Конструкция центробежного насоса типы, разновидности, характеристики

13.1 Сущность кавитационных явлений

Кавитация
(cavitas
— пустота) — процесс образования паровых
пузырьков в зоне минимального давления
с последующей конденсацией их в зоне
повышенных давлений, происходящей под
влиянием гидродинамического воздействия.

Явление кавитации
наблюдается во всех случаях, когда в
какой-либо гидравлической системе
происходит падение давления ниже
давления насыщения.

На участке
пониженного давления начинается
выделение паровых пузырьков, так как
упругость паров жидкости при данной
температуре оказывается выше давления
в этой зоне.

Перемещение потока
жидкости с паровыми пузырьками в область,
где давление превышает давление
парообразования, вызывает
интенсивную конденсацию пара. Вследствие
мгновенного освобождения объема,
занимаемого паром, частицы жидкости,
окружающие пузырек пара, устремляются
внутрь этого объема с большой скоростью.
Происходит кумулятивное воздействие,
сопровождающееся мгновенным местным
гидравлическим ударом. Совокупность
гидравлических ударов приводит к
разрушению стенок каналов, так называемой
кавитационной эрозии.

Явление кавитации
сопровождается вибрацией установки и
шумовыми эффектами.

В
центробежных насосах и других лопастных
гидромашинах кавитация сопровождается
падением подачи, напора, мощности иКПД.

В центробежном
насосе кавитация возникает на лопатке
рабочего колеса обычно вблизи ее входной
кромки. Давление здесь значительно ниже
давления во входном патрубке, что связано
с возрастанием скорости при обтекании
лопатки. Неравномерное поле абсолютных
скоростей при подходе к лопатке также
вызывает падение давления по сравнению
со средним на входе. Как показывает
опыт, область пониженного давления
находится с тыльной стороны входной
части лопаток (рисунок 3.22)

а
б

Рисунок 3.22

Явления кавитации
изучали многие ученые. Наиболее полно
этот вопрос разработан в трудах проф.
С.С.Руднева.

Рассмотрим схему
насосной установки со стороны всасывания
(рисунок 3.23).

Рисунок 3.23

Составим уравнение
баланса удельной энергии для всасывающего
трубопровода на участке от сечения
0-0 до сечения в-в:

,

где
H_B
— геометрическая высота
всасывания — расстояние в приемной
емкости до оси насоса;

— пьезометрический
напор во входном патрубке;

— скоростной
напор во входном патрубке;

— гидравлические
потери во всасывающем трубопроводе.

Напор во входном
патрубке равен

.

Этот
напор тем больше, чем меньше высота
всасывания
и
гидравлические потери
.

При
снижении напора во входном патрубке
может возникнуть кавитация в рабочем
колесе, так как скорость на лопатке
С₁>С_B
за счет уменьшения
проходного сечения каналов колеса F₁
по сравнению с сечением
патрубка F_B,
и, следовательно, давление в этом месте
.

Поэтому предлагается
иметь так называемый кавитационный
запас, который представляет собой
превышение полного напора во входном
патрубке над упругостью паров жидкости:

,

— упругость
насыщенного пара жидкости.

Кавитация в
центробежных насосах возникает при
снижении давления всасывания ниже
допустимого.

Причинами снижения
давления всасывания могут быть:

1. большая
   высота всасывания
   ;

2. превышение
   подачи Q,
   либо числа оборотов n
   выше допустимого расчетного;

3. повышение
   температуры перекачиваемой жидкости,
   что вызывает увеличение упругости
   насыщенных паров жидкости:
   .

Насосы консольного типа

Одними из самых используемых моделей можно считать насосы типа «К» (консольные). К ним относятся одноступенчатые насосы с горизонтальным расположением вала. В промышленности используют варианты с отдельно расположенным двигателем.

А вот в бытовых моделях двигатель находится с колесом в одном корпусе, и поэтому насос маркируется буквами «КМ» (моноблочный). Конструкция консольного центробежного насоса представляет собой спиральный корпус с одним колесом, выполненный из чугуна либо стали и расположенный на консоли вала двигателя. Отсюда, собственно, и его название.

Насос типа «К» (консольный)

• Опирается корпус на станину, фиксируясь на ней с помощью фланца и четырёх болтов. Как правило, отводящий патрубок направлен вверх, но когда условия эксплуатации делают невозможным такое подключение, может быть предусмотрен поворот под углом 180 или 90 градусов. Об этом позаботится производитель, получивший соответствующий заказ на насос.
• Одна интересная деталь, делающая привлекательной такую конструкцию для потребителя: входной патрубок в данном случае отливается как единое целое с передней крышкой. Благодаря этому, механик, обслуживающий данное оборудование, может оценить состояние деталей, находящихся внутри корпуса, без демонтажа насоса.

Грязевой насос консольного типа с измельчителем

• Если окажется, что агрегату требуется ремонт и разбирать его всё-таки придётся, вода сливается из камеры через специальные отверстия — в обычное время они закрыты заглушками. Колесо в консольном насосе чаще всего закрытого типа, то есть его лопатки закрыты дисками с двух сторон. Их кольцевые выступы образуют узлы уплотнения, разделяющие в корпусе зоны с высоким и низким давлением.
• Для изготовления вала насоса используется высококачественная легированная сталь. Опорами для него служат подшипники, расположенные в масляной ванночке опорного кронштейна. С внешней стороны опора смазывается специальными смазками, а внутри охлаждается жидкостью, которую перекачивает насос.

Отверстие, через которое в корпус входит вал, защищено сальниковым уплотнением. Это сменная втулка, которая значительно повышает ресурс механизма и уменьшает износ вала.

Это касается в основном промышленных агрегатов, к насосам бытового назначения, имеющим мощность менее 10 кВт, такие предосторожности не применяются

Моноблочные

В быту и на небольших производствах используют, в основном, моноблочные насосы (КМ). Они намного меньше по габаритам — таким насосам не требуется опорная стойка и, благодаря столь компактному исполнению, не занимают много места

А это важно как для предприятия, так и для частного пользователя

В моноблочных насосах колесо с лопатками крепится на вал с помощью шпонки и гайки с винтом. Вал, кстати, может быть и удлинённым. Конструкция их проточной части выполняется аналогично насосам типа «К», поэтому их КПД примерно одинаков.

Моноблочный консольный насос

В насосах моноблочного типа вал уплотняется не сальниковой набивкой, а при помощи резиновой манжеты. Она запрессована в отверстие на корпусе, специально расточенное для этой цели.

Погружные

К моноблочным насосам можно отнести и все погружные насосы. Но они отличаются от агрегатов типа «КМ» тем, что могут иметь не только одно колесо, но и многоступенчатую структуру.

А ещё, у них совсем другое исполнение корпуса. Он вертикальный и объединяет в себе не только спиральную камеру, но и двигатель – этот нюанс является отличительной особенностью погружных моделей.

Разновидность погружной модели: насос для дренажа

• Здесь колесо так же располагается на валу двигателя, но вода движется несколько по другому принципу. Она проходит через двойной канал: один из них предназначен для охлаждения статора двигателя — и только после этого жидкость поступает в напорную часть.
• Такие насосы очень надёжны и не требуют неусыпного контроля. Скважинные модели погружаются глубоко в толщу воды, не менее чем в двух метрах от водоприёмной части водозабора. Это важный нюанс, так как, в противном случае, сетчатый фильтр, как и подающий патрубок, может быстро забиваться.

Насосы для питьевых скважин

Вообще, для скважинных насосов очень важно качество воды. Длительность их срока службы может быть обеспечена только при условии такого содержания в жидкости твёрдых примесей, которое не превышает указанную производителем норму

Что касается моделей, предназначенных для перекачки гидросмесей, то им твёрдые включения не страшны. Развивать такие напоры, как насосы скважинные, они не способны – но в данном случае, этого и не требуется.

Рабочая характеристика — центробежный насос

Рабочая характеристика центробежного насоса типа ЗКХ-9Х, приведенная к / г2900 об / мин.
 

Пример, Пересчитаем рабочие характеристики центробежного насоса НМ 360 — 460, внешний диаметр рабочего колеса которого равен 0 3 м, с воды на нефть Убинского месторождения.
 

На рис. 15 представлены рабочие характеристики центробежного насоса Д1250 — 65 для колес трех диаметров: 460, 430 и 400 мм при частоте вращения 1450 об / мин. Характеристики насосов других типов могут отличаться от представленных на рис. 1.5. Характеристики Q-H могут быть более пологими или крутыми, непрерывно снижающимися или сначала возрастающими, а зазем снижающимися.
 

При откачке вязкой жидкости рабочая характеристика центробежных насосов резко ухудшается. Поэтому для перекачки вязкой жидкости применяют поршневые насосы.
 

На рис. 2.17 изображена рабочая характеристика центробежного насоса.
 

На рис. 4.5 в качестве примера приведены рабочие характеристики центробежного насоса и трубопровода ( системы) при перекачке воды и гидросмесей 1 с различной относительной плотностью.
 

В этом случае связь между скоростью фильтрования и перепадом давления определяется кривой рабочей характеристики центробежного насоса и потерями давления во внешней сети. Поэтому для корректного расчета желательна предварительная проработка типовой схемы установки фильтра с целью ориентировочной оценки величины геометрического напора и гидравлических потерь в трубопроводной обвязке фильтра.
 

В этом, случае связь между скоростью фильтрования и перепадом давления определяется кривой рабочей характеристики центробежного насоса и потерями давления во внешней сети. Поэтому для корректного расчета желательна предварительная проработка типовой схемы установки фильтра с целью ориентировочной оценки величины геометрического напора и гидравлических потерь в трубопроводной обвязке фильтра.
 

Методики экспериментальных работ, проведенных различными исследователями, были составлены на основании предположения, что на рабочие характеристики центробежных насосов при откачке газожидкостных смесей влияет лишь вязкость и величина газосодержания смеси. В экспериментах не контролировали важный, с нашей точки зрения, фактор — дисперсность газовой фазы в каналах рабочих колес. Это, видимо, объясняется тем, что в настоящее время нет способа, позволяющего с приемлемой точностью оценивать дисперсность газовой фазы в каналах рабочего колеса и распределение пузырьков по размерам. Применявшиеся на установках методы диспергирования воздуха не позволяют считать, что при различных режимах работы ступеней дисперсность газовой фазы сохранялась неизменной.
 

Отмеченное выше свойство инвариантности кривых e e ( Qcp) и i) т ( Qcp) рабочей характеристики центробежных насосов относительно плотности перекачиваемой среды позволяют использовать для подбора УЭЦН к скважине по найденным значениям е и Qcp стандартные водяные характеристики погружных центробежных насосов, при условии, что в каналах рабочих органов насосов отсутствуют кавитационные явления.
 

Так как удельная энергия е и коэффициент полезного действия насоса т ] не зависят от плотности перекачиваемой среды и ускорения силы тяжести, то рабочие характеристики центробежных насосов удобно представлять в виде комплекса кривых е c ( Q); r T) ( Q), где Q — объемный расход перекачиваемой среды.
 

Работа ПЦЭН при откачке вязкой жидкости также сопровождается ухудшением его рабочих характеристик. В теории гидромашин и компрессоров разработаны методы пересчета рабочих характеристик центробежных насосов для перекачки вязких жидкостей.
 

В § 13 было указано, какими способами можно получить рабочие характеристики центробежных насосов Я, Л / и г ц при постоянной частоте вращения п вала насоса. Ниже приведены различные типы рабочих характеристик центробежных насосов.
 

Достоинства насосов бустерного типа

Все перечисленные выше разновидности поверхностных насосов находят своё применение в коммунальном и сельском хозяйстве, промышленности, горно-обогатительных и прочих производствах. Но у большинства из них есть один общий недостаток: чтобы снизить уровень шума, а так же вибрацию насоса, под него приходится сооружать фундамент.

Консольные насосы на фундаменте

 Итак:

• На производствах для них ещё монтируют и водоотводную систему, так как в процессе эксплуатации происходит утечка жидкости через сальники. Поэтому их необходимо постоянно контролировать, ну и, конечно, регулярно менять.
• Всё это требует определённых затрат – в том числе и связанных с необходимостью содержания технического персонала. При установке такие насосы приходится центровать – а это ещё одна проблема: малейшая ошибка, и вибрация механизма многократно усиливается.
• Существует такая конструктивная разновидность центробежных насосов, которая всех этих недостатков лишена — это насосы бустерного типа. Что это такое? Вообще, термин «бустер», применяется к вспомогательным устройствам, предназначенным увеличить скорость или силу действия основного механизма.

Горизонтальные бустерные насосы

• Применительно к насосам это выглядит следующим образом: есть герметичная гильза, заполненная водой, в которой и размещается насос. По сути, он работает в условиях, аналогичных тем, что создаются для погружного насоса внутри скважины. Жидкость, окружающая корпус насоса, гасит вибрацию, охлаждает двигатель.
• Такие агрегаты не требуют центровки, а так как у них нет сальников, то и не нуждаются в постоянном контроле. Бустерные насосы развивают мощнейшие напоры, поэтому установки на их основе используют для обеспечения давления в магистральных водопроводных сетях, водоснабжении высотных зданий, системах пожаротушения.
• Исполнение корпуса бустерного насоса может быть и горизонтальным, и вертикальным. Горизонтальные варианты чаще устанавливают в производственных цехах — их можно видеть на приведённом выше примере. А вот для сборки повысительных установок используют насосы с вертикальным исполнением корпуса. Они занимают гораздо меньше места, что позволяет сделать установку максимально компактной.

Установка бустерная с вертикальными насосами

Нельзя не отметить, что модели бустерного типа очень экономичны, так как потребление ими электроэнергии на порядок меньше, чем у насосов других конструкций. Благодаря бесшумной работе, они могут быть установлены даже в подвале жилого дома, причём, с минимальными затратами по времени и финансам.

Особенности центробежного механизма

Если говорить о принципе действия центробежного насоса, как такового, то в общих чертах он таков. Основной его рабочей деталью является колесо с лопастями, которое состоит из двух параллельно установленных дисков.

Оно насажено на общий с двигателем вал и крепится к нему посредством ступицы, соединённой с задним диском. В передней части колеса есть всасывающее отверстие, через которое жидкость попадает внутрь.

Благодаря взаимодействию лопаток колеса с обтекающим их потоком, жидкости передаётся вращательное движение. В результате она через спиральную камеру выбрасывается в отводящий патрубок.

С увеличением скорости вращения колеса возрастает и напор жидкости. Так как вращает вал двигатель, то при увеличении мощности привода можно увеличить и частоту вращения колеса.

Секционные насосы

Но, чтобы получить агрегат с более высокими расходными и напорными характеристиками, недостаточно просто поставить более мощный двигатель. Для достижения этой цели в насосе увеличивается число колёс или, как их ещё называют, ступеней. Подобная конструкция насоса центробежного так и называется — многоступенчатая (см. Многоступенчатые центробежные насосы: особенности конструкций), и маркируется литерой «М».

На фото снизу вы видите схематичное изображение ряда последовательно установленных колёс. Общий напор при этом будет представлять собой сумму аналогичных характеристик каждой ступени. Фактически, корпус такого насоса состоит из нескольких отдельных секций, изолированных друг от друга уплотнителями.

Многоступенчатый центробежный насос: из чего состоит

• Чтобы при стабильной подаче можно было регулировать напор, достаточно увеличить или уменьшить количество ступеней в насосе. В бытовых моделях обычно бывает до 10 секций, ну а в агрегатах промышленного назначения их может быть и в 10-15 раз больше.
• Недостатками насосов секционного типа являются: высокая цена, относительно небольшой КПД, а так же сложность разборки и обратной сборки своими руками. Но такую конструкцию имеют почти все скважинные насосы, потому что только многоступенчатый насос способен поднять на поверхность воду с большой глубины.
• Колёса внутри корпуса могут быть установлены не только в последовательном порядке, но и параллельно. При таком их расположении общий поток жидкости делится на несколько параллельных струй, которые, объединяясь на выходе, дают суммированный напор. Такие модели называют многопоточными.

Конструкция центробежных насосов: тип «Д»

Существуют ещё и насосы типа «Д», в которых предусмотрен двухсторонний вход жидкости. То есть, к лопастям колеса попадают два потока из разных входных отверстий и соединяются они уже в спиральном отводе, на выходе. Такие агрегаты наиболее компактны и обладают большой мощностью — их, в основном, используют в производственных целях.

Возможные неисправности центробежных насосов и методы устранения

В ходе эксплуатации агрегата в некоторых случаях возникает необходимость в его остановке. О возможных неполадках оборудования могут свидетельствовать:

• чрезмерный нагрев подшипников;
• наличие резких колебаний в показаниях датчиков;
• сильная вибрация и повышенный шум;
• прекращение поступления смазки.

Условно все неисправности можно подразделить на 5 категорий:

• отказ двигателя насоса после пуска;
• снижение производительности агрегата;
• уменьшение напора оборудования;
• перегрузка двигателя;
• сильный шум и вибрация.

Отказ двигателя

Причинами отказа двигателя сразу после пуска могут быть:

• наличие воздуха в корпусе насоса;
• потеря плотности всасывающей трубы;
• закупорка трубки сальника.

Устранение данных неполадок предполагает соответственно:

• повторение заливки воды;
• создание уплотненной всасывающей линии;
• прочистку трубок.

Снижение производительности

Данная неисправность оборудования может быть вызвана:

• проникновением воздуха через сальник в корпус агрегата или всасывающую трубу;
• нарастанием сопротивления в напорной трубе;
• увеличением высоты всасывания;
• износом уплотнительных колец;
• засорением или повреждением рабочих колес.

Данные проблемы решаются путем:

• подтягивания или замены сальника;
• проверки труб на предмет засорения;
• очистки засоренных узлов;
• замены поврежденных деталей.

Уменьшение напора и перегрузка двигателя

Снижение напора агрегата свидетельствует о:

• наличии в воде воздуха;
• повреждении водонапорной трубы;
• имеющихся механических дефектах.

Для устранения этих неисправностей проверяется всасывающая труба, подтягивается сальник и меняются поврежденные элементы.

Перегрузку двигателя агрегата связывают с:

• механическим повреждением насоса или двигателя;
• превышением фактического количества оборотов над расчетной величиной;
• недопустимой производительностью агрегата.

Недостатки устраняются посредством проверки и регулирования оборудования, а также заменой поврежденных узлов.

Шум и вибрация

Основными причинами повышенной вибрации и шума являются:

• некачественный монтаж оборудования;
• незначительное засорение рабочих колес;
• механические повреждения (износ подшипника, заедание вращающихся деталей, прогиб вала);
• ослабление креплений на трубах;
• кавитация.

Для устранения данных проблем следует:

• зафиксировать надежно насос;
• очистить засорившееся колесо;
• заменить поврежденные узлы;
• подтянуть элементы крепления;
• уменьшить высоту всасывания.

Видео об особенностях эксплуатации центробежного насоса:

Плюсы и минусы центробежных агрегатов

Устройство этого насоса для воды достаточно распространено в домашнем хозяйстве, в промышленной отрасли, химических заводах. В этом нет ничего удивительного, ведь агрегаты имеют ряд преимуществ:

• высокую производительность и равномерную подачу жидкости;
• легкое соединение с приводным устройством, компактную сборку, простоту прибора;легкое регулирование и обслуживание;функционирует при загрязненных водах;отсутствие клапанов и инерционных сил;высокие сроки эксплуатации, долговечность.

Помимо плюсов, существуют и недостатки центробежных насосов:

• некоторые виды конструкций создают малое давление, в результате чего напор не превышает пятидесяти метров;
• у прибора отсутствует свойство самовсасывания, поэтому придется заливать перекачиваемую воду перед началом работы агрегата;
• функционирование насосного устройства зависит от сопротивления электросетей.

https://youtube.com/watch?v=Rn-qkLkFS3s

Поломка центробежного агрегата и ее устранение самостоятельно

Каждый человек, после приобретения и установки оборудования, может столкнуться с некоторыми неисправностями центробежного насоса. Однако не стоит расстраиваться, прибор можно починить своими руками.

1. Если по прохождению нескольких недель давление насоса уменьшилось и стало соответствовать параметрам, указанным в техническом паспорте, то засорился всасывающий рукав либо лопасти, если установлена погружная конструкция. Данные ремонтные работы можно выполнить самостоятельно. Чтобы не допустить засорения регулярно прокачивайте скважину. Поставьте на насосное устройство фильтр (сетчатый). Он способен фильтровать механические загрязнения.
2. Работа насоса сопровождается неестественным шумом. Причиной поломки могут быть ослабленные резьбовые соединения корпуса. Чтобы произвести ремонт оборудования своими руками, то нужно проверить резьбы, затянуть болты или заменить новыми. Если в этом есть необходимость. После проведения ремонта шум присутствует? Замените масло. Оно может закончиться или быть низкого качества, что значительно ухудшает функционирование агрегата.
3. Насос работает недолго и отключается. Причиной поломки могут быть сальники или рукав, который всасывает воду из колодца. Сальники могут утратить герметичность. Тогда воздух попадает в качаемую водную субстанцию и преграждает путь сплошному потоку воды. В результате технические характеристики насоса таковы, что работа агрегата в комплексе с воздухом просто невозможна. Ремонт сальников своими руками произвести несложно. Подтяните данную деталь, при выходе из строя замените новой.
4. Если в неисправность пришел всасывающий шланг можно попытаться его заклеить. Однако такие действия недолговечны. Через 2–3 недели рукав вновь прорвется. Лучше сразу заменить его новым.
5. Насос включается, но не качает воду. Это означает, что была неправильно выполнена заливка насосного устройства. Поэтому повторите заполнение прибора жидкостью. Второй причиной поломки может быть не закрытый сбрасывающий клапан. Проверьте и исправьте данную проблему. А также может загрязниться принимающий клапан. Выправить ситуацию поможет чистка неисправной детали (клапана).
6. Не включается центробежная конструкция. Неисправностью может выступать кабель, электросеть или источник электроэнергии. В этом случае починить поломку можно своими руками.
7. Если насос не включается из-за сухого хода, то проблема гораздо серьезнее. Ведь погружное оборудование очень чувствительно относится к функционированию без жидкости. Принцип действия данного насоса таков, что сухой ход способствует расплавлению уплотнительных элементов и разрушению изоляции. Починить прибор может только профессионал.

https://youtube.com/watch?v=_i0UfjoJxu4

Ревизия производственных систем водоснабжения

Насосы, задействованные в замкнутых оборотных системах, могут работать практически бесперебойно, и зачастую работают круглосуточно. На любом производстве есть технический персонал, отвечающий за безаварийную работу насосов, который и должен производить ежедневный осмотр.

Необходимо постоянное наблюдение за плавностью запуска и хода механизма, выявление вибраций и биения в агрегате или трубопроводе

Основное внимание уделяется состоянию фланцевых соединений и муфт, креплениям агрегата на фундаменте, смазке сальников и температуре подшипников насоса. Для них очень важна качественная смазка — масло меняется в определённые производителем сроки

Контроль состояния насосного оборудования на производстве

• Чаще всего, схема такова: первая чистка подшипников с заменой масла происходит достаточно быстро, через двести часов работы насоса. Следующая замена может быть произведена после двух тысяч часов эксплуатации – это примерно один раз в год. Чем более высокое качество у масла, тем большим может быть этот срок.
• В процессе работы агрегата, одни детали изнашиваются быстрее других, и это нормально. Многое зависит от температуры перекачиваемой жидкости, наличия в ней абразивных примесей, уровня разрежения во всасывающей части. В первую очередь, в негодность приходят втулки и уплотнительные кольца, сальниковая набивка.
• Для их работы изготовителем отводится определённый промежуток времени, после чего, не дожидаясь поломки, насос должен быть направлен на капитальный ремонт. После ревизии производятся контрольные испытания, по результату которых агрегат может быть вновь внедрён в систему.

Сроки проверок и капремонтов насосного оборудования, устанавливаются согласно реальным условиям эксплуатации насосов, но с учётом рекомендаций производителя. На производствах, по каждому агрегату ведётся журнал осмотров, куда заносят показания контрольно-измерительных приборов, состояния основных узлов и даты проведения профилактики оборудования.

Устройство центробежного насоса

Центробежные агрегаты используются для перекачки жидкостей разного назначения: организации технического водоснабжения предприятий, обеспечения питьевой водой населения, полива объектов в сельском хозяйстве, подачи воды для бытовых нужд в частных хозяйствах, оборудованных автономными водопроводами.

Центробежные агрегаты Grundfos

Популярность центробежных устройств у потребителя определяется их эксплуатационными характеристиками:

• высокой производительностью;
• стабильностью параметров потока жидкости;
• возможностью проведения технического обслуживания своими руками;
• компактностью и легкостью;
• большим эксплуатационным ресурсом.

Требования к центробежным насосным агрегатам установлены в ГОСТ Р 54806*2011, Р 54805.2*2011, Р 54804.3*2011. Принцип работы центробежных агрегатов основан на перемещении жидкой среды посредством передачи ей энергии от вращающейся детали.

Конструкция агрегатов центробежного типа

Поверхностный насос центробежный – схема устройства

Агрегат состоит из следующих узлов и деталей:

• Корпус спиральной формы (1) со всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые к устройству подключаются трубопроводы. Он соединяет все элементы насоса в единую гидравлическую машину.
• Рабочее колесо (2), состоящее из двух дисков со вставленными между ними лопастями. Они имеют сложную форму, изогнутую в сторону, противоположную направлению вращения колеса.
• Узел уплотнения вала (3).
• Сам вал (4), на котором жестко закреплено рабочее колесо.
• Подшипниковая (6) и несущая (7) опоры.
• Уплотнение масляной камеры подшипников (5).
• Глазок для контроля уровня масла в камере.

Помимо этих основных компонентов насос часто снабжается и дополнительной арматурой и приборами.

Это:

• Устройство для залива воды, т.к. для запуска агрегата и его нормальной работы инструкция требует, чтобы его камера должна быть заполнена.
• Манометр на напорном патрубке для измерения создаваемого насосом давления.
• Обратный клапан с сеткой на всасывающем патрубке, предназначенный для удерживания воды в камере и фильтрации поступающей в неё жидкости от твердых примесей.

Схема работы центробежных насосов

Конструктивные особенности рабочего колеса

Рабочее колесо состоит из втулки и
лопастей, связанных с
ней непосредственно
или при помощи одного или двух дисков.

В зависимости от числа дисков рабочие
колеса бывают закрытыми (два диска),
полуоткрытыми (один диск) и открытыми
(без дисков). Недостаток открытых и
полуоткрытых колес –
перетоки жидкости из одного
межлопастного канала в другой через
зазор между колесом и корпусом. Однако
они проще в изготовлении, компактнее и
менее подвержены засорению при
перекачивании взвешенных веществ.

Рисунок 2. Конструкции рабочих колес.

Колеса изготовляют с односторонним
(рисунок 2 а, в, д, е) или
двусторонним
входом (рисунок 2б, г). В последнем
случае два колеса, действующие параллельно,
соединены в одну деталь.

Поверхности лопастей центробежных
колес – цилиндрические,
а осерадиальные
рабочие колеса имеют сферические
лопасти, что
благоприятствует потоку
в широком искривленном канале.

Рабочее колесо осевого насоса всегда
открытого типа, на цилиндрической втулке
его, снабженной обтекателем, предусмотрены
три – пять лопастей винтовой формы
(рисунок 2 д). В мощных насосах лопасти
могут поворачиваться вокруг оси,
перпендикулярной к оси вращения,
посредством болтового соединения или
при помощи поворотного механизма.
Изменением положения лопастей можно в
широких пределах регулировать подачу
насоса, сохраняя высокий к.п.д.

У насосов предназначенных для перекачивания
взвешенных веществ (песка, грунта, шлама,
волокнистых масс) и сильно загрязненных
канализационных вод каналы в рабочих
колесах значительно расширены (рисунок
2 е), а число лопастей уменьшено (до
двух и даже до одной).

Для рабочих колес и других деталей
проточной части насосов в зависимости
от их назначения применяют различные
материалы: чугун и углеродистую сталь
(нейтральные жидкости), хромистые и
хромоникелевые стали (кислая вода),
(бронзу и цветные сплавы, хромоникелькремнистую
сталь, ферросилид, титан, пластмассы,
керамику, фарфор, графит, покрытия из
резины, смолы, эмали и стекла (химически
агрессивные и абразивные жидкости).
Рабочие колеса насосов, предназначенных
для откачки из нефтяных скважин жидкости
со значительным (до 1 %) содержанием
механических примесей, изготавливают
из полиамидной смолы.

Конструктивный угол наклона лопаток
при входе в колесо β₁= 15-30,
на выходе β₂= 20-60.

Число лопаток в рабочем колесе у
центробежных насосов составляет 6-8.
Рабочие колеса насосов, перекачивающих
загрязненные жидкости, имеют 2-4 лопатки.

Конструкция колеса в значительной
степени зависит от его коэффициента
быстроходности n_s:

где, n— число оборотов
колеса, об/мин;

Q—производительность
насоса, м3/с;

H— напор, м.

При увеличении коэффициента быстроходности
наблюдается возрастание относительной
ширины лопасти рабочего колеса b₂на выходе и уменьшение относительного
наружного диаметраD₂D.
При этом рабочее колесо последовательно
преобразуется из радиального в осевое.

Конструктивные
типы колес носят следующие названия:

1. Тихоходное n_s=
   40-80

2. Нормальное n_s=
   80-150

3. Быстроходное n_s=
   150-300

4. Диагональное n_s=
   300-600

5. Осевое n_s=
   600-1200

Если колесо центробежного насоса (1-3
типы) выполнено с двухсторонним подводом,
то коэффициент быстроходности уменьшается
в
раз.

Рабочие колеса изготавливаются путем
отливки из чугуна, бронзы, нержавеющей
стали и других материалов, определяемых
условиями эксплуатации насосов. Кроме
того, рабочие колеса могут выполняться
фрезированием или штамповкой. Тогда
поверхность проточных каналов мене
шероховата, что уменьшает гидравлические
потери и увеличивает эрозионную и
коррозионную стойкость.

Толщина рабочих лопаток обычно
определяется конструктивно и проверяется
расчетом на прочность.