Насос одноступенчатый горизонтальный центробежный. Центробежные насосы многоступенчатого и одноступенчатого типа. Особенности центробежных насосов

В данной статье приведены описания конструкций насосов, применяемых в системах водоснабжения и канализации, а также в основных отраслях промышленности и коммунального хозяйства.

Осевые насосы. Осевыми называются лопастные насосы, в которых жидкость движется через рабочее колесо в направлении его оси. Основные технические характеристики осевых насосов указаны в ГОСТ 9366—80 «Насосы осевые. Общие технические условия». Согласно этому ГОСТу, осевые насосы изготовляют двух типов: с жестко закрепленными лопастями колеса — жестколопастные насосы (типа О) и с поворотными лопастями колеса — поворотно-лопастные насосы (типа ОП). Возможность изменения угла установки лопастей в насосах типа ОП позволяет регулировать подачу и напор насоса в гораздо более широких пределах, чем в насосах типа О с жестко закрепленными лопастями колеса. Высокий КПД насоса типа ОП при этом сохраняется.

Рабочее колесо осевого насоса состоит из втулки обтекаемой формы, на которой укреплены лопасти. Втулки и лопасти осевого насоса в основном исполнении отливаются из чугуна или стали, а в морском- исполнении — из бронзы. Жидкость поступает в насос через входной патрубок. Во входных патрубках насосов некоторых типов имеются направляющие аппараты в виде неподвижных лопастей обтекаемой формы. Непосредственно за рабочим колесом (по ходу жидкости) расположен выправляющий аппарат для устранения вращательного движения жидкости.
В осевых насосах типа О и ОП в основном исполнении (рис. 2.19) жидкость отводится под углом 60° к вертикали. В малогабаритных осевых насосах жидкость отводится под углом" 90°. Вал осевых насосов типа ОП полый, внутри него проходит шток механизма разворота лопастей. Механизм разворота лопастей может иметь ручной, электрический или гидравлический привод. Следует иметь в виду, что в случае ручного привода угол установки лопастей можно изменять только при неработающем насосе. Конструкция рабочего колеса осевого насоса предопределяет особенности его работы: такие насосы рассчитаны на подачу больших расходов жидкости (до 140 тыс. м3/ч) при относительно небольших напорах (4—20 м). Большой коэффициент быстроходности обусловливает и другую особенность осевых насосов — в большинстве случаев они рассчитаны на работу под заливом. Поэтому при проектировании насосных установок осевые насосы устанавливаются так, чтобы рабочее колесо размещалось ниже уровня воды в приемной камере.
Осевые насосы отличаются простотой конструкции и компактностью, меньшей по сравнению с центробежными насосами массой, возможностью подачи загрязненных жидкостей. Компактность конструкции особенно ценна при подаче больших расходов жидкости, так как позволяет значительно сократить размеры насосной станции. Осевые насосы применяют в оросительных установках и насосных станциях первого подъема систем водоснабжения, а также для перекачки сточной жидкости и активного ила на канализационных очистных сооружениях.
Насосы для сточных жидкостей (фекальные) и грунтовые насосы. Фекальные насосы предназначены для перекачивания сточных вод, илов и жидкостей, загрязненных механическими примесями, находящимися во взвешенном состоянии. Поэтому такие насосы должны им"еть достаточно большие проходные каналы, гарантирующие бесперебойную работу. С этой целью рабочие колеса фекальных насосов изготовляют с небольшим числом (2—4) лопастей обтекаемой формы. Кроме того, в корпусе устраивают специальные люки для осмотра и чистки насосов.
Основные параметры выпускаемых до настоящего времени центробежных фекальных насосов указаны в ГОСТ 11379—73 «Насосы центробежные фекальные. Основные параметры». По этому ГОСТу предусмотрен выпуск фекальных насосов четырех основных типов: горизонтальные типа ФГ, вертикальные типа ФВ, одноступенчатые и Двухступенчатые.

1 — рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — втулка вала; 5, 8— подшипниковые опоры; 6 — вал; 7 — кронштейн; 9 — сальник

Рис. 2.21. Вертикальный фекальный насос
/ — корпус насоса; 2— опорная плита; 3—электродвигатель

Горизонтальный фекальный одноступенчатый консольный насос с осевым подводом жидкости показан на рис. 2.20. Опора насоса выполнена в виде кронштейна, к фланцу которого прикреплен корпус упрощенной формы со всасывающим и нагнетательным патрубками. Всасывающий патрубок снабжен люком для прочистки. Второй люк для прочистки устроен в верхней части корпуса насоса.

Напорный патрубок обычно расположен вертикально, при необходимости он может быть повернут на 90° в любую сторону. Вал насоса вращается в подшипниках качения, а у крупных насосов — Б подшипниках скольжения. Уплотнением вала является сальниковая набивка. Для охлаждения и промывки сальникового уплотнения, а также для создания гидравлического затвора во время работы насоса к сальнику подается техническая вода под давлением, на 0,03—0,05 МПа (0,3—0,5 кгс/см2) превышающим давление в напорном патрубке насоса.
Широкое распространение получили вертикальные фекальные насосы. Вертикальные насосные агрегаты с небольшой подачей конструктивно решены в виде блока с электродвигателем (рис. 2.21). Вал насоса имеет верхнюю и нижнюю опоры. В верхней опоре, укрепленной на плите, расположена пята, воспринимающая осевую силу вращающихся деталей насоса. Нижняя опора расположена в насосе и состоит из двух подшипников — радиального шарикового и текстолитового упорного. Корпус насоса с помощью трубы соединен с опорной плитой. Внутри трубы проходит вал насоса. Для смазки текстолитового подшипника к нему должна быть подведена чистая (техническая) вода.
Крупные вертикальные фекальные насосы выпускают с осевым подводом. Корпус насоса выполняется с разъемом в горизонтальной плоскости (рис. 2.22). Как видно из рисунка, насос и электродвигатель устанавливаются на раздельных фундаментах. Осевые силы и нагрузку от действия веса вращающихся частей в таких насосах воспринимает пята электродвигателя, находящаяся в масля-ной ванне.
С 1 января 1983 г. введен новый ГОСТ на насосы для сточных жидкостей —ГОСТ 11379—80Е «Насосы динамические для сточных жидкостей. Общие технические условия». Согласно этому ГОСТу должны изготовляться насосы типов СД—центробежные и СДС — свободно-вихревые. Насосы типа СД должны изготовляться в горизонтальном и вертикальном исполнении, а также полупогружные. Эта серия насосов должна обеспечивать подачу от 7 до 10800 м3/ч с напорами от 5,5 до ПО м при перекачивании жидкости, содержащей не более 1 % абразивных частиц размером до 5 юл. Основные технические характеристики насосов СД (подача, напор) близки к характеристикам фекальных насосов типа Ф.
В обозначениях насосов для сточных вод первые буквы означают тип насоса, первая группа цифр — подачу, м3/ч, вторая группа цифр — напор, м; далее ставят обозначение климатического исполнения и номер ГОСТа. Например, горизонтальный насос типа СД с подачей 100 м3/ч и напором 40 м, климатического исполнения У4 (по ГОСТ 15150—69) обозначается так: СД 100/40-У4-ГОСТ 11379—80Е. Сопоставление обозначений насосов, изготовляемых по ГОСТ 11379—73 и 11379—80Е, приведено в табл. 2.3.
За последнее время в нашей стране и за рубежом для упрощения эксплуатации насосов для перекачки сточных вод и других жидкостей, содержащих крупные взвешенные и плавающие включения, разрабатывается ряд насосов новых типов.

Таблица 2.3

Обозначение по ГОСТ		Обозначение по ГОСТ
Ф 16/27 Ф 145/10 Ф 29/40 Ф 25,5/14,5	СД 16/25 СД 16/10 СД 32/40 СД 25/14	Ф 450/575 Ф 540/95 Ф 450/22,5	СД 450/56 СД 450/95 СД 450/22,5 СД 450/10
Ф 51/58 Ф 45/21 Ф 57,5/9,5	СД 50/56 СД 50/22,5 СД 50/10	Ф 800/33 - -	СД 800/32 СД 800/14 СД 1400/56
Ф 115/38 Ф 81/31 Ф 81/18	СД 100/40 СД 80/32 СД 80/18	Ф 1440/17,5 Ф 2400/75,5 ФВ 2700/26,5	СД 1400/18 СД 2400/75 СДВ 2700/26,5
Ф 144/46 Ф 144/10,5 Ф 216/24	СД 160/45 СД 160/10 СД 250/22,5	ФВ 400/28 - -	СДВ 4000/28 СДВ 3600/80 СДВ 7200/80
Ф 234/63 Ф 2555/39,5 Ф 255/15,5	СД 250/63 СД 250/40 СД 250/14	ФВ 7200/29 ФВ 9000/63 ФВ 9000/45	СДВ 7200/29 СДВ 9000/63 СДВ 9000/45

Центробежные фекальные насосы изготовляют с колесами, снабженными устройствами (ножами) для измельчения крупных включений.
Такой насос одновременно с перекачиванием жидкости выполняет функцию дробилки, т. е. является насосом-дробилкой. Применение таких насосов упрощает эксплуатацию насосных установок. Это в первую очередь касается автоматизированных насосных станций , на которых отпадает или существенно сокращается необходимость эксплуатации дробилок и устройств для удаления твердых включений, задержанных на решетках. В нашей стране такой насос разработан НИКТИ МКХ УССР (г. Киев).

Для перекачки сточных вод, содержащих включения больших размеров, используют свободно-вихревые насосы (СВН), которые по принципу действия относятся к лопастным насосам трения. От центробежных эти насосы отличаются тем, что открытое рабочее колесо размещено в кармане задней стенки корпуса насоса (рис. 2.23). При этом между торцом колеса образуется камера, свободная от вращающихся частей. Ширина этой камеры равна диаметру напорного патрубка на уровне языка створа. Через рабочее колесо проходит только часть общего потока поступающей в насос жидкости— так называемый циркуляционный поток, составляющий 15— 25 % подачи насоса. Остальной части жидкости, поступающей в насос, энергия передается путем вихревого энергообмена с циркуляционным потоком. Широкая проточная полость, свободная от движущихся деталей, и открытое рабочее колесо способствуют тому, что насос практически не засоряется, а следовательно, существенно снижаются трудовые затраты на его эксплуатацию. Однако КПД у свободно-вихревых насосов ниже, чем у центробежных, и составляет 45—55 %. В настоящее время промышленность выпускает свободно-вихревой насос ФГС 81/31 с номинальной подачей 81 м3/с и погружной центробежный моноблочный фекальный элек-тронасос марки ЦМФ 160-10-У5 с рабочим колесом свободно-вихревого типа.
Для перекачивания пульп, а также производственных сточных вод некоторых видов с большим количеством тяжелых механических примесей, в том числе абразивных (песок, окалина, шлак и т. п.), применяют грунтовые и песковые насосы.
Грунтовые насосы типа Гр одноступенчатые консольного типа с четырехлопастным рабочим колесом одностороннего входа изготовляются согласно ГОСТ 9075—75.
Корпусы таких насосов имеют разъем в вертикальной плоскости. Эти насосы предназначены для перекачивания пульп с плотностью до 1,3 кг/л.
Основные параметры Песковых центробежных насосов установлены ГОСТ 8388—77 «Насосы центробежные песковые. Типы и основные параметры». В настоящее время промышленность выпускает песковые насосы типа Пс с подачей от 50 до 200 м3/ч для перекачивания пульпы с плотностью до 2—3 кг/л (в зависимости от марки насоса). Конструкция пескового насоса типа Пр приведена на рис. 2.24. Как видно из рисунка, корпус насоса, входной и выходной патрубки гуммированы, что предотвращает быстрый износ насоса.
К сальниковым уплотнениям насосов типа Пр (так же, как и насосов типа Гр) необходимо подводить чистую воду под давлением, равным 0,8—1 рабочего давления насоса.

В последнее время получают распространение погружные канализационные электронасосы небольшой мощности. Разработана и освоена серия погружных электронасосов типа ЦМК (рис. 2.25). Это погружной моноблочный агрегат со встроенным электродвигателем, герметизированным от попадания сточной жидкости во внутреннюю полость. Насосная часть — одноступенчатый центробежный насос с двухлопастным рабочим колесом, закрепленным на консольной части вала электродвигателя. Отвод насоса — спиральный. Полости всасывания и нагнетания разделены с помощью лабиринтного уплотнения.
Канализационный электронасос комплектуется специальным приспособлением для автоматической стыковки его с напорным трубопроводом без использования обычных крепежных средств, что позволяет демонтировать насос без опорожнения колодца (резервуара), где он установлен.
При производстве строительных работ для открытого водослива, а также для перекачивания загрязненных, в том числе сточных, вод получили распространение погружные моноблочные центробежные электронасосы типа ГНОМ (рис. 2.26). Согласно ГОСТ 20763—75 эти насосы должны изготовляться с подачей от 10 до 400 м3/ч при напорах от 10 до 40 м.

Рис. 2.25. Погружной канализационный электронасос типа ЦМК
1 — рабочее колесо; 2— спиральный отвод; 3 — подшипниковый щит; 4 — электродвигатель; 5 — крышка; 6 — ручка; 7 — кабель электродвигателя

Рабочее колесо электронасоса типа ГНОМ полуоткрытого типа, литое, из износостойкого материала, закреплено на валу электродвигателя. Электродвигатель специального исполнения асинхронный с короткозамкнутым ротором. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках, установленных в верхней и нижней крышках. Между рабочим колесом и нижним подшипником размещена масляная камера с расположенным в ней узлом уплотнения. Масло в камере предназначено для смазки и охлаждения пар трения торцевых уплотнений. Оно же служит гидравлическим затвором для предотвращения проникновения перекачиваемой жидкости в полость электродвигателя. Наличие масляной камеры несколько усложняет эксплуатацию насосов типа ГНОМ по сравнению с эксплуатацией насосов типа ЦМК. Перекачиваемая жидкость засасывается рабочим колесом и подается в кольцевую щель между электродвигателем и кожухом. Далее жидкость попадает в напорный патрубок и нагнетается через резиновый рукав. Насосы типа ГНОМ способны перекачивать жидкость плотностью до 1250 кг/м3 при содержании твердых механических примесей максимальным размером до 5 мм до 10 % по массе.
За рубежом погружные электронасосы для перекачивания сточных вод получили большое распространение. Шведская фирма «Флюгт» выпускает большой ряд типоразмеров погружных насосов для сточных вод, включая и крупные насосы с подачей до 4000м3/ч. На рис. 2.27 показан один из таких насосов. Применение погружных насосов для перекачки сточных вод позволяет существенно уменьшить размеры насосных станций, а следовательно, снизить их стоимость.

Насосы для химически активных жидкостей. Насосы этого класса предназначены главным образом для химической промышленности. В системах водного хозяйства такие насосы применяют для перекачивания растворов различных реагентов, в первую очередь раствора коагулянта. Применяют их и для перекачивания агрессивных по отношению к черным металлам сточных вод промышленных производств. Типы и основные параметры центробежных насосов для химических производств указаны в ГОСТ 10168—75. Основные технические требования к таким насосам приведены в ГОСТ 15110—79Е. Согласно этим ГОСТам, насосы для химических производств изготовляются следующих типов:
X, АХ, ТХ — горизонтальные, консольные на отдельной стойке; ХБ — горизонтальные, межопорные, одноступенчатые и многоступенчатые, с рабочими колесами одностороннего входа;
ХД — горизонтальные, межопорные, с рабочими колесами двустороннего входа;
ХИ, АХИ, ТХИ — погружные, вертикальные, с опорами вне перекачиваемой жидкости;
ХП, АХП — погружные, с опорами в перекачиваемой жидкости.
Насосы указанных типов должны изготовляться следующих конструктивных исполнений: М — моноблочные; Р — с повышенным (избыточным) давлением на входе; О — обогреваемые или охлаждаемые; С — самовсасывающие.

Для особо химически активных жидкостей изготовляют центробежные одноступенчатые насосы из керамических материалов и эпоксидных смол. Типы и основные параметры таких насосов регламентированы ГОСТ 22570—77. Согласно этому ГОСТу насосы Должны изготовляться с подачей от 3 до 460 м3/ч и напором от 6 До 95 м. Наибольшее распространение имеют насосы типа X, АХ и ГХ. Эти насосы изготовляют на унифицированных опорных стойках и подшипниках. На рис. 2.28 показан разрез насоса X 20/31.

1 — рабочее колесо; 2 — сальник; 3 — защитная втулка; 4 — вал насоса; 5 — кронштейн

Материал проточной части насоса — высококремнистый сплав. Из такого же материала выполнена и защитная втулка вала.
Ранее в обозначения насосов для химических производств входили диаметр входного патрубка и число быстроходности. В ГОСТ 10168—75 приведена таблица замены устаревших обозначений насосов. Например, насос X 20/31 ранее обозначался 2Х-6, а насос АХ 90/19—5АХ-9.

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH1)

- Максимальный напор до 160 м
- Температура рабочей среды: - 60 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации OH1 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH2)

Описание и технические характеристики

- Максимальный напор до 380 м
- Температура рабочей среды: - 150… +450 °C.

Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.

Конструкция и чертеж

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 6400 м³/час
- Максимальный напор до 180 м
- Температура рабочей среды до +160 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.

Основные параметры насоса

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)

Описание и технические параметры

Максимальный расход до 10000 м³/час
- Максимальный напор до 150 м
- Температура рабочей среды: -30 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)

Технические параметры

Максимальный расход до 1000 м³/час
- Максимальный напор до 250 м

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.

Расходные характеристики

Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.

Максимальный расход до 2000 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 650 м
- Температура рабочей среды до +200 °C

Основные узлы насоса

1 - Корпус
2 - Импеллер
3 - Изнашиваемые кольца
4 - Основной вал
5 - Уплотнения вала
6 - Корпус подшипника
7 - Подшипники
8 - Лабиринтные концевые уплотнения и дефлекторы

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации

Максимальный расход до 500 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 750 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.

Особенности конструкции

Корпус . Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.

Ротор насоса в сборе . Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.

Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.

Уплотнения вала . В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.

Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 1600 м³/час
- Максимальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды: - 40 +210 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствует типу BB3 и соответственно имеют центробежную многоступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и взаимно компенсированными рабочими колесами

Расходные параметры насосов

Многоступенчатые бочкообразные насосы, API 610 (конфигурация BB5)

Описание и технические характеристики

Предназначены для высокого давления, высокой температуры, высокой скорости, при работе в тяжелых условиях в технологических и промышленных сферах.

• Максимальный расход до 1100 м³/час
• Максимальный дифференциальный напор до 5000 м
• Температура рабочей среды до +400 °C

Центробежные насосы класса ВВ5 по API 610, также известные как «бочкообразные насосы» из-за цилиндрической формы наружного корпуса, – это насосы высокого давления с тремя или более лопастями. В качестве нагнетательных насосов на нефтеперерабатывающих заводах они создают высокое давление на вещества для перекачки их в реакционные колонны.

Особенности конструкции центробежных насосов

Конструкция для работы в тяжелом режиме полностью соответствует API610

• Корпус (усиленная двойная структура) . Цилиндрическая ковка из высококачественной высокосортной стали обеспечивает прочность, необходимую для безопасной работы при высоком давлении при любой температуре. Высокоточная ковка делает корпусные детали более надежными, чем литые корпусы.
• Внешний корпус с радиальным разъемом металл-к-металлу с прокладкой с контролем сжатия гарантирует превосходное уплотнение без смещения и обеспечивает герметичное удержание веществ с высокой температурой и под высоким давлением.
• Внутренний корпус выполнен с прецизионной обработкой заготовки из кованой стали, что улучшает конечные механические параметры - точность машинной обработки, малая шероховатость поверхности при гарантированной прочной структуре металла во всем теле корпуса.
• Ротор в сборе промышленного насоса – это основа любого вращающегося механизма – в первую очередь аккумулирует высокие технологии для достижения большой производительности и надежности.
• Балансировочный диск , уменьшает осевую нагрузку до оптимального уровня и продлевает срок службы подшипника. Балансировочный диск расположенный позади последнего импеллера, снижает распорное усилие на вал ротора, вызванное рабочими колесами, и таким образом уменьшает нагрузку на подшипники.
• Основной вал разработан для обеспечения минимального смещение вала, чтобы максимально повысить срок службы подшипника и уплотнения.
• Рабочие колеса (импеллеры) спроектированы с помощью новейших компьютерных программ анализа гидродинамики с тем, чтобы оптимизировать производительность и динамические характеристики. Рабочие колеса для минимизации вибраций вала и для его сбалансированного вращения зафиксированы на валу с помощью прессовых посадок, разрезных колец и двойных ключей.

1000 Количество ступеней в насосе До 20 Дифференциальный напор, м 200 Применяемые подшипники Радиально – упорные и/или аксиальные роликовые

Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS6)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 1200 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды от «-» 120 до +150 °C

Основное предназначение насосов API610 класс VS6 – это перекачка текучих веществ с низкой температурой, а также крайне летучих и горючих веществ при нефтегазоперерабатывающем и нефтехимическом производстве. Для нагнетания высокого давления насосы могут иметь до 20 лопастных ступеней. В вертикальных насосах также используются высокие технологии для предотвращения утечек опасных веществ и обеспечения безопасной, бесперебойной работы.

Конструкция и спецификация насоса для работы в тяжелом режиме

1 - Крепление ведущего элемента
2 - Муфта
3 - Вал насоса
4 - Уплотнения вала
5 - Ротор
6 - Изнашиваемые кольца
7 - Внутренняя втулка
8 - Головка
9 - Чаша
10 - Внешний корпус
11 - Нижний вкладыш
12 - Колонна

Центробежные насосы представляют собой огромную группу оборудования, используемого для перекачки различных жидкостей, подачи и отвода воды в условиях частных домовладений и больших производств. Горизонтальные центробежные насосы имеют свою классификацию и особенности конструкции. Они надежны и сравнительно недороги, поэтому получили широкое распространение во многих сферах и областях деятельности человека.

Как работает центробежный насос

Само название насоса говорит о том, что необходимый напор перемещаемая жидкость получает под действием центробежной силы, появляющейся в результате вращения внутреннего рабочего колеса при взаимодействии с ним жидкой среды.

Вода через всасывающий патрубок поступает внутрь корпуса, имеющего, обычно, спиралевидную форму. В нем располагается установленное на валу рабочее колесо, представляющее собой пару соединенных дисков и имеющее лопасти, отогнутые в обратную от направления вращения сторону. При движении лопастей вода, находящаяся между ними, отбрасывается за счет центробежной силы к стенкам внутреннего корпуса.

При движении колеса, в центре создается разряжение с повышением давления на периферии (у стенок), под действием которого жидкость выдавливается в сторону напорного трубопровода. Одновременно из всасывающего трубопровода внутрь корпуса насоса поступает следующая партия воды благодаря образовавшемуся в центре корпуса разряжению. В результате происходит ее постоянная циркуляция из подающего трубопровода через обратный клапан в напорную трубу.

Чем быстрее вращается рабочее колесо и больше его диаметр, тем сильнее будет центробежная сила и, как следствие, напор выходящей из насоса воды.

В многоступенчатых агрегатах жидкость из первой ступени поступает во вторую, затем в третью и т.д. Такое оборудование имеет более одного рабочего колеса, что сказывается на высоких мощностных характеристиках насосов.

Самовсасывающие насосы для начала работы не требуют предварительного заполнения водой всасывающего патрубка. Нормальновсасывающие агрегаты до включения должны быть залиты водой.

Основные узлы насоса центробежного типа

Ключевыми конструктивными элементами насоса считаются:

• корпус;
• приемный обратный клапан с сеткой, служащей для фильтрации каких-либо примесей;
• рабочие колеса (от 1 до 6);
• предохранительный клапан, оберегающий насос от возможного гидравлического удара
• задвижка;
• манометр;
• вакуумметр.

Особенности горизонтальных насосов

Основным отличием рассматриваемых насосных агрегатов является горизонтальное расположение рабочего вала (оси колес) и горизонтальный разъем корпуса, что относится к классическому варианту исполнения. Центробежные горизонтальные установки подразделяются по нескольким признакам и параметрам:

• по количеству ступеней и рабочих колес. Конструкция центробежных насосов предусматривает одноступенчатое или многоступенчатое устройство агрегатов. В свою очередь, горизонтальные одноступенчатые модели насосного оборудования могут изготавливаться с консольным валом;
• по производительности, или выходящему объему воды в секунду (час);
• по напору перекачиваемой жидкости – бывают низкого, высокого или среднего давления;
• по способу подачи жидкости. К рабочему колесу подвод воды осуществляется через односторонний вход, либо путем двойного всасывания;
• по варианту соединения с электродвигателем. Подсоединение производится при помощи муфт, клиноременной передачи со шкивом, через мультипликатор или редуктор;
• по типу двигателя. Горизонтальный центробежный насос может быть укомплектован дизельным или работающим от электрической сети переменного тока двигателем. Его модель и мощность во многом зависит от характеристик оборудования, а также от параметров и предназначения помещения, в котором предполагается установка агрегата;
• по типу всасывания – нормально- и самовсасывающие;
• по вакуумметрической высоте всасывания, определяющей глубину забора воды;
• по быстроте хода – тихо-, быстроходные и нормальные.

Производители стараются изготавливать центробежное насосное оборудование максимально бесшумным, чтобы работающий агрегат, установленный внутри помещения, доставлял как можно меньше неудобств обитателям дома. КПД крупных агрегатов достигает показателя 0,9, а небольших моделей – 0,6-0,7.

Виды горизонтальных насосов

Конструктивно, рассматриваемые насосные агрегаты подразделяются на:

• одноступенчатые, укомплектованные одним рабочим колесом. Используются в обычных условиях для перемещения воды;
• многоступенчатые, имеющие свое рабочее колесо в каждой ступени. В агрегатах они подсоединяются последовательно. Причем каждое последующее «отделение» отвечает за поднятие давления воды на более высокий уровень. Применяются многоступенчатые насосы в случае, когда подачу жидкости необходимо производить под большим напором.

Насосы двойного всасывания

Горизонтальный центробежный насос двухстороннего входа имеет нагнетательные и всасывающие патрубки, располагающиеся на одной оси в корпусе, называемом «in-line». Данный вид насосов отличается хорошей всасывающей способностью, благодаря расположенному в нем двойному колесу, а также двухстороннему подводу жидкости.

Оборудование обладает улучшенными, по сравнению с консольными насосами, кавитационными качествами, позволяющими закачивать жидкость с отметок, расположенных ниже нулевых уровней. С валом насоса электродвигатель соединяется посредством втулочно-пальцевой муфты.

Герметичные насосы

Агрегаты изготавливаются в герметичном корпусе в двух разных исполнениях:

• колесо устанавливается непосредственно на валу электродвигателя;
• для соединения насоса и двигателя используется магнитная муфта.

Герметичным насосам не требуется внешняя смазка и уплотнение вала, а их корпус исключает какие-либо протечки. Поэтому они предназначаются, в первую очередь, для перекачивания опасных жидкостей, в основном, в химической промышленности. Существует несколько видов агрегатов с герметичным корпусом:

• с обратной циркуляцией;
• с водяным охлаждением;
• с переходным фитингом или уплотнением.

Наиболее популярное насосное оборудование, имеющееся практически на каждом подворье. Оно предназначается для полива садово-огородных участков и водоснабжения дома в условиях отсутствия централизованных водопроводных сетей. Поверхностные насосы устанавливают на поверхности земли, что следует из их названия, либо внутри помещения.

При выборе оборудования следует обращать внимание на его производительность и напор, а также на тип всасывания (самовсасывающий, нормальновсасывающий).

Самовсасывающие насосы

Обладают высокой всасывающей мощностью в сочетании с экономичностью. Они имеют широкие возможности для использования и удобны в обслуживании. Отличительной особенностью самовсасывающих насосов является высокий показатель КПД, а также возможность регулирования мощности и простота обслуживания. Недостатком насосов подобного типа является необходимость их заливки до пуска, но к этому требованию всегда можно приспособиться.

Кроме традиционной и наиболее распространенной модели центробежного самовсасывающего насоса, оборудование изготавливают в нескольких модификациях, в зависимости от предполагаемых условий работы.

Несколько из них:

• для горячей воды – комплектуются камерами охлаждения;
• для воды с высоким процентом минерализации – используются в угольных шахтах;
• для трансформаторного масла – предназначаются для турбогенераторов.

Другие виды горизонтальных насосов

Центробежные насосы представляют наиболее многочисленную группу насосного оборудования, к одной из подгрупп которой относятся горизонтальные насосы. Они имеют различное функциональное предназначение и область применения. Некоторые перекачивают чистую воду, другие – слегка загрязненную, а специально изготовленные агрегаты используют для транспортировки агрессивных или слишком горячих жидкостей.

Кроме вышеперечисленных, горизонтальные насосы бывают:

• со спиральным корпусом;
• взрывозащищенные;
• высокооборотные;
• с открытым рабочим колесом и др.

Перечислить все возможные модификации горизонтальных центробежных насосов вряд ли получится. Их слишком много, чтобы можно было упомянуть обо всех в нашей статье.

Вертикальные насосы, конструктивной особенностью которых является соответствующее их названию расположение вала и рабочего колеса, нашли широкое распространение как в быту, так и в различных отраслях промышленности. Благодаря вертикальной компоновке вала, рабочего колеса и корпуса для установки этого оборудования не требуется много места, что и является одной из основных причин его высокой популярности. Вертикальный насос в зависимости от модели может использоваться в качестве автономного мобильного устройства, а также элемента системы водоснабжения или водоотведения.

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 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.

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.

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.

Следует иметь в виду, что электронасосы вертикального типа нельзя запускать, пока внутренняя часть их корпуса не заполнится жидкостью. Если пренебречь этим требованием, то насос будет работать на холостом ходу, что может привести к его перегреву и, соответственно, преждевременному выходу из строя.

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.

Принцип действия

Основным элементом конструкции центробежного насоса вертикального типа является рабочее колесо, оснащенное лопастями. В вертикальных многоступенчатых насосах таких колес, закрепленных на валу, несколько, что и позволяет увеличить эффективность использования данного оборудования. Рабочие колеса этих центробежных электронасосов представляют собой два диска, закрепленных на вертикальном валу, которые располагаются друг от друга на определенном расстоянии и соединены между собой лопастями, изгибающимися в сторону, противоположную направлению вращения самого колеса.

Принцип, по которому работает насос центробежный вертикального типа, заключается в следующем:

1. При вращении колеса во временной рабочей камере, сформированной двумя близлежащими лопастями, создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее жидкости через входной патрубок.
2. После того как жидкость попадает во временную рабочую камеру и начинает вращаться вместе с перемещающими ее лопастями, на нее начинает действовать центробежная сила, прижимающая ее к стенкам внутренней камеры.
3. При попадании в область выходного патрубка жидкость, уже находясь под давлением за счет воздействующих на нее центробежных сил, выталкивается в напорную магистраль.

При вращении рабочего колеса центробежного электронасоса с закрепленными на нем лопастями всасывание перекачиваемой жидкости и ее выталкивание в напорную магистраль происходит в непрерывном режиме. Таким образом, за один оборот колеса происходит несколько циклов всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкой среды.

Вал электронасоса, на котором закреплено его рабочее колесо, для обеспечения легкости и точности вращения помещается в подшипниковые узлы, а между подвижными и неподвижными деталями устройства устанавливаются уплотнительные элементы сальникового типа.

Отдельные модели вертикальных насосов погружного типа могут устанавливаться даже в трубопроводах соответствующего диаметра, что позволяет значительно повысить эффективность перекачивания жидких сред. Всасывающий и напорный патрубки у таких моделей располагаются на одной оси.

Многоступенчатые насосы вертикального типа

В центробежных вертикальных насосах многоступенчатого типа перекачиваемая жидкость до поступления в напорный патрубок последовательно проходит все секции устройства, что позволяет значительно увеличить напор рабочей среды на выходе. В зависимости от модели насосы данного типа могут содержать в своей конструкции различное количество рабочих колес (от 2 до 10), которые фиксируются на одном валу, но располагаются в отдельных модулях каждое.

Модули многоступенчатого вертикального насоса размещаются в одном кожухе, который устанавливается между всасывающей и напорной камерами устройства. Все элементы корпуса многоступенчатого электронасоса, патрубки которого располагаются в одной горизонтальной плоскости, стягиваются шпильками, а стыки между ними герметизируются при помощи уплотнительных элементов.

Как уже говорилось выше, многоступенчатые центробежные насосы за счет особенностей своей конструкции позволяют значительно увеличить напор перекачиваемой жидкой среды на выходе. Напор потока жидкости, создаваемый многоступенчатым насосом, складывается из суммы значений напоров, формируемых каждой его ступенью.

Правила выбора и обслуживания

Значительно продлить срок службы центробежных насосов, а также обеспечить их безаварийную эксплуатацию позволяет соблюдение несложных правил их использования и технического обслуживания. Чтобы минимизировать влияние внешних факторов, способных вывести центробежные насосы из строя, следует дооснастить такие установки рядом дополнительных элементов. Такими элементами, в частности, являются:

• сетчатый фильтр и задвижки, которые защитят насос от попадания в его внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды;
• обратный клапан, не дающий перекачиваемой жидкости уйти обратно в скважину, то есть исключающий работу насоса вхолостую и, соответственно, перегрев устройства и его выход из строя;
• манометр, устанавливаемый на трубе, по которой жидкая среда всасывается насосом (наличие манометра даст возможность контролировать давление жидкости во входном патрубке и тем самым не допускать возникновения кавитационных процессов);
• манометр, предназначенный для контроля уровня давления внутри самого насоса (наличие такого прибора позволит не допустить возникновения гидроударов).

Эффективность работы трубопроводной системы, которую обслуживает центробежный насос, во многом определяется и тем, насколько правильно выбрано такое устройство. Выбирая как наземные, так и погружные и полупогружные вертикальные насосные устройства, следует ориентироваться на следующие параметры:

• мощность, потребляемую приводным электродвигателем;
• производительность;
• напор водной струи, который в состоянии создавать насос;
• размеры корпуса;
• материалы изготовления деталей, которые будут контактировать с перекачиваемой средой.

Наиболее распространенная разновидность водяных насосов — центробежные агрегаты, в зависимости от конструктивных особенностей классифицируется на две группы: насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.

В данной статье мы поговорим об их различиях, устройстве, принципе действия, преимуществах и недостатках. Также будет рассмотрен ассортимент продукции ведущих производителей центробежных насосов, компаний Grundfos и Lowara.

1 Принцип действия и конструктивные различия

Центробежные насос — оборудование, перекачивающее рабочую жидкость за счет центробежной силы, которая создается в результате вращения лопастного барабана. Такие агрегаты имеют металлический либо стальной корпус, внутри которого расположен электропривод и вал вращения. На валу жестко зафиксирован барабан, который может быть открытым (состоит из одного диска и боковых лопастей) либо закрытым (два диска, между которым размещены лопасти).

Лопасти барабана располагаются под углом, они направлены в обратную к направлению его движения сторону, что нужно для обеспечения максимально эффективного захвата воды. На корпусе агрегата имеют два патрубка — всасывающий и подающий (напорный), через которые циркулирует перекачиваемая жидкость.

При заполнении корпуса насоса водой начинает вращаться барабан, вода попадает в лопасти и в результате движения колеса под напором отбрасывается к напорному патрубку. В результате этого в зоне выпускного патрубка создается зона высокого давления, тогда как в центральной части барабана — зона разрежения, под воздействием которой вода начнет поступать через всасывающий патрубок насоса. Данный принцип обеспечивает непрерывную подачу жидкости циркуляционными насосами любого типа. В отличие от поршневых агрегатов, они не имеют проблем с неравномерным, пульсирующим напором, что значительно расширяет сферу применения такой техники.

Рассмотрим устройство одноступенчатого агрегата:

1. Корпус, также именуемый улиткой (на схеме представлен горизонтальный тип корпуса).
2. Лопастное колесо.
3. Уплотнение рабочего вала.
4. Вал вращения.
5. Уплотнение камеры с масляной ванной.
6. Подшипниковая опора.
7. Несущая опора.
8. Отверстия для контроля за уровнем масла в камере.

Одноступенчатые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо, тогда как многоступенчатый насос — два и более. При этом их принцип действия остается идентичным, улучшаются лишь эксплуатационные характеристики оборудования — производительность (количество перекачиваемой воды в минуту) и напор (максимальное расстояние, на которое может быть перекачана жидкость). Напор указывается в метрах, которые свидетельствуют о расстоянии перекачки по высоте, чтобы узнать максимальную длину транспортировки жидкости напор необходимо умножить на 10.

В зависимости от конструктивного устройства многоступенчатый центробежный насос может быть секционным либо спиральным. Секционный агрегат отличается тем, что перекачка жидкости осуществляется последовательно — из первого барабана в следующий. Максимальная производительность, которую может развить секционный насос на сегодняшний день составляет 900 м 3 /ч при напоре 1900 м.

1.1 Устройство центробежного насоса (видео)

1.2 Преимущества и недостатки центробежных агрегатов

Широкое распространение насосного оборудования, работающего по принципу центробежной силы, объясняется наличием у данной техники ряда эксплуатационных преимуществ, к которым относится:

• компактные размеры и небольшой вес за счет прямого соединения вала вращения с двигателем, конструкция не предполагает наличие каких-либо передаточных механизмов;
• надежность и долговечность, отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
• плавная подача рабочей среды, нулевой риск возникновения гидравлических ударов;
• возможность работать с загрязненными жидкостями, содержащими в составе механические частицы, что достигается за счет отсутствия в конструкции клапанов;
• доступная стоимость за счет простоты конструкций.

Единственным недостатком данных агрегатов является сравнительно низкий КПД при работе в режиме малой производительности. Особенно критичной данная проблема стает при необходимости перекачки небольшого объема воды под высоким давлением.

Также как недостаток можно рассматривать невозможность быстрого запуска оборудования, поскольку перед началом перекачки корпус насоса необходимо заполнить водой. В целом же, для производительной работы центробежные насосы являются лучшим выбором.

2 Классификация оборудования

Как многоступенчатые, так и одноступенчатые агрегаты, в зависимости от положения оси рабочих колес в пространстве, классифицируются на:

• горизонтальные;
• вертикальные.

В горизонтальной конфигурации, как правило, выполняются крупногабаритные промышленные агрегаты для стационарной установки, также горизонтальные агрегаты используются в насосных станциях автоматического водоснабжения, в которых они сопряжены с корпусом гидроаккумулятора. Вертикальное оборудование более распространено в сфере бытовой эксплуатации, в таком корпусе делаются все разновидности скважинных насосов, дренажные и фекальные агрегаты.

Также одним из основных факторов классификации центробежного оборудования является его разделение на типы в зависимости от положения корпуса агрегата относительно перекачиваемой жидкости, согласно которой насосы бывают поверхностные и погружные.

Конструктивно погружное оборудование может обеспечить перекачку до 16 м3 жидкости в час при напоре до 200 метров. Практически все скважинные насосы погружные, так как они могут поднимать воду с большой глубины (40 метров и более), тогда как поверхностные агрегаты в принципе не способы высасывать воду с глубины более 10 метров.

Среди отличий также выделим то, что погружные установки значительно тише, чем поверхностные, что важно при монтаже насосной станции внутри жилого помещения. Однако поверхностный насос проще в обслуживании и ремонте, так как он не обладает полностью герметичным корпусом.

Рассмотрим оставшиеся классы центробежного оборудования:

• в зависимости от развиваемого давления подачи: до 0.2 МПа — низкого, до 0.6 МПа — среднего и свыше 0.6 МПа — высокого давления;
• по коэффициенту быстроходности — тихо, нормально и быстроходные;
• по функциональному назначению — водяные, пожарные, нефтяные, дренажные, фекальные;
• по типу соединения колеса с двигателем — консольные, приводные, муфтовые.

КПД работы таких агрегатов непосредственно зависит от их быстроходности, скорости вращения колеса и конструктивного исполнения. Так, компактные одноступенчатые насосы имеют КПД 0.6-0.7, крупногабаритные — 0.9-0.92.

2.1 Производители и популярные модели

Ведущими мировыми производителями центробежного оборудования являются компании Lowara (Италия) и Grundfos (Дания). Оба производителя поставляют на рынок агрегаты как для бытовой, так и для промышленной эксплуатации. В ассортименте итальянцев представлены пять линеек насосной техники:

Тогда как итальянская компания специализируется на многоступенчатой технике, лидирующие позиции в сегменте одноступенчатых агрегатов занимают насосы производства фирмы Grundos. В ассортименте компании горизонтальные агрегаты представлены серией JP (в которую входит популярный одноступенчатый насос Grundfos JP 5), вертикальные — сериями TP (оборудование в стандартном исполнении) и TPD (насосы типа ин-лайн).