Центробежные насосы: устройство и принцип действия

Центробежные насосы: устройство и принцип действия

Насосное оборудование получило самое широкое распространение во многих областях промышленности и коммунального хозяйства. Центробежный насос является одной из наиболее востребованных модификаций, обеспечивающих высокую производительность и отличающихся длительным сроком службы, надежностью, простотой эксплуатации и технического обслуживания.

В данной статье будет подробно рассмотрена конструкция, принцип работы центробежных насосов, применение и преимущества различных моделей. А также наиболее распространенные неисправности и способы их устранения.

Устройство, принцип работы

Классический одноступенчатый центробежный насос для повышения давления в системе состоит из корпуса, двигателя и рабочего колеса, благодаря чему считается достойной альтернативой гидравлическому мотору. Принцип действия центробежных насосов прост. Пуск центробежного насоса осуществляется автоматически при падении давления в системе ниже заданного программными настройками значения при условии подключения к электросети. При создании крутящего момента от двигателя энергия передаётся валу насоса и установленному на нем рабочему колесу.

Вода по мере поступления непосредственно на рабочий орган установки посредством всасывающего отверстия и входного патрубка перенаправляется в спиральный кожух. В процессе преобразования энергии увеличивается напор воды при одновременном снижении скорости потока.

Перед тем, как выбрать насосную установку центробежного типа, оцените следующие технические характеристики центробежных насосов:

  • производительность и полезный внутренний объем определяют параметры интенсивности его использования;
  • высота всасывания играет немаловажное значение в процессе организации водоснабжения и канализации в высотных домах, так как при не6высоком подъеме воды на верхних этажах зданий она станет недоступной;
  • коэффициент быстроходности в зависимости от внутреннего полезного объема определяет количество циклов пуск/выключение в течение единицы времени – быстроходный повышающий давление насос используется в комплектации трубопроводов большой протяжности;
  • показатель КПД позволяет выбрать модель в зависимости от соотношения рабочих показателей и фактическим удовлетворением потребности потребителя с учетом количества пользователей и водозаборных или водоотводных точек.

Устройство центробежного насоса

Преимущества центробежных насосов – в надежности, высокой производительности и большом разнообразии моделей для реализации задач различного уровня сложности. Недостатки центробежных насосов заключаются преимущественно в выходе из строя в том случае, если пропускаемый материал слишком загрязненный.

Сферы применения и принцип действия

Благодаря своей надежности, высокой производительности, простому устройству и принципу действия центробежные насосы сегодня пользуются большой популярностью. Они с успехом работают как на производстве, так и в быту. К достоинствам относятся:

  • беспрерывное обеспечение предприятий технической водой для производственных нужд;
  • транспортировка различного вида жидкостей между объектами предприятия;
  • организация системы полива растений и доставка воды на животноводческие фермы;
  • снабжение населенных пунктов питьевой водой;
  • обустройство загородных и дачных домов автономной системой водообеспечения.

Если кратко описать принцип работы центробежного насоса, то он довольно прост. После включения электродвигателя или другого механического привода вал устройства начинает вращаться в определенную сторону. Вместе с валом вращается рабочее колесо, а лопатки начинают разгонять жидкость по кругу.

За счет центробежной силы, направленной от центра вала к краю корпуса, воду выбрасывает через выходной патрубок наружу. Чем больше скорость вращения вала, тем больше сила, действующая на жидкость, а значит, производительность насоса повышается.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Преимущества:

  • Простая конструкция
  • Немного движущихся частей, большой срок службы
  • Высокий КПД
  • Высокие показатели производительности
  • Постоянная подача, без пульсаций
  • Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

Недостатки

  • Невозможность «самовсасывания»
  • Большой риск кавитации
  • Производительность сильно зависит от напора
  • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
  • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
  • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
  • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

Недостатки

Как и любое устройство, помимо положительных характеристик, такой насос имеет и недостатки:

  • В результате нестабильности в электрической цепи может возникать нестабильная подача воды.
  • При первом запуске насоса, во избежание поломки, необходимо заливать жидкость в рабочую камеру ручным способом.
  • При попадании воздушных масс в спираль, есть большая вероятность выхода из строя подшипников и других комплектующих, что способствует снижению функциональных характеристик насоса.

Справка! Для удаления лишнего воздуха на кожух чаще всего устанавливают специальные вантузы.

Подводя итоги, стоит отметить, что центробежные насосы не прихотливы в своей работе, легко монтируются и достойно выполняют свою функцию, соответствуя при этом всем заявленным характеристикам.

Многоступенчатые центробежные насосы

Для увеличения напора используют многоступенчатые насосы, в которых жидкость от рабочего колеса поступает не в напорный патрубок, а в центральную часть следующего рабочего колеса, которое вновь передает энергию рабочей жидкости, что позволяет увеличить напор.

Таких ступеней может быть несколько.

Принципиальная схема центробежного насоса показана на рисунке.

Плюсы и минусы

К числу преимуществ использования центробежного насоса можно отнести следующие важные моменты:

  • высокий уровень производительности;
  • с помощью центробежного агрегата можно осуществить равномерную подачу воды;
  • небольшие габаритные размеры, иначе говоря, компактность изделия;
  • простота в обслуживании;
  • достаточно длительный период эксплуатации оборудования этого вида.

Среди недостатков можно отметить следующие моменты:

  • центробежный насос не всасывает сначала сам воду, для его запуска необходимо провести заливку жидкости в корпус агрегата;
  • как правило, насосы этого вида выдают не очень сильный напор, а чтобы повысить этот показатель необходимо использования многоступенчатых агрегатов этого вида.

Как видим, недостатки центробежных насосов вполне можно снивелировать, главное, внимательно подходить к обслуживанию оборудования этого вида.

Статью о центробежных самовсасывающих насосах для воды читайте здесь.

Таким образом, в этой статье мы максимально подробно дали пояснение того, что собой представляет центробежный насос. Надеемся, что изложенная информация станет для вас достаточно полезным информативным материалом.

Смотрите интересное видео, в котором пользователь на примере изготовления центробежного насоса своими руками наглядно показывает его устройство и принцип действия:

Эксплуатация и ремонт

Циркуляционный насос будет работать без дефектов, если монтаж проведен правильно. В большинстве случаев снижение производительности и уменьшение напора происходит не из-за поломки ЦН, а возникновении проблем с элементами трубопровода. Поэтому перед тем как начать разбирать агрегат, необходимо проверить работоспособность системы.

При засорении фильтра на всасывающем трубопроводе происходит срыв потока, что приводит к кавитации. Неплотности в соединениях, превышение высоты всасывания, большое гидравлическое сопротивление трубопровода негативно отражается на параметрах ЦН.

Чаще всего дефекты возникают в узле уплотнения вала насоса. Если используется сальниковая набивка, то нажимная букса должна уплотнять вал так, чтобы была небольшая протечка для охлаждения и смазки набивки. На работу торцевого уплотнения большое влияние оказывает соосное расположение валов насоса и приводного двигателя. Узел устроен так, что уплотнительные графитовые кольца должны находиться в одной плоскости. В противном случае будет неравномерная выработка поверхностей, что приведет к увеличению протечек.

Читайте также  Фото реле схема

Износ дорожек или разрушение сепараторов подшипников приводит к биению вала, увеличению нагрузки на приводной двигатель и снижению показателей работы ЦН. Без наличия опыта и специальных инструментов самому разбирать насос не стоит. Эту работу качественно могут сделать специалисты. Замену набивки чаще всего проводят самостоятельно.

Для поддержания насоса и системы в работоспособном состоянии необходимо проводить периодические осмотры в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Работа центробежного насоса

Наличие образования центробежной силы и заложен весь смысл работы или действия центробежного насоса:

  • Она образовывается непосредственно в самом насосном корпусе, когда насос работает путем вращения рабочего колеса.
  • На вал насоса садится рабочее колесо при помощи шпоночного соединителя, а от вала идет передача кручения, развивающегося насосным приводом.
  • Сам электрический двигатель(см.Центробежный насос с электродвигателем: рассмотрим как работает) соединен с насосным валом с помощью муфты, упругой по своему строению.

Внимание: Необходимо отметить, что самыми востребованными и популярными насосами, которые используются в целях перекачки воды и другой жидкости являются именно центробежные насосы различных видов.

  • Привести их в действие возможно только соблюдая условие заполнения жидкостью корпуса агрегата.
  • Такие насосы выполняют свою функцию, когда на них действует центробежная сила, вызываемая вращение рабочего колеса.
  • Сам корпус центробежного насоса вмещает то одного до нескольких колес, прочно зафиксированных к валу. Колеса в обязательном порядке оснащены выпуклыми лопастями и соединяют по два диска.
  • Посредством всасывающего патрубка идет поступление жидкости. Когда активируется агрегат запуск колеса происходит при помощи вала, соединенного с электроприводом.
  • Постепенно захватываемая вода отходит от центральной части к боковым частям колеса. А увеличение центробежной силы помогает переместиться жидкости к нагнетательному трубопроводу с помощью, указывающей направление камеры.
    Таким образом идет увеличение давления между лопастями одновременно с освобождающимся пространством. Это и дает возможность некоторому следующему количеству проникать из водопровода.
  • Во всасывающем патрубке имеется встроенный фильтр, не позволяющий мусору и взвесям попадать в насосный корпус. Что касается одноступенчатости и многоступенчатости насосных агрегатов, то принцип их действия абсолютно ничем не разница.
    Отличительной особенностью является лишь то, что при наличии нескольких колес рост давления происходит в каждом следующем.

Центробежный насос устройство и принцип действия подразделяются по своим преимуществам на функциональные и конструктивные. Сравнительно невысокие расценки центробежных насосов обусловлены дешевизной материалов, из которых они изготавливаются.
Это преимущественно сталь, полимеры и чугун. При покупке должна быть изучена инструкция, они бывают довольно разных параметров, от этого и зависит их цена. При покупке стоит отдать предпочтение проверенным брендам, а не гнаться за дешевыми вариантами. В этом случае вы просто потеряете в качестве.