Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Как подобрать центробежный насос для воды?!

Строение и принцип работы

Строение центробежных насосов для воды имеет довольно простую схему.

Основные характеристики внешнего вида изделий:

  • внешняя часть корпуса представляет собой продолговатый цилиндр;
  • изделие, которое при применении погружается в воду, имеет диаметральное сечение 10 см;
  • изделия для поверхностного функционирования немного больше по диаметру с обустроенными колесами для работы.

Внутреннее наполнение составляет такой перечень элементов:

  • каналы для входа и выхода жидкости;
  • устройство для нагнетания;
  • колесо для обеспечения вращения;
  • ротор;
  • движок и прочие сопровождающие детали.

Во время работы центробежного насоса с помощью двигателя и ротора колесо начинает вращаться. Благодаря этому вода, которая поступает внутрь направляется от центральной части к боковым. При этом образуется давление, под действием которого жидкость попадает в трубопровод. При этом уменьшается степень давления в центральной части, что позволяет обеспечить поступление новой порции воды. Получаем процесс самовсасывания жидкости, что обеспечивает бесперебойное поступление воды внутрь устройства. В общем, во время работы внутри изделия создается центробежная сила, которая и обеспечивает все необходимые процессы.

Плюсы и минусы

К числу преимуществ использования центробежного насоса можно отнести следующие важные моменты:

  • высокий уровень производительности;
  • с помощью центробежного агрегата можно осуществить равномерную подачу воды;
  • небольшие габаритные размеры, иначе говоря, компактность изделия;
  • простота в обслуживании;
  • достаточно длительный период эксплуатации оборудования этого вида.

Среди недостатков можно отметить следующие моменты:

  • центробежный насос не всасывает сначала сам воду, для его запуска необходимо провести заливку жидкости в корпус агрегата;
  • как правило, насосы этого вида выдают не очень сильный напор, а чтобы повысить этот показатель необходимо использования многоступенчатых агрегатов этого вида.

Как видим, недостатки центробежных насосов вполне можно снивелировать, главное, внимательно подходить к обслуживанию оборудования этого вида.

Таким образом, в этой статье мы максимально подробно дали пояснение того, что собой представляет центробежный насос. Надеемся, что изложенная информация станет для вас достаточно полезным информативным материалом.

Смотрите интересное видео, в котором пользователь на примере изготовления центробежного насоса своими руками наглядно показывает его устройство и принцип действия:

Принцип действия центробежных насосов

Центробежный насос в разрезе

Рабочее колесо центробежного насоса

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, улиткообразную спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. На обеих концах вала располагаются подшипники, в зависимости от типа насоса они могут быть разных типов. Подшипники с помощью специальных фиксаторов крепятся к корпусу насоса и обеспечивают вращение колеса. Рядом с одним из подшипников располагается полумуфута, которая обеспечивает передачу вращательного движения от электрического двигателя. Полумуфта на валу и полумуфта на валу электродвигателя соединяются с помощью специальных болтов, которые в простанароде называют «пальцами». Обе полумуфты одинаковых диаметров и вытачиваются токарем за один подход насаженными на один вал. Делается это для достижения идеальной центровки между электрическим двигателем и насосом, в противном случае будет присутствовать биение и быстрый износ подшипников и рабочего колеса.

Колесо может быть открытого типа (диск, на котором установлены лопасти) и закрытого типа — лопасти размещены между передним и задним дисками. Лопасти обычно изогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса в форме логарифмической спирали. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. При повышении давления жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. Вследствие этого на выходе всасывающего патрубка насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость поступает в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Центробежные насосы изготавливаются не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами) — так называемые «секционные центробежные насосы». В секционных насосах достигается увеличение общего перепада давления, приблизительно пропорционального количеству секций насоса. При этом принцип их действия в любых конструкциях остается таким же — жидкость перемещается под действием центробежной силы, порождаемой вращающимся рабочим колесом.

Монтаж

Процесс монтажа насосов центробежного типа схож с монтажом других типов насосов. Погружные насосы нуждаются в подключении к сети и подвеске в самом источнике. Предварительно необходимо подключить выключатель поплавкового типа во избежание возникновения сухого хода. Погружные насосы требуют больших трудозатрат, но ничего сложного в их установке нет. Поверхностные устройства легко монтируются в непосредственной близости от источника

Важно защитить их от атмосферных осадков и температурных напряжений. Можно установить насос в отапливаемой подсобке

Насосный агрегат подключают, присоединив к системе водоснабжения, а в водный источник опускают шланг с установленным обратным клапаном. Дело остается за малым: заполнить камеру водой и включить в работу насос. Часто насосное оборудование выходит из строя, поэтому возникает необходимость в ремонте.

Чтобы уменьшить риск поломки аппарата, необходимо знать основные правила эксплуатации насоса. Игнорирование рекомендаций провоцирует 90% случаев выходов из строя центробежников. Следует придерживать следующих рекомендаций:

  • насос нельзя включать при отсутствии жидкости в рабочей камере;
  • если насос не предназначен для перекачки загрязненных жидкостей, он может использоваться только для чистой воды. Присутствие в воде даже небольшого количества песка приводит к засорению подшипников и появлению поломок.

Необходимость в капитальном ремонте возникает при перегреве или сгорании движка. В некоторых случаях насосное оборудование может эксплуатироваться в условиях, неподходящих для данного аппарата. К примеру, он перекачивал горячую воду или работал с пустой камерой. Иногда происходит замыкание кабеля питания. Для удостоверения и устранения проблемы можно воспользоваться тестером. Сырые контакты необходимо почистить или заменить, а кабель – заделать.

В редких случаях возникают сбои рабочего колеса, в частности поломки подшипников и роторных крепежей. Это происходит вследствие перекачки воды с частицами песка и грязи. Работать такие агрегаты будут со странным шумом, прерывисто подавать воду. После обнаружения схожих признаков следует немедленно разобрать конструкцию, прочистить или поменять расходники. При забивке спиралей, которые выводят воду из камеры, необходимо их почистить. Если нет опыта в таких работах, следует обратиться к специалистам.

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Электронасосы и жидкотопливные насосы

Важно выбрать насос не только по целевому назначению или техническим характеристикам, но и по типу питания. Существуют условия, когда электроэнергия по каким-либо причинам дорога или вообще недоступна, а насос подключить надо

В этом случае можно применить насос, работающий на жидком топливе.

Существуют:

Мотопомпа бензиновая Patriot Garden BMWP-10PC

  • электрические насосы,
  • бензиновые насосы,
  • дизельные насосы.

Как правило, самым экономичным является вариант с установкой дизельного насоса. Но этот вариант не лишен недостатков: придется заботиться о своевременной заливке топлива, кроме того, дизельный насос сильно шумит при работе. Бензиновый шумит тише дизельного, но стоимость бензина выше. Электрический насос наиболее универсален, поэтому и наиболее широко распространен.

Центробежные насосы

Как показала практика, наибольшей популярностью и практичностью пользуются агрегаты с центробежным устройством конструкции. Принцип действия у насосов достаточно прост.

Устройство и механизм насоса внешне похожи на улитку, состоит он из металлического корпуса, внутри которого находится рабочий вал в окружении рабочего колеса. Вращается он при помощи шпонки. Само колесо состоит из дисков в количестве двух штук и прикрепленных к центру изогнутых лопаток. Корпус делают металлическим (чаще всего его изготавливают из чугуна или стали), колеса выполняют из полимерных материалов. Вал колеса бывает двух видов: двухопорный или консольный.

Прежде чем запуститься, полость насоса и втягивающий влагу трубопровод заполняется водой, которую необходимо прокачать. Когда рабочее колесо начинает вращаться с большой скоростью, то на него оказывается давление направленной центробежной силы, и жидкость начинает движение между лопастями лопаток, от центра к спиральной камере и мощным потоком выбрасывается в нее. Лопатки перекачивают жидкость, передавая энергию от электрического двигателя.

Вращающиеся поверхности лопаток передают жидкости энергию, получаемую насосом от электродвигателя. Скорость вращения жидкости увеличивается, соответственно, напор выталкиваемой воды также увеличивается. Вода на рабочее колесо поступает в направлении оси с двух сторон, в каналах между лопастями потоки жидкости соединяются.

В спиральном отделе с увеличенным сечением, кинетическая энергия сильной струи воды превращается в потенциальную, давление становится еще более сильным. Жидкость втягивается в трубопровод, в патрубке происходит разрежение, в результате вода постоянно прибывает по направлению оси рабочего колеса и непрерывно выводится под давлением в напорный трубопровод.

Классификация центробежных насосов

Центробежные агрегаты могут быть одноступенчатыми с двухсторонним подводом воды и многоступенчатыми. На многоступенчатых насосах установлено несколько вращающихся колёс. Принцип действия во всех конструкциях идентичен: поступающая жидкость под воздействием центробежной силы движется к выходу вращающимися рабочими колёсами. Рабочее колесо – это втулка, к которой прикрепляется определенное количество лопастей в форме крыльев. Такая форма лопастей позволяет рабочему колесу закручивать потоки, подаваемой в насос воды.

В последнее время популярными становятся агрегаты с диагональным направлением потока жидкости. Принцип сохраняется тот же, как и в центробежных конструкциях, только угол напора потока составляет 45о. Вал в таких насосах расположен вертикально.

Маркировка насосов

Центробежные насосы маркируются согласно классификации. Количество ступеней, с помощью которых жидкость подводится к рабочему колесу, ставится первой. Например, односторонний подвод обозначается буквой «О», а двухсторонний – буквой «Д». Первые цифры обозначают производительность в м3/ч, например, 32 куба. Следующие цифры обозначают напор, который исчисляется в метрах водяного столба.

Само название насоса обычно содержит информацию о силе, под давлением которой работает устройство. К примеру, насос с названием «Гидросила» трудится под давлением воды. После наименования указан восьмизначный номер, первые цифры которого обозначают порядковый номер изготовленного насоса. Последние четыре цифры указывают на дату его производства: две последние цифры года и порядковый номер месяца изготовления. Буквы обозначают принцип действия насоса, цифры объём перекачиваемой жидкости за определенный промежуток времени.

Входной модуль.

Прием и подвод скважинной жидкости в насос осуществляется через входной модуль. Входной модуль состоит из корпуса с отверстиями для прохода пластовой жидкости, вала с защитными втулками и приемной сетки, которая обеспечивает грубую очистку входящей жидкости от механических примесей. Верхняя часть входного модуля присоединяется к секции насоса, а нижняя часть к протектору. С целью уменьшения количества соединений, заводы-изготовители в настоящее время выпускают погружное оборудование со встроенным входным модулем. Входной модуль встраивается: в нижнюю секцию насоса или в протектор гидрозащиты.
При добыче пластовой жидкости с высоким содержанием механических примесей, для предупреждения попадания их в рабочие органы насоса, применяют шламоуловители или входные фильтры.
Входной фильтр устанавливается между гидрозащитой и нижней насосной секцией.
Задержание механических примесей осуществляется при прохождении загрязненной пластовой жидкости через установленные внутри фильтра фильтрующие элементы.
Шламоуловитель работает в составе погружной установки в качестве дополнительной модуль-секции, устанавливаемой между входным модулем и нижней секцией насоса. Улавливание и осаждение механических примесей осуществляется с помощью специальных улавливающих аппаратов.
Валы секций насоса соединяются между собой шлицевыми муфтами. Для этой цели на концах валов имеются шлицы (зубья) и впадины (пазы), радиально расположенные на поверхности.

Рабочие свойства

Немаловажным является тот факт, что при выборе центробежного насоса, в первую очередь, стоит обращать внимание на ряд технических характеристик агрегата, которые заключаются в следующих важных моментах:

  • коэффициент полезного действия, который характеризирует эффективность центробежного насоса;
  • высота забора воды представляет собой численное значение расстояния между корпусом агрегата и нижним уровнем, с которого происходит подача жидкости;
  • показатель подачи воды указывает на объем жидкости, которую подает агрегат за определенную единицу времени;
  • напор насоса представляет собой не что иное, как разницу давления поступающей в агрегат воды и, соответственно, выходящей из нее;
  • гидравлический показатель представляет собой характеристику снижения напора при подаче воды по магистралям;
  • мощность, которая передается на центральный вал центробежного насоса;
  • максимальное давление агрегата представляет собой наибольший показатель, при котором оборудование бесперебойно может работать;
  • показатель энергеэффективности характеризирует количество энергии, которая затрачена на перекачку определенного объема воды.

Электрические разновидности для домашнего водопровода

Электронасосы получили наибольшее распространение благодаря своей надёжности, экономичности, малому уровню шума, большой производительности и удобству эксплуатации. Можно обеспечить автоматическую работу электронасоса, дополнив его схему управления устройствами контроля и защиты.

По устройству водонасосы бывают самых разнообразных видов, но для бытового использования применяется несколько основных типов. Давайте ознакомимся с ними более подробно.

Центробежные

Устройство водяного насоса центробежного типа следующее. Роль рабочего органа выполняет колесо с лопатками, помещённое в корпус. Корпус имеет два патрубка: для всасывания воды, расположенный напротив центра вращения колеса, и для подачи, расположенный на периферии в диаметральной плоскости.

Принцип работы основан на использовании центробежной силы. Вода подаётся в центр колеса. Вращаясь, лопатки захватывают воду и отбрасывают её к стенкам корпуса. Таким образом, в центре возникает разряжение, под действием которого всасывается новая порция воды, а по краям создаётся избыточное давление, вытесняющее воду в выходной патрубок.

Центробежные насосы для воды могут быть погружного или поверхностного исполнения.

Главное достоинство центробежного водонасоса — это простота и надёжность конструкции, поэтому при правильной эксплуатации он прослужит долгие годы. Его можно использовать для перекачки воды с небольшим количеством примесей, поэтому он идеально подойдет для колодцев.

Главный недостаток — малая глубина всасывания. Поверхностный водонасос этого типа сможет поднять жидкость с глубины не более восьми метров. Гидроагрегаты этого типа неспособны к сухому всасыванию, то есть перед использованием их необходимо залить водой.

Для увеличения глубины всасывания применяют инжекторные устройства, которые позволяют поднимать воду с глубины до пятидесяти метров. Отличие этих насосов от центробежных состоит в том, что в колодец опускаются две трубки, подключённые внизу к инжектору. По одной трубке (небольшого диаметра) часть воды сверху подаёт к инжектору, за счёт чего во второй трубке (большего диаметра) создаётся разряжение, что и обеспечивает увеличение глубины всасывания.

Инжектор может встраиваться и в корпус насоса. При такой конструкции аппарат становится очень шумным, и устанавливать его в жилых помещениях не рекомендуется.

Вихревые

Вихревые электронасосы могут работать не только с водной средой, но и со смесью воды и газа. Обеспечиваются такие способности конструкцией корпуса и применением особой крыльчатки — импеллера. Именно импеллер захватывает воздух и продвигает его внутрь улиткообразного корпуса. Внутри корпуса есть небольшое количество воды, воздух перемешивается с жидкостью и выводится через выходной патрубок. В результате этого в корпусе создаётся разряжение, и происходит втягивание воды через входной патрубок.

Создавая поток внутри насоса, импеллер действует подобно инжектору, этим создаётся высокий уровень всасывающего усилия, что позволяет закачивать воду на высоту до 20 метров, при этом его давление и производительность в несколько раз превышают эти показатели у аналогичных по мощности центробежных насосов.

Такие особенности вихревых агрегатов обусловлены также очень малыми (десятые доли миллиметра) зазорами между вращающимися частями и корпусом, поэтому перекачиваемая жидкость должна быть без механических примесей.

Роторные

Работа роторного водонасоса осуществляется благодаря периодическому изменению объёма рабочей полости. Ручные насосы чаще всего построены именно по этому принципу. Состоит такой насос из цилиндра, перемещающегося внутри его поршня и двух клапанов на входе и выходе, при перемещении поршня вниз происходит сжатие воды в цилиндре, за счёт этого сжатия вода вытесняется вверх, а при обратном движении создаётся разряжение, и в полость цилиндра поступает следующая порция воды.

Из этого семейства стоит обратить внимание на вибрационные погружные электронасосы — это насосы для воды малой мощности, и при этом они обеспечивают подачу до семидесяти метров. Благодаря цилиндрическому корпусу и компактным размерам их удобно использовать для работы в скважинах

Устройство и принцип работы вибрационного насоса аналогичны ручному. Разница между ними в том, что поршень электронасоса приводится в действие при помощи электромагнита, при этом перемещение поршня происходит всего на несколько миллиметров, но благодаря большой частоте вибраций обеспечивается производительность порядка одного-двух кубометров в час.

Насосы в истории

Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый известный поршневой насос для тушения пожара, который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий, упоминается ещё в I веке до н. э.
Первый в мире автоматический всасывающий насос создал турецкий физик Османской империи — Аль-Азари в 13 веке[источник не указан 1397 дней].
В Средние века насосы использовались в различных гидравлических машинах. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёхлопастным рабочим колесом был предложен французским учёным Д. Папеном. До XVIII века насосы использовались гораздо реже чем водоподъёмные машины (устройства для безнапорного перемещения жидкости), но с появлением паровых машин насосы начали вытеснять водоподъёмные машины. В XIX веке с развитием тепловых и электрических двигателей насосы получили широкое распространение. В 1838 году русский инженер А. А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил центробежный насос и работал над применением его при создании судового двигателя.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации