Устройство и принцип действия центробежного насоса

9 апреля 2018

Насосы центробежного типа – один из наиболее популярных типов насосного оборудования. Современные производители предлагают множество моделей для бытового и промышленного применения. Устройства используются в технологических процессах, для забора жидких сред из скважин с последующей транспортировкой по горизонтали или подъемом на требуемую высоту, осушения подвалов. С помощью центробежных моделей организуют полив, водоснабжение животноводческих хозяйств, создают автономные системы водоснабжения.

Особенности конструкции и принцип действия центробежного насоса

Независимо от модели, центробежные агрегаты включают:

• Корпус с входным и выходным патрубками. Обычно имеет конфигурацию, напоминающую улитку.
• Электродвигатель. Для обеспечения бесперебойной работы двигатель располагают в герметичном пространстве, защищенном от попадания рабочих сред.
• Вал. Передает крутящий момент от двигателя к рабочему колесу, на внешней поверхности которого расположены лопатки. Они предназначены для перемещения рабочей среды по внутренней камере.
• Подшипниковые узлы. Облегчают вращение вала.
• Уплотнения. Защищают внутренние компоненты агрегата от контакта с рабочими средами.

Дополнительно в устройство центробежного насоса входят конструктивные элементы, повышающие функциональность, безопасность и эффективность его использования:

• Шланги различного назначения.
• Обратный клапан, предохраняющий аппарат от возврата рабочей среды.
• Фильтр грубой очистки, устанавливаемый перед агрегатом. Предохраняет внутренние узлы устройства от повреждения крупными механическими включениями.
• Измерительные устройства – вакуумметры, манометры.
• Запорно-регулирующая трубопроводная арматура.

Принцип работы насосного оборудования этого типа:

• При включении электродвигателя начинает вращаться рабочее колесо, расположенное в наполненном водой корпусе.
• Под воздействием центробежной силы происходит вытеснение воды к наружным участкам камеры, а затем под действием созданного избыточного давления – в напорный трубопровод.
• Благодаря созданию избыточного давления у наружных стенок камеры, в центре рабочего колеса давление снижается. В агрегат поступает жидкость из всасывающего трубопровода, что обеспечивает непрерывную работу устройства.

Классификация центробежных насосов

По конструктивному исполнению различают следующие виды насосного оборудования:

• В зависимости от количества рабочих колес, центробежные агрегаты называют одно- или многоступенчатыми. Многоступенчатые модели обеспечивают высокий напор. Колеса могут иметь два диска – задний и передний или только задний. Модели первого типа используются в трубопроводах низкого давления или для перекачки густых жидких сред.
• По ориентации корпуса в пространстве – горизонтальные и вертикальные. На корпусе могут быть расположены один или два всасывающих патрубка.
• По создаваемому давлению различают модели низкого (до 0,2 МПа), среднего (0,2-0,6 МПа), высокого (более 0,6 МПа) давления.
• По скорости вращения производители предлагают агрегаты – высокоскоростные, нормального и тихого хода.
• По назначению – центробежные насосы для перекачки воды, фекальные, дренажные, скважинные.

При выборе подходящей модели учитывают характеристики рабочего колеса:

• Материал изготовления. Сталь, чугун, медные сплавы – применяются для моделей, предназначенных для работы с неагрессивными средами. Для эксплуатации в контакте с химически активными средами востребованы колеса из современных керамических материалов.
• Технология производства. Литье и штамповка применяются для изготовления изделий, используемых в мощных агрегатах, клепка – для аппаратов низкой мощности.
• По конфигурации лопастей – прямых, загнутых в сторону вращения колеса или в противоположную сторону.

Поверхностные и погружные насосы: устройство, характеристики и области применения

Один из основных классификационных признаков – расположение установки во время работы.

Поверхностные агрегаты

Такие аппараты располагают на поверхности грунта, а в резервуар, емкость, водоем, колодец, отстойник опускают заборный шланг. Эти модели просты в монтаже, обслуживании и ремонте. Но есть и минусы, ограничивающие их область применения. К ним относятся:

• невысокая мощность, возможность забора жидкости с глубины не более 8-10 м;
• высокий риск поломки при работе на сухом ходу;
• меньшая, по сравнению с погружной помпой, производительность.

Погружные центробежные насосы

Агрегаты располагают в самой рабочей среде, фиксируя их с помощью троса на крепежном элементе, расположенном на поверхности грунта. К этим аппаратам предъявляются высокие требования по герметичности корпуса.

Преимущество погружных моделей – способность создавать высокий напор даже при небольших габаритах. К минусам относят сложность периодического обслуживания и проведения ремонтных работ.

При выборе подходящей модели центробежного насоса учитывают глубину, с которой будет производиться откачка жидкости и/или расстояние транспортировки по горизонтали, требуемую производительность, величину напора, характеристики рабочей среды, гидравлические показатели трубопроводной системы, энергоэффективность аппарата.

Устройство центробежных насосов

       Конструкции центробежных насосов весьма разнообразны, однако все они включают следующие основные элементы: подвод, одно или несколько рабочих колес, отвод, уплотнения и подшипники. Принцип действия центробежного насоса заключается в следующем. Жидкая среда через подвод попадает в спиралевидный корпус насоса с вращающимся в нем рабочим колесом. В процессе вращения рабочего колеса жидкая среда, находящаяся между его лопатками, благодаря центробежной силе поступает в отвод, а затем выбрасывается из насоса через напорный патрубок. Уходящая жидкость освобождает занимаемое ею пространство, поэтому у входа в рабочее колесо образуется разрежение, а на периферии — избыточное давление. Под действием разности атмосферного давления в резервуаре-приемнике и пониженного давления на входе в насос жидкость постоянно подсасывается в межлопастные каналы рабочего колеса. Таким образом осуществляется непрерывная подача воды, сточных вод или осадка.

Устройство центробежного насоса

       Основные конструктивные элементы центробежных насосов Подводы Подвод — часть корпуса центробежного насоса, которая служит для уменьшения потерь при входе перекачиваемой жидкой среды в рабочее колесо и улучшения кавитационных качеств насоса, позволяет создать равномерное и осесимметричное поле скоростей, сделать движение жидкости перед рабочим колесом установившимся. Подводы бывают либо осевыми, либо боковыми. Осевые подводы наиболее распространены в консольных и вертикальных насосах одностороннего входа. При этом наибольшее предпочтение отдают подводу в виде конфузорного патрубка как наиболее простому по конструкции. Боковые подводы применяют в насосах двустороннего входа, а также в большинстве многоступенчатых насосов. Боковые подводы могут быть нескольких типов: спиральные подводы, позволяющие получить определенный момент скорости на входе в рабочее колесо насоса; кольцевые подводы, не создающие момента скорости, и подводы в виде сужающихся колен.

Схемы подводов центробежных насосов: а — подвод в виде конфузорного патрубка; б — спиральный подвод; в — кольцевой подвод; г — подвод в виде сужающихся колен

     Спиральный подвод стабилизирует поток, улучшает условия входа его на лопасти рабочего колеса, позволяет снизить относительную скорость перекачиваемой жидкой среды, а следовательно, и потери в каналах рабочего колеса, связанные с диффузорностью. Кольцевой подвод не обеспечивает создание равномерного поля скоростей по обе стороны вала насоса и заметно снижает КПД насоса, зато такой подвод прост по конструкции. Подвод в виде сужающихся колен обеспечивает хорошие гидравлические условия для входа перекачиваемой жидкости в рабочее колесо насоса, но габаритные размеры у насосов с таким типом подвода больше, чем у насосов с кольцевым подводом. Рабочие колеса Рабочее колесо предназначено для преобразования механической энергии, получаемой насосом от привода, в гидравлическую энергию и передачи ее перекачиваемой жидкой среде (воде, сточным водам, осадку и др.). Для центробежных насосов изготавливают радиальные рабочие колеса. При этом существует несколько конструкций рабочих колес. Рассмотрим основные из них. Наиболее распространенным рабочим колесом является рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа, которое состоит из переднего (внешнего) диска и заднего (внутреннего) диска, переходящего к центру рабочего колеса в ступицу, которой рабочее колесо крепится к валу насоса. Между дисками размещены лопатки, имеющие либо цилиндрическую, либо пространственную форму. У рабочих колес водопроводных насосов обычно 6–8 лопаток, у рабочих колес канализационных насосов — 1–4 лопатки. Рабочее колесо двустороннего входа имеет большую подачу, чем рабочее колесо одностороннего входа того же диаметра. Рабочее колесо открытого типа используется иногда в небольших насосах, не имеет переднего диска и сопрягается с передней крышкой насоса с малым зазором. У насосов с таким рабочим колесом пониженный КПД в связи с увеличением гидравлических потерь напора. В большинстве случаев рабочие колеса производят литыми, заливкой металла в форму, и только в особых случаях, для крупных насосов, диски и лопатки рабочего колеса изготавливают отдельно литьем или другим способом и потом соединяют с помощью сварки. Для изготовления рабочих колес в основном используется чугун, который обеспечивает достаточную их прочность, позволяет упростить технологию производства и сократить их стоимость. Однако при вращении в рабочих колесах крупных насосов от действия центробежной силы возникают большие напряжения, способные разрушить металл. Поэтому для таких насосов рабочие колеса изготавливают из обычной углеродистой стали, прочность которой по сравнению с чугуном значительно выше.

 Некоторые типы рабочих колес для центробежных насосов: а — рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа; б — рабочее колесо открытого типа

       Для специальных насосов, перекачивающих жидкую среду, содержащую абразивные материалы, рабочие колеса выпускаются из марганцовистой и другой легированной стали, обладающей повышенной твердостью. В отдельных случаях, для специальных насосов, поверхность проточной части рабочего колеса футеруется, т. е. облицовывается различными материалами (эластичными, антикоррозийными и др.). Для подачи жидкой среды с повышенными коррозирующими свойствами используются насосы с рабочими колесами из бронзы. В кислотных насосах применяются рабочие колеса из специальных сплавов (железокремниевых, железохромистых, титановых). В последние годы для изготовления рабочих колес широко используются различные пластмассы и полимерные материалы. Отводы Отвод — часть корпуса насоса, которая служит в общем случае для сбора жидкой среды, выходящей из каналов рабочего колеса насоса, преобразования кинетической энергии жидкости в потенциальную и подвода жидкости к следующей ступени в многоступенчатом насосе или отвода ее в напорный трубопровод. Отводы бывают кольцевые, спиральные и лопаточные, а также составные. Кольцевой отвод состоит из кольцевого канала с постоянной или несколько увеличивающейся площадью сечения. Кольцевые отводы находят применение преимущественно в насосах, перекачивающих жидкость с взвесями. Спиральный отвод представляет собой канал со все возрастающими сечениями и заканчивающийся диффузором. Такие отводы чаще всего применяют в одноступенчатых насосах, однако не исключается возможность их использования и в многоступенчатых насосах. Одним из основных недостатков спиральных отводов является то, что в отводах такого типа при нерасчетных режимах работы возникают радиальные силы, приводящие к увеличению прогиба вала насоса в нерасчетном режиме. Так, при уменьшении подачи спиральный отвод работает как диффузор, а при увеличении подачи — как конфузор. В обоих случаях это приводит к тому, что поля скоростей и давлений по выходному сечению рабочего колеса перестают быть осесимметричными. Для уменьшения радиальной силы спиральные отводы изготавливают с перегородкой. Такой отвод называют двойной спиральный отвод). Лопаточный отвод (отвод в виде направляющего аппарата) можно рассматривать как неподвижную круговую решетку, расположенную вокруг рабочего колеса насоса и состоящую из серии каналов, образованных неподвижными лопатками. Лопаточный отвод состоит из двух участков: начального участка со спиральными каналами и конечного участка либо с диффузорными каналами (в одноступенчатом насосе), либо с переводными каналами (в многоступенчатом насосе). Лопаточные отводы применяют главным образом в многоступенчатых насосах. В больших насосах иногда используются составные отводы, состоящие из комбинации лопаточного отвода либо со спиральным отводом, либо с кольцевым отводом. Отвод значительно влияет на КПД насоса. Чем совершеннее в гидравлическом отношении его каналы, тем большую часть динамического напора он преобразует в давление. В этом смысле спиральные отводы имеют преимущество перед лопаточными, их каналы выгодно отличаются от каналов лопаточных отводов.

Принципы работы центробежных насосов

| Sintech Pumps

В большинстве промышленных насосных систем используется центробежный насос. Если вы когда-либо обращались к поставщику насосов, то, вероятно, слышали термин «центробежный насос». Вы когда-нибудь задумывались, что такое центробежный насос и почему он так широко используется во всех областях применения?

Здесь, в этом посте, мы ответим на все ваши вопросы о центробежных насосах — деталях, принципах работы, преимуществах и многом другом.

Что такое центробежный насос?

Любой насос — будь то центробежный, погружной или любого другого типа — используется для перекачки жидкости из области низкого давления в область высокого давления. Центробежный насос представляет собой гидравлическую машину, преобразующую механическую энергию в гидравлическую. Это происходит за счет центробежной силы, действующей на вытесняемую жидкость.

Различные части центробежного насоса:

Основными частями центробежного насоса являются:

• Вал
• Крыльчатки
• Корпус

Вал — это центральная часть насоса. Он вращает соединенное с ним рабочее колесо. Вал прикреплен к первичному двигателю для выработки мощности. Вал установлен с помощью шарикоподшипника.

Рабочее колесо – Состоит из нескольких изогнутых лопастей. Он прикреплен к валу электродвигателя. Рабочее колесо составляет вращающуюся часть центробежного насоса. Как правило, рабочее колесо заключено в водонепроницаемый корпус.

Кожух – Это водонепроницаемый и воздухонепроницаемый проход вне рабочего колеса. Он предназначен для преобразования кинетической энергии сбрасываемой воды в давление. Цель кожуха — выступать в качестве защиты.

Типы корпусов, используемых в центробежных насосах:

Спиральный корпус

Также известный как спиральный корпус, он окружает крыльчатку. Этот кожух используется для уменьшения скорости воды, тем самым увеличивая давление воды.

Вихревой корпус

Это круглая камера между рабочим колесом и спиральным корпусом. Жидкость сначала проходит через вихревой корпус, а затем через спиральный корпус. Это способствует лучшему преобразованию энергии скорости в давление воды.

Корпус с направляющими лезвиями

Это лопасти корпуса, которые непосредственно окружают рабочее колесо.

Как работает центробежный насос?

Чтобы лучше понять и устранить неполадки промышленные насосы необходимо иметь четкое представление о принципах работы центробежных насосов. Основной принцип работы центробежных насосов – принудительно-вихревой поток.

Это означает, что когда на тело жидкости действует внешний крутящий момент, это увеличивает напор вращающейся жидкости. Это увеличение давления прямо пропорционально скорости жидкости. Таким образом, повышение давления выше на выходе из рабочего колеса, в результате чего жидкость выходит под высоким давлением на выходе.

Из-за высокого напора вытесняемая жидкость поднимается на большую высоту в системе центробежного насоса.

Что такое заливка центробежного насоса и зачем она нужна?

Под заправкой понимается принцип заполнения всасывающей трубы, корпуса и частей нагнетательного клапана жидкостью из внешнего источника. Заливка выполняется для подъема жидкости в насосе перед началом работы.

В центробежном насосе давление в рабочем колесе прямо пропорционально плотности жидкости в рабочем колесе. Если крыльчатка работает при заполнении воздухом, создаваемое давление незначительно, что не подходит для вашей работы. Чтобы избежать этого сценария, перед началом работы необходимо убедиться, что насос заполнен.

Различия между центробежным насосом и поршневым насосом

Причины использования центробежных насосов

• Самым большим преимуществом использования центробежных насосов является их простота.
• Они хорошо подходят для применений, требующих большого нагнетания и небольшого напора.
• Не имеет движущихся частей или клапанов. Следовательно, обслуживание легкое.
• Центробежные насосы могут работать на высоких скоростях при минимальном техническом обслуживании.
• Обеспечивает стабильный и стабильный выходной сигнал.
• Они очень гибкие, и при необходимости их можно легко переставить.

Вот и все. Теперь вы знаете все о центробежных насосах. Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы или сомнения или вам нужна помощь в выборе подходящих центробежных насосов для вашего применения, не стесняйтесь обращаться к нам. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим контрольным списком для капитального ремонта ваших старых центробежных насосов. Свяжитесь с Sintech, ведущим промышленным предприятием Индии поставщиков центробежных насосов для всех ваших запросов по насосам.

Принцип работы центробежного насоса | теория

Насос обычно используется для создания потока или повышения давления жидкости. Центробежные насосы относятся к категории динамических насосов. Принцип работы центробежных насосов заключается в передаче энергии жидкости посредством центробежной силы, развиваемой вращением рабочего колеса, имеющего несколько лопастей или лопастей. Основная теория центробежного насоса работы состоит из следующих этапов работы.

— Жидкость попадает в корпус насоса через проушину рабочего колеса.

— Энергия скорости сообщается жидкости посредством центробежной силы, создаваемой вращением рабочего колеса, и жидкость радиально выталкивается к периферии рабочего колеса.

— Энергия скорости жидкости преобразуется в энергию давления путем направления ее на расширяющийся кожух спиральной конструкции в центробежном насосе спирального типа или на диффузоры в турбинном насосе.

Насосы в первую очередь классифицируются как динамические насосы и объемные насосы. Как объяснялось в теории выше, динамические насосы работают, развивая высокую скорость жидкости. Насосы прямого вытеснения работают, нагнетая фиксированный объем жидкости. Динамическое действие в принципе работы центробежного насоса делает его сравнительно менее эффективным, чем объемные насосы. Однако они работают на относительно более высоких скоростях, что обеспечивает высокую скорость потока жидкости по отношению к физическому размеру насоса. Они также обычно требуют меньших затрат на установку и обслуживание. Благодаря этим преимуществам центробежные насосы наиболее часто используются в промышленности.

Анимационный видеоролик о принципе работы центробежного насоса описывает теорию работы как спиральных, так и турбинных насосов.