Центробежный насос для подачи воды

Центробежные насосы для воды: область применения и разновидности, особенности эксплуатации

При отсутствии центрального водоснабжения в усадьбе, загородном коттедже или на дачном участке на первый план выходит задача обеспечения водой как питьевой, так и для полива зелёных насаждений.

Но если вблизи имеется источник воды, будь то скважина, колодец или озеро, то задача в конечном итоге сводится к выбору насоса.

Характерные отличия

Если сравнивать по критерию цена – технические характеристики, то центробежным насосам нет равных.

Эти надёжные и мощные агрегаты превосходят насосы других типов конструкций в своём ценовом диапазоне.

Насосы, работающие по центробежному принципу, применяются не только в быту, но и в разных отраслях промышленности. От бытовых насосов их, прежде всего, отличает высокая производительность. Кроме того, накладывает отпечаток сфера применения и специфика работы промышленных агрегатов.

Так применение центробежных насосов в судостроении предполагает работу агрегатов в агрессивной морской среде в широком интервале температур. А значит материалы, используемые в производстве таких насосов, должны обладать повышенной коррозионной стойкостью.

Поэтому насосы для перекачки морской воды, вне зависимости от размеров, выполняются целиком из материалов, стойких к солёной воде, таких как, например, бронза или нержавеющая сталь.

Устройство

Схема устройства центробежного насоса. (Для увеличения нажмите) В корпусе агрегата, зачастую выполненного в виде спирали, находится вал. Колесо с лопастями жёстко закреплено на валу.

Патрубки, прикреплённые к корпусу, ведут к трубопроводам – всасывающему и напорному.

Все центробежные насосы объединены единым принципом работы, давшим название этому классу агрегатов.

Как только корпус насоса заполнится водой и, благодаря электрическому двигателю, запустится рабочее колесо центробежного насоса, оно, разгоняясь, отбросит находящуюся между лопастями жидкость к краям камеры. Это действие приводит к повышению давления по краям (на периферии) камеры, в то время, как в её центральной части образуется разреженное пространство (вакуум).

В одно и то же время вода всасывается и выталкивается насосом под давлением в напорный трубопровод. Колесо непрерывно вращается – насос перекачивает воду.

Классификация

Классификация центробежных насосов проводится сразу по нескольким параметрам.

Различают:

• типы конструкции: поверхностные, погружные (в том числе глубинные) и полупогружные;
• по количеству ступеней — одноступенчатые и многоступенчатые;
• по давлению среды;
• по функциональному назначению (водопроводные, канализационные, пожарные и другие).

Иногда классифицируют ещё целый ряд признаков (конструктивных особенностей), но в большинстве случаев этого достаточно.

Типы конструкции

Поверхностный центробежный насос Как следует из названия, поверхностные модели находятся на земле, вода в них из скважины поступает по шлангу.

Эксплуатация такого оборудования проста, средний насос качает воду с глубины 10–12 м на высоту около 30 м.

Погружные центробежные насосы имеют форму цилиндра. Их устанавливают непосредственно в скважине под водой. Если вода залегает ниже 20 м, то рассматривать надо именно погружной тип агрегата. В свою очередь этот тип насосов принято делить на стандартные и глубинные.

Одноступенчатыми называют насосы с одним, обычно большим, рабочим колесом. Такая схема сейчас используется только в поверхностных насосах.

В многоступенчатых центробежных насосах для воды и других жидкостей на одной оси может быть до семи колёс: чем больше число одновременно вращающихся колёс, тем лучше работа двигателя.

Центробежные насосы среднего давления находятся в диапазоне 0,2–0,6 МПа, в диапазонах ниже и выше данных значений – расположились соответственно насосы низкого и высокого давления.

Выбор

Бытовой центробежный насос Расчёт позволяет определить необходимую производительность агрегата, с учётом его напора и продуктивности.

При этом стоит обращать внимание на насосы, имеющие высокий КПД.

Для системы бытового водоснабжения, с переменным расходом воды, не стоит искать насос с сильным напором. В быту уместнее иметь широкий диапазон подачи воды, а напор вполне может быть умеренным.

Ремонт и устранение неисправностей

Центробежный насос – очень надёжный агрегат, но он очень чувствителен к работе «на сухую».

Никогда не запускайте электрический двигатель, если насос не заполнен водой!

Несколько минут работы без воды – прямой путь к перегреву прибора. А это почти наверняка приведёт к обращению в сервисную службу.

Все остальные неисправности, как правило, связаны с засором шланга, клапана, выхода из строя сальников, ослаблением резьбовых соединений и т. д. Устранение таких неисправностей не требует специальных навыков и вполне под силу домашнему мастеру.

Центробежный насос с префильтром Во избежание дальнейших засоров помните, что скважину необходимо периодически прокачивать, а на насос желательно установить сетчатый фильтр, предохраняющий от песка и прочих загрязнений.

Центробежный насос может работать только при полном отсутствии воздуха в перекачиваемой жидкости.

Если нарушается герметичность и вместе с водой в систему попадает воздух, то насос может самопроизвольно останавливаться. При восстановлении герметичности, будь то замена сальников или лопнувшего шланга, работоспособность агрегата восстановится.

Смотрите видео, в котором пользователь показывает процесс запуска и возможности центробежного насоса для воды на даче:

Центробежный насос

Центробе́жный насо́с — один из двух типов динамических лопастных насосов, перемещение рабочего тела в котором происходит непрерывным потоком за счёт взаимодействия этого потока с подвижными вращающимися лопастями ротора и неподвижными лопастями корпуса. При этом переносное движение рабочего тела происходит за счёт центробежной силы и протекает в радиальном направлении, то есть перпендикулярно оси вращения ротора.
Одинаково применимы как для жидкостей, так и для газов, при этом насосы для перекачивания газов обычно называют центробежными компрессорами или центробежными вентиляторами.

Содержание

Принцип действия центробежных насосов [ править | править код ]

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

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

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

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

Классификация центробежных насосов [ править | править код ]

Центробежные насосы классифицируют по [1] :

• Количеству ступеней (колёс); одноступенчатые насосы могут быть с консольным расположением вала — консольные;
• По расположению оси колёс в пространстве (горизонтальный, вертикальный)
• Давлению (низкого давления — до 0,2 МПа, среднего — от 0,2 до 0,6 МПа, высокого давления — более 0,6 МПа);
• Способу подвода жидкости к рабочему колесу (с односторонним или двухсторонним входом — двойного всасывания);
• Способу разъёма корпуса (с горизонтальным или вертикальным разъёмом);
• Способу отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса (спиральный и лопаточный). В спиральных насосах жидкость отводится сразу в спиральный канал; в лопаточных жидкость сначала проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);
• Коэффициенту быстроходности n_s (тихоходные, нормальные, быстроходные);
• Функциональному назначению (водопроводные, канализационные, пожарные, химические, щелочные, нефтяные, землесосные, терморегулирующие космические [2] и т. д.);
• Способу соединения с двигателем: приводные (с редуктором или со шкивом) или соединения с электродвигателем с помощью муфт, которые подразделяются на магнитные муфты, муфты упругие, другие типы муфт;
• Способу расположения насоса относительно поверхности жидкости: поверхностные, глубинные, погружные.

КПД насоса зависит от коэффициента быстроходности n_s, режима работы, конструктивного исполнения. При оптимальном режиме работы КПД крупных насосов может достигать 0,92, а малых — около 0,6—0,75.

Центробежный насос

Центробежные насосы являются одним из самых распространенных типов оборудования для перекачивания жидкостей (и газов). С их помощью выкачивают воду из колодцев и скважин, поднимают ее на значительную высоту и предают на большие расстояния по трубам. Такие насосы перекачивают теплоноситель в системах отопления и технологические жидкости на производствах. Идея использовать центробежную силу для перекачивания жидкостей принадлежит Леонардо да Винчи, первые действующие образцы были созданы французским инженером и ученым Дени Папеном в конце 17 века.

Особенности конструкции и принцип действия

Устройство и принцип действия центробежного насоса принципиально не изменились с 17 века. Насос состоит из следующих деталей и узлов:

• Источник энергии — электрический (или бензинового) двигатель, смонтированный на одном валу с собственно насосной частью механизма.
• Вал, опирающийся на подшипники.
• Рабочее колесо, на поверхности которого размещены лопатки.
• Корпус с направляющими поток профилями.
• Уплотнения на валу.
• Входной патрубок, находящийся на оси изделия.
• Выходной патрубок, расположенный у внешней стенки корпуса по касательной к нему.

Устройство центробежного насоса

Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:

• Входные и выходные шланги или трубопроводы.
• Запорный клапан, не дающий жидкости течь в обратном направлении.
• Фильтр.
• Манометр для измерения давления жидкой среды.
• Датчик сухого хода, отключающий насос при отсутствии жидкости в магистрали.
• Краны и вентили для управления напором.

Принцип действия центробежного насоса несложен:

• При вращении рабочего колеса его лопатки захватывают жидкую среду и увлекают ее за собой
• Центробежные силы, возникающие при вращении жидкости, отжимают ее к внешним стенкам корпуса, где создается избыточное давление
• Давление выталкивает жидкую среду в выходной патрубок
• Под действием разрежения, создающегося в центре насоса, очередная порция жидкости всасывается из приемного патрубка.

Принцип работы центробежного насоса

В конструкцию центробежного насоса могут вноситься изменения и дополнения, направленные на повышение его эффективности и приспособление к конкретной перекачиваемой жидкости.

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.

Классификация

Рынок полон предложений самых разнообразных моделей центробежных систем. Основные типы центробежных насосов представлены в следующей классификации:

• По параметрам потока:
  • большого напора;
  • большой подачи;
  • загрязненных сред;
• По типу агрегата:
  • консольные;
  • двухстороннего входа;
  • многоступенчатые;
• По типу привода:
  • электродвигатель;
  • двигатель внутреннего сгорания;
  • ручной;
• По типу всасывания:
  • самовсасывающие;
  • эжекторные;
  • инжекторные;
• По степени автоматизации управления:
  • ручное;
  • полуавтоматическое;
  • автоматическое;
• По мобильности:
  • стационарные;
  • передвижные.

Классификация центробежных насосов

Кроме того, по месту установки относительно уровня жидкости в емкости различают

В быту применяются в основном одноступенчатые центробежные насосы.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

• Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
• Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
• Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
• Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
• Орошение сельскохозяйственных посадок.
• Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
• Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
• Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
• Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.

Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.

Как правильно выбрать центробежный насос

Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:

• Назначение приобретаемого агрегата
  • Полив садового участка.
  • Откачка воды из подвала.
  • Подача воды из скважины.
  • Что-либо еще.
• Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
• Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
• Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
• Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
• Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
• Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
• Бюджет, минимальный и максимальный.

И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.

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.

Эксплуатация и ремонт

Весной техники в окружающем нас мире пока не создано, и центробежные насосы также подвержены неисправностям. Благодаря простоте устройства перечень их короток.

Главная причина неисправности устройства — это работа без воды.

К выходу из строя электродвигателя также могут привести броски напряжения в питающей электросети.

Если внимательно следить за этими факторами риска — прибор успешно отработает не только гарантийный срок, но будет работать на вас еще долгое время.

Еще один фактор риска — это загрязнение рабочей камеры при перекачке грязной воды, например, из канавы. Трава и другой мусор могут намотаться на лопатки, препятствуя их вращению. Если камера выполнена разборной, то можно аккуратно снять часть корпуса и вытащить мешающий мусор. После этого насос, как правило, продолжает работать, только следует подумать об установке фильтра на входе.

Ремонт центробежного насоса

С более серьезным техническим обслуживанием и ремонтом неполадками, особенно связанными с разборкой герметичного корпуса электродвигателя у погружных насосов, лучше обращаться в ремонтную мастерскую. Вряд ли вам удастся самостоятельно восстановить герметичность и избежать пробоя напряжения на корпус или в воду, а это чревато серьезным риском для жизни.

2.