Центробежный насос для воды: устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы центробежного насоса. Конструкция и классификация центробежных насосов.

Сферы применения

Благодаря своей универсальности, высокой эффективности и надежности центробежные насосы сегодня успешно применяются практически везде. Если говорить о наиболее популярных областях использования насосов центробежного типа, то сюда следует отнести:

  • организацию технического водоснабжения на предприятиях, работающих в различных отраслях промышленности;
  • перекачивание и транспортировку технических жидкостей различного типа между объектами производства;
  • оснащение систем полива растений и подачу воды на животноводческие фермы;
  • организацию системы водоснабжения населенных пунктов;
  • оснащение автономных систем водоснабжения, используемых собственниками загородных домов и дач для бытовых нужд и организации полива растений на приусадебном участке.
Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Для того чтобы понять, в чем состоит причина универсальности и высокой эффективности гидромашин центробежного типа, следует разобраться в том, из каких конструктивных элементов состоит и как работает такое оборудование.

 Строение и принцип работы

Центробежный насос для воды

Строение центробежных насосов для воды имеет довольно простую схему.

Основные характеристики внешнего вида изделий:

  • внешняя часть корпуса представляет собой продолговатый цилиндр;
  • изделие, которое при применении погружается в воду, имеет диаметральное сечение 10 см;
  • изделия для поверхностного функционирования немного больше по диаметру с обустроенными колесами для работы.

Внутреннее наполнение составляет такой перечень элементов:

  • каналы для входа и выхода жидкости;
  • устройство для нагнетания;
  • колесо для обеспечения вращения;
  • ротор;
  • движок и прочие сопровождающие детали.
  • Центробежный насос

Во время работы центробежного насоса с помощью двигателя и ротора колесо начинает вращаться. Благодаря этому вода, которая поступает внутрь направляется от центральной части к боковым. При этом образуется давление, под действием которого жидкость попадает в трубопровод. При этом уменьшается степень давления в центральной части, что позволяет обеспечить поступление новой порции воды. Получаем процесс самовсасывания жидкости, что обеспечивает бесперебойное поступление воды внутрь устройства. В общем, во время работы внутри изделия создается центробежная сила, которая и обеспечивает все необходимые процессы.

Центробежный насос: принцип работы

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы - фото 1

  • Центробежный насос: принцип работы
  • Особенности конструкции и принцип действия
  • Преимущества и недостатки
  • Классификация центробежных насосов
  • Области применения
  • Принцип работы
  • Устройство
  • Приборы и арматура

Центробежные насосы являются одним из самых распространенных типов оборудования для перекачивания жидкостей (и газов).

С их помощью выкачивают воду из колодцев и скважин, поднимают ее на значительную высоту и предают на большие расстояния по трубам.

Такие насосы перекачивают теплоноситель в системах отопления и технологические жидкости на производствах. Идея использовать центробежную силу для перекачивания жидкостей принадлежит Леонардо да Винчи, первые действующие образцы были созданы французским инженером и ученым Дени Папеном в конце 17 века.

Особенности конструкции и принцип действия - изображение 2

Центробежный насос

Принцип действия

Центробежные насосы –  одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Рис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов: 

  • плотности жидкости:
  • частоты вращения рабочего колеса:
  • диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление. 

Если скорость падает, то увеличивается давление.Если скорость падает, то увеличивается давление.

Самовсасывающие насосы: устройство и виды

Самовсасывающие насосы качают воду с глубины 8-9 метров, сами при этом находятся на поверхности. Вода поднимается за счет того, что в центральной части корпуса, за счет движения колес с лопастями, создается область низкого давления. Стремясь ее заполнить, вода поднимается вверх. Вот и получается, что насос всасывает воду.

Внешний вид самовсасывающего насосаВнешний вид самовсасывающего насоса

Как и любой другой насос, самовсасывающий состоит из двигателя и рабочей камеры, в которой находится нагнетательный механизм. Валы насоса и двигателя соединяются через муфту, надежность соединения и герметичность определяется типом уплотнителя.Уплотнители бывают двух типов:

  • сальниковый — более дешевый и менее надежный;
  • торцевой уплотнитель — более надежный, но дорогой.

Есть модели самовсасывающих насосов с магнитными муфтами. Они уплотнения не требуют, так как сквозных соединений не имеют. Это на сегодняшний день самая надежная конструкция, но и самая дорогая тоже.

Видео описание

В видео рассмотрено устройство центробежного оборудования с «сухим» ротором:

Как работает центробежный насос. Что такое кавитацияКак работает центробежный насос. Что такое кавитация

Принцип действия

После запуска приводного двигателя вал насоса с установленным на нем колесом начинает вращаться. Лопатки колеса заставляют вращаться и находящееся в рабочей камере вещество.

Как только жидкость начинает двигаться по кругу, она подвергается воздействию центробежной силы, направленной от центра. Причем модуль этой силы тем больше, чем дальше молекулы перекачиваемой среды сместились от центра вращения.

Принцип действия помпы

Принцип работы центробежного насоса

В конце концов жидкость выбрасывается на периферию рабочего колеса, а затем – в изогнутый кверху выходной патрубок. Таким образом, давление или, как еще говорят, напор в линии нагнетания поддерживается за счет центробежной силы.

Особенности конструкции и принцип действия

Если рассмотреть устройство центробежного насоса в разрезе, то в конструкции такого оборудования можно выделить следующие элементы.

  • Электродвигатель в устройстве центробежного насоса играет роль приводного элемента. Та часть внутренней конструкции центробежного насоса, где располагается его приводной электродвигатель, тщательно герметизируется, что необходимо для защиты силового агрегата от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Вал насоса передает вращение от электродвигателя рабочему колесу.
  • Конструкция центробежного насоса обязательно включает в себя рабочее колесо, на внешней цилиндрической поверхности которого расположены лопатки, перемещающие перекачиваемую жидкую среду по внутренней камере устройства.
  • Подшипниковые узлы обеспечивают легкое вращение вала с зафиксированным на нем рабочим колесом.
  • Уплотнительные элементы защищают узлы внутренней конструкции гидромашины от контакта с перекачиваемой жидкой средой.
  • Корпус насоса, как правило, выполнен в форме улитки и оснащен двумя патрубками – всасывающим и напорным.
Основные части центробежного насоса

Основные части центробежного насоса

Конструктивная схема центробежного насоса, кроме вышеперечисленных деталей, может включать в себя ряд дополнительных элементов:

  1. шланг, по которому перекачиваемая жидкая среда поступает в напорную магистраль;
  2. шланг, по которому жидкость поступает во внутреннюю камеру устройства;
  3. обратный клапан, препятствующий перемещению уже перекачанной жидкой среды в обратном направлении;
  4. фильтр грубой очистки, не дающий твердым включениям, содержащимся в составе жидкой среды, попадать во внутреннюю часть помпы;
  5. вакуумметр, при помощи которого осуществляется контроль за степенью разреженности воздуха в рабочей камере;
  6. манометр, посредством которого можно контролировать давление потока жидкой среды, создаваемого насосным оборудованием;
  7. элементы запорной арматуры, позволяющей регулировать параметры потока жидкой среды, поступающей в насос и выходящей из него.
Устройство насосной части оборудования центробежного типа

Устройство насосной части оборудования центробежного типа

Устройство и принцип действия любых центробежных насосов отличаются простотой. Так, принцип действия центробежного насоса заключается в следующем.

  • Жидкая среда, попадающая во внутреннюю рабочую камеру, захватывается лопатками рабочего колеса и начинает перемещаться вместе с ними.
  • Под воздействием центробежной силы жидкая среда отбрасывается к стенкам рабочей камеры, где создается избыточное давление.
  • Находясь под избыточным давлением, жидкая среда выталкивается через напорный патрубок.
  • В тот момент, когда жидкая среда из центральной части рабочей камеры отбрасывается к стенкам, создается разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание новой порции жидкости через входной патрубок.
Принцип действия центробежного насоса

Принцип действия центробежного насоса

Принцип работы центробежного насоса, описанный выше, относится к моделям как поверхностного, так и погружного типа. Основную функцию центробежного насосного оборудования выполняет рабочее колесо с лопатками. В соответствии с описанным выше принципом действия центробежных насосов такие устройства обеспечивают всасывание перекачиваемой жидкой среды и ее выталкивание в напорную магистраль в постоянном режиме, что гарантирует стабильность параметров создаваемого потока.

Следует иметь в виду, что центробежный насос нельзя эксплуатировать, если в его внутренней рабочей камере отсутствует жидкая среда. Если пренебречь этим важным требованием, то центробежный насос просто выйдет из строя.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Классификация центробежных насосов

Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом.

Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа.

Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

Преимущества

Самый большой недостаток центробежного водяного насоса – это его чувствительность к нерастворенным в воде примесям: песку, илу, прочим загрязнениям. Как правило, инструкция к каждому агрегату содержит в себе сведения о максимальном содержании взвешенных частиц и их размеру в перекачиваемой среде. И на это обязательно нужно обращать внимание.

К преимуществам же уверенно можно отнести такие факторы, как доступная стоимость, долговечность при правильной эксплуатации, высокая надежность, простая конструкция. При необходимости такой насос вполне возможно разобрать и починить самостоятельно.

Помимо водоснабжения их повсеместно используют в системах отопления для обеспечения циркуляции жидкости, в системах повышения давления, а также для полива участков и осушения резервуаров и затопленных подвалов.

Характеристики центробежных насосов

Герметичный насосРабочими параметрами насосов являются:

  • потребляемая мощность (Вт);
  • производительность (куб. м/ч или л/мин);
  • давление на выходе, обычно именуемое напором (измеряется в метрах водного столба, сокр. – м.в.ст.).

Особенность центробежных насосов состоит в том, что их производительность зависит от напора.

Чем больший напор приходится развивать агрегату для подъема воды на большую высоту или ее «проталкивания» через длинный трубопровод с большим гидравлическим сопротивлением, тем меньший объем воды он сможет перекачивать за единицу времени.

Зависимость производительности от напора называется главной или напорной характеристикой насоса. В паспорте агрегата она обычно приводится в виде графика, реже – таблицы. При выборе насоса сначала определяют необходимый напор (гидравлическое сопротивление системы + высота подъема воды + давление, которое нужно получить в наиболее удаленной точке водоразбора), а затем подбирают модель, имеющая при данном напоре достаточную производительность. Модель считается оптимальной, если необходимые напор и производительность находятся в средней части ее главной характеристики.

Насос поверхностный для скважиныТипов насосов существует множество, поэтому когда встает вопрос о его покупке, не все могут определиться, как и какой насос выбрать для скважины. О том, как сделать правильный выбор, читайте далее.

Об основных характеристиках полимерпесчаных колодцев читайте в этой статье.

Как правильно выбрать центробежный насос

Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:

  • Назначение приобретаемого агрегата
    • Полив садового участка.
    • Откачка воды из подвала.
    • Подача воды из скважины.
    • Что-либо еще.
  • Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
  • Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
  • Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
  • Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
  • Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
  • Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
  • Бюджет, минимальный и максимальный.

И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.

Видео описание

В видео представлен обзор повышающих давление насосов циркуляционного и вихревого типа:

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ насос  vs   ВИХРЕВОЙ насосЦЕНТРОБЕЖНЫЙ насос vs ВИХРЕВОЙ насос

Расположение вала

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.  

Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

Эксплуатация центробежного насоса

Несмотря на высокую устойчивость к высокой концентрации загрязнений в жидкости, при использовании центробежных насосов необходимо соблюдать некоторые правила:

  • комплектуйте насос измерительной и контрольной аппаратурой, которая сообщит о состоянии оборудования
  • на входе должен стоять сетка для защиты лопастей рабочего колеса от крупных твердых фрагментов
  • для оптимального режима работы производительность насоса должна соответствовать объему перекачиваемой жидкости, в том числе в пиковые моменты повышенных нагрузок
  • материалы деталей насоса должны соответствовать типу перекачиваемой жидкости, особенно это важно при выборе типа уплотнителей
  • электродвигатель насоса необходимо защитить от возможных проблем электроснабжения дополнительным оборудованием
  • автоматический выключатель необходим для отключения насоса при заклинивании двигателя или рабочего колеса

Где можно заказать?

ООО Квадр предлагает супер условия, индивидуальный подход к каждому и высокую скорость поставки промышленных насосов.

Мы поможем подобрать лучшие варианты для любой ценовой категории. Просто опишите свою задачу и консультант предложит самые оптимальные варианты для всех типов производства и для любого бюджета.

Плюсы сотрудничества с нами:

  • модели любой мощности;
  • оформление под индивидуальный заказ;
  • быстрые ответы на обращения;
  • разные варианты доставки;
  • ремонт и обслуживание всех типов насосов.

Главное наше преимущество — полная автономность. Не нужно по несколько раз всё разжевывать, просто опишите суть обращения, а остальное сы делаем сами.

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

  • Приёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода — оснащается сеткой для грубой очистки.
  • Задвижка на всасывающем патрубке.
  • Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
  • Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
  • Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
  • Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
  • Манометр для измерения напора.
  • Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
  • Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения).
  •  
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 3.8 из 5.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки