Центробежный насос
Центробежный насос
Насос - это механическое устройство, которое помогает перекачивать жидкость из одной точки в другую. Они используются по всему миру как в быту, так и в промышленности. Сегодня производители насосов предлагают на рынке несколько типов насосов, и центробежный насос - один из них. В этой статье мы расскажем о центробежном насосе, принципе его работы и различных типах, доступных сегодня на рынке.
ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БОЛЕЕ ПОДРОБНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Что такое центробежный насос?
Центробежные насосы - это механические устройства, преобразующие механическую энергию рабочего колеса в энергию давления жидкости. Обычно для обеспечения необходимой механической энергии к валу насоса присоединяется электродвигатель. Эти насосы относятся к категории динамических насосов, которые увеличивают кинетическую энергию жидкости за счет повышения скорости ее потока. Таким образом, центробежные насосы создают поток и давление жидкости динамически, передавая скорость и давление жидкости через рабочее колесо.
Первый центробежный насос был изобретен в 17th век. Затем насос претерпел ряд усовершенствований в плане конфигурации лопастей, в результате чего Дени Папен представил центробежный насос с прямыми лопастями. В более позднем веке, около 1851 года, известный британский первооткрыватель Джон Апполд изобрел центробежный насос с изогнутыми лопастями.
Части центробежного насоса
Центробежный насос состоит из следующих основных частей: рабочего колеса, волюты или корпуса, вала, всасывающей трубы, напорной трубы и подшипников.
Рисунок 1: Различные компоненты центробежного насоса
Рабочее колесо
Крыльчатка - это ротор, выполняющий функцию увеличения кинетической энергии и давления жидкости. Оно оснащено рядом загнутых назад лопаток. Обычно оно устанавливается на вал насоса и помещается в водонепроницаемый корпус.
Вал
Вал - это вращающийся механический элемент, опирающийся на подшипники. Его основная функция - нести рабочее колесо. Обычно он соединен с тяговым электродвигателем.
Волюта (корпус)
Корпус - это узкий воздушный канал, окружающий рабочее колесо. Корпус служит в качестве резервуара для удержания давления и имеет всасывающий и нагнетательный патрубки. Он содержит жидкость и направляет поток в насос через всасывающую трубу и из насоса через нагнетательную трубу.
Всасывающая труба
Всасывающая труба состоит из двух концов: один конец соединен с входом насоса, а другой погружается в воду. Нижний конец всасывающей трубы оснащен донным клапаном для предотвращения обратного потока воды и сетчатым фильтром для предотвращения попадания в трубу инородных тел.
Труба для доставки
Как и всасывающая труба, напорная труба также имеет два конца, один из которых подключен к выходу насоса, а другой подает воду на заданную высоту. Основное назначение всасывающей трубы - поднимать жидкость на необходимую высоту.
Подшипники
Основное назначение подшипников - поддерживать вал или ротор и правильно выравнивать их относительно неподвижных концов под действием радиальных и осевых сил. Они также помогают сдерживать относительное движение ротора и минимизировать трение между вращающимся валом и статором.
Принцип работы центробежного насоса
В этом разделе описан принцип работы центробежного насоса. Работа центробежного насоса регулируется принципом принудительного вихря, который гласит, что при вращении массы жидкости под действием приложенной силы напор жидкости увеличивается. В результате увеличение напора приводит к перемещению жидкости из одной точки в другую. Увеличение напора прямо пропорционально скорости движения жидкости. Поэтому напор на выходе из насоса будет выше, а значит, жидкость будет выходить под большим давлением. Центробежная сила, равная изменению углового момента ротора, заставляет жидкость течь внутри корпуса насоса, преобразуя кинетическую скорость жидкости в давление. Работа центробежного насоса состоит из следующих этапов:
- Во-первых, ротор приводится в движение механически, с помощью электродвигателя или двигателя. Крыльчатка напрямую соединена с электродвигателем через вал и вращается с той же скоростью, что и двигатель.
- Когда крыльчатка начинает вращаться, внутри ее глазка создается вакуум, который заставляет воду поступать в крыльчатку в осевом направлении.
- Когда вода ударяется о лопасти рабочего колеса, центробежная сила, действующая на лопасти, вращает воду в радиальном и осевом направлениях, пока она не пройдет через все его компоненты и не упрется в корпус насоса.
- В устье насоса вода вращается с той же скоростью, что и рабочее колесо, и кинетическая энергия воды преобразуется в напор, прежде чем вода покидает корпус и попадает в напорную трубу.
Типы центробежных насосов
одноступенчатый центробежный насос
Это тип центробежного насоса, который состоит из одного рабочего колеса в корпусе. Благодаря простой конструкции одноступенчатый центробежный насос очень прост в обслуживании. Этот насос лучше всего подходит для работы с низким давлением жидкости и большим расходом жидкости.
Многоступенчатый центробежный насос
Этот тип центробежного насоса имеет три или более рабочих колеса. В этом насосе жидкость проходит через несколько последовательно соединенных жидкостных камер. Давление жидкости увеличивается с каждой ступенью насоса. При входе в первую камеру жидкость находится под давлением всасывания, а при выходе из нее - под гораздо более высоким давлением. Давление жидкости повышается еще больше, когда жидкость поступает во вторую камеру и так далее. Насосы этого типа хорошо подходят для работы с большим напором.
Горизонтальный центробежный насос
Горизонтальный центробежный насос характеризуется горизонтально ориентированным валом и рабочим колесом, обычно расположенным между подшипниками насоса. Такой насос можно легко соединить с тяговым двигателем (турбиной, электродвигателями или двигателем). Его также легче устанавливать и обслуживать. Однако он имеет ограниченный NPSH (чистый положительный напор на всасывании) и низкую рабочую температуру и давление. Из-за низкого напора горизонтальные центробежные насосы лучше всего использовать в помещениях, где вертикальное пространство ограничено.
Вертикальный центробежный насос
Вертикальный центробежный насос состоит из вертикально ориентированного вала с радиальным разрезом и свесом. Он имеет переменный NPSH, поэтому подходит для широкого спектра применений. Однако вертикальные центробежные насосы сложны в установке и обслуживании, поскольку требуют большого пространства над головой. Выступающий вал также создает проблемы при высоком давлении всасывания, поскольку становится трудно сбалансировать осевую тягу.
Криогенный центробежный насос
Это тип центробежного насоса, который используется для перемещения охлаждающих жидкостей и сжиженных промышленных газов, таких как жидкий аргон, жидкий кислород, жидкий азот. Они являются важным компонентом для процессов, связанных с чистыми и смешанными промышленными газами. Конструкция криогенного центробежного насоса включает в себя одноступенчатый насос с одним рабочим колесом и многоступенчатый насос с несколькими рабочими колесами. Они предназначены для работы при экстремально низких температурах. Поэтому они характеризуются герметичными уплотнениями для уменьшения утечки тепла от двигателя. Это также помогает предотвратить загрязнение криогенной жидкости рабочей жидкостью. Они используются в таких областях, как охлаждение высокотемпературных сверхпроводящих кабелей или магнитов.
Центробежный моноблочный насос
В этом типе центробежных насосов электродвигатель и центробежный насос расположены в одном блоке, отсюда и название - центробежный моноблочный насос. Этот насос может работать как при отрицательном всасывании, т.е. насос находится выше уровня воды, так и при положительном всасывании, т.е. насос находится ниже уровня воды, но не погружен в воду. Однако применение центробежного моноблочного насоса при отрицательном всасывании ограничено подъемом всасывания - отрицательным градиентом давления, который существует между уровнем поверхности воды и гидравлическим центром насоса.
Центробежный насос из нержавеющей стали
Центробежные насосы этого типа состоят из деталей, изготовленных из нержавеющей стали. Они широко используются в сельском хозяйстве, быту и промышленности для повышения давления воды, фильтрации воды, аэрации прудов и фонтанов. Поскольку все компоненты насоса изготовлены из нержавеющей стали (например, SS 304 или 316), насосы обладают очень высокой устойчивостью к коррозии, поэтому подходят для использования с чистой водой, в молочной промышленности, а также в производстве продуктов питания и напитков. Кроме того, эти насосы могут выдерживать воздействия, которые могут повредить обычные насосы, например, жесткие химические вещества и окружающая среда. Поэтому они могут использоваться для перекачки химических веществ и противостоять воздействию кислот.
Преимущества центробежного насоса
Центробежные насосы обладают огромным количеством преимуществ при использовании в промышленности. Эти преимущества включают
- Простота конструкции и легкость управления
- Подходит для большого разряда и небольшого напора
- Требуют минимального обслуживания
- Подходит для больших объемов воды и больших скоростей потока
- Обеспечивает стабильную и постоянную производительность
- Может работать в широком диапазоне скоростей потока
- В них не возникает проблем с утечками. Это объясняется тем, что они не содержат приводных уплотнений
- Теплопередача невозможна, следовательно, нет и проблемы теплопередачи.
- Они подходят для работы с опасными жидкостями
- Они не подвержены внешнему давлению. Наличие магнитной муфты помогает предотвратить возникновение внешнего давления.
- Они обладают превосходной операционной эффективностью
Недостатки центробежного насоса
Центробежный насос не лишен недостатков, и ниже перечислены некоторые из них.
- Насос может перегреться
- Может страдать от потери энергии из-за магнитной связи
- Интенсивная нагрузка может вывести насос из строя
- Насос подвержен ржавчине, что может привести к его повреждению.
Применение центробежного насоса
Центробежные насосы предпочтительны для большинства операций по перекачке жидкостей в различных отраслях промышленности. Среди отраслей, где центробежные насосы находят наиболее широкое применение, - сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность, городские очистные сооружения, нефтяная, химическая и нефтехимическая, энергетическая и нефтяная промышленность и многие другие. Наиболее распространенные области применения центробежных насосов следующие:
- Перекачивание воды
- вспомогательное промышленное противопожарное оборудование
- Регулирование горячей воды
- Водоснабжение жилых и промышленных объектов
- повышение давления
- Производство продуктов питания и напитков
- Утилизация сточных вод/навозной жижи
- химическое производство
Поиск и устранение неисправностей центробежного насоса
Иногда неисправности в насосной системе могут привести к неправильной работе центробежного насоса. Ниже приведены руководства производителей по поиску и устранению распространенных механических проблем в центробежном насосе.
Выделения незначительны или отсутствуют
- Крыльчатка может быть повреждена (замените крыльчатку, если она повреждена).
- Крыльчатка засорилась (очистите крыльчатку).
- Обсадная труба сначала не заполняется водой. Решение заключается в заполнении обсадной трубы. Этот процесс также известен как заливка насоса
- Общий напор слишком высок. Корректирующим действием является уменьшение всасывания
- Утечка в прокладке корпуса. Решение заключается в замене прокладки
- Дебит насоса превышает производительность скважины.
- Утечка воздуха во всасывающем трубопроводе (замените или отремонтируйте систему трубопроводов, используя герметик для труб)
- Недостаточное давление на входе (добавьте больше воды, чтобы повысить давление на входе)
- Всасывающий или нагнетательный клапан закрыт (убедитесь, что клапаны открыты).
Насос вибрирует и производит чрезмерный шум
- Слишком большой подъем всасывания (уменьшите подъем всасывания)
- крыльчатка повреждена или изношена (замените крыльчатку)
- Подшипники двигателя изношены (замените подшипники)
- наличие посторонних предметов в насосе (разобрать насос и очистить его)
- Монтажная плита и фундамент не обладают достаточной жесткостью (усильте фундамент, установите насос плотно)
Насос не запускается или не работает
- Недостатки в проводке насоса, т.е. неплотное соединение или обрыв провода (закрепите любое неплотное соединение, замените оборванный провод и убедитесь, что проводка насоса соответствует электрической схеме на двигателе)
- Либо выключатель разомкнут, либо перегорел предохранитель (сбросьте выключатель, замените предохранитель).
- с мотором разобрались
- Наличие обрыва в цепи тепловой перегрузки (дайте насосу остыть, проверьте причину перегрузки и снова запустите насос)
Насос не развивает давление
- Отсутствие воды для заливки в корпус (заполните корпус насоса)
- утечка в механических уплотнениях (заменить уплотнения)
- Нагнетательный трубопровод закрыт, и загрузочный воздух не может выйти наружу (откройте нагнетательный трубопровод)
- утечка в донном или обратном клапане (замените клапаны)
Утечка на валу насоса
- Механические уплотнения изношены (замените уплотнения)
Двигатель перегревается и отключается
- несоответствие напряжения двигателя и напряжения сети (проверьте напряжение питания двигателя по сравнению со спецификацией напряжения на заводской табличке)
- Столкновение рабочего колеса с корпусом насоса или отсутствие свободного вращения рабочего колеса (демонтируйте насос, выровняйте рабочее колесо или замените его)
- Использование проводов несоответствующего размера (для точного указания размеров проводов и устройств защиты цепи используйте национальные электротехнические нормы и правила)
Потеря всасывания
- Неисправная трубка загрузочного шланга
- Слишком большой подъем всасывания (уменьшите подъем всасывания)
- Сетчатый фильтр, донный и обратный клапаны засорены (очистить)
- Недостаточный напор на всасывании или давление на входе (увеличьте противодавление или давление на входе, добавив в бак больше воды)
- изношенный донный клапан или обратный клапан
Резюме
Центробежный насос - это распространенный тип насоса для перекачки жидкостей. Он преобразует механическую энергию рабочего колеса в энергию давления жидкости. Центробежные насосы относятся к динамическим типам насосов. Это насосы, в которых кинетическая энергия жидкости увеличивается за счет повышения скорости потока. Существует множество типов центробежных насосов, включая одноступенчатые, многоступенчатые, горизонтальные и вертикальные центробежные насосы и многие другие. Основными частями центробежного насоса являются рабочее колесо, корпус, всасывающая и напорная трубы. Центробежные насосы работают по принципу принудительного вихря, когда кинетическая энергия жидкости увеличивается под действием приложенных сил, возрастающих от напора жидкости. Центробежный насос является наиболее распространенным типом насоса как для жилых домов, так и для промышленных объектов. Распространенные области применения центробежных насосов включают перекачивание воды, поддержку промышленного противопожарного оборудования, регулирование горячей воды, повышение давления, удаление сточных вод/шлама, производство продуктов питания и напитков, химическое производство.
Центробежные насосы имеют множество преимуществ при использовании в быту и промышленности, включая простую и компактную конструкцию, минимальную потребность в обслуживании, стабильную и постоянную производительность, возможность работы в широком диапазоне расходов, большой напор при меньшем напоре, отличную эффективность работы. Однако им присущи и различные недостатки, включая перегрев, потерю энергии из-за магнитной связи и выход из строя под воздействием интенсивной нагрузки. Для регулярной эксплуатации центробежных насосов необходимы определенные знания по поиску и устранению неисправностей насосов. В данной статье рассказывается о том, как выявить и решить несколько проблем, связанных с эксплуатацией насоса, в том числе: насос выдает мало жидкости, насос вибрирует и производит чрезмерный шум, двигатель насоса перегревается и отключается, и многое другое.