Самозаполняющийся центробежный насос
Что такое самовсасывающий центробежный насос?
Если насос расположен ниже уровня перекачиваемой жидкости, то совместное действие силы тяжести и атмосферного давления обеспечивает постоянное заполнение насоса жидкостью, и воздух не проникает в насос. Однако во многих случаях насосы работают выше уровня жидкости, что позволяет воздуху попадать во всасывающую линию. Попадание воздуха в корпус насоса приводит к различным проблемам, включая перегрев и выход насоса из строя. Самовсасывающий центробежный насос - это тип насоса, предназначенный для автоматического удаления воздуха при запуске перед перекачиванием жидкости. При запуске насоса внутри его корпуса должно находиться необходимое количество жидкости, прежде чем начнется нормальный процесс перекачивания. Для этого рабочие части насосов устанавливаются с небольшими допусками, чтобы удерживать жидкость в корпусе насоса. Это также помогает предотвратить изменение направления потока со стороны нагнетания на сторону всасывания при остановке насоса. Постоянное присутствие жидкости в камере насоса помогает справиться с накоплением пузырьков воздуха в рабочем механизме насоса, называемым просто "воздушным карманом". Способность этого насоса к самовсасыванию приводит к повышению эффективности работы в промышленных условиях, где насосы используются для многократного, но периодического процесса перекачивания.
Рисунок 1: Самовсасывающий центробежный насос (иллюстрация: indiamart.com)
Стандартный центробежный насос можно превратить в самовсасывающий центробежный насос, заполнив корпус водой и установив обратный клапан в нижней части всасывающего трубопровода при первоначальном запуске. Самовсасывающие насосы работают за счет создания частичного вакуума путем рециркуляции воды в головке насоса. Частичный вакуум обеспечивает поступление воды во всасывающий трубопровод.
Для решения проблемы заливки можно использовать и другие методы. Для предотвращения слива жидкости во всасывающую линию при запуске насоса можно использовать обратный донный клапан или откачивающий резервуар. Для удаления воздуха из всасывающей линии можно использовать вторичный насос. Однако эти методы имеют определенные недостатки, включая использование дополнительного оборудования, трубопроводов и технологических процессов, а также требуют дополнительных затрат. Самовсасывающий насос откачивает воздух из всасывающей линии без дополнительных устройств, поэтому он считается лучшим устройством для решения этой проблемы.
Принцип работы самовсасывающего центробежного насоса
Самовсасывающий центробежный насос сначала преодолевает связывание воздуха, смешивая остаточный воздух, присутствующий в насосной системе, с жидкостью в процессе заливки. Это происходит за счет рециркуляции воды в напорном патрубке для создания частичного вакуума, чтобы выпустить воду и вытеснить воздух. В результате рециркуляции воздух и вода в корпусе насоса смешиваются в рабочем колесе во время цикла заливки. Полученная смесь движется радиально через корпус насоса, и воздух, естественно, стремится подняться вверх, в то время как вода, не содержащая воздуха, под действием силы тяжести стекает обратно в корпус насоса. В корпусе вода, не содержащая воздуха, смешивается с оставшимся воздухом, поступающим из линии всасывания, по мере вращения рабочего колеса. Этот процесс повторяется до тех пор, пока весь воздух не будет удален, в результате чего во всасывающей линии образуется частичный вакуум. Теперь атмосферное давление снаружи всасывающей линии выше, чем внутри, и это заставляет воду поступать во всасывающую линию и к крыльчатке, чтобы начался нормальный процесс перекачки.
Рисунок: Процесс работы самовсасывающего центробежного насоса (иллюстрация: northridgepumps.com)
При вращении рабочего колеса жидкость попадает в его глаз. Центробежная сила, действующая на лопасти, смещает воду в радиальном и осевом направлениях наружу, пока она не пройдет через все элементы рабочего колеса. Рабочее колесо ускоряет жидкость, что приводит к увеличению ее кинетической энергии перед выбросом в корпус насоса. В корпусе насоса скорость жидкости медленно снижается из-за постепенно расширяющегося пути потока, в результате чего часть кинетической энергии жидкости преобразуется в энергию статического давления. После выхода из корпуса жидкость попадает в нагнетательный трубопровод под очень высоким давлением, что позволяет перекачивать ее в нужное место.
Ограничивающие факторы для самовсасывающего центробежного насоса
В процессе работы самовсасывающий центробежный насос удаляет воздух со стороны всасывания, создавая вакуум, а атмосферное давление выталкивает жидкость во всасывающую линию. Это означает, что процесс может продолжаться только до тех пор, пока давление столба жидкости меньше атмосферного давления. Если напор жидкости равен давлению окружающего воздуха, процесс заливки прекращается, и насос не может поднимать воду дальше. Например, при перекачивании воды теоретически возможно, что высокоэффективный насос может самозаполняться только на высоте около 10 м от источника воды. Точный предел высоты для различных жидкостей зависит от высоты над уровнем моря и температуры.
Области применения самовсасывающего центробежного насоса
Самовсасывающие центробежные насосы применяются на различных коммерческих и промышленных объектах, например, на электростанциях, металлургических заводах, винодельческих и пивоваренных предприятиях. Они имеют следующие общие области применения.
- Перекачивание воды, топлива, неочищенных сточных вод, промышленных сточных вод
- Ирригация
- Насосы для откачки паводковых вод в подвале
- Повышение давления воды
- Станции очистки сточных вод для перекачки неочищенных сточных вод в очистные сооружения
- Системы перекачки жидкостей: для перемещения продукта по производственным линиям, опустошения резервуаров с водой и бочек
- Осушение при строительстве и добыче полезных ископаемых (в таких случаях насосы называются мусоронасосами)
Преимущества самовсасывающего центробежного насоса
- Возможность работы с различными жидкостями, включая суспензии, агрессивные жидкости, а также твердые вещества
- Подходит для частых и периодических процессов
- Их легче обслуживать
- Обладают высокой надежностью и не зависят от работы дополнительных клапанов
- Способны продолжать откачку даже при нахождении вне ямы (т.е. не погружены в резервуар)
- Возможность работы с твердыми частицами
Недостатки самовсасывающего центробежного насоса
- Неэффективна при работе с твердыми поверхностями, так как требуется большой зазор
- Требуется большой объем, чтобы помочь в процессе грунтовки
- Жидкость для первоначальной заливки необходимо добавлять в резервуар насоса вручную
- Насос может быть больше, чем стандартный насос, из-за необходимости использования резервуара большего объема
- Насос должен быть установлен как можно ближе к производственной линии, чтобы предотвратить истощение жидкости в резервуаре насоса в процессе заливки. Длинная линия всасывания означает больший объем воздуха, который должен быть удален при запуске насоса.
- Обычно более выразительный, чем стандартный центробежный насос
- Имеют ограниченную высоту всасывания (не более 7,6 м)
Устранение неисправностей самовсасывающих центробежных насосов
Устранение неисправностей самовсасывающего центробежного насоса - очень простой процесс при наличии необходимых инструментов и руководства производителя. К числу распространенных проблем с самовсасывающим насосом относятся: медленное наполнение или отсутствие наполнения, частые засоры, шумная работа, отключение насоса или невозможность обеспечить номинальный расход.
Насос медленно наполняется или не наполняется
- Возможна утечка во всасывающем трубопроводе (проверьте утечку, обмотав каждый стык липкой лентой и устранив утечку)
- Слишком длинная линия всасывания или слишком большой диаметр (уменьшите диаметр трубы или конструкцию)
- Низкая скорость насоса (увеличьте скорость насоса)
Частое засорение самовсасывающего насоса
- насос работает слишком далеко влево от кривой производителя (ускорьте работу насоса)
- Рабочее колесо не подходит для применения (модернизируйте насос, установив рабочее колесо для работы со слоистыми материалами)
- Установите сетчатый фильтр на всасывающую линию
Самовсасывающий центробежный насос делает нози
- Насос вертится, т.е. втягивает воздух с поверхности жидкости. Иногда это проявляется в виде водоворота на поверхности воды (опустите всасывающую линию, увеличьте диаметр всасывающей линии)
- Крыльчатка повреждена или изношена (замените крыльчатку)
- Подшипники двигателя изношены (замените подшипники
- Монтажная плита и фундамент не обладают достаточной жесткостью (усильте фундамент, установите насос плотно)
- Слишком большой подъем всасывания (уменьшите подъем всасывания) или наличие посторонних предметов в насосе (разберите насос и очистите его).
- Насос работает в режиме кавитации (Слишком низкий положительный напор всасывания, проверьте потери на всасывании, полностью откройте впускной клапан, исправьте конструкцию всасывания)
Самовсасывающий центробежный насос отключается или не может обеспечить номинальный расход.
- Засорение или частичное засорение линии всасывания (может быть вызвано высоким показателем всасывания)
- Насос нуждается в регулировке зазора
- 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)
Самовсасывающий центробежный насос не запускается и 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)
- Перегорел предохранитель или разомкнут автоматический выключатель (замените предохранитель, сбросьте автоматический выключатель).
- С мотором разобрались
- Обрыв в цепи тепловой перегрузки (дайте насосу остыть, проверьте причину перегрузки и перезапустите насос)
Обслуживание самовсасывающего центробежного насоса
Обслуживание механических компонентов
- Обеспечьте регулярную очистку крыльчатки и [трубопровода
- Поддерживайте подшипник в смазанном состоянии: следите за поддержанием необходимого уровня смазочного масла и чистотой корпуса подшипника
- Затяните все механические крепления, чтобы обеспечить прочность и надежность насоса. Кроме того, всегда следите за тем, чтобы фланцы и муфта насоса были плотно затянуты.
- Замените все изношенные детали насоса: механическое уплотнение рабочего колеса и сальник следует регулярно проверять и заменять в случае износа, чтобы предотвратить утечку
Обслуживание электрических компонентов
- В системе электропроводки не должно быть ослабленных соединений
- Статор должен быть проверен на наличие дуги и перегрева
- Обмотки двигателя должны быть очищены от грязи и пыли
Резюме
В этой статье рассказывается о самовсасывающем центробежном насосе, принципах его работы, а также о его преимуществах и недостатках. Самовсасывающий насос определяется как насос, способный удалять воздух из всасывающей линии при запуске перед началом нормальной работы насоса. После первоначальной ручной заливки насос всегда сохраняет необходимое количество жидкости в своем резервуаре, чтобы помочь в следующем цикле заливки. Благодаря способности самовсасывания самовсасывающие насосы часто находят применение в технологических установках, где насосы используются для повторяющихся, но прерывистых операций. Насос имеет множество применений, таких как ирригация, перекачивание воды, очистные сооружения, водопонижение на строительных и горнодобывающих площадках, а также системы перекачки жидкостей. Работа этого насоса ограничивается давлением окружающего воздуха, высотой над уровнем моря и температурой. Поскольку рабочий процесс сильно зависит от атмосферного давления, максимальная высота, до которой может самовсасывать эффективный насос, ограничена 10 м над источником воды. К основным преимуществам насоса можно отнести способность работать с различными жидкостями, а также твердыми частицами, высокую надежность, простоту обслуживания и возможность продолжать перекачку даже в непогруженном состоянии. К недостаткам насоса можно отнести большой объем, следовательно, необходимость в большом пространстве, неэффективную работу с твердыми частицами, ограниченный подъем всасывания и высокую стоимость. С этим насосом связаны некоторые общие проблемы, связанные с устранением неисправностей, включая медленное наполнение или отсутствие наполнения, частое засорение насоса, шумную работу, отключение насоса или неспособность обеспечить номинальную скорость потока. Лучшая работа самовсасывающего насоса и длительный срок службы могут быть обеспечены благодаря регулярному техническому обслуживанию механических и электрических компонентов.