Устройство центробежного насоса: принцип работы, схема, технические характеристики

Центробежные насосы – простое и надежное решение, когда необходимо организовать водоснабжение или перекачку различных жидких сред. Устройство центробежных насосов имеет понятную механику работы. Свое применение центробежные насосы нашли в промышленности или бытовой сфере.

Производители предоставляют возможность выбора из большого числа моделей центробежных насосов, которые будут соответствовать любым потребностям владельца.

Table of Contents

Устройство

Устройство центробежного насоса гениально и просто и состоит из таких деталей, частей насоса как:

двигатель;
рабочее колесо с лопастями;
вал насоса, поддерживающийся подшипниками;
резиновые уплотнители, защищающие от протечек;
корпус центробежного насоса (в виде улитки);
патрубки – на входе располагается на оси центробежного насоса, на выходе имеет касательное расположение относительно корпуса, находится у внешней стенки.

Дополнительные элементы конструкции

Кроме базовых элементов оборудование часто оснащается дополнительными деталями, что дает возможность значительно расширить спектр работ центробежного насоса:

шланги, обеспечивающие выход или подачу воды;
фильтр;
датчик сухого хода, который блокирует насосное устройство в случае отсутствия в магистрали жидкости;
обратный клапан;
вентили, которыми регулируется мощность подачи напора насоса.

Также конструкция может быть оснащена вакуумметром (контролирует разреженность воздуха) или манометром (показывает давление напора воды).

Принцип работы и область применения

Принцип действия центробежного насоса следующий, при запуске двигателя начинает вращаться рабочее колесо. В это время лопасти, расположенные на его поверхности, захватывают жидкость и переносят ее за собой. По мере движения жидкости от входа к выходу происходит постепенное повышение давления.

За счет этого давления жидкость перемещается дальше и выталкивается в выходной патрубок. Под действием разрежения, которое возникает в центре центробежного насоса, происходит всасывание из приемного патрубка следующей порции жидкости. Как видно принцип работы центробежного насоса оригинален и прост.

Чаще всего центробежные насосы применяются для прокачки воды. Такие водяные насосы начали применять в 19-м веке, постепенно развеваясь до нашего времени они достигли совершенства.

Сфера применения таких насос для воды обширна, центробежные насосы относятся к группе динамических гидравлических машин. Область применения затрагивает пищевую, химическую и угольною промышленность, водоснабжение и водоотведение, теплоэнергетику, ракетную и авиационную технику и т.д.

Рабочее колесо

Среди основных элементов выделяют обод, ступицу, ведущий диск, лопатки и обтекатель. У рабочего колеса может быть от 5 до 8 лопаток. Они загнуты в сторону, противоположную вращению турбины.

Типы рабочих колес

Разновидности рабочих колес центробежного насоса:

Закрытое. Это наиболее распространенный тип. Такие колеса имеют самый высокий коэффициент полезного действия. В конструкции устройства отсутствует ступица и обтекатель.
Открытое. В таких колесах нет обода и диска. Соединения ведущего вала происходит с лопастями. Благодаря большим зазорам жидкость может перекачиваться с крупными включениями. Уровень КПД составляет не более 40%. Именно из-за этого в современных центробежных насосах редко используются колеса открытого вида.
Полузакрытое. Нет обода, за счет чего колеса не засоряются, а срок эксплуатации центробежного насоса значительно продлевается. Но отсутствие обода понижает КПД рабочего колеса.

Расчет подачи и напора

Подача центробежного насоса – это величина, определяющая, сколько жидкости было израсходовано через напорный патрубок насоса. Чтобы рассчитать напор, принимают во внимание разницу между полным напором на всасывании и на линии нагнетания. Для определения величины используют следующую формулу:

H=ZH-ZB+(PH-PB)/(Pg)+(V2H-V2B)/(2g),

где ZH – геометрическая высота всасывания, ZB – геометрическая высота нагнетания;
P – давление (всасывания или нагнетания);
V – скорость (всасывания или нагнетания);
P- плотности жидкости (всасывания или нагнетания);
g – ускорение свободного падения.

Схема центробежного насоса

Чертеж центробежного насоса

Детальный чертеж в большом формате, но без спецификации

Насос в разрезе

Принципиальная схема

Технические характеристики центробежного насоса

Технические характеристики центробежного насоса наведем на примере…..

Подготовка к работе

Существуют определенные типы центробежных насосов, которые перед запуском не требуют никаких подготовительных мероприятий. В эту категорию входят в основном промышленные центробежные насосы, постоянно наполненные жидкостью. Гидронасосы, используемые в бытовых целях, перед запуском должны пройти определенные этапы подготовки к эксплуатации.

Заливка воды из трубопровода

Необходима при монтаже водопроводных систем с трубопроводом. Часто такой метод актуален, когда нужно поднять воду из колодца. Монтаж центробежного насоса от уоровня воды должен быть на расстоянии, не превышающем размер, прописанный в техпаспорте. Чтобы предупредить слив жидкости назад, на всос трубопровода ставят обратный клапан. Включение двигателя возможно только после полного заполнения жидкостью трубопровода и корпуса.

Заливка воды необходима только один раз, когда осуществляется первый запуск центробежного насоса. В случае правильной работы клапана вода не будет сливаться обратно. Следовательно, при каждом следующем запуске контур будет оставаться наполненным.

При редком использовании обвязку центробежного насоса необходимо сделать так, чтобы вода подавалась на всасывание, то есть выполняют байпасное регулирование – вода подается до момента выхода всего воздуха из заполняемого контура.

Заливка центробежного насоса путем отсасывания воздуха эжектором производится при подаче рабочей воды в эжектор из напорного трубопровода при открытии крана 1.

Заливка воды из резервуара

Для заполнения гидравлической части потребуются емкости с водой. Чтобы обеспечить самостоятельную подачу жидкости, резервуары монтируют выше центробежного насоса. После запуска центробежного насоса вентиль закрывается на магистрали заполнения. Для автоматизации процесса в емкость помещают поплавковый клапан. При полном заполнении бака он будет закрываться самостоятельно.

Иногда применяют баки-аккумуляторы, устанавливаемые на всасе центробежного насоса. Тогда подача воды будет осуществляться из нижней точки резервуара. Бак нужно выбирать такой емкости, чтобы она в 2 раза превышала объем трубопровода на всасе и полостей центробежного насоса. Если система будет полностью загерметизирована, то при последующем включении центробежного насоса нет необходимости заполнять емкость водой.

Классификация

Классификация центробежных насосов может быть произведена по-разному, их можно разделить на виды учитывая функционал и условия эксплуатации. Разделение на виды центробежных насосов могут быть следующими.

По конструкции узлов

Принимая во внимание этот критерий, центробежные насосы можно разделить на следующие типы:

в зависимости от количества рабочих колес — много- и одноступенчатые;
с закрытой и открытой турбиной;
направленные, кольцевые, спиральные;
по размещению напорный патрубок насоса на входе – одно- или двусторонние.

По способу расположения

Бывают поверхностные и погружные. Центробежные насосы для скважины устанавливают на поверхности земли рядом со скважиной или другим источником воды. Откачивание жидкости происходит через трубу или шланг, помещенный в подземный источник.

Центробежные насосы погружного типа помещают в саму скважину, из которой будут перекачиваться жидкость. Фиксируют такие центробежные насосы при помощи троса, один конец которого привязывают к корпусу, а другой крепят к специальной перекладине, которая находится на поверхности земли.

По типу перекачиваемых сред

К этой категории относят центробежные насосы, имеющие минимальный уровень защиты. Выделяют землесосные, кислотные, водные, фекальные и прочие.

Прочие разновидности

Среди иных типов выделяют вертикальные и горизонтальные. Первые отличаются меньшей эффективностью. Однако их удобно применять, если место под установку ограничено.

Также центробежные насосы могут быть:

консольные;
моноблочные.

В зависимости от назначения центробежные насосы подразделяются на:

универсальные – в основном используется в быту для перекачивания чистой воды;
циркуляционные – входят в комплектацию некоторых кондиционирующих систем;
дренажные – имеют систему фильтрации, используются для перекачивания грязных жидких сред;
конденсатные;
сетевые – ими могут комплектоваться системы отопления и ГВС.

Распространенные поломки и методы их устранения

Некоторые неполадки можно исправить только при помощи опытных специалистов. Но ряд поломок подлежат самостоятельному устранению. Среди наиболее часто встречающихся неисправностей выделяют следующие:

Уменьшение напора. Рекомендуется проверить состояние напорный патрубок насоса. При установке на них фильтров – выполнить очистку. На стенках трубопровода на входе также убрать налет.
Снижение напора. С помощью манометра определить давление воды на выходе. В случае несоответствия нормальным значениям частота вращения привода должна быть повышена.
Шум, вибрации. Для устранения этой неполадки требуется замена сальников и подшипников. Причина может быть в ослаблении соединений на корпусе. Перед их затягиванием насос должен быть отключен от сети.
Протечки, большой напор. Необходимо снизить подачу. Для этого на входе достаточно поставить контролирующую арматуру. На выходе в таком случае монтируется гидроаккумулятор с датчиком.
Повышенное выделение тепла. Такая поломка сигнализирует о проведении профилактических работ – замена смазки, очистка контактов и клемм, проверка подшипников и затяжки сальников

Достоинства и недостатки

Популярность центробежным насосам придает ряд преимуществ, среди которых выделяют:

простоту в монтаже и эксплуатации;
универсальность – можно качать жидкие среды любой плотности и загрязнения;
долгий срок работы;
хорошую производительность;
возможность поднимать жидкие среды с различной глубины;
стабильность подачи и напора.

К недостаткам можно отнести некорректную работу (в некоторых случаях) при высоком давлении, а также необходимость заливать в корпус воду перед запуском. Рассмотрев все преимущества и недостатки центробежных насосов, можно прийти к выводу, что устройство по-настоящему незаменимо.

Эксплуатация и ремонт

Если центробежный насос правильно установить, он прослужит долго. Часто причиной снижения производительности становятся проблемы с составляющими трубопровода. Поэтому. Прежде чем переходить к разборке агрегата, стоит проверить систему.

Если засоряется фильтр грубой очистки на всасывающем трубопроводе, поток срывается, происходит кавитация. Увеличение высоты всасывания, неплотное соединение ведут к поломке центробежного насоса.

Часто дефекты образуются на узлах уплотнения вала. Чтобы не допускать протечек, не рекомендуется использовать сальниковую набивку. Работа торцевого уплотнения во многом зависит от соосного расположения двигателя и валов. Чтобы не допускать протечек, уплотнительные кольца должны располагаться в одной плоскости.

Если начинает бить вал насоса, снижается его производительность, значит дело в разрушении подшипников или износе дорожек. В этом случае без опыта не стоит пытаться починить его самостоятельно. Желательно обратиться к специалисту.

Центробежный насос – несложная в установке и эксплуатации оборудование. Для бесперебойной его работы и продления срока службы главное придерживаться всех рекомендаций производителя и выбирать устройство в соответствии с его целевым назначением.

Итак, мы кратко разобрали устройство и принцип действия центробежных насосов, что он лопастной, разобрали его строение, изучили схемы. Теперь легче будет подобрать помпу для ваших нужд, будь то скважинный гидронасос или оборудование для производства.