Центробежные насосы

Рекомендуемый алгоритм выбора центробежного насоса

Чтобы определиться в тем или иным оборудованием, нужно учесть несколько технических моментов. К ним относятся глубина, на которой находится источник перекачиваемой воды. Коэффициент полезного действия показывает на эффективность насоса. Производительность – это объем жидкости, который проходит через выходной патрубок за конкретный промежуток времени.

Погружение насоса в скважинуИсточник teplomirkr.ru

Другая группа параметров связано с мощностью оборудования. Это касается характеристик двигателя и вращений вала, максимального давления во время перекачки и гидравлического при транспортировке (оно снижается). Напор потока указывается в метрах, показывает разницу давлений потока на входном и выходном патрубке. Энергоэффективность – показатель затрачиваемого электричества на выдачу конкретного объёма жидкости.

Видео описание

В видео представлен обзор повышающих давление насосов циркуляционного и вихревого типа:

Коротко о главном

Главным элементом центробежного насоса является колесо с радиально расположенными лопастями, которое приводится в действие посредством двигателя через вал.

Работать прибор может только, если в камере с колесом есть вода. Холостой ход приводит к неисправностям.

Количество колёс может быть более одного, что сказывается на мощности создаваемого потока: чем больше, тем выше.

Различают насосы по способу установки (над или под водой), положению вала, степени загрязнения перекачиваемой воды (лопасти расположены между 2-мя дисками, на одном или без него).

Выбирая оборудование важно учитывать все технические параметры

Виды многоступенчатых насосов

Отталкиваясь от того, в каком положении находится поршень оборудования, устройство может быть:

• горизонтальным. Позволяет увеличить напор подачи воды, поэтому популярен для эксплуатации в квартирах и загородных домах. Если необходимо автономное водоснабжение, такие насосы также успешно справляются с задачей. Зачастую подобное оборудование предполагает поверхностную работу, то есть их не нужно погружать в жидкость для функционирования. Так, многоступенчатый центробежный насос позволяет: ускорить наполнение бассейна или организовать систему орошения на участке;
• вертикальным. Такой колодец лучше всего подходит в том случае, если на участке есть колодец, расположенный недалеко от дома. Насос эффективно выкачивает воду с глубины порядка 20 метров, чего достаточно для многих пользователей.

Принцип работы

Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними.

Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет.

Погружное оборудование для водоснабжения дома

Лучший насос для воды для дома или дачи, где проживают подолгу, — погружной. Он хорошо подходит, если планируется монтаж системы водоснабжения от глубокой скважины (свыше 9-10 м). Все погружные модели снабжены автоматической защитой от «сухого хода».

Устанавливать погружной насос можно, если он не будет касаться дна, а высота водного слоя над ним будет не менее 1 м. Это необходимо по нескольким причинам. Во-первых, чтобы двигатель нормально охлаждался, должно быть достаточное количество воды. Во-вторых, уровень воды в скважине или колодце не стабилен. Он может изменяться в зависимости от сезона

Важно, чтобы при этом насос не оказался слишком близко к зеркалу воды, иначе могут возникнуть сложности с водоснабжением. Насос не должен достигать дна на 2-6 м, чтобы грязь и песчинки со дна не попадали во входной патрубок

Лайфхакер в Telegram

Насос вихревой и центробежный разница

На рынке насосного оборудования спросом пользуются различные модификации. Рассмотрим, чем отличается вихревой насос от центробежного и какой лучше выбрать для частного или дачного дома.

Вихревой насосИсточник vseinstrumenti.ru

Вихревой насос устройство и принцип действия

Чтобы выявить отличия вихревого насоса от центробежного, нужно разобраться в конструктивных особенностях и принципе действия каждого варианта. Так, устройство водяного насоса первого типа позволяет не только перекачивать жидкости, но транспортировать газообразные вещества. По аналогии с центробежными моделями здесь главным рабочим элементом также является колесо с лопастями. Последние сведены к оси и расходятся радиально либо под наклоном. Но они не напаяны или самостоятельные, а вырезаны в стальном диске (сделаны ямки, которые формируют лопатки).

Устройство насоса вихревого типа отличается также корпусом под диск. Он выполнен в форме цилиндра, а не «улитки». А между стенками и лопастями соблюдается минимальное расстояние. Оба патрубка расположены в верхней части. То есть камера с колесом автоматически становится заполненной при запуске оборудования.

Вихревой насос принцип работы

Принцип работы вихревого водяного насоса заключается во всасывании жидкости и её закручивании.

Принцип действия вихревого насосаИсточник tor001.com

Таким образом становится возможным ощутимое увеличение скорости потока при малом объёме воды. Центробежные модели создать такое давление не могут с аналогичной порцией жидкой среды.

Между выходным патрубком и входным отверстием в камере имеется соединительный (отливной) канал. В нем встроена разделительная перегородка на расстоянии от колеса около 0,2 мм. Такое решение позволяет создать центробежную силу посредством лопастей и движущейся жидкости. Этот эффект и обеспечивает усиленное давление потока на выходе из прибора.

Вихревой или центробежный насос какой лучше

Принцип действия вихревого и центробежного насосов имеет схожие черты за счёт главного рабочего элемента – колеса с лопастями, сведёнными к оси вала. Основное отличие заключается в эффективности работы оборудования: разница почти семикратная в пользу первого при идентичной мощности и разных размерах колёсных элементов. Также выделяются плюсы в автоматическом заполнении камеры водой при запуске за счёт верхнего расположения входного патрубка. На фоне ограничения в 10 метров у аналогов, вихревой насос справляется с работой при погружении до 20 м.

Различия между устройствамиИсточник aquasystems.com.ua

Но имеется важный недостаток – КПД устройства не превышает 45 %, что экономически не выгодно для владельцев крупных объектов. Ещё один минус – работа осуществляется только с чистой водой.

В пользу центробежного насоса можно отметить высокий КПД при сравнительно малом давлении водного потока жидкости (зато постоянного). Его можно использовать для перекачки и транспортировки питьевой или загрязнённой воды. Владельцы частных домов к основным минусам относят невозможность работы без воды в камере с колесом (насос выходит из строя) и низкий напор.

Подготовка к работе

В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую». Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения. Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов. Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы. На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.

Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы. Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан. Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.

https://youtube.com/watch?v=nxzdnM35ZdQ

Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.

Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.

Заливка воды из резервуара

Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем. В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса. Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.

Схема заливки насоса из резервуара

Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.

Параметры и разновидности

Насосы с вертикальной компоновкой вала и рабочего колеса, относящиеся к устройствам центробежного типа, классифицируются по таким характеристикам, как:

1. напор (в зависимости от значения данного параметра вертикальные насосы могут быть с низким, средним или высоким уровнем напора);
2. скорость функционирования (по данному признаку выделяют нормальные, тихо- или быстроходные гидромашины);
3. объем рабочей среды, перекачиваемый в единицу времени (производительность устройства);
4. количество ступеней, в качестве которых могут выступать секции или кольца оборудования;
5. количество магистралей, через которые в устройство поступает перекачиваемая среда (одно- или двусторонние устройства);
6. тип жидкой среды, для перекачивания которой предназначен насос (дренажные, фекальные, химические, водяные и др. электронасосы);
7. расположение устройства относительно перекачиваемой им среды (наземные модели, погружные и вертикальные полупогружные насосы);
8. способ соединения с приводным электродвигателем (прямоприводные, редукторные и шкивные гидромашины).

Вертикальные центробежные насосы с нормальным всасыванием для монтажа на плите-основании

Вертикальные насосы успешно используются для перекачивания чистых, загрязненных и химически агрессивных жидких сред, характеризующихся невысокой степенью вязкости. К наиболее значимым достоинствам гидромашин данного типа следует отнести:

• компактность;
• простоту в использовании и обслуживании;
• высокую эффективность;
• невысокий уровень шума, создаваемого при работе.

Благодаря вышеперечисленным достоинствам вертикальные многоступенчатые центробежные насосы (как и одноступенчатые) активно используются для оснащения следующих систем:

• автономного водоснабжения;
• отопления;
• дренажа и очистки жидких сред;
• конденсации;
• фильтрации, орошения и мелиорации.

Вертикальные насосы на водозаборной станции

Вертикальный центробежный насос, который обеспечивает поднятие перекачиваемой им жидкости на более высокий уровень за счет увеличения давления ее потока, может относиться к одной из следующих категорий:

• гидромашина поверхностного или наземного типа;
• полупогружной насос;
• устройство погружного типа.

Как поверхностные модели, так и насосы полупогружные и погружные комплектуются электродвигателем, который обеспечивает вращение рабочих колес таких устройств.

Поверхностные насосы вертикального типа, как понятно из их названия, устанавливаются на поверхности земли, в непосредственной близости от резервуара, из которого необходимо откачивать жидкость. Местом для установки такого оборудования может служить приямок или специально подготовленная площадка, которые не соприкасаются с поверхностью перекачиваемой жидкой среды. Насос полупогружной вертикальный, что также следует из его названия, опускается в перекачиваемую жидкую среду лишь частично, при этом приводной электродвигатель остается над поверхностью жидкости.

Насос вертикальный химический полупогружного типа

Корпус насосов погружного типа в процессе их работы полностью находится в толще перекачиваемой жидкой среды. Если вертикальный полупогружной насос не может быть установлен в скважинах, шахта которых характеризуется искривленной формой, то устройство погружного типа такой возможностью обладает.

Более высокой мощностью отличаются многоступенчатые центробежные насосы вертикального типа, которые в состоянии намного увеличивать давление потока перекачиваемой жидкой среды, чего нельзя сказать об одноступенчатых моделях. При этом мощность и КПД многоступенчатых насосов вертикального типа тем выше, чем больше секций имеется в конструкции таких устройств. Каждая из секций, соединенных друг с другом последовательно, способствует приросту кинетической энергии потока перекачиваемой жидкой среды.

Конструктивные особенности глубинных насосов

Устройство глубинного насоса и его конструктивные особенности во многом определяются принципом действия и типом приводного электродвигателя этой гидромашины. Забор перекачиваемой жидкой среды при использовании таких насосов осуществляется по специальной трубе, помещаемой в шахту обслуживаемой скважины или в колодец. За электропитание приводного электродвигателя, располагаемого на определенной глубине, отвечает электрический кабель, помещенный в защитную оболочку.

В устройстве скважинного насоса центробежного типа можно выделить две основные части:

• приводной электродвигатель, который может быть встроенным или наружным;
• непосредственно саму насосную часть оборудования.

Устройство центробежного скважинного насоса

Если приводной двигатель насоса является встроенным, его, как правило, размещают в нижней части устройства. Забор воды при использовании насосов данного типа может осуществляться как через верхнюю, так и через нижнюю часть их корпуса. Предпочтение в данном случае отдают забору перекачиваемой жидкости через нижнюю часть корпуса, так как это позволяет прочистить глубинную часть скважины от скапливающихся в ней ила и песка. Погружные насосные устройства, что очень удобно, охлаждаются жидкой средой, в которую они помещены. Это позволяет защитить такие устройства от перегрева, способного быстро привести их в негодность. Глубинные насосы центробежного типа, хотя и являются более сложными по конструкции, чем вибрационные устройства, отличаются более высокой надежностью, производительностью и более длительным эксплуатационным сроком.

Подвес насоса должен выдерживать нагрузку, превышающую вес насоса в 5–10 раз

Основными элементами конструкции вихревых погружных насосов являются корпус, специальный стакан, приводной электродвигатель и вибратор. Вибратор в данных устройствах является самым сложным конструктивным элементом, состоящим из якоря, резинового амортизатора и регулирующих шайб. Необходимые условия для забора жидкости из скважины, осуществляемого вибрационным насосом, создает его резиновый амортизатор, который в процессе работы такого устройства сжимается и разжимается.

Обязательным элементом оснащения погружного насосного оборудования является фильтр грубой очистки, защищающий внутреннюю часть таких устройств от попадания в нее твердых включений, содержащихся в перекачиваемой среде. Для обеспечения более эффективной работы погружного насосного оборудования и обеспечения его защиты от негативных факторов используются различные датчики, автоматически останавливающие насос при возникновении внештатных ситуаций (слишком высоком содержании в составе перекачиваемой жидкости ила и песка, снижении уровня воды в скважине и др.).

Конструкция

Конструкция центробежного насоса состоит из следующих основных элементов:

• корпус, который выполнен из материалов высокой антикоррозийной прочности;

• мощный электродвигатель;

• тепловая защита двигателя, которая может плавно перезапускать двигатель;
• вал двигателя;
• подшипники, обладающие функцией самосмазывания, и поэтому не требуют частого ухода;
• рабочее колесо, состоящее из двух пластин с отверстиями, которые соединены между собой с помощью лопастей;
• всасывающий фильтр, который препятствует попаданию в насос различного мусора.

Принцип же действия погружных центробежных агрегатов заключается в следующих важных моментах:

• с помощью центробежной силы вода поступает в корпус через заборный патрубок с обратным клапаном;
• поступившая жидкость прижимается к стенкам корпуса, а затем под давлением подается в выходящий патрубок;
• при выводе воды возле рабочего колеса создается область низкого давления, которая способствует поступлению новой порции воды.

Описанные действия повторяются постоянно циклично, тем самым осуществляется бесперебойная работа погружного центробежного насоса.

Электрические разновидности для домашнего водопровода

Центробежные

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.

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. 

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 со смесью воды и газа благодаря своей конструкции и применению особой крыльчатки — импеллера, который 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.

Импеллер действует подобно инжектору и позволяет закачивать воду на высоту до 20 метров.

Роторные

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,  и вода вытесняется вверх, а при обратном движении создаётся разряжение, и в полость цилиндра поступает следующая порция воды.

Помповые агрегаты

Помпы могут приводиться в действие разными способами, но в быту чаще всего применяют моторизированные. Их работа обеспечивается бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания. Конструкция исполнительного механизма позволяет перекачивать жидкости с твёрдыми частицами диаметром до 5 мм.

Производительность мотопомпы весьма велика, поэтому их применяют там, где необходимо перекачать большое количество воды, например: осушение водоёмов, пожаротушение, орошение полей. Мотопомпы по многим показателям отстают от электронасосов, зато они автономны, мобильны и не зависят от электросети.

Струйные гидравлические устройства

Эти насосы не способны создать на выходе давление, но их можно использовать для поднятия воды из неглубокого колодца в ёмкость на поверхности. В струйных устройствах нет движущихся частей. Роль рабочего механизма выполняет струя газа или жидкости.

К струйным гидравлическим устройствам относятся аэролифты. Устройство аэролифта следующее. Труба небольшого диаметра опускается в колодец. На расстоянии 20 см от нижнего края трубы есть патрубок, к которому подключается шланг от компрессора. Труба должна быть погружена в воду так, чтобы воздушный патрубок находился ниже уровня жидкости минимум сантиметров на тридцать. При подаче воздуха от компрессора пузырьки движутся вверх и подхватывают воду, которая находится выше них, таким способом газо-водяная смесь продвигается по трубе и выливается в ёмкость наверху.

Для максимально эффективной работы такого устройства нужно экспериментально подобрать необходимое давление воздуха в системе.

Устройство центробежного насоса

Устройство центробежного насоса показано на рисунке ниже:

Консольный центробежный насос состоит из:

• корпуса насоса;
• рабочего колеса (жестко зафиксированного на валу насоса шпонкой и гайкой);
• вала насоса (передающего вращение от электродвигателя рабочему колесу);
• сальниковой камеры (препятствующей выходу жидкости из корпуса по вращающемуся валу);
• подшипниковой опоры (центрующей вал и рабочее колесо центробежного насоса);
• всасывающего и напорного патрубков.

Рабочее колесо образуется двумя параллельными друг другу дисками, между которыми расположены лопасти, с наклоном в сторону противоположную вращению.

Какие бывают виды водяных насосов?

1. Поверхностные;
2. Погружные;
3. Бытовые;
4. Промышленные.

Погружные

Для них характерное полное погружение в жидкость и бесперебойная ее перекачка. Принцип работы: выталкивание воды наверх.

Плюсы наружных помп: они без труда смогут закачивать воду на высоту 20 м, легко поддаются монтажу и обслуживанию. Минусы: глубина максимальной откачки – 7 м, очень шумная работа. Существуют, конечно, бесшумные модели, но стоят они намного дороже.

Поверхностные

Это более мобильные устройства: могут легко переноситься и в момент работы находиться на поверхности земли. Принцип действия заключается в том, что жидкость поступает по трубопроводу и переводится в напорный сектор.

Плюсы глубинных оборудований: без труда справиться с глубиной даже 50 м, работают без шума, очень компактны. Минусы: слишком высокая стоимость.

Промышленные

Их отличает простота и надежность в установке, безопасность, возможность справляться с большими глубинами. Они также подходят для бытовых сфер, имеют высокую производительность и сниженный энергический расход.

Преимущества и недостатки

Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:

• Высокая эффективность.
• Простота конструкции.
• Постоянство характеристик создаваемого потока: скорости и напора.
• Компактность и относительно малый вес.
• Простое техобслуживание. Достаточно общих навыков слесарных работ.
• Высокая надежность, большой срок наработки на отказ.

Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:

• Для запуска необходимо заполнить рабочую камеру жидкой средой. Нарушение этого правила приводит к быстрому износу и выходу из строя.
• Малый напор, создаваемый рабочим колесом.

Функционирование насоса в системе

Чтобы обеспечить эффективное функционирование центробежного устройства, при монтаже приходится предусматривать схему заполнения рабочей камеры водой, через перепускные патрубки или заливные горловины.

Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.

03.06.2020