляющее собой пару соединенных дисков и имеющее лопасти, отогнутые в обратную от направления вращения сторону. При движении лопастей вода, находящаяся между ними, отбрасывается за счет центробежной силы к стенкам внутреннего корпуса.

При движении колеса, в центре создается разряжение с повышением давления на периферии (у стенок), под действием которого жидкость выдавливается в сторону напорного трубопровода. Одновременно из всасывающего трубопровода внутрь корпуса насоса поступает следующая партия воды благодаря образовавшемуся в центре корпуса разряжению. В результате происходит ее постоянная циркуляция из подающего трубопровода через обратный клапан в напорную трубу.

Чем быстрее вращается рабочее колесо и больше его диаметр, тем сильнее будет центробежная сила и, как следствие, напор выходящей из насоса воды.

В многоступенчатых агрегатах жидкость из первой ступени поступает во вторую, затем в третью и т.д. Такое оборудование имеет более одного рабочего колеса, что сказывается на высоких мощностных характеристиках насосов.

Самовсасывающие насосы для начала работы не требуют предварительного заполнения водой всасывающего патрубка. Нормальновсасывающие агрегаты до включения должны быть залиты водой.

Основные узлы насоса центробежного типа

Ключевыми конструктивными элементами насоса считаются:

• корпус;
• приемный обратный клапан с сеткой, служащей для фильтрации каких-либо примесей;
• рабочие колеса (от 1 до 6);
• предохранительный клапан, оберегающий насос от возможного гидравлического удара
• задвижка;
• манометр;
• вакуумметр.

Особенности горизонтальных насосов

Основным отличием рассматриваемых насосных агрегатов является горизонтальное расположение рабочего вала (оси колес) и горизонтальный разъем корпуса, что относится к классическому варианту исполнения. Центробежные горизонтальные установки подразделяются по нескольким признакам и параметрам:

• по количеству ступеней и рабочих колес. Конструкция центробежных насосов предусматривает одноступенчатое или многоступенчатое устройство агрегатов. В свою очередь, горизонтальные одноступенчатые модели насосного оборудования могут изготавливаться с консольным валом;
• по производительности, или выходящему объему воды в секунду (час);
• по напору перекачиваемой жидкости – бывают низкого, высокого или среднего давления;
• по способу подачи жидкости. К рабочему колесу подвод воды осуществляется через односторонний вход, либо путем двойного всасывания;
• по варианту соединения с электродвигателем. Подсоединение производится при помощи муфт, клиноременной передачи со шкивом, через мультипликатор или редуктор;
• по типу двигателя. Горизонтальный центробежный насос может быть укомплектован дизельным или работающим от электрической сети переменного тока двигателем. Его модель и мощность во многом зависит от характеристик оборудования, а также от параметров и предназначения помещения, в котором предполагается установка агрегата;
• по типу всасывания – нормально- и самовсасывающие;
• по вакуумметрической высоте всасывания, определяющей глубину забора воды;
• по быстроте хода – тихо-, быстроходные и нормальные.

Производители стараются изготавливать центробежное насосное оборудование максимально бесшумным, чтобы работающий агрегат, установленный внутри помещения, доставлял как можно меньше неудобств обитателям дома. КПД крупных агрегатов достигает показателя 0,9, а небольших моделей – 0,6-0,7.

Виды горизонтальных насосов

Конструктивно, рассматриваемые насосные агрегаты подразделяются на:

• одноступенчатые, укомплектованные одним рабочим колесом. Используются в обычных условиях для перемещения воды;
• многоступенчатые, имеющие свое рабочее колесо в каждой ступени. В агрегатах они подсоединяются последовательно. Причем каждое последующее «отделение» отвечает за поднятие давления воды на более высокий уровень. Применяются многоступенчатые насосы в случае, когда подачу жидкости необходимо производить под большим напором.

Насосы двойного всасывания

Горизонтальный центробежный насос двухстороннего входа имеет нагнетательные и всасывающие патрубки, располагающиеся на одной оси в корпусе, называемом «in-line». Данный вид насосов отличается хорошей всасывающей способностью, благодаря расположенному в нем двойному колесу, а также двухстороннему подводу жидкости.

Оборудование обладает улучшенными, по сравнению с консольными насосами, кавитационными качествами, позволяющими закачивать жидкость с отметок, расположенных ниже нулевых уровней. С валом насоса электродвигатель соединяется посредством втулочно-пальцевой муфты.

Герметичные насосы

Агрегаты изготавливаются в герметичном корпусе в двух разных исполнениях:

• колесо устанавливается непосредственно на валу электродвигателя;
• для соединения насоса и двигателя используется магнитная муфта.

Герметичным насосам не требуется внешняя смазка и уплотнение вала, а их корпус исключает какие-либо протечки. Поэтому они предназначаются, в первую очередь, для перекачивания опасных жидкостей, в основном, в химической промышленности. Существует несколько видов агрегатов с герметичным корпусом:

• с обратной циркуляцией;
• с водяным охлаждением;
• с переходным фитингом или уплотнением.

Наиболее популярное насосное оборудование, имеющееся практически на каждом подворье. Оно предназначается для полива садово-огородных участков и водоснабжения дома в условиях отсутствия централизованных водопроводных сетей. Поверхностные насосы устанавливают на поверхности земли, что следует из их названия, либо внутри помещения.

При выборе оборудования следует обращать внимание на его производительность и напор, а также на тип всасывания (самовсасывающий, нормальновсасывающий).

Самовсасывающие насосы

Обладают высокой всасывающей мощностью в сочетании с экономичностью. Они имеют широкие возможности для использования и удобны в обслуживании. Отличительной особенностью самовсасывающих насосов является высокий показатель КПД, а также возможность регулирования мощности и простота обслуживания. Недостатком насосов подобного типа является необходимость их заливки до пуска, но к этому требованию всегда можно приспособиться.

Кроме традиционной и наиболее распространенной модели центробежного самовсасывающего насоса, оборудование изготавливают в нескольких модификациях, в зависимости от предполагаемых условий работы.

Несколько из них:

• для горячей воды – комплектуются камерами охлаждения;
• для воды с высоким процентом минерализации – используются в угольных шахтах;
• для трансформаторного масла – предназначаются для турбогенераторов.

Другие виды горизонтальных насосов

Центробежные насосы представляют наиболее многочисленную группу насосного оборудования, к одной из подгрупп которой относятся горизонтальные насосы. Они имеют различное функциональное предназначение и область применения. Некоторые перекачивают чистую воду, другие – слегка загрязненную, а специально изготовленные агрегаты используют для транспортировки агрессивных или слишком горячих жидкостей.

Кроме вышеперечисленных, горизонтальные насосы бывают:

• со спиральным корпусом;
• взрывозащищенные;
• высокооборотные;
• с открытым рабочим колесом и др.

Перечислить все возможные модификации горизонтальных центробежных насосов вряд ли получится. Их слишком много, чтобы можно было упомянуть обо всех в нашей статье.

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:

1. корпус, который часто называют «улиткой»;
2. рабочее колесо с лопастями;
3. уплотнительные элементы вала;
4. вал, соединенный с приводным электродвигателем и обеспечивающий вращение рабочего колеса;
5. уплотнительные элементы камеры с масляной ванной;
6. опора для подшипникового узла;
7. несущая опора;
8. 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:

1. компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
2. высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
3. минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
4. отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
5. 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.

Наиболее распространенная разновидность водяных насосов — центробежные агрегаты, в зависимости от конструктивных особенностей классифицируется на две группы: насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.

В данной статье мы поговорим об их различиях, устройстве, принципе действия, преимуществах и недостатках. Также будет рассмотрен ассортимент продукции ведущих производителей центробежных насосов, компаний Grundfos и Lowara.

1 Принцип действия и конструктивные различия

Центробежные насос — оборудование, перекачивающее рабочую жидкость за счет центробежной силы, которая создается в результате вращения лопастного барабана. Такие агрегаты имеют металлический либо стальной корпус, внутри которого расположен электропривод и вал вращения. На валу жестко зафиксирован барабан, который может быть открытым (состоит из одного диска и боковых лопастей) либо закрытым (два диска, между которым размещены лопасти).

Лопасти барабана располагаются под углом, они направлены в обратную к направлению его движения сторону, что нужно для обеспечения максимально эффективного захвата воды. На корпусе агрегата имеют два патрубка — всасывающий и подающий (напорный), через которые циркулирует перекачиваемая жидкость.

При заполнении корпуса насоса водой начинает вращаться барабан, вода попадает в лопасти и в результате движения колеса под напором отбрасывается к напорному патрубку. В результате этого в зоне выпускного патрубка создается зона высокого давления, тогда как в центральной части барабана — зона разрежения, под воздействием которой вода начнет поступать через всасывающий патрубок насоса. Данный принцип обеспечивает непрерывную подачу жидкости циркуляционными насосами любого типа. В отличие от поршневых агрегатов, они не имеют проблем с неравномерным, пульсирующим напором, что значительно расширяет сферу применения такой техники.

Рассмотрим устройство одноступенчатого агрегата:

1. Корпус, также именуемый улиткой (на схеме представлен горизонтальный тип корпуса).
2. Лопастное колесо.
3. Уплотнение рабочего вала.
4. Вал вращения.
5. Уплотнение камеры с масляной ванной.
6. Подшипниковая опора.
7. Несущая опора.
8. Отверстия для контроля за уровнем масла в камере.

Одноступенчатые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо, тогда как многоступенчатый насос — два и более. При этом их принцип действия остается идентичным, улучшаются лишь эксплуатационные характеристики оборудования — производительность (количество перекачиваемой воды в минуту) и напор (максимальное расстояние, на которое может быть перекачана жидкость). Напор указывается в метрах, которые свидетельствуют о расстоянии перекачки по высоте, чтобы узнать максимальную длину транспортировки жидкости напор необходимо умножить на 10.

В зависимости от конструктивного устройства многоступенчатый центробежный насос может быть секционным либо спиральным. Секционный агрегат отличается тем, что перекачка жидкости осуществляется последовательно — из первого барабана в следующий. Максимальная производительность, которую может развить секционный насос на сегодняшний день составляет 900 м 3 /ч при напоре 1900 м.

1.1 Устройство центробежного насоса (видео)

1.2 Преимущества и недостатки центробежных агрегатов

Широкое распространение насосного оборудования, работающего по принципу центробежной силы, объясняется наличием у данной техники ряда эксплуатационных преимуществ, к которым относится:

• компактные размеры и небольшой вес за счет прямого соединения вала вращения с двигателем, конструкция не предполагает наличие каких-либо передаточных механизмов;
• надежность и долговечность, отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
• плавная подача рабочей среды, нулевой риск возникновения гидравлических ударов;
• возможность работать с загрязненными жидкостями, содержащими в составе механические частицы, что достигается за счет отсутствия в конструкции клапанов;
• доступная стоимость за счет простоты конструкций.

Единственным недостатком данных агрегатов является сравнительно низкий КПД при работе в режиме малой производительности. Особенно критичной данная проблема стает при необходимости перекачки небольшого объема воды под высоким давлением.

Также как недостаток можно рассматривать невозможность быстрого запуска оборудования, поскольку перед началом перекачки корпус насоса необходимо заполнить водой. В целом же, для производительной работы центробежные насосы являются лучшим выбором.

2 Классификация оборудования

Как многоступенчатые, так и одноступенчатые агрегаты, в зависимости от положения оси рабочих колес в пространстве, классифицируются на:

• горизонтальные;
• вертикальные.

В горизонтальной конфигурации, как правило, выполняются крупногабаритные промышленные агрегаты для стационарной установки, также горизонтальные агрегаты используются в насосных станциях автоматического водоснабжения, в которых они сопряжены с корпусом гидроаккумулятора. Вертикальное оборудование более распространено в сфере бытовой эксплуатации, в таком корпусе делаются все разновидности скважинных насосов, дренажные и фекальные агрегаты.

Также одним из основных факторов классификации центробежного оборудования является его разделение на типы в зависимости от положения корпуса агрегата относительно перекачиваемой жидкости, согласно которой насосы бывают поверхностные и погружные.

Конструктивно погружное оборудование может обеспечить перекачку до 16 м3 жидкости в час при напоре до 200 метров. Практически все скважинные насосы погружные, так как они могут поднимать воду с большой глубины (40 метров и более), тогда как поверхностные агрегаты в принципе не способы высасывать воду с глубины более 10 метров.

Среди отличий также выделим то, что погружные установки значительно тише, чем поверхностные, что важно при монтаже насосной станции внутри жилого помещения. Однако поверхностный насос проще в обслуживании и ремонте, так как он не обладает полностью герметичным корпусом.

Рассмотрим оставшиеся классы центробежного оборудования:

• в зависимости от развиваемого давления подачи: до 0.2 МПа — низкого, до 0.6 МПа — среднего и свыше 0.6 МПа — высокого давления;
• по коэффициенту быстроходности — тихо, нормально и быстроходные;
• по функциональному назначению — водяные, пожарные, нефтяные, дренажные, фекальные;
• по типу соединения колеса с двигателем — консольные, приводные, муфтовые.

КПД работы таких агрегатов непосредственно зависит от их быстроходности, скорости вращения колеса и конструктивного исполнения. Так, компактные одноступенчатые насосы имеют КПД 0.6-0.7, крупногабаритные — 0.9-0.92.

2.1 Производители и популярные модели

Ведущими мировыми производителями центробежного оборудования являются компании Lowara (Италия) и Grundfos (Дания). Оба производителя поставляют на рынок агрегаты как для бытовой, так и для промышленной эксплуатации. В ассортименте итальянцев представлены пять линеек насосной техники:

Тогда как итальянская компания специализируется на многоступенчатой технике, лидирующие позиции в сегменте одноступенчатых агрегатов занимают насосы производства фирмы Grundos. В ассортименте компании горизонтальные агрегаты представлены серией JP (в которую входит популярный одноступенчатый насос Grundfos JP 5), вертикальные — сериями TP (оборудование в стандартном исполнении) и TPD (насосы типа ин-лайн).