Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире.

Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности.

В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Принцип действия центробежного насоса

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса (улитка), которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса.

Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии)  в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление  жидкости в насос.

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

  • Всасывающий патрубок
  • Нагнетательный патрубок
  • Спиральный корпус (проточная часть насоса)
  • Рабочее колесо (импеллер)
  • Уплотнение вала
  • Картер насос

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям   его основных элементов, по типу установки  и назначению.

По расположению патрубков насосов

  • Насос «ин-лайн» типа. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыНасос ин-лайн

    • Консольные насосы. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга.

    Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыКонсольные насосы

    • Одноступенчатый насос. Насос с одним рабочим колесом на валу. Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор. Максимальный напор у одноступенчатых насосах обычно не превышает.
      Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыОдноступенчатый насос
    • Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.
  • Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыМногоступенчатый насос

    Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости  в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса  используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

    • Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
    • Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
    • Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
    • Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
    • Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

    По типу соединения с электродвигателем

    Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

    • Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при  техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.
      Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыОбычная муфта Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыМуфта с промежуточным элементом
    • Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта.
      Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыЦентробежный насос с глухой муфтой Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

      • Дренажные
      • Скважинные
      • Фекальные
      • Шламовые
      • Пищевые
      • Санитарные
      • Пожарные
      • Самовсасывающие

      Материальное исполнение центробежных насосов

      Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные  жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

      Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного  материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

      Можно выделить следующие основные материалы:

      Металлическое исполнение

      • Чугун
      • Бронза
      • Углеродистая сталь
      • Нержавеющая сталь
      • Дуплекс
      • Супер-дуплекс
      • Титан
      • И.т.д

      Футерованные и пластиковые исполнения

      При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить  необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

      Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

      Можно выделить два основных типа:

      • Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.

      Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

      • Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.
       Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

      Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

      • PP — полипропилен
      • PVDF- поливинилденефлуорид
      • PE – полиэтилен
      • PVC – поливинилхлорид
      • PFA – перфторалкоксил
      • PTFE – политетрафторэтилен
      • ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
      • FEP – фторэтиленпропилен

      Материалы уплотнительных колец

      В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

      • EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
      • NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
      • FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
      • FFKM — Каучук перфторированный

      Преимущества и недостатки центробежных насосов

      Преимущества:

      • Простая конструкция
      • Немного движущихся частей, большой срок службы
      • Высокий КПД
      • Высокие показатели производительности
      • Постоянная подача, без пульсаций
      • Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

      Недостатки

      • Невозможность «самовсасывания»
      • Большой риск кавитации
      • Производительность сильно зависит от напора
      • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
      • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
      • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
      • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

      Области применения

      • Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.
      • Основные из них:
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Водоочистные сооружения
      • Энергетика
      • Нефтяная и газовая промышленность
      • Химическая промышленность
      • Целлюлозно-бумажная промышленность
      • Горнодобывающая промышленность
      • Пищевая
      • Фармацевтическая

Основные производители

Крупных игроков на рынке  центробежных насосов можно также разбить по отраслям в которых они наиболее сильны:

Водоснабжение, водоотведение, водоочистка

  • Grundfos : grundfos.com
  • Wilo :wilo.ru
  • Группа компаний Xylem. Насосы Lowara, Goulds, Flygt, Vogel и.т.д : http://xylem.ru
  • KSB: https://www.ksb.com/ksb-ru/
  • Pentair : www.pentair.com
  • Ebara : http://www.ebaraeurope.ru/
  • Caprari : www.caprari.it

Нефтехимическая отрасль

  • Flowserve www.flowserve.com
  • ITT www.itt.com/
  • Sulzer www.sulzer.com
  • Hermetic Pumpen www.hermetic-pumpen.com
  • Kirloskar pumps www.kirloskarpumps.com/
  • Ruhrpumpen www.ruhrpumpen.com

Химическая промышленность

  • Munsch munsch.de/
  • Pompe Travaini www.pompetravaini.it/
  • Someflu pump www.someflu.com/
  • Rutschi Gruppe www.grupperutschi.com

Горнодобывающая отрасль

  • Warman . Группа компания Weir mineral https://www.global.weir/brands/
  • Krebs . Группа компаний flsSmidt http://www.flsmidth.com/en-US/Krebs
  • Habermann pumpen www.aurumpumpen.de/ru/

Источник: https://RuPumps.com/nasosyi/po-tipu/dinamicheskie-nasosyi/tsentrobezhnyiy-nasos.html

Центробежные насосы устройство и принцип действия

Центробежные насосы –  одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыРис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов: 

  • плотности жидкости:
  • частоты вращения рабочего колеса:
  • диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

  • Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.
  • Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы
  • По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление. 

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Центробежный насос секционный

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыЕсли скорость падает, то увеличивается давление.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

  1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
  2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

  • вид колеса;
  • вид подшипника;
  • расположение корпуса;
  • крепление двигателя;
  • число ступеней.

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки.Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

  1. Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы
  2. Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.
  3. Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.
  4. Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы
Читайте также:  Фрикционная передача: применение, достоинства и недостатки

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Есть 3 вида рабочих колёс:

  • открытые,
  • полузакрытые
  • закрытые

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыОткрытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыПолузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыЗакрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Насосы паровые поршневые типа ПДГ

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса  не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

Консольное закрепление

  • При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.
  • Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы
  • Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

  1. Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.
  2. Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс  давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Шиберные насосы компании Blackmer

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.  

Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

Тип присоединения вала

Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

Соединение муфтой

Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

Второй способ соединения – прямой. Двигатель и насос находятся на общем валу  с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

Количество ступеней

Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

Ротор многоступенчатого насоса

Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

Источник: https://pronpz.ru/nasosy/centrobezhnye.html

Конструктивная схема и принцип действия центробежного насоса

Центробежный насос (рис. 2.2) состоит из двух основных частей: вращающейся части — ротора и неподвижной части — статора (корпуса) насоса.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Ротор насоса содержит одно или несколько рабочих колес 2. Рабочее колесо представляет собой два диска, между которыми расположены изогнутые лопатки, образующие рабочие каналы колеса.

Колесо насажено на вал 3 насоса, предназначенный для соединения рабочего колеса с приводящим двигателем и передачи рабочему колесу вращающего момента от двигателя.

На валу насоса закреплены различные детали подшипников, уплотнений и у некоторых насосов — устройства для компенсации гидродинамических осевых сил.

Статор насоса является корпусом, имеет всасывающий 4 и напорный 5 патрубки для подвода жидкости к насосу и отвода от него и направляющий аппарат 6, предназначенный для формирования потока жидкости после выхода из рабочего колеса.

Кроме того, на статоре крепятся детали уплотнений, подшипников, креплений к фундаменту, устройства и системы, обусловленные спецификой работы конкретного насоса (необходимостью подогрева или охлаждения, обеспечения повышенной герметичности и др.).

Принцип действия центробежного насоса заключается в следующем. Жидкость, находящаяся во вращающемся рабочем колесе 2, движется вместе с ним. За счет центробежных сил частицы жидкости в колесе устремляются от центра к периферии.

В центральной части колеса, в его всасывающей полости, уходящие к периферии частицы замещаются всасываемыми из всасывающего патрубка насоса. Давление во всасывающем патрубке насоса устанавливается пониженным (возникает разрежение), достаточным для обеспечения непрерывного поступления перекачиваемой к колесу насоса жидкости.

У частиц жидкости, приближающихся к периферии рабочего колеса, за счет повышения окружной скорости растет кинетическая энергия, а за счет центробежных сил — потенциальная (давление).

Выходя из рабочего колеса, жидкость попадает в направляющий аппарат (спиральную камеру с диффузором в корпусе насоса или специальный лопаточный аппарат), охватывающий рабочее колесо. Из направляющего аппарата жидкость, обладающая большей удельной механической энергией, чем во всасывающем патрубке насоса, проступает в напорный патрубок насоса.

В напорном патрубке давление жидкости превышает давление во всасывающем патрубке.

Центробежный насос не обладает свойством сухого всасывания. Перед пуском насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью.

Судовые центробежные насосы в зависимости от конструктивной схемы классифицируются по расположению вала, числу и способу соединения рабочих колес.

Вал насоса может располагаться вертикально или горизонтально. Насосы с вертикально расположенным валом называют вертикальными, с горизонтально расположенным валом — горизонтальными.

Насос может иметь одно или несколько рабочих колес. Насосы, имеющие одно рабочее колесо, называются одноступенчатыми и однопроточными. У насосов, имеющих несколько рабочих колес, колеса могут быть соединены последовательно (жидкость из первого рабочего колеса попадает во всасывающую полость второго и т. д.

), параллельно (жидкость в насосе равномерно распределяется между всасывающими полостями рабочих колес) или параллельно-последовательно. Насосы с последовательно соединенными колесами (или группами колес) называются многоступенчатыми. Насосы с параллельно соединенными колесами называются многопроточными.

Характеристики центробежных насосов

Характеристиками центробежного насоса называют графики зависимости напора Н, к.п.д. ɳ и мощности N от его подачи Q. Вид характеристики зависит от конструкции рабочего колеса и проточной части насоса.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

На рис. 2.3 приведены характеристики одноступенчатого насоса ВцН-90а. На горизонтальной оси характеристик отложена подача Q, на вертикальной — напор Н, мощность N и к.п.д. ɳ. С увеличением подачи напор монотонно падает. К.п.д. насоса с увеличением подачи растет до определенной величины, а затем начинает уменьшаться.

Кривая к.п.д. позволяет судить, какой из режимов работы насоса наиболее экономичен. Насосы проектируют таким образом, чтобы к.п.д. насоса был наибольшим при номинальной подаче. Мощность насоса возрастает с увеличением производительности.

Характеристики каждого насоса при номинальной частоте вращения приводятся в формулярах насосов.

Имея характеристики насосов при номинальной частоте вращения пя, можно с достаточно высокой для практических целей точностью определить параметры его работы на промежуточных частотах вращения п, полагая, что при прочих равных условиях расход прямо пропорционален частоте вращения, напор — квадрату ее, а мощность — кубу:

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Параллельная и последовательная работа центробежных насосов

Каждую из корабельных систем обслуживает один или несколько насосов. При наличии в системе нескольких насосов и исходя из заданного режима работы системы, они могут быть соединены как независимо (каждый насос на автономный участок системы), так и параллельно или последовательно на одну магистраль.

Читайте также:  Трубогибы: виды, конструкции, применение

При параллельной или последовательной работе насосов суммарная характеристика их работы, т. е. зависимость напора, создаваемого насосами от подачи, может быть получена геометрическим сложением характеристик насосов. Параллельное соединение насосов используют для увеличения подачи при неизменном напоре.

На рис. 2.4, а изображена схема двух параллельно соединенных насосов, откачивающих по одной магистрали воду за борт. На рис. 2.4, б показаны отдельно характеристики каждого насоса 1 и 2 и суммарная характеристика 3 их работы. Суммарная характеристика получается сложением абсцисс Q характеристик каждого насоса при неизменной ординате Н.

Построение характеристики проиллюстрировано на примере построения точки d. Для построения точки d проведена горизонтальная линия Н1 = const. Из точки с, соответствующей подаче насоса 2, вправо откладывается отрезок cd=aв, соответствующий производительности насоса 1.

Отрезок ad будет соответствовать суммарной производительности обоих насосов при напоре Н.

При параллельной работе большего числа насосов абсциссы их аналогично суммируются.

Насосы соединяются последовательно для увеличения развиваемого напора при неизменной подаче или в случаях, когда из-за условий всасывания более рационально использование двух насосов вместо одного (например, конденсатный или бустерный насос и последовательно им питательный). На рис. 2.

4, а изображена схема такого соединения двух насосов, откачивающих по одной магистрали воду из трюма за борт. На рис. 2.4, б показаны характеристики 1, 2 каждого насоса и их суммарная характеристика 3, которая получается сложением ординат Н характеристик каждого насоса при неизменной абсциссе Q.

Последовательное соединение насосов или ступеней насосов позволяет получить большие напоры и подавать воду в область, где давление значительно превышает предельный напор одного насоса или одной ступени.

Проанализировать параллельную или последовательную работу насосов на конкретную систему можно с помощью суммарной характеристики работы насосов и характеристики системы.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Особенности конструктивных элементов и узлов центробежных насосов

Судовые центробежные насосы обычно устанавливают вертикально. Причем электродвигатель размещают вертикально и выше насоса исходя из соображений влагозащищенности.

Уплотнение валов. Считается, что у вертикальных насосов уплотнение вала целесообразно осуществлять только у верхнего выходного конца вала. Это дает следующие преимущества:

  • При мягкой набивке — простоту ухода за сальником;
  • При установке механического сальника — удобство наблюдения за ним.

В большинстве насосов уплотнение производится мягкой набивкой на небольшую высоту, т. е. примерно в четыре-пять слоев. Сальники насосов (за исключением питательных и циркуляционных) при правильной их установке работают под небольшим давлением.

Если приемная линия насоса работает в условиях вакуума, то в этих случаях за сальником дополнительно размещают кольцевое уплотнение с консистентной смазкой. Все чаще стали применять механические сальники. На рис. 2.29 показаны сальники обоих типов.

Важно отметить, что смазывающая или охлаждающая среда подводится к механическому сальнику от самой нижней точки нагнетательной стороны насоса с целью обеспечения поступления жидкости к подшипнику даже в момент заполнения насоса перед пуском.

Необходимо исключать возможность образования воздушных мешков и попадания механических частиц в трубопровод охлаждения и смазки подшипника. Кроме того, в некоторых механических сальниках рабочая поверхность торцов втулок цементируется, и, следовательно, возможно проявление электролитического действия.

С этой точки зрения в насосах забортной воды мягкое уплотнение предпочтительнее.

Несколько конструкций подшипников, устанавливаемых на вертикальных насосах, показано на рис. 2.30. Существует тенденция обходиться без нижнего подшипника. Но если по конструкции подшипник снизу необходим, то его выполняют внутренним во избежание установки нижнего уплотнения.

Охлаждение и смазку этих подшипников можно производить перекачиваемой жидкостью, если она имеется в изобилии во время работы насоса.

При работе насоса в сухих условиях внутренние подшипники можно успешно применять, регулярно набивая их консистентной смазкой.

Если период сухой работы кратковременный, как, например, у насосов охлаждения пресной воды, то можно обойтись без подвода смазки к подшипнику.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Особенности обслуживания центробежных насосов

Приготовление к пуску центробежного насоса кроме общих для всех механизмов мероприятий (внешний осмотр, проверка систем смазки и охлаждения, проворачивание вручную и т. д.) предусматривает проверку заполнения всасывающей магистрали водой или приготовление к действию разрежающего самовсасывающего насоса, а также проверку полного открытия клапанов на всасывающем трубопроводе.

Пуск производят при закрытом отливном клапане. Это улучшает всасывающую способность насоса и снижает величину пускового тока. Разрежающий насос отключается после полного удаления воздуха из всасывающей магистрали.

При работе насоса кроме контроля за общим состоянием работающего механизма необходимо контролировать величину напора (по манометрам на всасывании и нагнетании), величину разрежения на всасывании.

При увеличении разрежения на всасывании или при повышении температуры перекачиваемой воды возникает кавитация, которая приводит к полному срыву в работе насоса.

В этом случае насос должен быть обязательно остановлен и пущен вновь после устранения причины срыва.

Остановку насоса производят после закрытия отливного клапана, иначе при отсутствии в системе невозвратных клапанов вода будет перетекать в обратном направлении.

После остановки насос и обслуживающую систему приводят в исходное состояние.

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Источник: http://mirmarine.net/svm/sudovye-nasosy/513-konstruktivnaya-skhema-i-printsip-dejstviya-tsentrobezhnogo-nasosa

Конструкция современного центробежного насоса

Сегодня центробежные насосы представляют собой оборудование, которое используется для перекачки жидкости. Это обеспечивается за счет создания в нем центробежной силы.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Центробежный насос применяется для перекачки жидкости. Он может работать как на поверхности, так и на глубине.

Устройство такого самовсасывающего агрегата достаточно простое. Однако существует несколько его разновидностей. Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет производить работы даже на глубине. Об этом и стоит поговорить более подробно.

Современная классификация

Условно все виды центробежных насосов принято разделять на несколько основных типов, которые различаются между собой по принципу устройства рабочих органов. Среди них можно выделить:

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Схема классификации центробежных насосов.

  1. Одноступенчатые агрегаты, которые являются самыми простыми в плане конструкции. Они могут производиться в горизонтальном или вертикальном исполнении.
  2. Многоступенчатые агрегаты. Позволяют перекачивать куда больше жидкости, чем одноступенчатые собратья. Это достигается за счет использования не одного, а нескольких рабочих органов. Здесь таковыми являются колеса.
  3. Полупогружные насосы также используются достаточно часто. Их конструкция может быть представлена только в вертикальном исполнении. Нижняя часть таких агрегатов может устанавливаться даже в воду.
  4. Погружные агрегаты нашли свое применение в скважинах. Они представляют собой герметичный корпус, в который и помещается рабочий агрегат. Им не страшны никакие жидкие среды.
  5. Двустороннего типа насосы используются тоже достаточно часто. В них нагнетательный и всасывающий элементы находятся на одной оси.
  6. Герметичные агрегаты. Их прямое назначение заключается в работе с опасными химическими жидкостями. Такой насос состоит из герметичного корпуса и рабочего органа. Крепление колеса может быть выполнено в двух основных видах. В первом случае оно непосредственно крепится на вал двигателя, а во втором сцепление производится за счет использования магнитной муфты.

Это и есть основные виды центробежных насосов, которые нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

Источник: https://www.vseoburenii.ru/instrumenty/konstrukciya-centrobezhnogo-nasosa.html

Центробежный насос: устройство, принцип работы, классификация по типам и назначение

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Центробежный насос с силовым приводом от электрического мотора или двигателя внутреннего сгорания предназначен для перекачивания жидкостей в бытовых условиях и на промышленных объектах. Конструкция оборудования отличается простотой, рабочие элементы обеспечивают высокую производительность подачи воды и повышенное давление в напорной магистрали. Установки позволяют поднимать жидкость из глубоких скважин с последующей подачей в магистральные трубопроводы.

Принцип работы

Владельцу насосной станции, самостоятельно монтирующему и обслуживающему компоненты, необходимо знать, как работает насос центробежного типа.

В конструктивную схему центробежного насоса входит рабочее колесо с изогнутыми лопатками, установленное на подшипниках качения или скольжения. Корпус имеет спиральную конфигурацию, предусмотрен подводящий патрубок и фланец напорной магистрали. Перед пуском в полость корпуса заливается порция жидкости, обеспечивающая дальнейшее функционирование помпы.

При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в картере насоса, отбрасывается центробежным ускорением к периферии кожуха. За счет возникающей разницы давлений часть жидкости уходит в напорную магистраль.

Из-за снижения объема жидкости в корпусе происходит падение давления, что способствует затягиванию воды из емкости или скважины во всасывающий канал.

От частоты вращения ротора зависит производительность помпы и давление воды в напорной магистрали.

Конструкция центробежных насосов

Корпус помпы изготовляется из металла или ударопрочного пластика, на внешней части предусмотрены ушки для крепления на раме и имеются проушины для перемещения изделия кран-балкой.

Вал силового привода соединяется с валом насоса с помощью муфты с демпфирующими элементами. Рабочее колесо может иметь открытые лопатки или лопасти, размещенные между 2 дисками. Ротор устанавливается на 2 подшипниках, встречаются консольные конструкции.

Подшипниковые опоры оборудуются сальниковыми уплотнениями, задняя опора закрывается дополнительной крышкой.

Корпус насоса собирается из нескольких секций, соединяемых винтами или болтами.

Между деталями располагаются уплотнительные прокладки, для обеспечения герметичности линии стыка требуется обеспечить параллельность поверхностей.

Магистральные трубопроводы подсоединяются через фланцевые стыки, оснащенные уплотнительными кольцами. Коэффициент полезного действия оборудования зависит от габаритов.

Промышленные помпы имеют КПД до 92%, малогабаритные бытовые изделия обладают КПД в пределах 60-70%.

Конструкция центробежной помпы предусматривает установку дополнительных компонентов:

  • сетчатого фильтра, задерживающего песок и ржавчину;
  • обратного клапана, не допускающего нагнетание жидкости во всасывающий канал;
  • предохранительной задвижки, перекрывающей подачу воды во время простоя установки;
  • дроссельного узла, позволяющего изменять сечение входного канала и производительность помпы;
  • частотного преобразователя, изменяющего рабочие обороты электрического двигателя;
  • манометров, определяющих степень разрежения на входе или давления в канале напора.

Допускается автоматическое управление насосной станцией центробежного типа. В нагнетательном канале устанавливается датчик, учитывающий объем прошедшей жидкости. Дополнительный сенсор уровня размещается в заполняемой емкости.

После достижения необходимого значения датчики подают сигнал, который поступает в блок управления.

Конвертированный импульс транслируется к силовому приводу, закрывающему задвижку входной магистрали, одновременно происходит остановка силового привода помпы.

Классификация центробежных насосов

Существуют различные виды центробежных насосов, для классификации используются различия в конструкции корпуса и числе ступеней нагнетания жидкости в напорный рукав.

Читайте также:  Пространственная разметка: инструменты, приспособления, приемы

Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом. Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа.

Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники.

Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры.

При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

По расположению патрубков насосов

В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:

  1. Классического или консольного типа, компоновочная схема предусматривает расположение входной магистрали по центру оси ротора. Выходной патрубок размещается на верхней части корпуса, угол между каналами составляет 90°. В конструкции используется силовой привод с горизонтальным расположением вала.
  2. Схема In-Line, отличающаяся расположением всасывающего и напорного каналов на одной горизонтальной или вертикальной оси. Оборудование предназначено для размещения на прямолинейных участках трубопровода, двигатель устанавливается вертикально.

По количеству ступеней насоса

Одноступенчатый насос

Классические центробежные помпы оборудованы 1 рабочим колесом, устройства применяются для подачи жидкости под низким давлением. Для обеспечения повышенного давления используются помпы с последовательной установкой 2 или 3 роторов, расположенных на одной оси.

Многоступенчатый насос

Каждое рабочее колесо оборудовано индивидуальной камерой, жидкость переходит из одного отсека в другой, последовательно набирая давление. Давление на выходе равно сумме давлений, обеспечиваемых ступенями помпы (с учетом потерь при перекачке жидкости внутри устройства).

По типу уплотнения вала

В зависимости от конструкции узла установки разделяются на следующие типы:

  • оборудование с сальниковой набивкой;
  • устройства с торцевыми уплотнительными кольцами (одинарного или двойного типа);
  • изделия герметичного типа с мокрым ротором;
  • оборудование с уплотнением вала обратным давлением (динамический тип).

По типу соединения с электродвигателем

Обычная муфта

Стандартные установки оснащаются помпой и двигателем с раздельными валами, которые оснащаются фланцами. Элементы фиксируются на поверхности с помощью шпонок, фланцы соединяются резиновыми муфтами, снижающими вибрации

Муфта с промежуточным элементом

Для ускорения процедуры обслуживания насосного оборудования используется конструкция с промежуточной вставкой. Элемент позволяет производить замену набивок насоса без снятия электрического двигателя с рамы.

Центробежный насос с глухой муфтой

Для снижения размеров и устранения вибраций, связанных с несоосностью валов, используются помпы моноблочного типа.

Рабочее колесо устанавливается на удлиненный вал ротора электродвигателя. К моноблочным конструкциям относятся изделия, оборудованные неподвижной муфтой глухого типа.

Установка подобной соединительной детали требует предварительного совмещения осей вращения роторов.

По назначению

Назначение центробежных насосов позволяет разделить оборудование на несколько категорий:

  • для подачи воды из колодцев и скважин (дренажные и скважинные установки);
  • помпы для откачки отходов жизнедеятельности (фекальные устройства и илососы);
  • шламовые помпы, позволяющие откачивать смесь жидкостей и твердых компонентов;
  • оборудование для пищевого производства;
  • пожарные насосы, отличающиеся повышенной надежностью и производительностью.

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.

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.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Достоинства оборудования:

  • высокие эксплуатационные характеристики центробежных насосов;
  • стабильность параметров (давление и объем в единицу времени) потока жидкости;
  • небольшие габариты и масса, что позволяет устанавливать оборудование в тесных помещениях;
  • техническое обслуживание не требует специального инструмента и навыков;
  • отсутствие трущихся элементов (кроме подшипников) увеличивает срок эксплуатации изделия;
  • повышенный КПД оборудования из-за отсутствия дополнительных механизмов;
  • возможно регулирование производительности с помощью дроссельной заслонки или частотного преобразователя, корректирующего обороты электропривода.

Одновременно отмечаются и недостатки насосов:

  • устройство и принцип работы центробежного насоса позволяют начать работу только после заливки в корпус порции жидкости;
  • при появлении воздушных пробок происходит падение производительности помпы;
  • для достижения повышенного давления в магистрали требуется использовать многоступенчатые установки;
  • кавитационный износ ротора и поверхности рабочей камеры;
  • при перекачке жидкостей с абразивными включениями возрастает износ рабочих элементов;
  • конструкция помпы не позволяет перекачивать жидкости с вязкостью более 150 сСт;
  • турбина обладает повышенными параметрами при расчетных оборотах, увеличение или уменьшение частоты приводит к ухудшению характеристик насоса.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

  1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
  2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
  3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
  4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
  5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
  6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
  7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
  8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
  9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды

Для систем водоснабжения или откачки грунтовых вод используется оборудование, разработанное компаниями Grundfos, Wilo, KSB. Например, помпа NL 40/200B-11/2 от компании Wilo оборудована 3-фазным электрическим двигателем, соответствует классу защиты IP55.

Оборудование комплектуется переходными фланцами, позволяющими подключать трубопроводы диаметром от 32 до 150 мм. Давление в напорной магистрали достигает 16 атмосфер. Приобрести в Москве насос для воды производства Wilo можно у официальных представителей, стоимость зависит от состава комплекта.

Производитель Grundfos поставляет самовсасывающие помпы центробежного типа, примером установки является насос JP PT-H для бытового водоснабжения. Корпус изделия выполнен из нержавеющей стали, для изготовления ротора применены композитные материалы.

За счет установки эжекторного блока допускается подача воды из скважин глубиной до 8 м. Для привода ротора используется 1-фазный электродвигатель, предусмотрен термический защитный предохранитель. Перед пуском владелец заливает рабочую полость и всасывающий рукав водой.

Оборудование для нефтехимических предприятий производится компаниями Sulzer, Ruhrpumpen. Установки подбираются специалистами заводов в зависимости от требований заказчика. Предприятия поставляют помпы с различными типами двигателей, предусмотрено автоматическое управление с защитными блоками.

Аналогичным образом поставляются насосные станции для химических предприятий и горнодобывающей отрасли. Выпуском изделий занимаются заводы компаний Munsch, Warman, Krebs и ряда других европейских и американских фирм.

Источник: https://vodatyt.ru/nasos/tsentrobezhnyy.html

Устройство и принцип действия центробежных насосов

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, и расположенного внутри жестко закрепленного колеса, состоящего из двух дисков, с закрепленными между ними лопастями. Они отогнуты от радиального направления в сторону противоположную той, в какую направлено вращение колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки.

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам.

Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод.

Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом.

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемыУстройство и принцип действия центробежного насоса

Центробежные насосы могут иметь одно или несколько рабочих колес, называются они соответственно — одноступенчатыми и многоступенчатыми. Не зависимо от количества рабочих колес, принцип действия центробежного насоса остается тем же — перемещение жидкости вызывает центробежная сила, вызванная вращающимся рабочим колесом.

Осевой насос обустроен таким образом: на втулку, находящуюся внутри корпуса (рабочее колесо) установлено несколько крылообразных, имеющих обтекаемую форму лопастей.

Вращение колеса вокруг оси приводит к тому, что укрепленные на нем лопасти создают подъемную силу, которая воздействует на жидкость и приводит к перемещению жидкости вдоль втулки.

Вращение втулки осевого насоса производится в трубчатой камере.

Это вызывает движение основной массы потока в осевом направлении, но при этом рабочее колесо несколько его закручивает. Чтобы избежать появление вращательного движения жидкости, в камере, на определенном расстоянии от втулки, устанавливается выравнивающее устройство, через него жидкость следует в коленчатый отвод, затем — в напорный трубопровод.

У зарубежных пользователей большей популярностью пользуются насосы диагональные, конструкция которых сочетает элементы осевых и центробежных насосов. От центробежных диагональные насосы отличаются углом выхода потока (45 градусов вместо 90). Диагональные насосы обычно имеют вертикальное исполнение (вертикальное расположение вала), что придает им сходство с осевыми насосами.

Источник: https://udobnovdome.ru/princip-dejstviya-centrobezhnogo-nasosa/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector