Консольные и моноблочные центробежные насосы для воды - справочная информация
Консольные и моноблочные центробежные насосы - это наиболее популярный вид промышленных насосов, используемых в системах водоснабжения и отопления. В нашем каталоге представлены в основном моноблочные модели итальянских производителей Calpeda и Pedrollo с производительностью от 0,6 до 480 м3/час и напором до 128 метров.
Первые машины, которые можно считать прародителями современных центробежных насосов, появились ещё в далеком 1689 г. Появились они впервые во Франции, изобрел их Дени Папен, который также является отцом двигателя внутреннего сгорания. Хотя эти агрегаты и были примитивными, с большим количеством дефектов, они, всё же, были передовыми на момент их появления. Первичная конструкция выглядела как труба, в которой вращался двулопастный винт. Приводился первый насос Папена в движение его же двигателем внутреннего сгорания, обороты которого были до такой степени малы, что рабочее колесо насоса не могло нагнетать давление, позволяющее использовать его на практике.
Своё дальнейшее развитие центробежные насосы получили только во второй половине XIX века, когда были изобретены мощные ДВС, ременные передачи и точные валы, полученные при помощи токарной обработки металла. Современные центробежные насосы, хотя и используют такой же принцип нагнетания давления, конструктивно произошли от современных турбин, поэтому в старой литературе их так и называли – турбинные насосы.
В российской классификации консольные насосы обозначаются как насос типа «К», а консольно-моноблочные – типа «КМ». Везде в мире их называют просто консольными (bare shaft) и консольно-моноблочными (close coupled). Наиболее известные мировые производители консольных и моноблочных центробежных насосов: Wilo, Grundfos, KSB, Ebara, Goulds, Calpeda, Pedrollo.
Устройство и принцип работы
Центробежные насосы – это одно из самых обширных семейств в группе динамических насосов. Они перекачивают жидкость или нагнетают давление посредством вращения одного или нескольких колёс вокруг своей оси. Несмотря на то, что разнообразие центробежных насосов кажется очень большим, принципиальная схема работы остаётся для всех одна, а различия, в основном, полагаются на особенности применения того или иного агрегата. В заблуждение также могут вводить различные конструктивные компоновки. Далее схема работы насоса будет рассмотрена в общем виде, без привязки к конкретным моделям.
Рабочее колесо центробежного насоса, как правило, располагается в узкой рабочей камере. Жидкость подводится к нему вблизи центра (там, где колесо крепится на вал двигателя). Перед началом работы насоса, в его рабочей камере уже должна находиться вода. Для этого насос располагают ниже уровня воды, либо заливают в него воду вручную. Когда рабочее колесо начинает вращаться, его лопатки раскручивают воду в рабочей камере. Под действием центробежной силы находящаяся в рабочей камере вода устремляется к стенкам рабочей камеры и затягивает за собой новую порцию жидкости. Перекачиваемая вода может выходить как через несколько отверстий в стенках рабочей камеры, так и через единственное отверстие. В последнем случае рабочую камеру делают в форме незавершенной спирали — наподобие раковины улитки. На рисунке ниже показано предварительное заполнение насоса водой и начало его работы.
Импеллер (так тоже называют рабочее колесо центробежного насоса) существенно ускоряет поток жидкости за счёт центробежной силы, и давление на выходе получается очень большим. Выходная скорость в корпусе насоса за счёт замкнутого объёма дополнительно нагнетает давление, поэтому разность давлений может быть очень большой. Если говорить о гидродинамике, то скоростной напор (скорость, с которой движется жидкость) преобразуется в пьезометрический напор (в высоту, на которую эта жидкость может подняться). Это происходит благодаря прохождению потока жидкости через спиральный отвод, а также через направляющий аппарат. Обычно начинающие инженеры ошибочно полагают, что, поступая от колеса в спиральный канал, жидкость нагнетает давление непосредственно в отводе с возрастающей площадью сечения. Но это не так, потому как решающую роль играет патрубок в форме конуса, создающий напор. Давление также может нагнетаться в каналах направляющего спирального аппарата.
Конструкция направляющего аппарата, а также сам факт его присутствия в конструкции центробежных насосов был позаимствован из конструкции гидравлических турбин, в которых этот элемент является строго обязательным. Малоэффективные первые центробежные насосы называли изначально турбинными насосами.
Две основные разновидности моноблочных насосов
Моноблочные насосы могут быть двух типов: в насосах первого типа рабочее колесо крепится непосредственно на вал двигателя, а в насосах второго типа на вал двигателя устанавливается глухая муфта, к которой, в свою очередь, крепится рабочее колесо.
Дополнительная муфта усложняет конструкцию насоса, что влечет и увеличение стоимости. Однако, в случае поломки мотора, на насос с муфтой можно поставить стандартный двигатель, а на насос без муфты нужно заказывать специализированный с удлиненным валом. Моноблочные насосы с глухой муфтой можно порекомендовать в качестве замены консольным насосам: их двигатель не намного сложнее заменить, а места они занимают значительно меньше.
Материалы, используемые в конструкции.
Основные материалы, которые используются в консольных и моноблочных центробежных насосах – это различные сорта сталей. Например, это могут быть 1.4571, 1.4408, 1.4404, 1.0619, 0.7043 и т.д. Всё зависит от производителя и конкретной модели. Основной требования к стальным деталям, контактирующим с водой – это инертность и коррозионная стойкость к воздействию холодной и горячей воды. В качестве материалов для различных уплотнителей чаще всего используются полимеры на основе из PTFE или фторсодержащие полимеры.
Для корпусов этих насосов могут использоваться также различные марки ковкого чугуна или углеродистых сталей, которые также хорошо сопротивляются коррозии. В качестве конструкционных материалов могут использоваться различные бронзы, но единой универсальной марки для всех производителей нет. Для механических уплотнений обычно используются композитные материалы, в которых иногда встречается даже асбест.
Сфера использования и примеры использования в промышленности
В нашем каталоге представлены различные итальянские линейки насосов. Линейка Saer часто применяется в системах водоснабжения, эти насосы самые недорогие. У насосов Pedrollo широкий выбор моделей, подходящих для различных сфер применения. А вот для перекачивания гликолей лучше всего подойдут насосы Calpeda с различными уплотнениями.
Примеры использования центробежных насосов:
- Крупные системы обогрева, в которых используется конденсат, возвращающийся в циркуляцию горячей воды.
- Накачивание крупных тепловых конденсаторов в теплоснабжении городов.
- На любых отопительных пунктах, включая крупные теплоэлектростанции, там, где происходит сжигание твердого топлива, консольные и моноблочные центробежные насосы обеспечивают постоянную циркуляцию воды в специальных поддонах для удаления золы. Центробежные насосы могут работать как с открытыми, так и с герметичными системами теплоцентралей.
- Системы водоснабжения (но не используются для водоотведения).
- Водопровод в сельской местности.
- Химическое производство: перекачивание подходящих по характеристикам растворов и реагентов. Причём центробежные насосы могут обеспечивать беспрерывную подачу в течение очень длительного времени, что исключает простой производственных линий.
- Сфера добычи угля и прочих полезных ископаемых: подача воды в место бурения глубоких скважин при проведении комплексной геологической разведки.
- Ландшафт: размывание грунтов в целях создания уникального рельефа какого-либо участка, заполнение искусственных водоёмов либо сообщение между водоёмами, чтобы не приходилось рыть каналы
Преимущества
- Центробежные моноблочные насосы позволяют обеспечить равномерный поток на выходе, поэтому пульсация практически отсутствует. Поэтому насосы могут использоваться для перекачки жидкостей, близких по вязкости к воде, но чувствительных к вспениванию.
- Простота конструкции, которая позволяет достаточно просто производить плановый осмотр механизмов, выполнять плановую замену расходных материалов и комплектующих насоса.
- Сравнительно небольшая стоимость по сравнению с другими типами насосов, которая обусловлена малым количеством запчастей, простых в изготовлении.
- Центробежные насосы обладают высокой надежностью при эксплуатации.
- КПД таких насосов может достигать 80% (особенно для больших типоразмеров). При этом он зависит от большого количества разнообразных характеристик, как среды, так и самого механизма.
- Идеально подходят для водоснабжения, потому что они могут долго работать при среднем напоре, но большой суточной подаче.
Недостатки
- Этот тип насосов очень чувствителен к перепадам напряжения в сети. При скачке они могут выйти из строя за счёт усиленного осевого момента, а при падении напряжения КПД насоса также очень сильно падает. Поэтому рекомендуется оснащать их стабилизаторами напряжения.
- Если выставить малый напор, то энергопотребление насоса будет нецелесообразным по сравнению с проделываемой работой. КПД в таком случае может стремиться к 0.
- КПД центробежных насосов также очень сильно зависит от вязкости жидкости. Если вязкость жидкости повышается из-за понижения температуры производительность насоса может уменьшиться.
- На определенных режимах работы эти насосы могут быть подвержены ощутимой кавитации, которая может как быстро вывести насос из строя.
- Центробежные насосы демонстрируют нестабильную работу при большом количестве газовых пузырьков или растворенных в жидкости газов.