Вертикальный турбинный насос
Что такое вертикальный турбинный насос?
Вертикальный турбинный насос - это роторный динамический насос, состоящий из модифицированных рабочих колес с радиальным потоком, расположенных в вертикальной ориентации. Он предназначен для перекачивания воды из подземных скважин и глубоких резервуаров. Насос подключается к наземному двигателю через вертикальную ось, отсюда и термин "вертикальный турбинный насос". Производители вертикальных турбинных насосов обычно разрабатывают агрегат в многоступенчатой конфигурации, состоящей из нескольких уровней рабочих колес, заключенных в чашу. Каждое дополнительное рабочее колесо увеличивает напор, который может создать насос, при этом расход остается постоянным. Производители вертикальных турбинных насосов могут спроектировать насос для создания такого напора с таким количеством ступеней, которое может вместить чаша. Вертикальные турбинные насосы могут быть установлены во всасывающем бочонке или ниже уровня земли, чтобы обеспечить дополнительный напор на всасывании для рабочего колеса первой ступени. В целом вертикальные турбинные насосы делятся на две большие категории: глубинные вертикальные турбинные насосы и короткозабойные вертикальные турбинные насосы.
Рисунок: Вертикальный турбинный насос
Компоненты вертикального турбинного насоса
Двигатель
Двигатель обеспечивает механическую энергию для работы насоса. Он может быть двигателем переменного или постоянного тока и может содержать приводы с фиксированной или регулируемой скоростью.
Сборка чаши
Чаша вертикального турбинного насоса состоит из корпуса всасывания, рабочих колес и корпуса диффузора. Каждый диффузор содержит одно рабочее колесо, а все вместе они образуют ступень насоса.
Рисунок: Конфигурация чаши в сборе.
Корпус насоса
В вертикальном турбинном насосе используется диффузионный тип корпуса. Корпус насоса представляет собой тонкий воздушный канал, окружающий рабочее колесо. Он служит в качестве резервуара для удержания давления и направляет поток и выход из насоса. Производители вертикальных турбинных насосов изготавливают корпус насоса из чугуна, углеродистой или нержавеющей стали для повышения прочности, коррозионной стойкости и износостойкости.
Рабочее колесо
Рабочее колесо - это быстро вращающийся вентилятор, состоящий из лопастей, которые помогают перемещать жидкость от входа в насос к выходу за счет увеличения кинетической энергии и давления. В вертикальном турбинном насосе рабочее колесо надежно фиксируется на валу насоса с помощью точно обработанных конических замков. Рабочее колесо может быть открытого, полуоткрытого или закрытого типа. Производители вертикальных турбинных насосов разрабатывают рабочее колесо с широким диапазоном гидравлического охвата для достижения максимальной эффективности.
Вал
Вал вертикального турбинного насоса представляет собой длинный цилиндрический кусок металла, расположенный по центру насоса и опирающийся на подшипники. Он несет на себе рабочие колеса и соединяет двигатель с головкой насоса через гибкую муфту. Вал насоса обычно разрабатывается для обеспечения максимальной прочности и отличной коррозионной стойкости с использованием высококачественных материалов, таких как нержавеющая сталь, легированная сталь, углеродистая сталь и т. д. Он также шлифуется и полируется для обеспечения гладкой поверхности подшипника.
Муфта
В вертикальных турбинных насосах используется гибкая муфта, позволяющая легче обслуживать упорные подшипники и механические уплотнения. Муфта соединяет вал насоса с валом двигателя, обеспечивая передачу крутящего момента и вращение рабочих колес. Муфта прецизионно обработана и сбалансирована для идеального выравнивания и передачи мощности.
Всасывающее отверстие
Всасывающий патрубок вертикального турбинного насоса имеет гидродинамическую конструкцию, которая обеспечивает плавный входной поток. Он также содержит впускной сетчатый фильтр увеличенного размера, который предотвращает попадание твердых частиц в гидравлический узел. Вода поступает в насосы через всасывающее отверстие.
Выпускное отверстие
Вода выходит из насоса через напорный патрубок. Нагнетательный патрубок вертикального турбинного насоса имеет изготовленную или полностью литую конструкцию, рассчитанную на тяжелые условия эксплуатации и низкие потери.
Как работает вертикальный турбинный насос?
Вертикальный турбинный насос работает за счет преобразования механической энергии рабочего колеса в кинетическую энергию и энергию давления перекачиваемой жидкости. Когда двигатель включается, крыльчатка вращается, создавая вакуум внутри корпуса насоса. В результате вода попадает в первую камеру под действием атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Когда вода попадает на крыльчатку первой ступени, механическое воздействие придает жидкости высокую кинетическую энергию. Затем рабочее колесо выбрасывает воду в воронку, где давление жидкости увеличивается из-за снижения скорости, и вода попадает во вторую ступень, где давление жидкости еще больше возрастает. Этот процесс продолжается до последней ступени насоса, где жидкость достигает необходимого напора и перекачивается в нужное место через напорный патрубок и подающую трубу.
Рисунок: Работа вертикального турбинного насоса
Типы вертикальных турбинных насосов
Глубинный вертикальный турбинный насос
Глубинный вертикальный турбинный насос обычно устанавливается в пробуренной скважине, причем первая ступень располагается ниже уровня воды. Производители вертикальных турбинных насосов создают устройства с многоступенчатой сборкой, способностью самовсасывания и в основном для транспортировки воды. Глубинный вертикальный турбинный насос в основном используется для транспортировки воды из глубокой скважины в резервуары или очистные сооружения на поверхности.
Рисунок: изображение глубинного вертикального турбинного насоса.
Короткоходный вертикальный турбинный насос
Короткосерийные вертикальные турбинные насосы обычно имеют длину менее 50 дюймов. Они широко распространены во всех отраслях промышленности и в системах водоснабжения, но в основном встречаются в водных карьерах. В условиях относительно чистой воды подшипник такого насоса может смазываться перекачиваемой водой. В отличие от этого, в тех случаях, когда перекачиваемая жидкость не может смазывать подшипники, используется внешний источник воды, консистентная смазка или масло.
На рисунке показан вертикальный турбинный насос с короткой насадкой.
Вертикальный турбинный насос из нержавеющей стали
Вертикальный турбинный насос из нержавеющей стали имеет полностью нержавеющую конструкцию и может быть как полупогружным, так и полностью погруженным в воду. Он превосходно работает в суровых условиях, где обычные вертикальные турбинные насосы из чугуна или стали не справляются. Этот насос можно использовать в качестве глубинного насоса, насоса для мокрой ямы или погружного насоса для повышения давления. Они широко распространены благодаря своей универсальности и долговечности.
Рисунок: вертикальный турбинный насос из нержавеющей стали.
Двухступенчатый вертикальный турбинный насос
Двухступенчатый вертикальный турбинный насос состоит из двух рабочих колес, размещенных в отдельных диффузорных камерах насоса, но установленных на одном чашеобразном валу, проходящем через середину диффузоров. Этот насос обеспечивает функциональность двух последовательно соединенных насосов.
Рисунок: двухступенчатый вертикальный турбинный насос.
Многоступенчатый вертикальный турбинный насос
Многоступенчатый вертикальный турбинный насос состоит из более чем двух рабочих колес, размещенных в различных камерах насоса, установленных последовательно. Вода поступает в первую камеру под давлением всасывания и выходит из последней камеры под повышенным давлением. Этот насос может работать с большим напором и расходом, чем двухступенчатый аналог, и может работать с меньшим двигателем.
Области применения вертикального турбинного насоса
Производители вертикальных турбинных насосов разрабатывают их для работы в условиях низкого положительного напора на всасывании (NPSH). Их можно встретить на электростанциях, ирригационных системах и водоочистных сооружениях.
- Они используются в качестве гидравлических турбин для выработки электроэнергии, поскольку могут работать в обратном направлении. Когда вертикальный турбинный насос используется для этих целей, всасывающий патрубок выступает в качестве выхода турбины, а нагнетательный патрубок - в качестве входа турбины. Это изменение не влияет на эффективность устройства; эффективность устройства в качестве турбины равна эффективности при использовании в качестве насоса.
- Они используются в качестве бустерных насосов в городских насосных системах.
- Они используются для обеспечения потока для градирен на электростанциях.
- Используются для транспортировки воды в очистных сооружениях.
- Они используются для перекачки сырой воды к дождевальным установкам на ирригационных фермах.
- Они используются для транспортировки воды к кранам в домах.
- Они используются для снабжения подземными водами муниципалитетов, которые не могут полагаться на поверхностные воды.
- Они также поставляют подпиточную и противопожарную воду для промышленных предприятий.
Преимущества вертикального турбинного насоса
- Вертикальные турбинные насосы имеют высокий гидравлический КПД.
- Они обладают высокой энергоэффективностью благодаря возможности работы с двигателями меньшего размера.
- Они идеально подходят для систем с большим напором и малым расходом воды.
- Они имеют минимальные потери на утечку, поскольку головка на ступень меньше.
- Они имеют компактную конструкцию с небольшими рабочими колесами, поскольку напор на ступень меньше.
- Они обеспечивают стабильную работу.
- Они имеют низкий срок службы из-за минимальных требований к обслуживанию.
- Они обеспечивают простой и эффективный способ подачи воды из глубоких подземных скважин на поверхность.
- Они отличаются широким спектром применения: для орошения сельскохозяйственных угодий, городского водоснабжения, электростанций и т.д.
- Они являются самовсасывающими, поскольку рабочее колесо первой ступени находится ниже уровня воды.
- Они отличаются высокой надежностью.
Недостатки вертикального турбинного насоса
- Для их установки требуется большое пространство над головой.
- Сбалансировать гидравлическую тягу вертикальных турбинных насосов нелегко из-за их свеса вала, особенно в системах с большим всасыванием и высоким давлением.
- Они могут работать с жидкостью с увлеченными или растворенными газами, поскольку газ скапливается в герметичной камере, откуда сложно выпустить воздух.
- Первоначальная стоимость приобретения и установки насоса относительно высока.
Поиск и устранение неисправностей вертикального турбинного насоса
Насос не запускается
- Перегорел предохранитель или сработал автоматический выключатель. Осмотрите вертикальный турбинный насос на предмет перегоревшего предохранителя и при необходимости замените его.
- Неравномерное напряжение вызвано загрязнением или коррозией на реле давления. Осмотрите реле давления и очистите его от мусора и загрязнений.
- Розетки предохранителей загрязнены или корродированы. Осмотрите и при необходимости очистите гнезда предохранителей.
- Питание панели недостаточно. Убедитесь, что на двигатель подается необходимое напряжение и ток.
Через систему насоса проходит недостаточное количество воды
- В насосе скопился воздух. Убедитесь, что в системе насоса нет воздуха.
- Обратный клапан вышел из строя или неправильно установлен. Проверьте обратный клапан, установите его правильно или замените.
- Засорение крыльчатки. Осмотрите крыльчатку и удалите все загрязнения.
- Насос работает в обратном направлении. Убедитесь, что направление вращения двигателя совпадает с направлением, указанным производителями вертикальных турбинных насосов на заводской табличке. Обязательно поменяйте полярность двигателя.
Повышенная вибрация насоса
- В вертикальном турбинном насосе имеются несбалансированные элементы. Осмотрите и восстановите баланс элементов.
- Рабочие колеса сильно изношены или неисправны. Осмотрите крыльчатки и при необходимости замените изношенную крыльчатку на другую от производителя насоса.
- Косой или несбалансированный вал. Осмотрите вал насоса и при необходимости восстановите его балансировку.
- Насос в сборе ослаблен. Затяните компоненты насоса с моментом, рекомендованным производителями вертикальных турбин.
Двигатель перегревается
- Двигатель неисправен. Осмотрите и при необходимости замените тяговый электродвигатель.
- Двигатель установлен некачественно. Убедитесь, что насос установлен в соответствии со стандартами производителя вертикального турбинного насоса.
- Вертикальный турбинный насос работает с кавитацией. Убедитесь, что насос работает в правильном диапазоне скоростей и использует правильный тип рабочего колеса.
- Плохое выравнивание муфты. Обязательно выровняйте насос и муфту. Также проверьте резину муфты на предмет износа.
- Смазка насоса избыточна или загрязнена. Слейте излишки масла из подшипников и корпуса.
- В насосе имеется воздушная пробка. Ослабьте пробку для удаления воздуха.
Резюме
Вертикальный турбинный насос - это роторный динамический насос с несколькими модифицированными рабочими колесами радиального потока, расположенными в вертикальной ориентации. Вертикальный турбинный насос имеет многоступенчатую конфигурацию с несколькими уровнями рабочих колес, заключенных в чашу. Он предназначен для перекачивания воды из подземных скважин и глубоких резервуаров в резервуары на поверхности. Насос подключается к подземному двигателю через вертикальную ось, отсюда и название - вертикальный турбинный насос. Производители вертикальных турбинных насосов разрабатывают их таким образом, чтобы они идеально подходили для работы с низким положительным напором всасывания (NPSH). Поскольку вертикальный турбинный насос может создавать высокое давление при неизменном расходе, он также идеально подходит для систем с высоким напором и низким расходом. Вертикальные турбинные насосы не требуют заливки и являются энерго- и гидроэффективными. Они широко используются на электростанциях, ирригационных системах и водоочистных сооружениях. Однако сбалансировать вертикальную тягу вертикальных турбинных насосов нелегко, к тому же они довольно дороги в приобретении.