Разное

Центробежный насос

14.06.2018

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.

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.

Монтаж

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

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

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

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

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

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

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

Группы центробежных устройств

Все погружные агрегаты подразделяются на погружной тип и полупогружной.
Полупогружной насос удобен в работе, но устанавливать данное устройство нужно в соответствии с важными требованиями, иначе насос не будет правильно работать. Например, полупогружной насос может быть установлен только в скважине с ровной поверхностью.

Погружной насос может быть установлен практически в любую скважину, монтаж достаточно прост и он может быть выполнен даже не профессионалом. Единственным недостатком такого насоса является чувствительность к загрязняющим частицам в жидкости.

Устройство и принцип работы

Прежде чем перейти к изучению принципа работы центробежного насоса, следует проанализировать конструкцию насосных агрегатов. Устройство состоит из следующих основных элементов:

Приводного электродвигателя;
Первичного вала, соединенного через муфту с валом электродвигателя;
Рабочего колеса с лопатками;
Подшипниковых узлов;
Системы манжетных и лабиринтных уплотнений;
Корпуса с входным и выходным патрубками.

В зависимости от конкретного места использования в конструкцию насосной установки могут входить некоторые дополнительные элементы, повышающие эффективность работы устройства:

Шланги для транспортировки;
Обратный клапан, исключающий возврат перекачанной жидкости;
Систему фильтрации;
Манометр;
Запорную арматуру, регулирующую размер проходного сечения.

Использование этих элементов повышает производительность насоса и увеличивает срок службы.

Принцип действия центробежного насоса состоит в следующем:

Попавшая в корпус насоса жидкость, под воздействием центробежной силы подхватывается лопастями рабочего колеса и отбрасывается к стенкам, создавая тем самым избыточное давление в корпусе устройства;
Вследствие увеличения давления внутри корпуса, рабочая среда попадает в напорный патрубок, откуда транспортируется по назначению;
Благодаря возникающему таким образом разряжению, через заборный патрубок всасывается новая порция рабочей среды.

Данный принцип лежит в основе работы как поверхностных, так и погружных агрегатов.

Отсутствие рабочей среды при включенном электродвигателе может привести к преждевременному выходу из строя всего агрегата.

Основные характеристики центробежных насосов

Чтобы правильно выбрать насос для подачи воды в частный дом из скважины или решения другой задачи, нужно рассматривать не только цифры, приведенные в документации к устройству. Однако для общего ознакомления с параметрами, которые полезны для правильной постановки задачи, разумно привести характеристики устройств для перекачки жидкости.

Производительность или подача. Данная цифра характеризует количество жидкости, которое насос выбрасывает из выходного патрубка в случае, когда двигатель развивает номинальную мощность.
Напор — разница в давлениях между входным и выходным патрубком.
Напорно-расходная характеристика центробежного насоса — данный график показывает зависимость между напором и производительностью установки, позволяет эмпирически проанализировать достаточность подачи на отдельных этажах.
Высота всасывания показывает, с какой глубины насос способен забирать воду.
Номинальное давление — показатель, при котором насос в сети водоснабжения может работать в постоянном режиме.

Существует целый ряд параметров, которые полезны для профессионального анализа и проектирования сети водоснабжения, к примеру, частного дома. На практике часто применяются упрощенные методики. Примерная схема выбора насоса выглядит так.

Делается среднестатистический расчет потребления. Для этого анализируются существующие устройства отбора воды, производится суммирование их показателей. В двух и более этажных домах определяется общая цифра потребления, а также выделяются объемы воды, необходимые для обеспечения комфорта каждого этажа.
Определяется характер зоны отбора воды. Для скважины учитывается глубина, анализируется место установки насоса (высота от поверхности земли).
Фиксируются высотные параметры сети водоснабжения. Это делается для двух и более этажных домов.

По этим параметрам уже с достаточной точностью можно выбрать подходящий насос. Характер места забора скажет, какой показатель высоты всасывания должен быть у устройства. По этажности (высоте подъема жидкости) делается расчет и выбор модели по характеристике напора.

Самая важная часть анализа — напорно-расходная характеристика, она покажет, способен ли насос обеспечить поставку воды в объемах комфортного пользования на этажи выше первого. Порядок действий при этом следующий:

для этажа высчитывается падение напора (метраж подъема);
на графике находится точка, соответствующая сниженному показателю;
определяется объем подачи по графику.

Если полученная цифра больше нужного объема для конкретного этажа — насос справится с поставленной задачей. Иначе нужно более производительное или мощное устройство.

Но и при тщательном учете всех особенностей точки отбора воды и сети распределения бывают ошибки. Их причина — отсутствие учета гидравлического сопротивления трубопроводной структуры, зависимостей показателей отбора и давления, анализа соответствующих характеристики насосов. Но это уровень проектирования, недоступный среднестатистическим пользователям.

Совет! Чтобы создать некий технологический буфер, рекомендуется выбирать насос с запасом в 20% по ключевым характеристикам, прежде всего, напору.

Достоинства и недостатки центробежных насосов

Центробежные насосы наделены множество преимуществ, благодаря которым пользуются широкой популярностью на отечественном рынке.

К таким достоинствам относятся:

Сравнительно большое количество оборотов вала. Это дает возможность применять электродвигатели и турбины в качестве механизмов, обеспечивающих вращение;
Возможность постепенного снижения или повышения мощности. Благодаря такому качеству, запуск устройства может выполняться при перекрытой задвижке на выходном отверстии;
Когда несколько насосов устанавливаются на одном трубопроводе, уровень напора и интенсивность подачи воды значительно увеличиваются;
Простота конструкции;
Сравнительная дешевизна;
Возможность использования автоматизированной системы управления;
Жидкость может втягиваться в насос с большой высоты;
КПД таких устройств примерно составляет 0,6-0,8;
Надежность эксплуатации.

К недостаткам данного класса насосов можно отнести:

Вероятность нестабильной подачи воды, изменяющейся в случае нестабильной работы электрической цепи.
Когда выполняется запуск, рабочая емкость центробежного насоса обязательно должна быть заполнена водой. Зачастую воду приходится заливать в устройство, если уровень жидкость не достает до входного патрубка.
Функциональные характеристики механизма могут в значительной степени снизиться в ситуации, когда в спираль попадает воздушная масса, подшипники и другие комплектующие при этом быстрее выходят из строя.

Чтобы воздух благополучно удалялся из системы, на кожухе устанавливаются специальные вантузы.

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

Приёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода – оснащается сеткой для грубой очистки.
Задвижка на всасывающем патрубке.
Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
Манометр для измерения напора.
Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения).

Ремонт и обслуживание помпы

Перед приобретением ремкомплекта для проведения ревизии насоса обратите внимание на конструкцию уплотнения и размер подшипников вращения вала, так как в зависимости от года выпуска насоса размеры деталей отличаются. Виды ремкомплектов водяного насоса МТЗ 80

Демонтаж узла

Не комфортность процесса демонтажа помпы заключается в узком расстоянии между блоком и радиатором трактора МТЗ 80. Успех быстрого отсоединения зависит от наличия арсенала торцевых ключей и воротков к ним соответствующих конструктивным особенностям размещения узла, а также профессионализма слесаря.

Для отсоединения узла от блока производят операции в следующей последовательности:

Поднять капот трактора
Отпустить крепление натяжного и крепёжного кронштейна генератора
Снять приводной ремень
Открутить диффузор радиатора
Отсоединить патрубки от помпы
Отпустить три болта крепления насоса к блоку и снять узел.

Разборка помпы

Наличие слесарных тесов для фиксации и винтового съёмника для отпрессовки ступицы шкива и вала с подшипниками обеспечит быструю и комфортную разборку узла.

Насос разбирают в следующем порядке:

Отпускают крепёжный болт и снимают с вала крыльчатку с уплотнителями
Откручиваются болты крепления на ступице приводного шкива, отсоединяя вентилятор
Отворачивается центральная гайка, фиксирующая шкив на валу
Зафиксировав корпус помпы в тесках, с помощью винтового съёмника или аккуратными ударами по окружности внутреннего венца шкива — снимают деталь со шпоночного соединения вала
Демонтируют стопорное кольцо, фиксирующее вал с подшипниками в расточке корпуса
Отпрессовывают вал с подшипниками с помощью винтового съёмника или осторожными ударами в торец вала со стороны крыльчатки, предварительно ввернув крепёжный болт в вал, чтобы не расплескать конец детали с внутренней резьбой.

После разборки очищают корпус и крыльчатку от грязи и накипи

Особое внимание уделяют поверхностям прилегания уплотнителей и прокладок. С помощью наждачной бумаги зачищают наплывы накипи и мелкие раковины на контактных плоскостях с уплотнителями, особенно в корпусе насоса вокруг отверстия для вала

В случае выявления больших выбоин или раковин, которые невозможно зачистить корпус узла подлежит замене. Вал с недопустимой выработкой в посадочных метах, подшипники с осевым люфтом в обоймах также меняют. Для достижения положительного результата при устранении течи помпы вторичное использование уплотнений и сальников недопустимо.

Сборка и установка

Процесс сборки осуществляют в обратном порядке. Все детали помпы должны занять свои посадочные места. Результатом правильной сборки есть свободное вращение от руки крыльчатки без перекосов и зацепов о корпус, без осевых люфтов в посадочных местах вала и крыльчатки. Ответственным моментом в сборке узла является посадка ступицы шкива на шпонку вала

Важно при запрессовке детали на вал не сместить шпонку с посадочной канавки и обеспечить надёжное соединение без радиального и осевого люфта. Присоединение осуществляется при тщательно зачищенных контактных поверхностях блока и насоса через новую прокладку. Опытные трактористы для комфортной будущей ревизии узла вместо крепёжного штатного болта крыльчатки устанавливают аналогичную деталь из латуни, таким образом, предотвращая образование коррозии, затрудняющую разборку

Опытные трактористы для комфортной будущей ревизии узла вместо крепёжного штатного болта крыльчатки устанавливают аналогичную деталь из латуни, таким образом, предотвращая образование коррозии, затрудняющую разборку.

https://youtube.com/watch?v=KCTc4ezaHLA

Обслуживание

В операции по обслуживанию насоса входят контроль натяжения ремня привода и своевременная смазка подшипников узла. Регламентную смазку осуществляют нагнетанием через тавотницу при проведении ТО 1. Натяжение ремня изменяется положением генератора при повороте крепёжного кронштейна.

Правильное натяжение обеспечивает ход ремня с минимальным проскальзыванием и контролируется прогибом середины большой ветви привода « шкив генератора – шкив коленвала» при нажатии с усилием 30…50 Н на 10…15 мм. Контроль осуществляют через каждые 60 часов работы. При вводе в эксплуатацию нового двигателя натяжение проверяют не позже чем через 2 – 3 рабочие смены. Чрезмерное натяжение увеличивает нагрузку на опорные подшипники приводных узлов и ускоряет их износ.

Устройство осевых насосов

Конструкция агрегатов этого типа достаточно проста. В перечень основных элементов устройства входит:

1 – подвод;
2 – рабочее колесо;
3 – лопаточный направляющий отвод;
4 – корпус;
5 – вал;
6 – сальник;
7 – обтекатель.

Проточная часть агрегата имеет форму изогнутой цилиндрической трубы. Благодаря этому вся конструкция насоса может легко поместиться внутри трубопровода. Напоминающее грибной винт рабочее колесо вращается под воздействием электрического мотора через вал. Выправляющий аппарат и подвод с обтекателем при работе остаются неподвижными. За плавный подвод рабочей жидкости к лопастям отвечает обтекатель. Сальник устанавливается в месте, где вал выходит из корпуса.

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.

Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
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.

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.

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

Рис.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.

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.

Если скорость падает, то увеличивается давление.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

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

Вихревой или центробежный насос – какой выбрать

Производители реализуют множество моделей как винтовых, так и центробежных, вихревых насосов. Модели отличаются своими техническими характеристиками и способностью к обеспечению водой. Выбор агрегатов любого типа широк.

Насколько целесообразно приобретать тот или иной, можно судить по нескольким критериям:

Габариты. Должны быть подходящими с учетом конкретной скважины, ее диаметра.
Мощность – характеристика, которая определяет глубину забора жидкости, и выбирая которую, нужно учитывать особенности конкретного водопровода.
Формируемый водонапор. Вся бытовая техника, которая подключается к магистрали (в том числе стиральные машины, котлы, посудомоечные машины) может работать при определенном давлении в водопроводной системе.
Число «потребителей» воды и их потребность в водном ресурсе.
Техническое сопровождение агрегата в населенном пункте – от этой возможности зависят скорость ремонта и квалификация мастеров.

Выбрать насос для скважины не самая простая задача, и чтобы решить ее, необходимо проконсультироваться со специалистом.