Виды центробежных насосов

Центробежные — одни из самых распространенных видов насосных агрегатов для перекачки воды и сравнимых с ней по свойствам жидких сред. Они применяются в водоснабжении, отоплении. Их конструкция обеспечивает высокую эффективность при перекачке чистой воды. 

В этой статье мы приведем наиболее распространенные виды центробежных насосов, расскажем об особенностях их подключения и обслуживания.

Принцип действия

Название насосов «центробежные» отражает основной принцип конструкции. Он состоит в наличии рабочего колеса особой формы с тонкими лопатками, направленными от центра к краю круга. Они загнуты в сторону, противоположную вращению вала. 

Во время вращения рабочего колеса вода отбрасывается от центра крыльчатки к ее краю под воздействием центробежной силы. Что и объясняет название агрегатов. Кинетическая энергия вращения вала двигателя и связанного с ним рабочего колеса позволяет разгонять жидкую среду до высокой скорости. Чем больше оборотов в единицу времени совершает крыльчатка, тем большее ускорение придается жидкой среде.

Формировать правильный поток позволяет особая форма гидравлической части устройства. Ее часто сравнивают с раковиной улитки. Классическая схема центробежного насоса предполагает забор воды в центре рабочего колеса. Этому способствует образующая в этом месте зона низкого давления. Вода всасывается во входной патрубок, чтобы заместить вакуум, образованный из-за вращения колеса. 

Спиралевидный корпус гидравлической части выполнен таким образом, что расстояние от его стенки до крыльчатки постепенно увеличивается. В точке, где оно достигает максимума, организуется выходное отверстие. Оно находится в зоне максимально высокого давления. Вода под его действием отправляется в присоединенную трубу или шланг.

Какие бывают центробежные насосы, их классификация

Ниже мы рассмотрим несколько классификаций, позволяющих определить, какими бывают центробежные насосы, и укажем, для каких целей они демонстрируют наибольшую эффективность.

По способу организации входного отверстия

По способу организации входного отверстия агрегаты могут быть:

• С односторонним всасыванием. К этой категории относятся классические центробежные агрегаты для перекачки воды. Вода поступает в проточную часть только через одно отверстие. Преимущество таких моделей — компактность. Простота конструкции позволяет производителю уменьшить стоимость оборудования.

• С двухсторонним всасыванием. В этом варианте исполнения корпус насоса имеет два входных отверстия. Поскольку вода к рабочему колесу поступает с обеих его сторон одновременно и с равной скоростью, обеспечивается равномерное распределение нагрузок. Что сказывается на долговечности механизма, подшипников. Также достигается большая эффективность работы устройства. Модели с односторонним всасом показывают сравнительно больший, чем у односторонних, напор при той мощности силовой установки.

По способу установки

По способу установки центробежные насосы бывают трех основных видов:

• Погружные. Во время работы полностью погружены в жидкость. Корпус имеет влагозащиту на уровне IP68. Что позволяет защитить электромотор и электронные компоненты от попадания влаги. Между рабочим колесом и ротором двигателя устанавливаются сальники и уплотнители, устойчивые к трению. Охлаждение корпуса осуществляется за счет окружающей его жидкости.

• Полупогружные. Проточная часть с рабочим колесом расположена в жидкости. Что позволяет эффективно охлаждать вращающиеся и трущиеся детали. Электрическая установка находится вне бака или емкости. С жидкостью не контактирует.

• Поверхностные. В этом варианте исполнения за пределами жидкости находится весь агрегат. Жидкость к проточной части подается с помощью трубы или труб — в случае модели с двухсторонним всасыванием. Обеспечение герметичности для электродвигателя при поверхностной установке не требуется. Что позволяет снизить стоимость насоса.

Важным преимуществом поверхностных и полупогружных моделей считается удобство обслуживания. Их не нужно извлекать из жидкости для осмотра и ремонта. Некоторые операции, например, обслуживание электродвигателя, можно проводить, не отключая центробежный насос от системы.

Для погружных центробежных насосов производители предусматривают два способа монтажа:

• Подвес. Такой способ монтажа используется при установке центробежных скважинных насосов. С помощью подвеса из полимерного шнура агрегат подвешивается внутри обсадной трубы. Для этого над скважиной оборудуется специальная конструкция из профильной трубы, уголка, иных элементов.

• На лапах. Такие агрегаты устанавливаются на дно колодца, накопительной емкости. Они рассчитаны таким образом, чтобы надежно удерживать корпус агрегата в вертикальном положении и обеспечивать свободный доступ воды к его входному отверстию.

По особенности проведения пуска

По особенности проведения пуска после простоя центробежные насосы делятся на:

• Самовсасывающие. При начале вращения колеса такие устройства сначала откачивают накопившийся воздух из камеры и входной трубы. А затем приступают к перекачке жидкой среды. Если высота всасывания воды превышает возможности насоса, его камера требует заливки перед первым пуском.

• Не самовсасывающие. Требуют заливки камеры для старта после остановки. К этой категории относятся большинство погружных и полупогружных моделей. При их режиме эксплуатации самовсасывание не требуется.

По типу рабочего колеса

По типу рабочего колеса центробежные насосы могут быть:

• С закрытым колесом. В этом варианте исполнения крыльчатка представляет собой два диска одинакового диаметра с лопатками между ними. Такая конструкция обеспечивает максимальный напор при той же мощности силовой установки. Так как точно формирует возникающие потоки жидкости.

• С полузакрытым колесом. Крыльчатка представляет собой диск. На одной из сторон выполнены лопатки в виде ребер. Вторая гладкая. При установке крыльчатки обеспечивается минимальный зазор между лопатками и корпусом. Последний выполняет роль второго диска, если провести аналогию с колесами закрытого типа. Преимущество такой модели — сравнительная простота конструкции и невысокая стоимость. 

• С открытым колесом. Эти модели обладают лучшими эксплуатационными свойствами с точки зрения работы с загрязненными жидкостями. Эффективность, напор — минимальны, по сравнению с полузакрытыми и закрытыми колесами.

По количеству секций 

По количеству секций центробежные насосы могут быть:

• Односекционными/одноступенчатыми. Отличаются компактностью. В этом исполнении часто поставляются дренажные и скважинные насосы. Одноступенчатая модель имеет одно рабочее колесо, закрепленное на валу электродвигателя.

• Многосекционными/многоступенчатые. На вал насоса устанавливают сразу несколько одинаковых рабочих колес. Каждое предыдущее ускоряет воду и поставляет ее следующему. При том же диаметре корпуса многосекционный подход позволяет увеличивать подачу и напор.

По варианту компоновки элементов

По варианту компоновки элементов центробежные насосы могут быть следующих видов:

• Моноблок. Гидравлическая часть жестко соединена с электромотором. Они представляют собой единый корпус. При этом положение, по отношению к дну накопительной емкости, скважины может быть горизонтальное и вертикальное. В первом случае вал электромотора располагается во время работы горизонтально. Во втором — вертикально. Вертикальная компоновка удобна для установки в узкие скважины.

• Консольные. Гидравлическая часть и силовая установка устанавливаются на единую платформу — консоль. Валы двигателя и насоса связаны через разъемную муфту. Также встречаются модели с фланцевым жестким соединением. Преимущество такой конструкции — удобство обслуживания. Например, электродвигатель можно снять и заменить на аналогичный, не нарушая герметичности проточной части.

В промышленных консольных агрегатах дополнительно может устанавливаться масляная ванна с подшипниками. Она позволяет организовать эффективную смазку и охлаждение этого блока. С обеих сторон выполняются отверстия для вала, загерметизированные с помощью сальников.

Назначение центробежных насосов

Наиболее распространены модели циркуляционных насосов для чистой воды. Они предназначены для установки в скважинах — погружные, или над ними — поверхностные. Также центробежные агрегаты используются на этапах подъема воды в системах водоснабжения. В этих условиях их конструкция позволяет обеспечивать высокую эффективность и надежность.

Но центробежный принцип работы используется и в ряде специальных насосных агрегатов:

• Дренажные. Способны перекачивать загрязненную песком и небольшими — до 1 мм в поперечнике, камнями, воду. Применяются для осушения строительных котлованов, откачивания стоков из накопителей ливневых канализаций и прочих задач.

• Глубинные. Отличаются от стандартных моделей для чистой воды большим — до 200 метров и более, напором. Монтируются в скважинах, включая артезианские.

• Фекальные и санитарные. Применяются для перекачки воды, загрязненной твердыми, но не абразивными включениями. В частности, эти модели нашли применение в коммунальной сфере.

• Пищевые. От стандартных для воды отличаются проточной частью, изготовленной из качественной нержавеющей стали. При контакте с пищевыми смесями этот металл не ухудшает вкус и не вносит химических изменений в состав.

• Пожарные. Отличаются увеличенной подачей и напором. Используются для организации подачи воды к пожарным брандспойтам. В городе могут забирать воду из водопровода. В остальных случаях — из накопительных емкостей и пожарных водоемов.

• Шламовые. От дренажных отличаются большим размером абразивных частиц, перекачиваемых без вреда для проточной части и рабочего колеса.

• Взрывозащищенные. При изготовлении корпуса, проточной части и рабочего колеса используются материалы, не образующими искры при случайном контакте. Также во взрывозащищенном исполнении существуют требования к электродвигателю и его системе подключения.

Благодаря разнообразию видов центробежных насосов можно подобрать модель, подходящую для конкретных условий эксплуатации. Следуя основным принципам выбора и эксплуатации насосного оборудования, можно обеспечить его надежную и эффективную работу на протяжении длительного времени.

Автор статьи Александр Шихов