Центробежный консольный одноступенчатый насос может быть многопоточным. Конструкции центробежных и осевых насосов. Особенности горизонтальных насосов

Наиболее распространенная разновидность водяных насосов — центробежные агрегаты, в зависимости от конструктивных особенностей классифицируется на две группы: насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.

В данной статье мы поговорим об их различиях, устройстве, принципе действия, преимуществах и недостатках. Также будет рассмотрен ассортимент продукции ведущих производителей центробежных насосов, компаний Grundfos и Lowara.

1 Принцип действия и конструктивные различия

Центробежные насос — оборудование, перекачивающее рабочую жидкость за счет центробежной силы, которая создается в результате вращения лопастного барабана. Такие агрегаты имеют металлический либо стальной корпус, внутри которого расположен электропривод и вал вращения. На валу жестко зафиксирован барабан, который может быть открытым (состоит из одного диска и боковых лопастей) либо закрытым (два диска, между которым размещены лопасти).

Лопасти барабана располагаются под углом, они направлены в обратную к направлению его движения сторону, что нужно для обеспечения максимально эффективного захвата воды. На корпусе агрегата имеют два патрубка — всасывающий и подающий (напорный), через которые циркулирует перекачиваемая жидкость.

При заполнении корпуса насоса водой начинает вращаться барабан, вода попадает в лопасти и в результате движения колеса под напором отбрасывается к напорному патрубку. В результате этого в зоне выпускного патрубка создается зона высокого давления, тогда как в центральной части барабана — зона разрежения, под воздействием которой вода начнет поступать через всасывающий патрубок насоса. Данный принцип обеспечивает непрерывную подачу жидкости циркуляционными насосами любого типа. В отличие от поршневых агрегатов, они не имеют проблем с неравномерным, пульсирующим напором, что значительно расширяет сферу применения такой техники.

Рассмотрим устройство одноступенчатого агрегата:

1. Корпус, также именуемый улиткой (на схеме представлен горизонтальный тип корпуса).
2. Лопастное колесо.
3. Уплотнение рабочего вала.
4. Вал вращения.
5. Уплотнение камеры с масляной ванной.
6. Подшипниковая опора.
7. Несущая опора.
8. Отверстия для контроля за уровнем масла в камере.

Одноступенчатые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо, тогда как многоступенчатый насос — два и более. При этом их принцип действия остается идентичным, улучшаются лишь эксплуатационные характеристики оборудования — производительность (количество перекачиваемой воды в минуту) и напор (максимальное расстояние, на которое может быть перекачана жидкость). Напор указывается в метрах, которые свидетельствуют о расстоянии перекачки по высоте, чтобы узнать максимальную длину транспортировки жидкости напор необходимо умножить на 10.

В зависимости от конструктивного устройства многоступенчатый центробежный насос может быть секционным либо спиральным. Секционный агрегат отличается тем, что перекачка жидкости осуществляется последовательно — из первого барабана в следующий. Максимальная производительность, которую может развить секционный насос на сегодняшний день составляет 900 м 3 /ч при напоре 1900 м.

1.1 Устройство центробежного насоса (видео)

1.2 Преимущества и недостатки центробежных агрегатов

Широкое распространение насосного оборудования, работающего по принципу центробежной силы, объясняется наличием у данной техники ряда эксплуатационных преимуществ, к которым относится:

• компактные размеры и небольшой вес за счет прямого соединения вала вращения с двигателем, конструкция не предполагает наличие каких-либо передаточных механизмов;
• надежность и долговечность, отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
• плавная подача рабочей среды, нулевой риск возникновения гидравлических ударов;
• возможность работать с загрязненными жидкостями, содержащими в составе механические частицы, что достигается за счет отсутствия в конструкции клапанов;
• доступная стоимость за счет простоты конструкций.

Единственным недостатком данных агрегатов является сравнительно низкий КПД при работе в режиме малой производительности. Особенно критичной данная проблема стает при необходимости перекачки небольшого объема воды под высоким давлением.

Также как недостаток можно рассматривать невозможность быстрого запуска оборудования, поскольку перед началом перекачки корпус насоса необходимо заполнить водой. В целом же, для производительной работы центробежные насосы являются лучшим выбором.

2 Классификация оборудования

Как многоступенчатые, так и одноступенчатые агрегаты, в зависимости от положения оси рабочих колес в пространстве, классифицируются на:

• горизонтальные;
• вертикальные.

В горизонтальной конфигурации, как правило, выполняются крупногабаритные промышленные агрегаты для стационарной установки, также горизонтальные агрегаты используются в насосных станциях автоматического водоснабжения, в которых они сопряжены с корпусом гидроаккумулятора. Вертикальное оборудование более распространено в сфере бытовой эксплуатации, в таком корпусе делаются все разновидности скважинных насосов, дренажные и фекальные агрегаты.

Также одним из основных факторов классификации центробежного оборудования является его разделение на типы в зависимости от положения корпуса агрегата относительно перекачиваемой жидкости, согласно которой насосы бывают поверхностные и погружные.

Конструктивно погружное оборудование может обеспечить перекачку до 16 м3 жидкости в час при напоре до 200 метров. Практически все скважинные насосы погружные, так как они могут поднимать воду с большой глубины (40 метров и более), тогда как поверхностные агрегаты в принципе не способы высасывать воду с глубины более 10 метров.

Среди отличий также выделим то, что погружные установки значительно тише, чем поверхностные, что важно при монтаже насосной станции внутри жилого помещения. Однако поверхностный насос проще в обслуживании и ремонте, так как он не обладает полностью герметичным корпусом.

Рассмотрим оставшиеся классы центробежного оборудования:

• в зависимости от развиваемого давления подачи: до 0.2 МПа — низкого, до 0.6 МПа — среднего и свыше 0.6 МПа — высокого давления;
• по коэффициенту быстроходности — тихо, нормально и быстроходные;
• по функциональному назначению — водяные, пожарные, нефтяные, дренажные, фекальные;
• по типу соединения колеса с двигателем — консольные, приводные, муфтовые.

КПД работы таких агрегатов непосредственно зависит от их быстроходности, скорости вращения колеса и конструктивного исполнения. Так, компактные одноступенчатые насосы имеют КПД 0.6-0.7, крупногабаритные — 0.9-0.92.

2.1 Производители и популярные модели

Ведущими мировыми производителями центробежного оборудования являются компании Lowara (Италия) и Grundfos (Дания). Оба производителя поставляют на рынок агрегаты как для бытовой, так и для промышленной эксплуатации. В ассортименте итальянцев представлены пять линеек насосной техники:

Тогда как итальянская компания специализируется на многоступенчатой технике, лидирующие позиции в сегменте одноступенчатых агрегатов занимают насосы производства фирмы Grundos. В ассортименте компании горизонтальные агрегаты представлены серией JP (в которую входит популярный одноступенчатый насос Grundfos JP 5), вертикальные — сериями TP (оборудование в стандартном исполнении) и TPD (насосы типа ин-лайн).

Одноступенчатые центробежные насосы

Одноступенчатый центробежный насос- разновидность центробежного насоса, которая широко применяются для перекачивания воды, жидкостей с повышенной химической активностью, суспензий, эмульсий во многих отраслях промышленности. У насоса такого типа - одна ступень, то есть одно рабочее колесо. Одноступенчатый насос может иметь одно- или двухсторонний подвод жидкости к импеллеру. За счет вращения рабочего колеса жидкость, входящая в насос, выходит из него с увеличившейся скоростью и повышенным давлением. Конструктивно они делятся на горизонтальные и вертикальные одноступенчатые центробежные насосы. Последние имеют вертикальное рабочее положение и создают повышенное давление на выходе по сравнению с горизонтальными.
Одноступенчатые центробежные насосы применяются для городского водоснабжения, в промышленном и сельском водном хозяйстве, для орошения полей, перекачки нефтепродуктов, авиационного топлива, и др.

CN MAG-M

Макс. давление 16 бар для стандарт-весрии и 150 бар для версии HP (возможны более высокие значения по запросу). Используются для перекачки (взрыво)опасных, токсичных сред, взаимодействующих с атмосферой. Нет сальников, внешних промывных систем, уплотнений и клапанов, но обеспечивает полную герметичность даже в тяжелых режимах работы. Импеллеры закрытого типа, статически и динамически сбалансированные, всасывание торцевое. Внешние шарикоподшипники (L10).

Насосы серии MZ с магнитной муфтой изготавливаются из термопласта. Способны поддерживать постоянный напор в широком диапазоне скоростей перекачки. Для применения в химической промышленности. Имеется ограниченная возможность работы всухую.

Одноступенчатый горизонтальный насос из термопласта серии NZ с торцевым всасыванием - это экономичное решение для перекачки широкого круга химикатов. Уплотнения механические одинарные (TB/RA) и двойные (DROTT).

Литые горизонтальные одноступенчатые насосы с торцевым всасыванием и боковым выбросом и корпусом-улиткой. Материал изготовления - термопласт. Для перекачки химикатов низкой плотности. Отлично подходят для применения в процессах полировки, гальванопокрытия, фильтрации, очистки, а также общих химико-промышленных применений.

NJL

Насосы серии NJL производятся из PFA / FEP. Всасывание торцевое. Являются превосходной альтернативой дорогим насосам из жаропрочных сплавов для работы со средами коррозионными и токсичными (кислотами в т.ч.). Соответствуют стандартам ISO 2858 / ISO 5199 / EN 22858. Уплотнения механические одинарные и двойные. Роликоподшипники.

NJK

Литые насосы серии NJK - горизонтальные одноступенчатые центробежные с торцевым всасыванием. Являются отличной альтернативой дорогим насосам из жаропрочных сплавов для перекачки опасных, токсичных и коррозийных сред. Размеры и конструкция соответствуют стандартам ISO 2858 / ISO 5199 / EN 22858. Механические уплотнения одинарные (TB/RA) и двойные (DROTT), масляная смазка подшипников.

NJRP

Литые горизонтальные насосы серии NJRP с торцевым всасыванием могут быть снабжены одинарным (TB/RA) или двойным (DROTT) механическим уплотнением. Проточная часть сконструирована таким образом, чтобы выдерживать высокие нагрузки и давления на фланцы. Насосы серии NJRP - превосходная альтернатива дорогим насосам для перекачки опасных, коррозийных, токсичных сред. Соответствуют стандартам ISO 2858 / ISO 5199 / EN 22858.

Консольный центробежный насос: спиральный отвод корпуса насоса; рабочее колесо; опора корпуса; передняя крышка с всасывающим патрубком; - вал; гайка; шарикоподшибник; сальниковая набивка; - втулка сальника.

Все существующие центробежные насосы можно разделить на следующие группы: 1) по способу отвода воды: а) простые (без направляющего ап­парата);

б) турбинные (с направляющим ап­паратом); 2) по числу рабочих колес: а) одноступенчатые; б) многоступенчатые; 3) по подводу воды: а) с односторонним подводом; б) сдвусторонним подводом; 4) по положению вала: а) с горизонтальным валом; б) с вертикальным валом;

При вращении устройства на жидкость, находящуюся в межлопостном пространстве действует центробежная сила, результате чего из-под рабочей ступени вытекает вода. Это способствует возникновению разрежения непосредственно в центре ступени, и также повышению давления на периферии.Жидкость идет по всасывающему трубопроводу и попадает в насос через патрубок. Перемещение воды во всасывающем трубопроводе осуществляется за счет разности давления в центральной области колеса и приемном бассейне. Жидкость, выбрасываемая из рабочего колеса, поступает в спиральную камеру, после чего перемещается в напорный патрубок, который соединен с напорным трубопроводом.Чем больше диаметр колеса и выше частота вращения, тем больше центробежная сила, а соответственно и напор насоса. В качестве привода для агрегата используется электродвигатель.

2. Многоступенчатые центробежные насосы. Многоступенчатые насосы предназначены для создания больших напоров. На общем валу вращающимся от двигателя жестко закреплены несколько рабочих колес,через которое поток движется последовательно.Для направления потока от выхода предыдущего ко в ходу следующего колеса в секционных насосах применяется направляющий аппарат,он состоит из 2 систем лопастей, направляющих(расположены за рабочим колесоми обратных.В других конструкциях насосов для этой цели имеются в корпусах спец каналы или доп.патрубки,что ухудшает компактность.При движении потока последовательно через рабочие колеса повышается напор,на выходе из насоса он определяется произведением напора одной ступени на число ступне.Бывают горизонтальные и вертикальные.Горизонтальные 3-х типов ЦНС

В зависимости от способа подвода жидкости к рабочим колесам :однопоточные;многопоточные.

По способу отвода жидкости из рабочего колеса: спирального (волютного);турбинного типа.

По конструкции корпуса: однокорпусного типа;секционного типа.

По количеству рабочих колес: одноступенчатые;многоступенчатые.

По степени быстроходности: низкой,средней,высокой быстроходности.

По способу привода насосы разделяются на: электроприводные,паровые (привод приводится в действие отбором пара из паровой турбины).

По расположению оси вала: горизонтальные,вертикальные,

По роду применения: шахтные, канализационные, питательные;

По роду перекачиваемой жидкости: кислотные,шламовые,землесосы,фекальные и т.д

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH1)

- Максимальный напор до 160 м
- Температура рабочей среды: - 60 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации OH1 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация OH2)

Описание и технические характеристики

- Максимальный напор до 380 м
- Температура рабочей среды: - 150… +450 °C.

Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.

Конструкция и чертеж

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 6400 м³/час
- Максимальный напор до 180 м
- Температура рабочей среды до +160 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.

Основные параметры насоса

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)

Описание и технические параметры

Максимальный расход до 10000 м³/час
- Максимальный напор до 150 м
- Температура рабочей среды: -30 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)

Технические параметры

Максимальный расход до 1000 м³/час
- Максимальный напор до 250 м

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.

Расходные характеристики

Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.

Максимальный расход до 2000 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 650 м
- Температура рабочей среды до +200 °C

Основные узлы насоса

1 - Корпус
2 - Импеллер
3 - Изнашиваемые кольца
4 - Основной вал
5 - Уплотнения вала
6 - Корпус подшипника
7 - Подшипники
8 - Лабиринтные концевые уплотнения и дефлекторы

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации

Максимальный расход до 500 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 750 м
- Температура рабочей среды до +400 °C.

Особенности конструкции

Корпус . Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.

Ротор насоса в сборе . Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.

Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.

Уплотнения вала . В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.

Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 1600 м³/час
- Максимальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды: - 40 +210 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствует типу BB3 и соответственно имеют центробежную многоступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и взаимно компенсированными рабочими колесами

Расходные параметры насосов

Многоступенчатые бочкообразные насосы, API 610 (конфигурация BB5)

Описание и технические характеристики

Предназначены для высокого давления, высокой температуры, высокой скорости, при работе в тяжелых условиях в технологических и промышленных сферах.

• Максимальный расход до 1100 м³/час
• Максимальный дифференциальный напор до 5000 м
• Температура рабочей среды до +400 °C

Центробежные насосы класса ВВ5 по API 610, также известные как «бочкообразные насосы» из-за цилиндрической формы наружного корпуса, – это насосы высокого давления с тремя или более лопастями. В качестве нагнетательных насосов на нефтеперерабатывающих заводах они создают высокое давление на вещества для перекачки их в реакционные колонны.

Особенности конструкции центробежных насосов

Конструкция для работы в тяжелом режиме полностью соответствует API610

• Корпус (усиленная двойная структура) . Цилиндрическая ковка из высококачественной высокосортной стали обеспечивает прочность, необходимую для безопасной работы при высоком давлении при любой температуре. Высокоточная ковка делает корпусные детали более надежными, чем литые корпусы.
• Внешний корпус с радиальным разъемом металл-к-металлу с прокладкой с контролем сжатия гарантирует превосходное уплотнение без смещения и обеспечивает герметичное удержание веществ с высокой температурой и под высоким давлением.
• Внутренний корпус выполнен с прецизионной обработкой заготовки из кованой стали, что улучшает конечные механические параметры - точность машинной обработки, малая шероховатость поверхности при гарантированной прочной структуре металла во всем теле корпуса.
• Ротор в сборе промышленного насоса – это основа любого вращающегося механизма – в первую очередь аккумулирует высокие технологии для достижения большой производительности и надежности.
• Балансировочный диск , уменьшает осевую нагрузку до оптимального уровня и продлевает срок службы подшипника. Балансировочный диск расположенный позади последнего импеллера, снижает распорное усилие на вал ротора, вызванное рабочими колесами, и таким образом уменьшает нагрузку на подшипники.
• Основной вал разработан для обеспечения минимального смещение вала, чтобы максимально повысить срок службы подшипника и уплотнения.
• Рабочие колеса (импеллеры) спроектированы с помощью новейших компьютерных программ анализа гидродинамики с тем, чтобы оптимизировать производительность и динамические характеристики. Рабочие колеса для минимизации вибраций вала и для его сбалансированного вращения зафиксированы на валу с помощью прессовых посадок, разрезных колец и двойных ключей.

1000 Количество ступеней в насосе До 20 Дифференциальный напор, м 200 Применяемые подшипники Радиально – упорные и/или аксиальные роликовые

Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS6)

Описание и технические характеристики

Максимальный расход до 1200 м³/час
- Максимальный дифференциальный напор до 1500 м
- Температура рабочей среды от «-» 120 до +150 °C

Основное предназначение насосов API610 класс VS6 – это перекачка текучих веществ с низкой температурой, а также крайне летучих и горючих веществ при нефтегазоперерабатывающем и нефтехимическом производстве. Для нагнетания высокого давления насосы могут иметь до 20 лопастных ступеней. В вертикальных насосах также используются высокие технологии для предотвращения утечек опасных веществ и обеспечения безопасной, бесперебойной работы.

Конструкция и спецификация насоса для работы в тяжелом режиме

1 - Крепление ведущего элемента
2 - Муфта
3 - Вал насоса
4 - Уплотнения вала
5 - Ротор
6 - Изнашиваемые кольца
7 - Внутренняя втулка
8 - Головка
9 - Чаша
10 - Внешний корпус
11 - Нижний вкладыш
12 - Колонна