Центробежные насосы работают по принципу использования

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

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам. Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод. Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом.

Устройство и принцип действия центробежного насоса

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

Осевой насос обустроен таким образом: на втулку, находящуюся внутри корпуса (рабочее колесо) установлено несколько крылообразных, имеющих обтекаемую форму лопастей. Вращение колеса вокруг оси приводит к тому, что укрепленные на нем лопасти создают подъемную силу, которая воздействует на жидкость и приводит к перемещению жидкости вдоль втулки. Вращение втулки осевого насоса производится в трубчатой камере.

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

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

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

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

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

Современная классификация

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

Схема классификации центробежных насосов.

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

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

Основные элементы

Схема устройства центробежного насоса.

Сегодня современные центробежные насосы разных типов имеют приблизительно одинаковую структуру. Здесь имеется корпус и рабочий орган, представляющий собой колесо. Разумеется, это не то колесо, которое мы привыкли видеть в стандартном исполнении. На нем расположены специальные лопасти, которые перемещают жидкость внутри агрегата. В результате действия центробежной силы жидкость перемещается от приемного устройства к выходному клапану. Здесь создается определенное давление. Под его действием она и начинает подниматься наружу или перемещаться.

На центробежных насосах достаточно часто устанавливается и другое оборудование, которое делает их конструкцию универсальной для использования по тому или иному назначению. К примеру, здесь могут быть расположены следующие элементы:

Для измерения разряжение воздуха в центробежном насосе можно использовать вакуумметр.

1. Приемный обратный клапан, который служит для предотвращения залива корпуса перед активацией системы. Здесь расположена сетка, играющая роль фильтрующего элемента.
2. Задвижка, позволяющая перекрывать воду и открывать ее поток.
3. Вакуумметр, предназначенный для измерения разряжения воздуха. Этот элемент конструкции очень важен. Он устанавливается в трубопроводе между насосом и задвижкой. Если в системе присутствует лишний воздух, то его обязательно необходимо удалять. Делается это с помощью специального крана, установленного в трубопроводе.
4. На напорном патрубке агрегата устанавливается манометр. Этот прибор служит для измерения давления, создаваемого насосом.
5. Предохранительный клапан, защищающий систему от гидравлического удара.

Принцип работы

Как было выяснено ранее, основное назначение агрегатов данного типа является в создании напора жидкости для ее перемещения. Принцип работы центробежного насоса достаточно прост. В корпусе под действием вращения колеса создаются центробежные силы, которые заставляют жидкость перемещаться.

Схема принципа работы центробежного насоса.

Причем назначение у насосов такого типа может быть разнообразным. Он необязательно используется только для перемещения воды. Его можно использовать для транспортировки и других жидкостей. Само рабочее колесо насаживается на рабочий вал. Тот, в свою очередь, соединяется с двигателем системы при помощи магнитной муфты. В результате вращения двигателя происходит вращение рабочего органа. Для перекачивания жидких веществ нет более удобного метода. Сегодня именно центробежные насосы заняли свою нишу в транспортировке жидких материалов.

Конструкция агрегата такова, что они работают исключительно в тех случаях, когда корпус насоса наполнен водой. Если он пуст, то происходит холостая работа оборудования. То есть вращение колеса есть, но при этом никакого перемещения нет.

Всасывающий патрубок предназначен для подачи жидкости внутрь агрегата. Здесь может находиться не только одно колесо, их может быть несколько. При этом все они надежно и жестко закреплены на валу двигателя. Когда насос включается, жидкость поступает в его корпус. Далее под действием центробежной силы, которая создается колесами, она начинает отбрасываться к его краям. Под действием этой силы происходит закачка воды в трубопровод. Именно такова конструкция центробежного насоса, который в последние годы становится незаменимым агрегатом во многих отраслях техники и науки.

Преимущества использования

Схема работы всасывающего патрубка в центробежном насосе.

Здесь можно выделить два основных типа преимуществ: конструктивные и функциональные. О них и стоит поговорить более подробно. Эти устройства весьма компактны. Здесь идет речь о представлении в относительно небольшом корпусе всех рабочих элементов. Для их установки не требуется большое пространство. Ввиду своей простоты, центробежные насосы имеют относительно небольшую массу и габариты. Разумеется, все зависит от мощности агрегата, но в большинстве случаев такой насос можно перемещать и одному человеку. Простота конструкции сказывается и на долговечности оборудования. К тому же такие агрегаты легко монтировать практически в любом месте.

Что касается функциональных преимуществ, то их здесь предостаточно. Подобные агрегаты плавно подают воду в систему, что достигается за счет использования системы гашения гидроудара. Такая система достаточно легко запускается и регулируется.

Стоимость центробежных насосов невелика. Именно поэтому они и пользуются весьма внушительным спросом на рынке. Стоит отметить, что их можно применять не только для перемещения чистых жидкостей, но и тех, которые содержат в своем составе различные примеси.

Применение в промышленности

Схема установки для добычи нефти: 1-центробежный насос; 2-электродвигатель; 3 — кабель в сборе; 4 -колонна насосно-компрессорных труб; 5-металлические пояса; 6- электрод; 7 — диэлектрический центратор; 8- кабель бронированный; 9 – сборка диодная; 10- уплотнительное устройство; 11-трансформаторная комплексная подстанция.

Сегодня центробежные насосы используются повсеместно. Их конструкция такова, что позволяет их монтировать в тех местах, где другое оборудование просто не может быть установлено ввиду больших габаритов. В химической и нефтяной отрасли эти агрегаты просто незаменимы. Они способны перемещать под высоким давлением тяжелые компоненты, различные смеси, кислоты, нефтепродукты и так далее. Все это сказывается на огромном спросе на такие агрегаты в современной газовой, нефтяной и химической промышленности.

При этом они способны поддерживать постоянное давление при изменении температуры рабочей жидкости. Это заставляет людей использовать подобные агрегаты для организации принудительной циркуляции в отопительных системах. При работе с котлом насосы просто необходимы. В большинстве случаев речь идет о циркуляции воды внутри замкнутого контура. Именно здесь и находят свое использование центробежные насосы. Благо их конструкция позволяет это делать.

Погружные агрегаты нашли свое применение при очистке воды из скважин.

Они могут применяться для работы с чистыми и загрязненными жидкостями. Именно поэтому погружные центробежные насосы часто используются для прокачки скважин после их бурения. Также подобные агрегаты находят себя при выкачивании воды из затопленных помещений. Вся жидкость в данном случае уходит в считанные минуты.

Самовсасывающий насос способен стать частью практически любого агрегата, который перегоняет жидкость практически любого уровня загрязненности.

Правильная эксплуатация

Для того, чтобы защитить насос от попадания крупных инородных тел, рекомендуется на входе установить фильтр.

Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет его использовать практически повсеместно. Он достаточно надежен, но это вовсе не означает, что он не может выйти из строя. Для того чтобы агрегат прослужил дольше, его необходимо комплектовать самой разнообразной контрольной и измерительной аппаратурой, которая позволит производить контроль всех его параметров и параметров жидкости, с которой он работает. От этого напрямую зависит срок службы агрегата.

Чтобы защитить агрегат от различных крупных инородных тел, на входе рекомендуется монтировать фильтр. Он позволит защитить все рабочие органы насоса от поломок.

Как уже отмечалось ранее, на большинстве моделей имеются средства для защиты от гидроудара. Здесь они представлены обратным клапаном и манометром. В случае возникновения непредвиденной ситуации манометр подает сигнал на обратный клапан, который открывается и нормализует работу агрегата.

Когда речь идет о выборе габаритных размеров насоса, стоит ориентироваться на максимальную производительность, которая должна достигаться за его счет. При этом важно учитывать, сколько жидкости через него будет проходить в самые тяжелые рабочие дни. При выборе стоит ориентироваться на кривую работы агрегата. Рабочая характеристика должна занимать ее центральное положение. Это обеспечит оптимальный режим функционирования всей системы в целом.

При выборе агрегата нужно обязательно обращать внимание на те материалы, из которых сделан его корпус и рабочие части. Для сред, которые обладают высокой коррозионной активностью, стоит выбирать соответствующие материалы. Они должны отлично препятствовать появлению ржавчины на корпусе и рабочих элементах.

Технические характеристики центробежного насоса.

Узлы уплотнения определяются физическими и химическими свойствами жидкости, которую ему предстоит перемещать. Он должен справляться со всей нагрузкой, которая на него будет действовать. Поэтому к выбору уплотнения стоит подходить предельно аккуратно. Чаще всего в качестве таких элементов используются сальники. Однако они не всегда способны справляться со всей нагрузкой, которая на них будет действовать. Иногда лучше будет применять другие механические уплотнители различного типа и вида.

Рабочая мощность агрегата должна определяться по графикам кривых зависимостей его характеристик. Стоит смотреть на пиковое значение этого параметра, и относительно него и делать выводы о целесообразности покупки данного насоса. Если максимальная мощность не удовлетворяет всем параметрам системы, то нужно поискать агрегат другого типа.

Дополнительные моменты

Особое внимание стоит уделить защите самого двигателя агрегата. Здесь обязательно должен быть установлен отдельный автомат. Конструкция двигателя такова, что он со временем может выходить из строя. Именно поэтому защита от перегрузок и коротких замыканий просто необходима. Это позволит в значительной степени продлить срок эксплуатации агрегата.

Автоматический выключатель позволит предотвратить сгорание двигателя при возникновении перегрузок в системе. Они чаще всего бывают связаны с заклиниванием рабочего органа ввиду попадания в лопасти различных инородных тел. Чаще всего речь идет о твердых частицах, расположенных в жидкости.

Если не будет подключен автомат, то система может попросту сгореть. Однофазные двигатели менее надежны в этом отношении, чем трехфазные.

Наибольшей популярностью среди насосного оборудования пользуются центробежные насосы для воды. Это связано не только с их хорошими техническими характеристиками, но и с универсальностью оборудования. С помощью агрегата центробежного типа можно организовать автономную систему водообеспечения на загородном участке или использовать для полива растений.

Конструктивные особенности и принцип действия

В бытовых центробежных насосах для воды напор и движение жидкости создается благодаря центробежной силе, создаваемой вращением рабочего колеса. Они могут быть использованы для решения различных задач в любой отрасли. Среди основных конструктивных элементов следует отметить следующие:

• Корпус, изготовленный из чугуна или стали.
• Электродвигатель.
• Приводной вал.
• Подшипниковый узел и элементы уплотнения.
• Рабочее колесо, установленное на валу.

Главным рабочим элементом любого центробежного водяного насоса является крыльчатка. На ее внешней поверхности под определенным углом установлены лопатки, изгиб которых всегда противоположен вращению этого элемента конструкции. В результате достигается максимальная эффективность работы устройства.

При вращении лопаток крыльчатки в рабочей полости насоса создается центробежная сила, благодаря которой и перекачивается жидкость.

Более подробно принцип работы этого агрегата может быть описан следующим образом:

• Жидкость поступает в рабочую полость и подхватывается крыльчаткой.
• Центробежная сила отбрасывает жидкость к стенкам, что приводит к созданию в этой области высокого давления, которое выталкивает воду через патрубок.
• Так как давление у стенок камеры увеличивается, в центральной области происходит разряжение воздуха, и через патрубок выбрасывается очередная порция жидкости.

Основные виды

Сегодня на рынке можно найти большое количество агрегатов центробежного типа. Несмотря на некоторые отличия в конструкции, все они работают по одному и тому же принципу. Выбирая оборудование, необходимо помнить о его классификации в соответствии с различными параметрами.

В соответствии с конструкцией

Одним из главных отличий в конструкции является число колес. Это характерно для всех видов насосов, используемых не только в быту, но и в промышленности. Таким образом, принято выделять следующие их типы:

• Одноступенчатые — оснащены одним колесом.
• Многоступенчатые — имеют две и более крыльчатки, которые расположены на приводном валу последовательно.

Центробежные насосы способны создавать один и более потоков жидкости, что является вторым видом классификации. Кроме этого, центробежные насосы можно разделить на группы в соответствии с типом соединения силового агрегата с рабочим валом, принципом отвода жидкости, расположением оси главного вала и т. д.

По месту установки

В зависимости от положения устройства относительно перекачиваемой жидкости, оно может быть погружным или поверхностным. Материалом для корпусов насосов первого типа является нержавеющая сталь, так как они все время находятся в толще воды. При этом высокие требования предъявляются к герметичности, что достигается благодаря использованию качественных уплотнительных материалов. Если это требование не соблюдается, то при разгерметизации силовая установка выходит из строя.

Поверхностные насосы устанавливаются на специальных площадках или в сооружениях, если используются в течение всего года. Для соединения агрегата с источником воды применяются гибкие шланги или прокладывается трубопровод. Современные модели центробежных гидромашин оснащаются поплавками, что позволяет полностью автоматизировать их работу. Поверхностные насосы целесообразно использовать в ситуациях, когда глубина скважины не превышает 10 метров.

Сфера применения и основные преимущества

Центробежные насосные агрегаты обладают высокой универсальностью, но это не единственное их достоинство. В отличие от поршневых насосов, при работе центробежных отсутствует пульсация в трубопроводе. При сравнительно невысокой стоимости эти гидромашины являются надежными и не требуют особого ухода. В быту центробежные агрегаты можно использовать для решения следующих задач:

• Откачивать воду из естественных и искусственных водоемов для орошения земельного участка.
• Подавать воду в систему водоснабжения приусадебного участка.
• Использовать для обеспечения циркуляции теплоносителя в системах отопления.
• Откачивать воду из подвала и погреба в автоматическом режиме.

Для повышения эффективности и удобства эксплуатации центробежных гидромашин они могут оснащаться дополнительными устройствами, например, фильтрами грубой очистки, обратными клапанами, поплавковыми выключателями и т. д.

Рекомендации по выбору

Эффективность насоса при эксплуатации определяется рядом факторов. Чтобы не ошибиться при приобретении этого оборудования, к его выбору следует подойти с максимальной ответственностью. В первую очередь необходимо обратить внимание на следующие факторы:

• Качество жидкости, которую будет перекачивать гидромашина — необходимо учитывать не только количество нерастворимых примесей, но их тип, а также размеры частиц.
• Высота подъема воды — выбор осуществляется в соответствии с параметром напора, который может быть создан насосом.
• Норма расхода воды — ориентироваться следует на показатель производительности агрегата, определяющего количество жидкости, перекачиваемой в единицу времени.

Также стоит обратить внимание на глубину источника воды, планируемую периодичность работы оборудования и характеристики места его установки.

Советы по монтажу

Оборудование погружного типа необходимо опускать в источник на специальном тросе, изготовленном из полимерных материалов. Гидромашину поверхностного типа можно разместить в приямке или подсобном помещении. При установке оборудования стоит воспользоваться несколькими рекомендациями:

• В первую очередь, следует проложить электромагистраль к месту установки оборудования.
• Агрегат поверхностного типа монтируется на расстоянии 30−70 см от дна источника.
• Если уровень жидкости в скважине невысок, лучше использовать горизонтальные насосы.
• При работе оборудования на протяжении всего года стоит подумать об утеплении источника и магистрали подачи воды.
• Перед первым запуском оборудования в рабочую камеру необходимо залить воду.