Центробежный насос — это агрегат, предназначенный для перекачивания жидкой среды. Этот вид оборудования получил широкое распространение в промышленном секторе, применяется в жилищно-коммунальном хозяйстве. Агрегат может комплектоваться бензиновыми и дизельными двигателями. Но подавляющее большинство моделей поставляется с электродвигателем. В этом исполнении агрегат приобретает максимальную эффективность, экологическую безопасность, долгий срок службы.
Сфера применения
Сравнительно простая схема центробежного насоса позволяет использовать его для перекачки жидких сред различной вязкости и степени агрессивности. Поэтому агрегат можно увидеть в составе:
- Систем водоснабжения. Центробежный насосный агрегат подходит для перекачки чистой, без твердых и абразивных включений, воды. Высокий напор, который способна развить эта модель, оказывается полезен при выкачивании жидкости из скважин, подачи ее в многоэтажные дома.
- Линий подачи технических жидкостей. В этом качестве агрегаты используют на производственных линиях.
- Систем орошения. Используемый в центробежном насосе принцип работы оказывается эффективен для организации полива полей. Во-первых, высокий напор позволяет подавать воду при значительной разнице в уровне между орошаемыми объектами и водоемами. Во-вторых, технические характеристики позволяют нагнетать жидкость в поливочные установки для распределения по большой площади.
- Комплекса оборудования для пожаротушения. Здесь также оказывается востребованной способность агрегата нагнетать воды с большим напором. При подключении к водопроводу, находящемуся под давлением, или к накопительной емкости насос центробежной конструкции способен быстро наполнить пожарные шланги. Это снижает время на подготовку к тушению пожара.
Принцип действия и особенности конструкции
Центробежный насос, общественное достояние, Wikimedia Commons
Рассмотрим описание устройства центробежного насоса на примере типовой модели с одной секцией. Многосекционные отличаются последовательной установкой нескольких аналогичных по характеристикам рабочих колес, объединенных на одном вращающемся валу.
Основные элементы конструкции центробежного насоса
Корпус
Агрегаты этого типа имеют металлический корпус узнаваемой формы. Она напоминает раковину улитки. Такая форма позволяет оптимизировать поток жидкости и эффективно направлять его к напорному патрубку. В большинстве моделей он располагается в верхней части корпуса.
Но есть изделия с иной компоновкой. В них входной и выходной патрубок располагаются на противоположных сторонах корпуса. Такая конструкция удобна для встраивания агрегата в трубопровод с помощью разъемных фланцевых соединений.
Если рассматривать центробежный насос в разрезе, то можно заметить, что корпус имеет узкую форму. Именно это и позволяет эффективно разгонять поступающую воду и обеспечивать высокий напор на выходе
Корпус может иметь кронштейны для монтажа к несущим балкам оборудования или на платформе — характерно для консольного исполнения агрегатов. В последнем случае аналогичные элементы для крепления будут расположены и на электродвигателе.
Рабочее колесо
Представляет собой крыльчатку с лапками особой формы. Их вид и профиль могут адаптироваться производителем под сферу использования агрегата для увеличения напора, снижения шума при работе и так далее.
Стоит отметить, что в большинстве моделей скорость вращения рабочего колеса стабильна. Она совпадает с количеством оборотов в минуту, совершаемых валом электродвигателя. Так как связана с ним с помощью муфты, диска с адаптером или иным способом. Также есть модели, в которых рабочее колесо жёстко зафиксировано на удлиненном вале электродвигателя.
Управлять скоростью вращения рабочего колеса возможно с помощью специальных устройств. Например, электродвигатель может оснащаться преобразователем частоты. Но это усложняет конструкцию агрегата и увеличивает его стоимость. Поэтому рациональнее будет подобрать модель, максимально подходящую по производительности и напору под технические требования проекта. И не менять скорость вращения колеса.
Наличие разъемного соединения между валом насосного агрегата и электродвигателя характерно для поверхностных моделей. Например, в консольных моделях используется муфта. Это удобно при проведении обслуживания. Электродвигатель можно снять, не разбирая корпус насосного агрегата и не нарушая его герметичности.
Конструкция погружного центробежного насоса может не предполагать возможности снятия силовой установки. Для ее обслуживания нужно разбирать корпус. Выполняется эта операция только после полного извлечения устройства из жидкости.
Электродвигатель и вал
Рассказывая, из чего состоит центробежный насос, нельзя обойти вниманием силовую установку. Существует два типа электромоторов по количеству фаз питания переменным током:
- Однофазные. Могут подключаться к стандартной электросети на 220 В. В однофазном исполнении выпускаются модели низкой мощности, до 300-500 Вт. Как правило, в промышленном оборудовании они не устанавливаются.
- Трехфазные. Подключаются к промышленным электросетям на 380 В. Электромоторы этого типа имеют три обмотки, подключенные к разным фазам. Сдвиг между ними составляет 120°. Это позволяет создаваемому ими электромагнитному полю равномерно разгонять ротор и обеспечивать мощный крутящий момент.
В мощных моделях для отвода тепла используется пассивная схема. На металлическом корпусе выполняются ребра, эффективно рассеивающие тепловую энергию и помогающие охладить механизм. Насосные агрегаты, работающие с нагретыми средами и эксплуатируемые при достаточно высокой температуре окружающей среды, могут комплектоваться рубашкой охлаждения. Циркулирующая в ней жидкость охлаждает мотор.
Вал закреплен в роторе электромотора. Он вращается синхронно с ним. Часть вала, проходящая в корпус насоса, оснащена системой сальников, уплотнителей и шарикоподшипников. Это позволяет снизить сопротивление вращению и обеспечить герметичность соединения. В промышленных моделях, рассчитанных на долгий срок непрерывной работы, внутри корпуса предусмотрена масляная ванна. Она служит для постоянной смазки подшипников.
Стоит отметить, что существуют модели центробежных насосов, рассчитанных на подключение к постоянному напряжению. Их можно встретить в различных машинах, автомобильной технике. Преимущество такого решения — возможность работы агрегата от аккумулятора или генератора с постоянным выходным током.
Всасывающий и напорный патрубки
Используются для подключения к оборудованию и трубопроводам. Могут оснащаться фланцами для присоединения к трубам и запорной арматуре. Задвижки, вентили, обратные клапаны могут устанавливаться до и после места монтажа агрегата на трубопроводе. Наличие запорной арматуры позволяет облегчить процедуру обслуживания оборудования.
Виды центробежных насосов
По положению относительно уровня жидкости насосы центробежного типа могут быть:
- Погружными. Оснащаются герметичным корпусом, в котором располагается и электродвигатель. Устанавливаются ниже уровня жидкости. За счет перекачиваемой среды осуществляется охлаждение механизма. Поэтому при установке могут оснащаться поплавочными выключателями, исключающими холостую работу, влекущую перегрев.
- Поверхностными. Отличаются высокой мощностью, сравнительной простотой обслуживания и невысокой стоимостью — в сравнении с погружными. Устанавливаются выше уровня жидкости. Являются самовсасывающими. Способны откачать воздух из подключенной к входному патрубку трубы. А затем начинают перекачивать воду.
Существует переходный тип агрегатов — полупогружные. При монтаже требуется, чтобы электродвигатель всегда располагался выше уровня жидкости. Например, такой насос можно установить в верхней части накопительной емкости с водой.
С точки зрения компоновки элементов выделяют:
- Горизонтальные. В этих насосах корпус расположен горизонтально. Как и электродвигатель, к которому он подключен. Рабочее колесо, как правило, располагается в плоскости, перпендикулярной входящему потоку.
- Вертикальные. Рабочее колесо расположено параллельно потоку. Вал двигателя перпендикулярен уровню жидкости — в погружных моделях. Вытянутый корпус удобен для монтажа агрегата в скважинах, колодцах.
Типовые решения в части монтажа и особенностей конструкции агрегатов:
- Консольные. Все элементы центробежного насоса монтируются на единую массивную платформу. Она позволяет гасить возникающие при работе вибрации. Также сборка на единой платформе обеспечивает сохранение центровки валов двигателя и агрегата.
- Встраиваемые в трубопровод. Входной и выходной патрубки практически соосны, находятся на одном уровне и оснащены фальцами. Это позволяет встроить центробежный агрегат в разрез трубопровода.
- Многосекционные. На одном валу собрано две и более одинаковых по характеристикам секций с рабочими колесами. Такая конструкция позволяет производителю увеличить производительность и напор агрегата. Секции поэтапно разгоняют воду, ускоряя поток и давление в выходном патрубке.
- С двусторонним входом. Жидкая среда в таких моделях поступает с двух сторон. Это способствует равномерному распределению нагрузки на рабочие элементы агрегата и его ось. Как следствие, снижается уровень шума при работе, обеспечивается долгий срок службы подшипников.
Дополнительное оборудование
Дополнительно в конструкцию центробежных агрегатов могут добавляться следующие опции:
- Датчики давления и измерительные приборы — манометры. Позволяют контролировать наличие давления в напорном патрубке. Манометр используется для визуального контроля. Датчик может подключаться к контроллеру насосной станции. По нему автоматика определяет, что один из агрегатов перестал работать, и может активировать резервный.
- Датчики перегрева. Также используются в системах автоматического управления насосным оборудованием. Позволяют своевременно выявить проблему и принять меры для ее устранения.
- Датчики холостого хода. Служат для определения ситуации, когда жидкости в насос поступает недостаточно. Т.е. корпус с установленным в нем рабочим колесом не наполняется и не охлаждается.
- Датчики уровня и состояния масла. Контролируют наличие смазки в масляной ванне. Могут определять момент попадания влаги в масло.
Особенности технического обслуживания
Как и любое промышленное оборудование, центробежные насосы требуют обслуживания. Производитель предписывает проводить визуальный осмотр агрегата на предмет появления неисправностей каждую смену. Чтобы диагностировать серьезные проблемы в скрытом в корпусе механизме, достаточно проверить свободу вращения вала. В норме для вращения достаточно силы рук рабочего. Сделав 3-4 оборота, нужно убедиться, что вал вращается свободно, нет скрипов и заклиниваний.
В состав работ по ежедневному обслуживанию насосного оборудования входит проверка герметичности сальников, отсутствие трещин и повреждений на корпусе, очистка его элементов от загрязнений — при их обнаружении.
Еженедельно проверяется уровень масла в камере, где расположены подшипники. Также проверяется достаточность смазки в запорной арматуре. Проверяется работоспособность приборов: манометр, вакуумметр. Контролируется сопротивление обмоток электромотора.
Ежемесячно проводится подтяжка сальников. Также с регулярностью не реже одного раза в неделю производитель рекомендует проверять качество центровки валов насоса и двигателя, при использовании муфтового соединения.
Разборка корпуса насоса рекомендуется не реже одного раза в год. Это позволяет выполнить более глубокую диагностику неисправностей, которые не проявляются визуально и не определяются по изменению характера шума при работе.
Автор статьи: Александр Шихов