Что такое центробежный насос – виды и принцип работы насосного оборудования

Центробежным насосом называют оборудование, в котором носитель движется за счет кручения рабочего колеса с лопатками. Внутри корпуса оно быстро раскручивает поток и отбрасывает его от центра к стенкам. За счет этого на входе появляется разрежение, а на выходе формируется напор. Носитель проходит сквозь напорный патрубок уже под давлением.

Такие насосы ставят в водоснабжении, охлаждении, канализации, отоплении, на пожарных линиях и технологических участках, для полива. Чаще всего они перекачивают воду, теплоноситель, технические жидкости или среды с небольшой долей примесей. Для горячих, вязких или химически активных составов подбирают исполнение с подходящим корпусом, рабочим колесом и уплотнениями.

Устройство центробежного насоса

Конструкция зависит от назначения, давления, температуры, состава среды. Базовая схема у большинства моделей похожа. Внутри есть корпус, рабочее колесо, вал, подшипники, уплотнение, привод.

Основные элементы насоса:

• корпус с входным патрубком;
• напорный патрубок;
• рабочее колесо с лопатками;
• вал для передачи вращения;
• подшипниковый узел;
• торцевое уплотнение или сальниковая набивка;
• электродвигатель;
• муфта, монтажный кронштейн.

Рабочее колесо – главный гидравлический узел. Носитель поступает к его центру, после чего лопатки отбрасывают поток к внешней окружности. Чем выше будет скорость вращения, тем больше будет напор, хотя итог зависит от трубопроводной сети.

Корпус установки принимает разогнанный поток. В спиральной камере скорость жидкости снижается, а давление растет. При износе колеса, корпуса, уплотнительных колец часть потока возвращается к всасыванию, поэтому напор падает.

Принцип работы

Перед запуском насосную часть заполняют жидкостью. Воздух в корпусе мешает создать устойчивый поток. Сухой ход опасен для торцевого уплотнения, рабочих поверхностей, подшипников.

Рабочий цикл проходит по этапам:

1. Жидкость поступает во всасывающий патрубок.
2. Поток попадает в центр рабочего колеса.
3. Лопатки передают жидкости скорость.
4. Центробежная сила смещает поток к краю колеса.
5. В центральной зоне снижается давление.
6. Новая порция жидкости втягивается во входную линию.
7. Корпус направляет поток к напорному патрубку.
8. Система получает расход и напор.

Основные характеристики насосного оборудования центробежного типа

Подбор насоса начинают с параметров системы. Сначала определяют требуемый расход, затем считают напор, учитывая высоту подъема, длину труб, местные сопротивления. После этого проверяют температуру, вязкость, химический состав среды, плотность.

Ключевые характеристики:

• подача – объем носителя (куб. м/ч);
• напор – энергия, которая передается потоку (м);
• мощность двигателя – запас привода для рабочей точки;
• КПД – доля полезно переданной энергии;
• частота вращения – скорость работы вала;
• кавитационный запас – условие нормального всасывания;
• материал проточной части;
• тип уплотнения.

Насос не выбирают только по максимальному напору. При работе с очень малым или слишком большим расходом растет вибрация, снижается КПД, увеличивается нагрузка на двигатель. Рабочий режим лучше держать рядом с зоной высокой эффективности.

Виды оборудования по числу ступеней

Одноступенчатый насос имеет одно рабочее колесо, поэтому в нем меньше узлов, чем в многоступенчатой модели. Его проще обслуживать, а ремонт требует меньше времени. Такая конструкция подходит для систем с умеренным напором. Агрегат используют в отоплении, водоснабжении, циркуляции, при поливе, на повысительных линиях.

Многоступенчатый насос содержит несколько рабочих колес. Поток носителя проходит через ступени последовательно, а напор суммируется. Эти агрегаты применяют в котельных, водоподготовке, на повысительных станциях, технологических линиях.

Также в продаже можно найти устройства, у которых два рабочих колеса, секционные модели, у которых ступени собраны в отдельные камеры, вертикальные многоступенчатые.

Рост числа ступеней повышает требования к сборке. Нужно контролировать соосность, состояние подшипников, осевые усилия, зазоры. Абразивные частицы ускоряют износ колес, направляющих аппаратов, уплотнений.

Виды оборудования по положению вала

Горизонтальные насосы удобны для осмотра. Двигатель, муфта, корпус, подшипники доступны с одной стороны. Их часто ставят в насосных станциях, котельных, цехах, технических помещениях.

Вертикальные насосы занимают меньше площади. Вал расположен вертикально, гидравлическая часть часто находится ниже двигателя. Оборудование подходит для резервуаров, приямков, скважин, компактных повысительных установок.

Положение вала не является единственным критерием выбора. Одновременно оценивают число ступеней, тип корпуса, свойства носителя, температуру, давление, доступ к обслуживанию. Ошибка в компоновке усложняет ремонт, повышает нагрузку на узлы, сокращает ресурс.

Виды агрегатов по направлению потока

Радиальные насосы направляют жидкость от центра колеса к наружной окружности. Они создают высокий напор при умеренном расходе. Это распространенный вариант для водоснабжения, отопления, увеличения давления.

Осевые насосы перемещают поток вдоль оси вала. Они рассчитаны на большой расход при низком напоре. Их применяют в водозаборах, оросительных системах, циркуляции больших объемов, отводе воды.

Насосы смешанного потока занимают промежуточное положение. Жидкость выходит из рабочего колеса под углом. Схема подходит для охлаждения, дренажных линий, перекачивания больших объемов воды при среднем напоре.

Виды по конструкции рабочего колеса

Закрытое имеет передний и задний диск. Оно показывает высокий КПД на чистой воде, теплоносителях, близких по свойствам жидкостях. Для песка, волокон, крупных включений оно подходит хуже.

Полуоткрытое имеет один диск. Оно лучше переносит небольшие загрязнения, проще очищается. При увеличении зазора между лопатками и корпусом напор быстро снижается.

Открытое не имеет боковых дисков. Оно подходит для загрязненных жидкостей, стоков, суспензий. Потери выше, зато проточная часть труднее забивается, а обслуживание проходит проще.

Тип колеса влияет на КПД, устойчивость к засорам, шум, ремонтопригодность. Закрытые лучше сохраняют эффективность на чистой среде. Открытые и полуоткрытые проще чистить, но они сильнее реагируют на износ зазоров.

Самовсасывающие модели

Обычный центробежный насос перед пуском требует заполнения корпуса. Если внутри остается воздух, колесо вращается, но полноценный поток не возникает. Для стабильной работы нужны герметичная труба, обратный клапан, правильная заливка.

Самовсасывающая модель способна удалить часть воздуха после первичного заполнения. В корпусе остается запас жидкости, который помогает создать циркуляцию. Агрегаты удобны при заборе из емкостей, неглубоких колодцев, временных схем перекачивания.

Самовсасывание не означает работу при сухом корпусе. Уплотнение нуждается в охлаждении жидкостью. Короткий сухой запуск иногда приводит к перегреву, течи, замене торцевого узла.

Кавитация

Кавитация возникает, когда давление на входе падает слишком низко. В жидкости появляются пузырьки пара, которые схлопываются в зоне повышенного давления. Эти процессы повреждают металл, вызывают шум, вибрацию, падение подачи.

Признаки кавитации заметны во время работы. Насос шумит с треском, манометр дрожит, расход становится нестабильным. После разборки на колесе, корпусе видны мелкие каверны, похожие на точечное выкрашивание.

Частые причины кавитации:

• узкая всасывающая труба;
• длинная линия до насоса;
• засоренный фильтр;
• лишние повороты перед входом;
• высокая температура жидкости;
• подсос воздуха через соединения;
• большой перепад высоты;
• неверная рабочая точка.

Для защиты уменьшают потери на всасывании. Фильтры очищают, соединения проверяют на герметичность, диаметр трубы сверяют с расчетом. Насос не должен долго работать далеко от расчетной зоны.

Где применяют центробежные насосы?

В частном доме центробежный насос чаще всего ставят для поднятия воды из емкости, колодца или другого источника. Он подает ее в точки разбора, помогает удерживать давление в системе и работает на полив. В отоплении этот же принцип используют для движения теплоносителя по контуру.

В коммунальных сетях агрегаты перекачивают чистую воду, стоки, ливневую воду и технические жидкости. Здесь смотрят не только на расход и напор, но и на защиту двигателя, доступ к обслуживанию, стойкость к засорению. Для канализации обычно выбирают погружные модели с открытым или вихревым рабочим колесом, потому что им проще пропускать загрязненную среду.

На производстве центробежные насосы ставят на линиях охлаждения, мойки, промывки, подпитки, циркуляции и подачи сырья. Подбор зависит от состава носителя, температуры, количества примесей и режима работы. Для горячей, агрессивной среды заранее проверяют материал корпуса, уплотнений, рабочего колеса.

Как выбрать центробежное насосное оборудование?

Сначала определяют расход. Затем считают напор с учетом высоты подъема, длины труб, арматуры, фильтров, давления на выходе. Паспортный максимум не подходит для выбора, потому что он не отражает реальный режим системы.

Далее проверяют состав жидкости. Важны ее температура, плотность, вязкость, абразивность, наличие волокон, химическая активность. Для горячей воды, масел, кислот, щелочей, стоков применяют разные материалы проточной части.

Порядок выбора:

1. Определите расход в куб. м/ч.
2. Рассчитайте напор в метрах.
3. Проверьте температуру жидкости.
4. Уточните состав среды.
5. Оцените высоту всасывания.
6. Выберите тип рабочего колеса.
7. Сравните рабочую точку с зоной высокого КПД.
8. Проверьте мощность двигателя.
9. Уточните материал корпуса и уплотнений.
10. Оцените доступ к обслуживанию.

Избыточный запас по напору не всегда полезен. Слишком мощный насос расходует больше электроэнергии, может работать в неудачной зоне кривой. Для переменного расхода часто применяют частотный привод, который регулирует скорость вращения.

Итог

Центробежный насос перемещает жидкость за счет вращения рабочего колеса. Его выбирают по расходу, напору, свойствам среды, конструкции, материалам, кавитационному запасу, условиям обслуживания. При грамотном подборе, правильном монтаже, регулярной проверке оборудование работает стабильно, экономит электроэнергию, сохраняет ресурс основных узлов.