Центробежные насосы: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки. Принцип работы центробежных насосов

Центробежный насос: устройство и принцип действия, схема и классификация

Центробежный насос: устройство и принцип действия, схема и классификация

Сферы применения

Благодаря своей универсальности, высокой эффективности и надежности центробежные насосы сегодня успешно применяются практически везде. Если говорить о наиболее популярных областях использования насосов центробежного типа, то сюда следует отнести:

  • организацию технического водоснабжения на предприятиях, работающих в различных отраслях промышленности;
  • перекачивание и транспортировку технических жидкостей различного типа между объектами производства;
  • оснащение систем полива растений и подачу воды на животноводческие фермы;
  • организацию системы водоснабжения населенных пунктов;
  • оснащение автономных систем водоснабжения, используемых собственниками загородных домов и дач для бытовых нужд и организации полива растений на приусадебном участке.

Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Для того чтобы понять, в чем состоит причина универсальности и высокой эффективности гидромашин центробежного типа, следует разобраться в том, из каких конструктивных элементов состоит и как работает такое оборудование.

Рабочие характеристики

К основным рабочим характеристикам центробежных насосных агрегатов относятся:

  • Производительность, обозначается латинской литерой «Q», единицы измерения м3/ч. Этот показатель определяет количество рабочей среды, перекачанной за единицу времени;
  • Напор характеризует механическую работу, переданную агрегатом рабочей среде. В технической документации соответствует литере «Н», единицы измерения – метр водяного столба;
  • Рабочая характеристика представляет собой график зависимости напора насоса и расходом рабочей среды в рабочем диапазоне;
  • КПД установки «η». У центробежных насосов полный КПД определяется произведением КПД силовой установки и КПД самого насоса.

Указанные выше характеристики центробежного насоса определяются во время заводских испытаний и приводятся в паспорте изделия.

Краткий обзор популярных моделей

Сейчас на отечественном рынке большой выбор центробежных насосов. Здесь можно встретить продукцию как зарубежных, так и отечественных производителей. К наиболее востребованным моделям относятся:

  1. Wilo Star-RS 25/4 — поверхностный центробежный аппарат от немецких производителей, предназначенный для перекачки питьевой воды. Привод осуществляется однофазным электродвигателем, устойчивым к блокировочным токам. Устройство механизма состоит из чугунного блока с валом из нержавеющей стали и полипропиленовым колесом. Производительность гидравлического устройства составляет 3,5 м³/ч, напор — 4 м, а потребляемая мощность — всего 0,048 кВт. Стоимость оборудования колеблется от 5 до 6 тыс. руб.
  2. Grundfos UPA — гидравлический агрегат, предназначенный для повышения давления в системе подачи воды. При потреблении 0,12 кВт устройство обладает производительностью 1,5 м³/ч и способно выдать напор высотой 8 м. Привод осуществляется с помощью асинхронного электродвигателя, к которому добавлена коробка с клеммами и реле протока. Выпускают гидравлический аппарат в КНР.
  3. DAB Divertron 1200 — это центробежный насос погружного типа с максимальной глубиной 10 м. Благодаря многоступенчатой конструкции может создавать напор до 48 м. Корпус аппарата изготовлен из пластика, вставка ротора — из алюминия, а сетчатый фильтр — из нержавейки. В комплект также входят обратный клапан, датчик расхода и реле давления. Питание от сети 220 В.

Кроме перечисленных моделей, популярностью пользуются Patriot F900, Elpumps BT 5877 K INOX, AL-KO Dive 5500/3 и др.

Предыдущая Насосы и насосное оборудованиеСовременные канализационные септики для частного дома Следующая
Насосы и насосное оборудованиеОсобенности системы отопления загородного дома

Осевые усилия и кавитация центробежных насосов

С кавитацией сталкиваются при рассмотрении широкого круга вопросов, связанных с течениями жидких сред, — от исследований тока крови в сосудах
до проектирования турбин и корабельных винтов. Появление кавитации зависит от физических свойств жидкой среды и параметров ее течения (давления,
температуры, скорости). Кавитация в системе кровообращения может вызвать заболевания сердца и артерий. Кавитация в технике вызывает уменьшение подъ-
емной силы подводных крыльев; ухудшение рабочих характеристик насосов, турбин, винтов и других механизмов, включая резкое падение их КПД; эрозию
металлов, из которых выполнены рабочие органы перечисленных машин и механизмов.

Кавитация — это явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления жидкой среды. Причиной ее возникновения служит кипение жидкой среды при нормальной температуре и низком давлении. Появлению кавитации способствует растворенный в воде воздух, который выделяется при уменьшении давления.

Эрозия металла — постепенное послойное разрушение поверхности металлических изделий под влиянием механических воздействий.

В центробежном насосе возникает паровая кавитация (вскипание перекачиваемой жидкой среды), если на входе в насос уменьшается абсолютное
давление перекачиваемой жидкой среды до величины, близкой давлению ее насыщенных паров (рис. 38).

Абсолютное давление — сумма манометрического и атмосферного давления

Кавитация происходит из-за общего или местного понижения абсолютного давления перекачиваемой жидкой среды.

Общее понижение абсолютного давления жидкой среды может быть обусловлено:

  • уменьшением атмосферного давления в насосной установке, связанным с повышением высоты местности или вызванным особенностями эксплуатации насосной установки (например, в случае забора жидкой среды из резервуара, находящегося под разряжением);
  • возникновением дополнительных потерь энергии во всасывающем трубопроводе насоса, вызванных, например, его засорением;
  • возрастанием давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости вследствие увеличения ее температуры;
  • увеличением геометрической высоты всасывания жидкой среды насосом свыше рекомендуемого значения.

Кавитация (вскипание перекачиваемой жидкой среды) на входе в рабочее колесо насоса

Местное понижение абсолютного давления жидкой среды связано с особенностями ее течения в проточной части насоса и может быть вызвано:

  • увеличением скорости течения перекачиваемой жидкой среды вследствие сжатия потока;
  • отклонением линий тока жидкой среды от их нормальной траектории при повороте потока или при обтекании выступающих элементов;
  • отрывами потока от направляющих поверхностей;
  • неровностями и шероховатостями обтекаемых поверхностей;
  • динамическими взаимодействиями потоков в областях сопряжения нескольких направляющих поверхностей;
  • пульсациями давления в турбулентных струях (следах) за отдельными рабочими элементами;
  • наличием вторичных потоков в различных зазорах и щелях между вращающимися и неподвижными элементами.

Последствия кавитационных воздействий и их минимизация

При возникновении внутри насоса кавитационной зоны в проточной части насоса изменяется эффективная форма направляющих поверхностей, предназначенных
для управления потоком перекачиваемой жидкой среды, и изменяется сам путь, который проходит поток этой среды. Такие изменения нежелательны и сопровождаются дополнительными потерями энергии. В сочетании с затратами энергии на возниковение, развитие и разрушение кавитационных пузырьков это приводит к тому, что снижение энергетических параметров работы насоса (подачи, полного напора насоса) и уменьшение КПД оказываются прямым следствием появления кавитации в насосе.

Нестационарность кавитационной зоны и вызванные ее появлением вторичные течения жидкости приводят к значительным пульсациям давления
в потоке перекачиваемой жидкой среды. Эти пульсации оказывают динамическое воздействие на проточную часть насоса, что становится причиной вибрации насосного агрегата, а в ряде случаев и всей насосной установки.

Разрушение кавитационных пузырьков при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопрово-
ждается характерным шипящим звуком, который всегда сопутствует кавитации. Таким образом, возникновение кавитации в насосе всегда связано с уси-
лением шума от работающего насосного агрегата.

Образование кавитационных зон в межлопастных каналах рабочего колеса насоса и вызываемое ими изменение плотности перекачиваемой жидкой
среды приводит в ряде случаев к возникновению дисбаланса ротора насоса, деформациям вала насоса и неравномерному изнашиванию направляющих
подшипников. Неизбежное в этих условиях увеличение зазора между вращающимся рабочим колесом насоса и неподвижными элементами корпуса насоса
вызывает увеличение объемных потерь и снижение энергетических параметров насоса и всей насосной установки.

В сложных насосных установках с большой протяженностью трубопроводов процесс образования и, в еще большей мере, разрушения кавитационных
зон приводит к возникновению гидравлического удара, при котором мгновенное давление может превысить в несколько раз рабочее для данной насосной
установки давление.

В подавляющем большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением внутренней поверхности и элементов насоса, на которых возникают
и некоторое время существуют кавитационные пузырьки. Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют
кавитационной эрозией (рис. 39).

Рабочее колесо центробежного насоса со следами кавитационной эрозии

Механические повреждения рабочего колеса насоса в результате кавитационной эрозии могут за относительно короткий срок достигнуть размеров,
затрудняющих его нормальную эксплуатацию и даже делающих ее практически невозможной.

Влияние кавитации на работу центробежного насоса не постоянно и зависит от стадии ее развития: начальной, частично резвившейся и полностью
резвившейся.

Начальная кавитация характеризуется слабым усилением шума, наличием небольшого количества кавитационных пузырьков, которые образуют неустойчивую
кавитационную зону. Как правило, на этой стадии внешние характеристики гидравлической машины практически не изменяются.

Частично резвившаяся кавитация характеризуется наличием устойчивой кавитационной зоны определенных размеров, которая изменяет эффективную форму направляющих поверхностей проточной части насоса и стесняет живое сечение потока. Происходит местное повышение скорости течения, появляются вторичные движения жидкости. Из-за увеличения потерь энергии ухудшаются характеристики работы насоса, значительно усиливается шум, появляется вибрация.

При полностью развившейся кавитации наступает срыв работы насоса. Характеристики его работы становятся совершенно неприемлемыми. Работа
насоса в условиях полностью развившейся кавитации сопровождается шумом, интенсивной вибрацией и, как правило, не поддается управлению.

Для минимизации вредного воздействия кавитации обычно на заводе изготовителе насосов для каждой модели насоса определяют кавитационные
характеристики и приводят их вместе с другими параметрами работы насоса в специальных каталогах. Используя эти данные, инженер-проектировщик размещает насосную установку по высоте относительно уровня воды в резервуаре-приемнике таким образом, чтобы минимизировать кавитационные воздействия на насосную установку.

Конструирование многих насосов осуществляется обязательно с учетом возможной кавитационной эрозии элементов их проточной части. Основной
метод борьбы с эрозией состоит в соответствующем подборе материалов при изготовлении насосов. Такой подбор производится путем проведения сравнительных испытаний различных материалов.

Способы предотвращения кавитации:

  • понижение высоты всасывания hB;
  • уменьшение температуры перекачиваемой жидкости устранение подсоса воздуха при всасывании;
  • снижение быстроходности насоса;
  • уменьшение шероховатостей рабочих органов и корпуса;
  • снижение числа и величин гидравлических сопротивлений Zhɷ;
  • изготовление лопаток, корпуса из бронзы и нержавеющей стали.

Для уравновешивания осевого усилия применяют.

  • 2-х сторонний подвод жидкости;
  • установка упорных подшипников;
  • сверление отверстий в ступице крылатки;
  • установку разгрузочных дисков;
  • установка лабиринтных колец.

Советы по выбору гидравлического агрегата

Перед выбором нужной модели гидравлического устройства в его описании следует обязательно смотреть на технические характеристики. Кроме того, сначала необходимо определиться, для каких целей будет применяться это оборудование. Для правильного выбора во внимание принимается ряд параметров:

Принцип действия гидравлических агрегатов

  1. Максимальная глубина, с которой устройство может обеспечить беспрерывное откачивание жидкости.
  2. КПД — показатель, определяющий эффективность гидравлического оборудования.
  3. Производительность — объем жидкости, перекачиваемый за единицу времени.
  4. Максимальный напор — измеряется высотой столба воды, на которую может поднять механизм во время откачки.
  5. Мощность двигателя — показатель, который приводит в работу гидравлическое устройство.

Кроме того, потребителю стоит обратить внимание на параметры давления, которое вырабатывает центробежный насос в штатном режиме. Если приводом является электрический двигатель, то оценивается его энергоэффективность, то есть количество потребляемой электроэнергии.

Особенности конструкции и принцип действия

Если рассмотреть устройство центробежного насоса в разрезе, то в конструкции такого оборудования можно выделить следующие элементы.

  • Электродвигатель в устройстве центробежного насоса играет роль приводного элемента. Та часть внутренней конструкции центробежного насоса, где располагается его приводной электродвигатель, тщательно герметизируется, что необходимо для защиты силового агрегата от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Вал насоса передает вращение от электродвигателя рабочему колесу.
  • Конструкция центробежного насоса обязательно включает в себя рабочее колесо, на внешней цилиндрической поверхности которого расположены лопатки, перемещающие перекачиваемую жидкую среду по внутренней камере устройства.
  • Подшипниковые узлы обеспечивают легкое вращение вала с зафиксированным на нем рабочим колесом.
  • Уплотнительные элементы защищают узлы внутренней конструкции гидромашины от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Корпус насоса, как правило, выполнен в форме улитки и оснащен двумя патрубками – всасывающим и напорным.

Основные части центробежного насоса

Основные части центробежного насоса

Конструктивная схема центробежного насоса, кроме вышеперечисленных деталей, может включать в себя ряд дополнительных элементов:

  1. шланг, по которому перекачиваемая жидкая среда поступает в напорную магистраль;
  2. шланг, по которому жидкость поступает во внутреннюю камеру устройства;
  3. обратный клапан, препятствующий перемещению уже перекачанной жидкой среды в обратном направлении;
  4. фильтр грубой очистки, не дающий твердым включениям, содержащимся в составе жидкой среды, попадать во внутреннюю часть помпы;
  5. вакуумметр, при помощи которого осуществляется контроль за степенью разреженности воздуха в рабочей камере;
  6. манометр, посредством которого можно контролировать давление потока жидкой среды, создаваемого насосным оборудованием;
  7. элементы запорной арматуры, позволяющей регулировать параметры потока жидкой среды, поступающей в насос и выходящей из него.

Устройство насосной части оборудования центробежного типа

Устройство насосной части оборудования центробежного типа

Устройство и принцип действия любых центробежных насосов отличаются простотой. Так, принцип действия центробежного насоса заключается в следующем.

  • Жидкая среда, попадающая во внутреннюю рабочую камеру, захватывается лопатками рабочего колеса и начинает перемещаться вместе с ними.
  • Под воздействием центробежной силы жидкая среда отбрасывается к стенкам рабочей камеры, где создается избыточное давление.
  • Находясь под избыточным давлением, жидкая среда выталкивается через напорный патрубок.
  • В тот момент, когда жидкая среда из центральной части рабочей камеры отбрасывается к стенкам, создается разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание новой порции жидкости через входной патрубок.

Принцип действия центробежного насоса

Принцип действия центробежного насоса

Принцип работы центробежного насоса, описанный выше, относится к моделям как поверхностного, так и погружного типа. Основную функцию центробежного насосного оборудования выполняет рабочее колесо с лопатками. В соответствии с описанным выше принципом действия центробежных насосов такие устройства обеспечивают всасывание перекачиваемой жидкой среды и ее выталкивание в напорную магистраль в постоянном режиме, что гарантирует стабильность параметров создаваемого потока.

Следует иметь в виду, что центробежный насос нельзя эксплуатировать, если в его внутренней рабочей камере отсутствует жидкая среда. Если пренебречь этим важным требованием, то центробежный насос просто выйдет из строя.

Подшипники

Подшипник — опора или направляющая, которая определяет положение движущихся частей механизма по отношению к другим его частям. В насосных агрегатах подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу насосного агрегата, и передают их на раму, корпус или иные его узлы. При этом они также удерживают вал в пространстве и обеспечивают его вращение с минимальными потерями энергии (места размещения подшипников в насосе и его отдельных узлах см., например, на рис. 25). От качества подшипников в значительной мере зависит КПД, работоспособность и долго-
вечность насосного агрегата.

В зависимости от конструкции насосные агрегаты могут быть оснащены подшипниками качения (шариковыми, роликовыми) и подшипниками скольжения (рис. 35).

Типы подшипников:

Основные разновидности

На современном рынке предлагаются центробежные электронасосы различных типов, отличающиеся друг от друга как конструктивными особенностями, так и техническими характеристиками. Классификация центробежных насосов проводится по целому ряду параметров, что следует учитывать, выбирая такое оборудование для определенных целей.

Классификация центробежных насосов

Классификация центробежных насосов

В зависимости от расположения оборудования относительно перекачиваемой им жидкой среды различают следующие типы центробежных насосов:

  • поверхностное насосное оборудование;
  • насосы погружного типа.

Центробежные поверхностные насосы, как следует из их названия, устанавливаются на поверхности земли, в непосредственной близости к обслуживаемой таким устройством скважине. Откачивание жидкой среды при использовании насосов данного типа осуществляется через специальный шланг или трубу, которые опускаются в подземный источник.

Схема водоснабжения на основе поверхностного насоса

Схема водоснабжения на основе поверхностного насоса

Основное преимущество центробежных поверхностных насосов заключается в том, что их расположение значительно упрощает их техническое обслуживание и ремонт. Недостатки центробежных насосов поверхностного типа немногочисленны, но в некоторых ситуациях имеют решающее значение. Сюда чаще всего относят:

  • не слишком высокую мощность, что не позволяет использовать такие устройства для откачивания жидкой среды из подземных источников, глубина которых превышает 10 метров;
  • большой риск работы на холостом ходу;
  • меньшая, чем у погружных помп, производительность.

Погружные центробежные насосы, принцип работы которых практически ничем не отличается от функционирования устройств поверхностного типа, при эксплуатации располагаются в толще перекачиваемой жидкой среды. Для фиксации погружных насосов в подземном источнике на требуемой глубине используется трос, нижний конец которого привязывается к корпусу устройства, а верхний крепится к специальной перекладине, располагаемой на поверхности земли. Тот факт, что гидравлический погружной насос в процессе эксплуатации находится в толще жидкой среды, объясняет высокие требования, предъявляемые к герметичности корпуса такого оборудования.

Схема водоснабжения дома из скважины на основе погружного насоса

Схема водоснабжения дома из скважины на основе погружного насоса

Достоинства насосов погружного типа, как уже говорилось выше, заключаются в том, что даже при меньших габаритах корпуса такие устройства способны создавать более высокий напор перекачиваемой ими жидкой среды, чем поверхностное насосное оборудование. Естественно, есть у погружных центробежных насосов и недостатки, наиболее значимым из которых является сложность технического обслуживания и ремонта: для осуществления этих процедур следует сначала извлечь гидромашину из подземного источника.

На различные типы насосы центробежного типа разделяются и по такому параметру, как количество рабочих колес. Так, в зависимости от данного параметра различают:

  • центробежные одноступенчатые насосы, которые оснащены одним рабочим колесом;
  • устройства многоступенчатого типа, которые, соответственно, имеют несколько рабочих колес, фиксируемых на одном вращающемся валу.

Центробежный многоступенчатый насос

Центробежный многоступенчатый насос

Особенности устройства и принципа работы центробежных насосов многоступенчатого типа заключаются в том, что жидкая среда в процессе ее перекачивания таким оборудованием последовательно перемещается между его ступенями, что способствует значительному увеличению значения ее напора на выходе. Значение напора насоса, состоящего из нескольких ступеней, является суммой значений напора, создаваемого каждым рабочим колесом такого устройства.

Насосы центробежного типа классифицируют и по конструктивному исполнению ротора. Так, в зависимости от данного параметра различают:

  • насосное оборудование с «мокрым» ротором;
  • центробежные устройства с «сухим» ротором.

Конструкция центробежного насоса с ротором

Конструкция центробежного насоса с ротором «мокрого» типа

В насосах первого типа как рабочее колесо, так и ротор постоянно находятся в контакте с перекачиваемой жидкой средой, которая обеспечивает смазывание и охлаждение движущихся частей насоса. За счет такой конструктивной особенности сделать элементы внутренней конструкции насосов с «мокрым» ротором большими не представляется возможным, поэтому оборудование данного типа, как правило, характеризуется невысокой мощностью.

В центробежных насосах с «сухим» ротором, принцип действия которых практически ничем не отличается от особенностей функционирования любого другого центробежного насосного оборудования, с перекачиваемой жидкой средой контактирует только рабочее колесо, вращение на которое передается от ротора и приводного электродвигателя, расположенных в герметичном отсеке. Центробежное насосное оборудование с «сухим» ротором отличается более высокой мощностью и, соответственно, потребляет значительно больше электроэнергии, чем устройства, оснащенные «мокрым» ротором.

Циркуляционный центробежный насос с ротором сухого типа

Циркуляционный центробежный насос с ротором «сухого» типа

Классификация центробежных насосов

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.

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.

Рекомендации по выбору модели

Выбирая насос центробежного типа, следует обращать основное внимание не на фото такого устройства на сайте интернет-магазина, а на технические параметры приобретаемой гидромашины. Сначала следует четко сформулировать, для чего вы планируете использовать такое оборудование, то есть определиться с назначением центробежного насоса в конкретной ситуации. В зависимости от того, для чего необходимо насосное оборудование, его подбирают по ряду параметров, среди которых:

  1. глубина, с которой насос в состоянии откачивать жидкую среду из подземного источника (данный параметр характеризует расстояние, измеряемое между корпусом оборудования и нижней отметкой подземного источника, на которой располагается жидкая среда);
  2. коэффициент полезного действия, по которому можно определить, насколько эффективным является выбираемое насосное оборудование;
  3. производительность, по которой можно определить, какое количество жидкой среды насос способен перекачать в единицу времени;
  4. напор жидкой среды, который способен сформировать насос (данный параметр, измеряемый в метрах водяного столба, представляет собой разницу между давлением потока жидкой среды, поступающей в насос через входной патрубок, и давлением потока, создаваемого таким устройством в напорной магистрали);
  5. гидравлический показатель обслуживаемой насосом трубопроводной системы, который указывает на то, насколько снизится давление потока жидкой среды, перекачиваемой насосным оборудованием, при ее транспортировке по системе;
  6. мощность приводного электродвигателя, которая, соответственно, передается на вал устройства с закрепленным на нем рабочим колесом;
  7. максимальное давление потока жидкой среды, при котором насос в состоянии функционировать в штатном режиме;
  8. энергоэффективность устройства, которая указывает на то, какое количество электрической энергии насос затрачивает на то, чтобы перекачать определенный объем жидкой среды.

Принцип работы центробежного насоса: устройство и характеристики

Если у вас есть загородный дом или вы только планируете его приобрести, то стоит задуматься о том, как подвести магистрали водоснабжения и электричества. Однако коттедж может быть расположен довольно далеко от инженерных коммуникаций. При этом стоит задуматься об альтернативных источниках водоснабжения и электроэнергии.

Самыми распространенными источниками воды сегодня являются скважины и водоемы. Если вы планируете использовать один из них, то никак не обойтись без насосного оборудования, а оптимальным вариантом станут центробежные устройства. Однако перед приобретением той или иной модели необходимо ознакомиться с устройством, характеристиками и принципом работы подобного оборудования.

Назначение насосов

Прежде чем посетить магазин, вы должны ознакомиться с назначением и принципом работы центробежного насоса. Такие агрегаты предназначаются для подачи воды под давлением из источника к потребителю. Подобные установки являются одним из основных элементов автономной системы водоснабжения.

Конструкции такого типа уникальны, они эффективно работают и нашли свое широкое распространение во многих областях деятельности человека. Во-первых, с помощью них можно организовать водоснабжение в условиях предприятия. Во-вторых, агрегаты используются для транспортировки растворов и жидкостей между объектами производства. В-третьих, центробежные насосы распространены в сельском хозяйстве. Их используют для подачи воды на животноводческие фермы и при организации полива растений.

Описываемые установки применяются в условиях коммунального водоснабжения городов. В частном секторе оборудование незаменимо при организации водоснабжения участка. По той причине, что подобные агрегаты довольно широко используются сегодня, любопытно будет узнать о принципе их функционирования. Но для начала следует поинтересоваться, как устроены эти установки.

Устройство центробежных насосов

Устройство, принцип работы и назначение центробежного насоса будет интересно узнать каждому потребителю, кто планирует приобрести подобное оборудование. Описываемые конструкции состоят из следующих узлов:

  • корпуса;
  • электрического двигателя;
  • рабочего колеса;
  • сальников;
  • вала агрегата;
  • подшипников;
  • уплотняющих колец.

Корпус обычно изготовлен в форме улитки. Что касается двигателя, то он выступает в качестве привода и соединяется с корпусом с помощью муфты. Рабочее колесо – это крыльчатка, которая является диском с лопастями. Знакомясь с устройством и принципом работы центробежного насоса, вы сможете понять, что подобные установки могут быть дополнительно укомплектованы узлами, среди которых:

Нельзя не упомянуть еще и всасывающий шланг, которым могут быть дополнены некоторые модели. Что касается клапана, то в нём располагается сетка для фильтрации потока воды. Для контроля разреженности воздуха в насосе используется вакуумметр. А вот мощность подаваемого потока контролируется манометром. Регулирует поступление и вывод воды из оборудования запорная арматура. Теперь, когда вам известны основные узлы насоса, можно ознакомиться с тем, как работает подобное оборудование.

Принцип работы

Принцип работы насоса центробежного типа можно понять из названия устройства. Оно состоит из двух слов: «центр» и «бег». Принцип функционирования агрегата заключается в нескольких важных моментах. Корпус наполняется водой с помощью всасывающего шланга. Рабочая крыльчатка начинает движение от поступления потока воды. При вращении рабочего колеса создается центробежная сила, отталкивающая поток от центра и распределяющая его по бокам.

Всё это способствует возникновению высокого давления, которое выталкивает поток из корпуса оборудования и направляет в напорный трубопровод. При создании напора в подающем шланге в центре рабочего колеса давление снижается, что способствует подаче новой порции воды. Принцип работы центробежного насоса представляет собой циклические действия.

Принцип функционирования многоступенчатой модели насоса

Принцип работы многоступенчатого оборудования заключается в следующих моментах: первоначально вода поступает в одну из секций с рабочим колесом. При этом она перенаправляется через всасывающий патрубок. Жидкость создает определенный напор и поступает во вторую секцию через нагнетательный патрубок. Там она подвергается действию центробежной силы, которая образуется рабочим колесом.

Под создавшимся давлением вода переходит на следующую ступень. Она проходит все ступени секционного насоса и подается через нагнетательный патрубок. Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса заключается в том, что поток проходит по каждой ступени и увеличивает напор, который создается рабочими колесами. Из этого следует сделать вывод, что давление насоса равно сумме напоров, создаваемых на каждой ступени. Принцип работы центробежного насоса для воды выражен еще и в том, что диаметр рабочего колеса и сила его вращения на каждом этапе влияют на напор воды, которая выходит из насоса.

Как работает поршневой насос

Поршневой насос еще называется плунжерным и представляет собой один из видов объемных гидромашин. В них в качестве вытеснителя выступает один или несколько поршней, которые совершает возвратно-поступательные движения. Если проводить сравнение этого устройства с другими объемными насосами, первые не являются обратимыми. Это говорит о том, что они не способны функционировать в качестве гидродвигателей, ведь в них нет клапанной системы распределения. Не следует путать эти агрегаты с роторно-поршневыми, к которым следует отнести радиально-поршневые и аксиально-поршневые установки.

Принцип работы центробежных и поршневых насосов – это вопрос, который наиболее часто интересует современного потребителя, желающего купить описываемое оборудование. Что касается последней разновидности агрегатов, то они функционируют за счёт поступательного движения поршня. Он создает разряжение в полости, куда поступает жидкость из подводящего трубопровода. Последний является всасывающим.

При обратном движении поршня закрывается клапан на всасывающем трубопроводе. Это исключает протечку воды обратно и способствует открыванию клапана на нагнетательном трубопроводе. Он остаётся закрытым при всасывании. Туда вытесняется вода, которая находилась под поршнем. Процесс после этого повторяется.

Минусом подобных установок является то, что жидкость курсирует по трубопроводу с разной скоростью, создавая скачки. Этот момент обходят созданием насосов с несколькими поршнями. Главное преимущество состоит в том, что оборудование способно закачивать жидкость в момент пуска, поэтому установки используются там, где этим плюсом необходимо воспользоваться.

Разновидности центробежных насосов

Центробежные насосные установки можно классифицировать по нескольким признакам. Они отличаются количеством колес, а также видом перекачиваемой жидкости, которая определяет назначение. Принцип работы центробежного насоса воды важно знать, как и то, что подобные установки можно подразделить по числу потоков. Они бывают одно-, двух, а также многопоточными.

К рабочему колесу может быть разное количество подводов. В связи с этим можно выделить насосы с односторонним и двусторонним входом. По способу отвода жидкости от рабочего колеса установки могут быть:

  • со спиральным отводом;
  • с кольцевым отводом;
  • с направляющим аппаратом.

Классификация по конструкции рабочего колеса

Рабочие колёса могут иметь разные конструкции. Насосы по этому признаку можно подразделить на установки с закрытыми или открытыми колёсами. Вал разных моделей располагается вертикально или горизонтально. Принцип работы центробежного насоса – это ещё не всё, что следует знать потребителю. Ему необходимо ознакомиться еще и с устройством привода. Он может быть проведён через соединительную муфту или редуктор. Описываемые агрегаты можно классифицировать еще и по месту установки. Они бывают погружными и поверхностными.

Расположение вала

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногдавертикально.  

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.

Корпус

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.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

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

Back To Top