Багатоступінчастий насос відцентровий: конструкція, види, плюси і мінуси

Відцентрові насоси активно використовуються як у побуті, так і в промисловості. В залежності від конструктивного виконання їх відносять до багатоступеневим насосів або одноступеневим. Насосне обладнання, що належить до кожної із цих категорій, не тільки має особливе внутрішнє пристрій, але і відрізняється специфічними технічними характеристиками і, відповідно, сферами застосування.

Відцентрові насоси можуть бути частиною технологічних систем підвищення тиску подачі води на підприємствах і в приватних будинках

Конструктивні відмінності

Насос відцентровий, що стає зрозуміло вже з його назви, є пристроєм, який перекачує рідкі середовища за рахунок діючої на них відцентрової сили. Основним робочим органом насосного обладнання даного типу, який забезпечує формування такої сили, є колесо (або барабан), на зовнішній циліндричній поверхні якого зафіксовані спеціальні лопаті.

Корпус насосів даного типу може бути виконаний з чавуну або сталевого сплаву. Всередині такого корпусу розміщуються приводний електродвигун і з’єднаний з ним вал обертання, на якому і фіксується колесо з лопатями. За своїм конструктивним виконанням робоче колесо насоса може бути відкритим або закритим. Відкриті робочі колеса складаються з одного диска, на зовнішній поверхні якого зафіксовані лопаті, закриті – з двох дисків, з’єднаних між собою робочими лопатями.

Принцип роботи відцентрового насоса

Лопаті розташовуються під певним кутом, їх вигин спрямований у бік, протилежний напрямку обертання робочого колеса. Таке розташування лопаток забезпечує більш ефективну роботу насосного обладнання. Всмоктування рідини рідкого середовища у внутрішню камеру насоса, а також її виштовхування в напірну магістраль здійснюється через патрубки.

Принцип, за яким працюють як одноступінчаті пристрою, так і багатоступінчасті насоси, полягає в наступному.

• Рідина, що знаходиться у внутрішній частині насоса перед його запуском, при обертанні робочого колеса захоплюється лопатями і починає переміщатися разом з ними.
• Під впливом відцентрової сили рідина відкидається до стінок внутрішньої камери, за рахунок чого біля них створюється високий тиск.
• При переміщенні через область напірного патрубка рідина, що знаходиться під високим тиском виштовхується в нього.
• При відкиданні перекачується насосом рідини до стінок робочої камери в центральній частині останньої створюється розрідження повітря, що сприяє всмоктуванню рідкого середовища через вхідний патрубок.

За рахунок вищеописаного принципу роботи в насосах як одноступінчатого, так і багатоступеневого типу забезпечується безперервність процесу всмоктування та виштовхування рідини при обертанні робочого колеса. Сферу застосування насосного обладнання даного типу значно розширює той факт, що, на відміну від поршневих пристроїв, воно не створює пульсацій тиску рідини в обслуговуваній їм трубопровідній системі.

Як вже говорилося вище, одноступінчаті і багатоступінчасті відцентрові насоси мають конструктивні особливості, які й визначають відмінності в їх технічних характеристиках. Так, основними елементами конструкції одноступінчатого насоса є:

1. корпус, який часто називають «равликом»;
2. робоче колесо з лопатями;
3. ущільнювальні елементи валу;
4. вал, з’єднаний з приводним електродвигуном і забезпечує обертання робочого колеса;
5. ущільнювальні елементи камери з масляною ванною;
6. опора для підшипникового вузла;
7. несуча опора;
8. отвір, за допомогою якого здійснюється контроль рівня масла в камері.

Схема одноступеневого моноблочного насоса

Одноступінчатий відцентровий насос, на відміну від багатоступінчастих моделей, оснащується одним робочим колесом. Відцентровий багатоступінчастий насос може мати у своєму оснащенні два і більше робочих колеса з лопатками, що дозволяє значно підвищити ефективність такого обладнання.

Завдяки наявності декількох робочих коліс відцентрові багатоступінчасті пристрою, якщо порівнювати їх з одноступеневими, володіють певними перевагами.

• З допомогою багатоступеневих насосів можна здійснювати перекачування рідини з більш високою продуктивністю, характеризує кількість рідкої середовища, яку гідромашинах пропускає через себе в одиницю часу.
• Багатоступінчасті насоси здатні формувати потік рідини з більш високими показниками напору, що вимірюється в метрах водяного стовпа. Фактично напір рідини, який створюють електронасоси багатоступеневого типу, складається з суми напорів, створюваних кожним його ступенем. Така якість багатоступеневих гідромашин дозволяє домагатися більш високого тиску рідини в обслуговуваних ними трубопровідних системах і переміщати її по ним на більш далекі відстані і більш значні висоти.

Схема багатоступінчастого секційного насоса

Багатоступінчастий відцентровий насос в залежності від конструктивного виконання може бути секційними або спіральним. У пристроях секційного типу рідка середовище в процесі перекачування послідовно переміщається від першої секції насоса до останньої, при цьому напір рідини збільшується також послідовно. Сучасні моделі багатоступінчатих насосів секційного типу здатні забезпечити продуктивність процесу перекачування рідини, значення якої доходить до 900 м3, при цьому напір робочої середовища, створюваний такими пристроями, може доходити до 1900 метрів водяного стовпа.

Достоїнства і недоліки насосів відцентрового типу

Як багатоступінчастий, так і одноступінчатий насос відрізняється цілим рядом переваг, які роблять ці пристрої такими популярними серед споживачів. До переваг розглянутих гідромашин відносяться:

1. компактні габарити і невелика вага (оскільки робочий вал насосного обладнання безпосередньо з’єднаний з приводним електродвигуном, що виключає необхідність використання додаткових передавальних механізмів);
2. висока надійність і тривалий експлуатаційний термін, відсутність необхідності у здійсненні регулярного технічного обслуговування;
3. мінімізація ризику виникнення стрибків тиску (рідка середовище, що перекачується насосами даного типу, подається в напірну магістраль в плавному режимі);
4. відсутність клапанних елементів (це дає можливість перекачувати забруднені рідкі середовища, що містять у своєму складі нерозчинні тверді включення);
5. простота конструкції (саме тому будь-багатоступінчастий або одноступінчатий насос доступний за ціною).

Простота конструкції відцентрових насосів забезпечує їх ремонтопридатність, модернізацію та переобладнання

Серед недоліків одно — і багатоступінчастих насосів виділяють:

• досить низький ККД при роботі в режимі малої продуктивності (це стає проблемою в тому випадку, коли потрібно під високим тиском перекачати маленький обсяг рідкого середовища);
• неможливість швидкого запуску (щоб такі пристрої почали працювати, їх робочу камеру необхідно попередньо заповнити рідиною).

Підстави класифікації

Відцентрові насоси (як багатоступінчасті, так і одноступінчаті) діляться на різні категорії за низкою своїх параметрів і варіантів конструктивного виконання. Так, в залежності від просторового положення осі робочого валу вони можуть належати до одного з наступних типів:

• насоси горизонтальні відцентрові;
• пристрої з вертикальним розташуванням робочої осі.

Горизонтальний багатоступінчастий відцентровий насос з подвійним підшипником

Відцентровий горизонтальний насос, вісь обертання вала і робочого колеса якого розташовуються строго в горизонтальній площині, – це, як правило, великогабаритна установка, яка використовується в промислових цілях. Відцентрові горизонтальні насоси застосовують для оснащення насосних станцій, що забезпечують роботу систем автономного водопостачання, в яких подібні пристрої використовуються спільно з гідроакумулятором. Таким чином, горизонтальний насос вимагає більше місця для своєї установки.

Відцентрові насоси з вертикальним розташуванням осі валу і робочого колеса знайшли більше поширення в побутовій сфері. У такому конструктивному виконанні може бути представлений як поверхневий багатоступінчастий насос, який використовується для обслуговування системи автономного водопостачання, так і дренажний або фекальний.

Побутовий відцентровий насос, вертикального типу

Ще одним критерієм, за яким серед одно — і багатоступінчастих насосів виділяють різні категорії, є розташування такого обладнання по відношенню до перекачується рідкому середовищі. Так, в залежності від даного параметру насоси можуть бути поверхневими (або наземними), зануреними і полупогружными. Поверхневі пристрою, в якості яких може виступати вертикальний багатоступінчастий і одноступінчатий або горизонтальний багатоступінчастий і одноступінчатий насос, розташовуються на поверхні землі, поза свердловини, але поблизу від неї.

Поміщають таке обладнання, надійно захищене від попадання вологи, в приямку, на спеціально підготовленому майданчику або в окремому приміщенні. Одним з найбільш значущих недоліків насосного обладнання даного типу є те, що при роботі воно видає досить багато шуму. Слід враховувати й те, що відцентрові поверхневі насоси можна вибирати лише в тому випадку, якщо глибина свердловини, з якої планується відкачувати воду з їх допомогою, не перевищує десяти метрів.

Відцентрові напівзаглибні насоси вертикального типу

Відцентрові насоси заглибного типу в процесі експлуатації повністю занурюються в середовище. Окремі моделі вертикальних відцентрових насосів заглибного типу можуть розміщуватися навіть в трубі, по якій здійснюється відкачування рідкої середовища. При використанні заглибних насосів воду з обслуговування свердловини можна піднімати з глибини 40 метрів і більше. Насоси заглибного типу здатні забезпечити перекачування рідкого середовища з продуктивністю до 16 м3/год, при цьому напір може досягати 200 метрів водяного стовпа. Занурювальні насоси практично не видають шуму при своїй роботі, оскільки повністю перебувають у рідкому середовищі.

Погружной відцентровий багатоступінчастий насос для свердловин

Класифікація одноступінчатих та багатоступінчатих насосів здійснюється також по ряду інших параметрів:

• що розвивається тиску подачі рідкого середовища (пристрої низької (до двох десятих мегапаскаля), середнього (до шести десятих мегапаскаля) і високої (понад шести десятих мегапаскаля) тиску);
• швидкохідності (нормальні, тихо — і швидкохідні);
• призначенням (водопровідні, пожежники, виробничо-технічні, ґрунтові та ін);
• типу з’єднання крильчатки з електродвигуном (прямоприводные, консольні, муфтові, шкивные).

ККД відцентрових насосів залежить від моделі і конструктивного виконання і може знаходитися в діапазоні 60-92%.