Тот, кто знаком с работой компрессорных установок, поймет сразу. По сути, принцип функционирования многоступенчатых насосов практически ничем не отличается. Перекачиваемая жидкость последовательно перемещается по секциям, в каждой из которых повышается ее давление. Напор воды на выходе прибора определяется суммарным создаваемым его значением на каждом этапе.
Такое техническое решение дает определенные преимущества насосам многоступенчатым перед традиционными аналогами .
- Один прибор, без дополнительных элементов, включаемых в систему, создает в трубе повышенный напор (до 400 м). Если учесть, что в большинстве частных строений сложная схема водоснабжения, с несколькими «точками» разбора жидкости и значительной удаленности источника (колодца, скважины) от дома, плюс более чем весомый.
- Относительная бесшумность. О полном отсутствии звуков работающего двигателя говорить не приходится, но их уровень настолько незначительный, что в расчет это не принимается. Это объясняется просто – для создания должного напора не имеет смысла использовать в насосе габаритный двигатель. В моделях многоступенчатых давление повышается за счет синхронной работы нескольких колес. Следовательно, они характеризуются отличным сочетанием таких показателей, как мощность и создаваемый напор. Это уже третий плюс приборов данной группы.
А есть ли у многоступенчатых насосов недостатки? С точки зрения практического применения всего один – они пригодны лишь для работы с чистыми жидкостями. Подразумевается, что в воде допускается присутствие только мельчайших фракций (загрязненность до 100 г/м3), иначе эффективность функционирования прибора резко падает, а ресурс сокращается.
Многие ставят насосам многоступенчатым в минус их высокую цену. Да, они стоят дороже традиционных аналогов примерно в 2,5 раза. Но анализ всех аспектов их практического использования показывает, что монтаж именно этого устройства иногда целесообразнее. Дело в том, что для создания такого же напора, если приобретать модель с одним рабочим колесом, потребуется изделие с большей мощностью. А данная характеристика напрямую влияет на его цену. К тому же нельзя сбрасывать со счетов и повышенное энергопотребление. Поэтому экономия выходит практически нулевая, а в плане удобства монтажа (по причине компактности) многоступенчатые насосы предпочтительнее. Да и эксплуатация их обходится дешевле.
Как классифицируются приборы этой группы? Они отличаются пространственной ориентацией вала, на котором располагаются рабочие колеса. Вертикальные насосы – это модели погружные, а горизонтальные – главным образом поверхностные. Для обеспечения частных строений водой из автономного источника приборы последней разновидности в основном и приобретаются. Дело в том, что они более универсальны, и могут использоваться в других целях. Например, для подъема давления на трассе. С одним из представителей моделей этого типа – МН 500С – его характеристиками и стоимостью можно познакомиться, перейдя по ссылке .
- При выборе многоступенчатого насоса лучше ориентироваться на отечественные приборы. Во-первых, не будет проблем с ремонтом изделия. Те же сальники необходимо периодически менять. Во-вторых, наши инженеры учитывают российскую специфику, в первую очередь, качество воды. Следовательно, насосы made in Russia прослужат значительно дольше.
- Консультация специалиста по выбору оптимальной модели лишней также не будет. Учесть все аспекты применения насоса многоступенчатого, правильно разобраться в его характеристиках и определить требуемые значения величин, не имея достаточных профильных знаний, не получится. Следовательно, не факт, что деньги будут потрачены рационально, а результат оправдает ожидания.
Центробежные насосы являются наиболее распространенным видом насосов среди широкого спектра насосной техники, представленной в Украине. Так, более 50% рынка насосного оборудования приходится именно на центробежные насосы. Компания «Ватерпасс» предлагает центробежные насосы известных зарубежных производителей: Salvatore Robuschi, Varisco, JEC.
Секрет популярности центробежных насосов заключается в их высокой производительности, прочности и широких возможностях применения. Применяются насосы данного вида в водоснабжении и водоотводе, металлургической, нефтяной, химической, пищевой и прочих отраслях промышленности. Касательно прочности центробежных насосов следует отметить, что они рассчитаны на постоянную перекачку и их детали практически не подвержены износу - а это говорит об отсутствии необходимости частых замен частей оборудования, что позволяет не совершать значительных трат как финансовых ресурсов предприятия, так и времени на простой производства. Кроме этого, конструктивные особенности позволяют просто и быстро осуществлять обслуживание насоса. Центробежные насосы также привлекают возможностью применения в условиях повышенных требований к гигиене, сверхвысоких температур (до + 350° С) и в условиях взаимодействия с химически агрессивными веществами. Один из самых существенных аспектов привлекательности центробежных насосов на рынке насосного оборудования - это их высокая производительность. Минимальный перекачивающий объем центробежных насосов порой равен средним показателям иных видов насосного оборудования, а их максимальная производительность достигает порядка 2.5 тыс. м 3 в час.
По монтажному признаку центробежные насосы делятся на моноблочные и консольные.
Разделение насосов по монтажному принципу.
Одноступенчатые центробежные насосы широко применяются во многих сферах деятельности и предназначены для перекачки воды, суспензий, эмульсий, химически активных жидкостей, а также устанавливаются в заглубленных насосных станциях.
Одноступенчатый насос RC.
Одноступенчатый насос RD.
Одноступенчатый насос RDL.
Одноступенчатый насос RS.
Многоступенчатые центробежные насосы отличаются способностью достигать больших напоров при относительно небольших подачах. Делятся многоступенчатые насосы на секционные и спиральные. Многоступенчатый центробежный насос секционного типа перекачивает жидкость через направляющие аппараты каждой из секций последовательно из одного колеса в другое. Подача насосов этого типа достигает 850 м 3 /ч, развивая напор до 1900 м.
Многоступенчатые насосы спирального типа обладают рядом преимуществ перед секционными. Так, они характеризуются более высоким КПД, простотой сборки и разборки, уравновешенным осевым давлением, отсутствием направляющих аппаратов, что дает возможность значительного обтачивания колеса без существенного снижения КПД аппарата.
Применяются многоступенчатые центробежные насосы в отопительных системах, системах водоснабжения и кондиционирования, ГВС, для полива и при тушении пожаров, а также могут быть использованы для перекачивания агрессивных сред.
Многоступенчатый насос TS.
Выбор того или иного насоса требует определения ряда параметров и консультации квалифицированного специалиста. Тип центробежного насоса, который будет соответствовать всем запросам клиента, поможет определить консультант компании «Ватерпасс».
Практичные фильтры обратного осмоса дают хозяину возможность существенно повысить характеристики и вкус воды вне зависимости от местоположения жилища и природных условий местности. Благодаря продуманной конструкции, включающий комплекс из нескольких картриджей с разными наполнителями, они эффективно избавляют жидкость от механических примесей, таких как глина, волокна торфа или песчинки, устраняют солевые отложения тяжелых металлов, хлористые соединения и бактерии, органические вещества и посторонние запахи.
Для надлежащей работы системы давление в водопроводе не должно опускаться не ниже 3 атмосфер. Эта величина не всегда достигает нужного значения - например, в загородных домах или на верхних этажах она может быть несколько ниже. В таком случае совместно с фильтрами потребуется установить способный повышать давление насос.
Принцип действия
Прибор работает от электрической сети, подключаясь к ней с помощью адаптера, который может поставляться в комплекте или приобретаться отдельно. Для работы устройству также необходимы датчики, сигнализирующие об уровне давления в системе. Когда его величина падает ниже требуемого, насос включается и работает до тех пор, пока накопительный бак не наполнится отфильтрованной водой.
Таким образом этот простой в использовании аппарат позволяет обеспечить и поддерживать давление на должном уровне, гарантируя бесперебойную работу системы фильтрации и неизменно высокое качество питьевой воды в доме.
Преимущества
К достоинствам насосов для систем обратного осмоса относятся:
- способность повышать давление до уровня порядка 8 атмосфер;
- простота в установке и использовании;
- экономный расход электроэнергии;
- низкий уровень шума во время работы;
- компактные габариты;
- универсальная конструкция, позволяющая использовать один насос для фильтров разных производителей.
Наиболее распространенная разновидность водяных насосов — центробежные агрегаты, в зависимости от конструктивных особенностей классифицируется на две группы: насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.
В данной статье мы поговорим об их различиях, устройстве, принципе действия, преимуществах и недостатках. Также будет рассмотрен ассортимент продукции ведущих производителей центробежных насосов, компаний Grundfos и Lowara.
1 Принцип действия и конструктивные различия
Центробежные насос — оборудование, перекачивающее рабочую жидкость за счет центробежной силы, которая создается в результате вращения лопастного барабана. Такие агрегаты имеют металлический либо стальной корпус, внутри которого расположен электропривод и вал вращения. На валу жестко зафиксирован барабан, который может быть открытым (состоит из одного диска и боковых лопастей) либо закрытым (два диска, между которым размещены лопасти).
Лопасти барабана располагаются под углом, они направлены в обратную к направлению его движения сторону, что нужно для обеспечения максимально эффективного захвата воды. На корпусе агрегата имеют два патрубка — всасывающий и подающий (напорный), через которые циркулирует перекачиваемая жидкость.
При заполнении корпуса насоса водой начинает вращаться барабан, вода попадает в лопасти и в результате движения колеса под напором отбрасывается к напорному патрубку. В результате этого в зоне выпускного патрубка создается зона высокого давления, тогда как в центральной части барабана — зона разрежения, под воздействием которой вода начнет поступать через всасывающий патрубок насоса. Данный принцип обеспечивает непрерывную подачу жидкости циркуляционными насосами любого типа. В отличие от поршневых агрегатов, они не имеют проблем с неравномерным, пульсирующим напором, что значительно расширяет сферу применения такой техники.
Рассмотрим устройство одноступенчатого агрегата:
- Корпус, также именуемый улиткой (на схеме представлен горизонтальный тип корпуса).
- Лопастное колесо.
- Уплотнение рабочего вала.
- Вал вращения.
- Уплотнение камеры с масляной ванной.
- Подшипниковая опора.
- Несущая опора.
- Отверстия для контроля за уровнем масла в камере.
Одноступенчатые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо, тогда как многоступенчатый насос — два и более. При этом их принцип действия остается идентичным, улучшаются лишь эксплуатационные характеристики оборудования — производительность (количество перекачиваемой воды в минуту) и напор (максимальное расстояние, на которое может быть перекачана жидкость). Напор указывается в метрах, которые свидетельствуют о расстоянии перекачки по высоте, чтобы узнать максимальную длину транспортировки жидкости напор необходимо умножить на 10.
В зависимости от конструктивного устройства многоступенчатый центробежный насос может быть секционным либо спиральным. Секционный агрегат отличается тем, что перекачка жидкости осуществляется последовательно — из первого барабана в следующий. Максимальная производительность, которую может развить секционный насос на сегодняшний день составляет 900 м 3 /ч при напоре 1900 м.
1.1 Устройство центробежного насоса (видео)
1.2 Преимущества и недостатки центробежных агрегатов
Широкое распространение насосного оборудования, работающего по принципу центробежной силы, объясняется наличием у данной техники ряда эксплуатационных преимуществ, к которым относится:
- компактные размеры и небольшой вес за счет прямого соединения вала вращения с двигателем, конструкция не предполагает наличие каких-либо передаточных механизмов;
- надежность и долговечность, отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
- плавная подача рабочей среды, нулевой риск возникновения гидравлических ударов;
- возможность работать с загрязненными жидкостями, содержащими в составе механические частицы, что достигается за счет отсутствия в конструкции клапанов;
- доступная стоимость за счет простоты конструкций.
Единственным недостатком данных агрегатов является сравнительно низкий КПД при работе в режиме малой производительности. Особенно критичной данная проблема стает при необходимости перекачки небольшого объема воды под высоким давлением.
Также как недостаток можно рассматривать невозможность быстрого запуска оборудования, поскольку перед началом перекачки корпус насоса необходимо заполнить водой. В целом же, для производительной работы центробежные насосы являются лучшим выбором.
2 Классификация оборудования
Как многоступенчатые, так и одноступенчатые агрегаты, в зависимости от положения оси рабочих колес в пространстве, классифицируются на:
- горизонтальные;
- вертикальные.
В горизонтальной конфигурации, как правило, выполняются крупногабаритные промышленные агрегаты для стационарной установки, также горизонтальные агрегаты используются в насосных станциях автоматического водоснабжения, в которых они сопряжены с корпусом гидроаккумулятора. Вертикальное оборудование более распространено в сфере бытовой эксплуатации, в таком корпусе делаются все разновидности скважинных насосов, дренажные и фекальные агрегаты.
Также одним из основных факторов классификации центробежного оборудования является его разделение на типы в зависимости от положения корпуса агрегата относительно перекачиваемой жидкости, согласно которой насосы бывают поверхностные и погружные.
Конструктивно погружное оборудование может обеспечить перекачку до 16 м3 жидкости в час при напоре до 200 метров. Практически все скважинные насосы погружные, так как они могут поднимать воду с большой глубины (40 метров и более), тогда как поверхностные агрегаты в принципе не способы высасывать воду с глубины более 10 метров.
Среди отличий также выделим то, что погружные установки значительно тише, чем поверхностные, что важно при монтаже насосной станции внутри жилого помещения. Однако поверхностный насос проще в обслуживании и ремонте, так как он не обладает полностью герметичным корпусом.
Рассмотрим оставшиеся классы центробежного оборудования:
- в зависимости от развиваемого давления подачи: до 0.2 МПа — низкого, до 0.6 МПа — среднего и свыше 0.6 МПа — высокого давления;
- по коэффициенту быстроходности — тихо, нормально и быстроходные;
- по функциональному назначению — водяные, пожарные, нефтяные, дренажные, фекальные;
- по типу соединения колеса с двигателем — консольные, приводные, муфтовые.
КПД работы таких агрегатов непосредственно зависит от их быстроходности, скорости вращения колеса и конструктивного исполнения. Так, компактные одноступенчатые насосы имеют КПД 0.6-0.7, крупногабаритные — 0.9-0.92.
2.1 Производители и популярные модели
Ведущими мировыми производителями центробежного оборудования являются компании Lowara (Италия) и Grundfos (Дания). Оба производителя поставляют на рынок агрегаты как для бытовой, так и для промышленной эксплуатации. В ассортименте итальянцев представлены пять линеек насосной техники:
Тогда как итальянская компания специализируется на многоступенчатой технике, лидирующие позиции в сегменте одноступенчатых агрегатов занимают насосы производства фирмы Grundos. В ассортименте компании горизонтальные агрегаты представлены серией JP (в которую входит популярный одноступенчатый насос Grundfos JP 5), вертикальные — сериями TP (оборудование в стандартном исполнении) и TPD (насосы типа ин-лайн).
Вертикальные многоступенчатые насосы получили своё название благодаря большому количеству ступеней нагнетания давления, а также вертикальному расположению корпуса. Они применяются там, где необходимо получить высокое давление на выходе. В частности, за рубежом они используются для водоснабжения небоскребов и прочих высотных сооружений. Они также используются для оборудования бустерных станций и крупных ирригационных систем. Могут применяться для наполнения водонапорных хранилищ, находящихся на значительной высоте.
Рис. 1 – Различные варианты реализации вертикальные многоступенчатых насосов
Эти насосы характеризуются очень высоким напором и давлением. Они очень надежны, и могут работать беспрерывно в течение длительного периода времени. Обычно ограничение температуры перекачиваемой среды составляет обычно 90-120 °С. Напор, обычно, составляет от 30 до 50 метров, а производительность от 1 до 250 кубометров в час. Корпуса изготавливаются из толстостенной нержавеющей стали, потому что необходимо выдерживать высокое давление на верхних ступенях. Этот тип насосов выгодно отличается компактными размерами и массой, что делает существенно проще транспортировку и монтаж. Вертикальное расположение корпуса позволяет устанавливать их в специально подготовленных нишах, либо в шахтах, в которых установлены трубы.
Принцип работы и устройство
Многоступенчатые вертикальные насосы приводятся в работу при помощи электрического двигателя. Как и во всех динамических лопастных насосах, энергия вращения вала передается рабочим колесам, а затем и перекачиваемой среде, которая проходит через несколько рабочих колёс, размещенных на одном валу. Корпус при этом имеет секционную конструкцию. По сути, можно сказать, что в одном корпусе работает сразу несколько насосов. Напор, создаваемый многоступенчатым насосом равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом в отдельности. На многоступенчатые вертикальные насосы распространяется специальный отечественный стандарт - ГОСТ 10407-83. Согласно ему температура рабочей среды должна быть от 60 до 105 градусов, а также сортамент разделяется на две большие подгруппы: стандартные и высокооборотные модели. Сортамент от зарубежных производителей часто выходит за рамки этого стандарта, благодаря тому, что каждый производитель использует авторские запатентованные решения для улучшения характеристик.
Корпуса насосов этого типа состоят из определенного количества дискретных секций. Их должно быть ровно на 1 меньше, чем количество ступеней насоса, что обусловлено расположением первого колеса прямо в передней крышке. Это конструктивное решение позволяет уменьшить геометрические размеры насоса. Количество секций может быть регулируемым, и тогда напор будет уменьшаться, но при этом подаваемый объём будет неизменным. Обычно крышки насоса делают литыми, и они сопряжены с всасывающим и выпускающим патрубками соответственно. Во всасывающей секции обязательно устанавливается сальник, который снабжается гидрозатвором. Вода к нему подводится по специальной трубке, которая может быть расположена по-разному, в зависимости от модели и модификации.
Рис. 2 – Принципиальная схема устройства вертикального многоступенчатого насоса
1 – корпус двигателя , 2 – вал , 3 – корпус насоса , 4 - силовое уплотнение , 5 – импеллер , 6 – стенка камеры , 7 – внешний защитный кожух , 8 – подшипник , 9 – кольцевое уплотнение , 10 – подшипник , 11 – опоры насоса , 12 – кольцевая резиновая прокладка , 13 – нижний опорный подшипник , 14 – опорная утяжеляющая плита
Обычно количество колёс в вертикальных многоступенчатых насосах может колебаться от 2 до 10 штук. Перекачиваемая среда постепенно проходит от одного рабочего колеса к другому по специальному каналу, после чего она проходит лопасти следующей ступени. Направляющие каналы образуют так называемый направляющий аппарат. Уплотнение этой части и рабочих колёс выполняется посредством специальных колец из материала PPTE.
Основной проблемой всех многосекционных насосов считается прирост гидравлического усилия на оси. Оно возникает при так называемой приосевой подаче рабочей среды. Для того, чтобы снизить эффект от этого явления, на оси устанавливаются специальные устройства для разгрузки. Они выглядят как толстый диск, принимающий на свою плоскость часть давления. Он усилен так называемой гидравлической пятой. Для некоторых конструкций насосов, особенно для тех, что выпускаются с парой рабочих колес, характерно разнонаправленное вращение, поэтому усилие, возникающее на оси, взаимно компенсируется. Также для подавления эффекта от этого явления поверхность корпуса покрывают специальными спиральными рассеивающими каналами, существенно повышающими площадь поверхности. Обычно их изготавливают при помощи литья, а не методом нарезки.
Вертикальные многоступенчатые насосы с нормальной скоростью вращения обычно изготавливаются в секционном исполнении, а рабочие колеса находятся у осевых входов. Они могут обеспечить подачу объёма от 8 до 860 кубометров в час, а напор регулируется от 40 до 1500 метров. При этом у данного типа насосов есть определенные ограничения по высоте всасывания – не более 7 метров, и то не для всех моделей. Обычно этот показатель находится на уровне 4 метров. Насосы характеризуются высоким КПД, вплоть до 80%.
Высокооборотные модели имеют повышенную подачу, от 40 до 1000 кубометров в час, а также напор от 136 до 1980 метров. Для насосов такого типа обязательно наличие подпора на 3-6 м, и их КПД также доходит до 80%.
Рис. 3 - Нагнетающая часть вертикального многоступенчатого насоса может состоять из большого количества крыльчаток.
Особо мощный напор этих насосов позволяет использовать их там, где другие насосы не справятся. Например, для откачки воды из шахт горнорудной промышленности. Они до такой степени надежные, что бывают шахты, находящиеся в постоянном затоплении, но насосы не дают заполнить подземелье. Именно такими насосами оснащают пожарную технику, применяемую для тушения башен и прочих очень высоких зданий. Также они нашли и бытовое применение.
Основным конструктивным преимуществом многоступенчатых вертикальных насосов можно считать то, что секции можно убирать или добавлять. С одной секцией это будет обычный центробежный насос. При этом стоит отметить, что КПД таких насосов невелик, но такой подачей при таких малых габаритах не обладает ни один из типов. Разборка их также достаточно сложная.
Сфера использования
Откачивание жидкости из колодцев и шахт в горнорудной промышленности.
Могут использоваться в качестве погружного насоса для очень глубоких скважин.
Подача питьевой и технической воды на значительную высоту, в жилых домах, производственных помещениях и сооружениях. Например, при помощи такого насоса удобно заполнять водонапорную башню.
В пожарных системах для тушения пожаров на большой высоте.
Могут использоваться на станциях водоснабжения для повышения давления в трубопроводе.
Рис.4 – Вертикальный многоступенчатый насос с закрытыми крыльчатками в разрезе.
Используются в сельском хозяйстве для быстрого наполнения больших емкостей, а также для нагнетания давления. Эти насосы могут использоваться для бесперебойного водоснабжения фермы или птичника.
В промышленных системах водоснабжения на различных технологических линиях.
В установках для мойки, а также в очистных сооружениях и на станциях аэрации
В системах питания водогрейных котлов и различных отопительных систем.
Мощные системы фильтрации воды, включая обратноосмотические технологии.
Сами производители часто позиционируют свои насосы как многоцелевые.
Преимущества
Вертикальные многоступенчатые насосы имеют достаточно простую конструкцию, которая позволяет использовать широкий ассортимент материалов для улучшения качества передачи перекачиваемой среды.
Они занимают очень малую площадь, поэтому могут быть размещены в специальных обслуживаемых нишах в общей шахте вместе с трубами, что даёт дополнительную звуковую изоляцию.
Центробежные насосы могут работать едва ли не на любой скорости вращения, поэтому двигатель можно присоединять посредством прямого привода, что существенно упрощает конструкцию, а также делает насосы более компактными.
Вертикальные многоступенчатые насосы обеспечивают равномерность потока перекачиваемой среды, а также демонстрируют отличную стабильность показателей в любой момент работы.
Они могут работать практически месяцами, не выключаясь и без каких-либо последствий.
Затраты на техническое обслуживание этого типа насосов намного меньше, чем для любого другого насоса, обеспечивающего мощную подачу.
Рис.5 – Пример подключения вертикального многоступенчатого насоса для водоснабжения высотного здания.
Для этих насосов допустимо короткое время работы на холостом ходу. Обычно за это время успевают сработать аварийные системы отключения питания, либо производится ручное отключение. Насос за это время не повреждается.
Если сравнить в одном размере вертикальные многоступенчатые насосы и любой другой тип, то первые будут намного меньше в размерах при одинаковой производительности.
Недостатки
В одноступенчатом исполнении такой насос не представляет никакого интереса, потому что он развивает крайне низкое давление, а его КПД очень мал, и может не доходить до 30%.
Многоступенчатые насосы очень сложны в производстве, поэтому стоят они недешево.
Для уменьшения количества ступеней необходимо вращение на более высоких скоростях, что, в свою очередь, предъявляет высокие требования к материалам насоса.
Рис. 6 – Разрушение крыльчатки на одной из верхних ступеней из-за сухого хода
Обычно эти насосы не обладают самовсасыванием, что существенно затрудняет процесс запуска при определенных условиях.
Существует жесткое ограничение по вязкости перекачиваемой среды, так как осевые силы существенно возрастают.
