Центробежный насос

Центробежный насос

Центробе́жный насо́с  — один из двух типов динамических лопастных насосов, перемещение рабочего тела в котором происходит непрерывным потоком за счёт взаимодействия этого потока с подвижными вращающимися лопастями ротора и неподвижными лопастями корпуса. При этом переносное движение рабочего тела происходит за счёт центробежной силы и протекает в радиальном направлении, то есть перпендикулярно оси вращения ротора.
Одинаково применимы как для жидкостей, так и для газов, при этом насосы для перекачивания газов обычно называют центробежными компрессорами или центробежными вентиляторами.

Зачем нужен циркуляционный насос

С аналогичной ситуацией часто сталкиваются хозяева частных домовладений – в наиболее отдаленной части отопительной конструкции радиаторы намного холоднее, чем в начальной точке. Оптимальным решением в данном случае специалисты считают монтаж циркуляционного насоса, как он выглядит видно на фото. Дело в том, что в небольших по площади домах отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителей достаточно эффективны, но и тут не помешает подумать о приобретении насоса, поскольку, если правильно настроить работу данного устройства, затраты на обогрев сократятся.

Что собой представляет циркуляционный насос? Это прибор, состоящий из мотора с ротором, погруженным в теплоноситель. Принцип его работы заключается в следующем: вращаясь, ротор заставляет нагретую до определенной температуры жидкость двигаться по системе отопления с заданной скоростью, в результате чего создается нужное давление.

Принцип работы и конструкция

Обязательное условие работы центробежных насосов — преобразование энергии приводного электродвигателя в энергию потока, чтобы создать напор и перемещать воду или другую жидкость по присоединённому к электронасосу напорному трубопроводу. Это оборудование состоит из следующих рабочих узлов:

• рабочая камера с патрубками для входа и выхода жидкости;
• электродвигатель;
• вал с направляющими лопастями;
• подшипниковый узел;
• сальники уплотнения.

При включении начинает вращаться ротор с закреплёнными на его валу лопастями, которые отогнуты в сторону, противоположную движению. Они воздействуют на воду, находящуюся в спиралеобразной камере, и согласно второму закону Ньютона создаётся центробежная сила, под действием которой жидкость отбрасывается от центра к периферии. При этом в центре образуется разрежение, и вода поступает в насос, а на периферии повышается давление, которое создаёт напор.

Так происходит непрерывное движение рабочей среды из всасывающего в напорный трубопровод. Подшипники облегчают вращение ротора, а сальники предохраняют механизмы двигателя от контакта с водой. Перед запуском центробежного насоса его надо подготовить к работе.

Конструкция ЦН https://nasosovnet.ru

Установка

Монтаж производится поблизости с емкостями, чем создается прямая и короткая линия всасывания.

Расположение агрегата ниже уровня жидкости обеспечивает его заливку самотеком.

Размещение горизонтальных насосов производят на плиты или рамы. Затем реализуют их выверку в плане по вертикалям и горизонталям. Жесткость опорной рамы в различных ее точках обеспечивается фундаментом. Размещение сборочных единиц производится на раме. Насос центрируют с закрепленным трубопроводом.

Для горизонтальных насосов ответственным этапом является центрирование валов и полумуфт. После проведения монтажных работ агрегаты испытывают на холостом ходу и под нагрузкой.

При установке вертикальных агрегатов также производят выверку рам и плит. Центровку агрегата производят по вертикальной оси.

Какую ставить скорость на насосе отопления при малой мощности котла

Регулировка мощности циркуляционного насоса, как правило, проводится с целью повысить или, наоборот, снизить его производительность. Чем выше его скорость, тем быстрее горячая вода проходит по трубам и тем больше тепла она отдаёт. В свою очередь, чем она ниже, тем медленнее жидкость проходит по системе, быстрее остывает и соответственно теплоотдача будет меньше.

Минимальную мощность отопительного оборудования устанавливают преимущественно весной. В это время на улице уже довольно тепло, но сам дом прогревается недостаточно и есть необходимость в небольшом подогреве помещения.

Скоростные режимы насосов могут отличаться в зависимости от модели и комплектации. В среднем минимальный показатель составляет 30—35 л/мин, максимальный — 80—90 л/мин.

Для чего нужно проверять настройки

Чтобы удостовериться в максимальной производительности прибора перед началом эксплуатации рекомендуется проверить его настройки. Делается это, как правило, по двум параметрам.

Шумоизоляция. Существует несколько причин, по которым отопительный прибор может издавать сильный шум:

• неправильный монтаж;
• воздух в трубах;
• перепады напряжения;
• неисправность устройства.

Чтобы избежать этих проблем установку лучше доверить мастеру, который проведёт комплексную диагностику, убедится в правильности монтажа и функциональности аппарата.

Равномерный обогрев. Главной причиной неравномерного обогрева радиаторов является недостаточная мощность. Невысокая скорость способствует быстрому остыванию воды, в результате чего тепло просто не доходит в конец системы.

К аналогичной проблеме приводит также завоздушенность или неправильно подобранный режим терморегулятора. Может повлиять на производительность прибора и неправильный монтаж. Особенно это касается алюминиевых и биметаллических батарей, которые должны быть установлены максимально ровно.

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.

Технический осмотр или испытания?

Не стоит спешить и подвергать насос практическим тестам. Для начала нужно оценить его визуальное состояние, ведь многие неисправности можно обнаружить невооруженным взглядом. Технический осмотр представляет собой первую часть натурного обследования насоса, которая включает такие процедуры:

• выявление следов потения и пропусков на корпусе оборудования, металлических конструкциях и сварных швах;
• обнаружение трещин, отслоений, раковин, коррозийного налета и прочих повреждений;
• оценка состояния соединений на болтах и шпонках.

При осмотре сварных швов эксперты применяют увеличительные стекла (кратностью 6—10). При необходимости проводится дефектоскопия, проверяется плотность посадки и затяжки болтов, резьбы.

Основы применения частотных преобразователей в насосных установках

В данной статье мы попытаемся разобраться с основами применения преобразователей частоты (частотно-регулируемого привода) в насосных установках.

Насосы и насосные установки

Определимся для начала с основными понятиями и принципами.

Насосная установка – это совокупность насосных агрегатов, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, КИП, устройств управления и защиты.

Насосная установка характеризуется двумя основными параметрами: подача и напор.

Подача – это объем жидкости который способна перекачать насосная станция за единицу времени, измеряется в куб. метр / час.

Напор – это энергия необходимая для подъема жидкости на заданную высоту с преодолением сил трения в трубопроводной арматуре, измеряется в метрах. Напор и давление связаны между собой соотношением:

где H – напор; P – давление насоса; ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения.

Насосные установки по назначение делятся на:

• Водопроводные (ВНС) – это насосные станции которые подают воду от водоема до очистных сооружений (ВНС I подъема) и от очистных сооружений в распределительную сеть трубопроводов (ВНС II подъема). Так же существуют промежуточные повысительные насосные станции, в случае когда необходимо создать достаточное давление для поднятия воды на требуемую высоту.
• Канализационные (КНС) – перекачивают сточные воды к месту очистки.
• Теплофикационные – предназначены для подачи горячей воды в системе горячего водоснабжения и отопления.
• Технологические – насосные станции для перекачки различных жидкостей в технологических процессах.

Главная КНС Нижнего Новгорода

По виду рабочей камеры насосы делятся на динамические и объемные, те в свою очередь на лопастные, электромагнитные, трения, крыльчатые, роторные, возвратно-поступательные и другие.

В наше время чаще всего используются лопастные насосы: центробежные и осевые.

В основе работы центробежного насоса лежит действие центробежной силы на перекачиваемую жидкость. При вращении рабочего колеса жидкость приходит во вращение и под действием центробежной силы перемещается от центра колеса на периферию, а далее в напорную трубу.

Жидкость в осевом насосе перемещается вдоль оси насоса за счет воздействия лопастей рабочего колеса и создания разности давления под и над лопастью. По принципу работы он схож с пропеллером самолета или бытовым вентилятором.

Основной характеристикой насоса является зависимость напора от подачи, которая называется напорно-расходной.

Пример напорно-расходной характеристики насоса

В качестве электропривода насосов в основном используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели переменного тока. Реже используются асинхронные двигатели с фазным ротором.

В статье мы рассмотрим работу насосных установок на примере центробежных насосов.

Режимы работы

Теперь рассмотрим режимы работы насосных установок и определимся от чего зависит тот или иной режим.

Режим работы насосных установок зависит либо от изменения расхода у потребителей, либо от притока сточной жидкости, в случае с канализационными насосными станциями.

Режимы водопотребления характеризуются временными графиками и бывают суточными, недельными, месячными и т.д.

Пример суточного графика водопотребления за трое суток

Подача насосных установок, работающих без промежуточных емкостей, должна быть равна потреблению. При увеличении потребления подачу необходимо увеличивать, при этом также увеличиваются потери напора в трубопроводах. Поэтому следует также увеличивать давление, которое развивают насосные установки. При уменьшении водопотребления следует снизить подачу и давление.

Ранее для регулирования характеристик насосных установок использовалось изменение числа работающих насосов и степени открытия задвижек. Теперь с появлением частотных преобразователей регулируется частота вращения рабочих колес насосов.

При работе с промежуточной (аккумулирующей) емкостью подача насосной установки отличается от потребления. В этом случае, если нет частотных преобразователей, насосные агрегаты включаются, когда уровень воды достиг минимальной отметки, и отключаются, когда уровень достигает верхней заданной отметки, и так далее по циклу.Таких циклов в сутки может быть до 50, а в некоторых случаях и до 100. Такое количество пусков, особенно для двигателей большой мощности, негативно сказывается на состоянии электроприводов.

Изменение характеристик центробежных насосов можно осуществить двумя способами: изменением степени открытия задвижки на напорном трубопроводе и изменением частоты вращения рабочего колеса насоса.

• регулирование задвижкой (дросселирование) – уменьшая степень открытия задвижки, мы уменьшаем подачу насоса, напор перед задвижкой увеличивается, а после задвижки уменьшается из-за потери напора на запорной арматуре. Открывая задвижку, мы увеличиваем подачу, напор который создает насос уменьшается, а напор за задвижкой увеличивается. Этот способ крайне неэкономичный, так как большое количество энергии теряется на сопротивлении запорной арматуры.

Регулирование задвижкой

• регулирование изменением частоты вращения насосов – при таком регулировании при снижении частоты вращения, кривая напорно-расходной характеристики насоса перемещается вниз. Подача, напор насоса и напор в трубопроводе одновременно уменьшаются. При увеличении частоты вращения насоса, увеличивается подача и напор насоса, и напор в сети.

Частотное регулирование

Данный способ регулирования является более экономичным, но требует применения частотных преобразователей.

При регулировании с помощью частотных преобразователей снижение энергопотребления равно потерям, которые обусловлены повышением напоров при работе насосов с постоянной частотой вращения.

Особенности работы насосов при изменении частоты вращения

При регулировании насоса изменением частоты вращения обеспечивается перемещение рабочей точки насоса по кривой характеристики трубопровода, а не насоса, как в случае с дросселированием. При этом избыточные напоры отсутствуют и обеспечивается минимальное энергопотребление.

Регулирование частоты вращения насосов в насосной установке дает возможность оптимально распределить нагрузки между насосами, выровнять их КПД и удерживать в зоне оптимальных КПД их рабочие точки, снизив затраты энергии к минимальным значениям.

При изменении частоты вращения насоса пропорционально изменяются и все его характеристики. Но при низкой частоте вращения порядка 10-15% от номинальной происходит нарушение зависимости между подачей и напором насоса. Его характеристики теперь нельзя представить в виде параболической кривой, а только россыпью точек. Потому диапазон регулирования частоты вращения насоса не должен выходить за предельную нижнюю границу.

Так же при работе насосов с пониженной частотой вращения могут возникнуть такие опасные явления как кавитация и помпаж.

Кавитация – это явление при котором поток жидкости перестает быть сплошным, сопровождающееся образованием пузырьков газов и паров жидкостей. Кавитация опасна дополнительными потерями электроэнергии и разрушением рабочих элементов насоса. Она может возникнуть в случае если существующий напор на всасывающем трубопроводе меньше требуемого. При снижении частоты вращения насоса, также в большую сторону увеличивается требуемое значение напора на всасывающем трубопроводе, что следует учитывать во избежание возникновения кавитации.

Помпаж – может возникнуть в насосах с неустойчивыми (лабильными) напорно-расходными характеристиками при пересечении лабильной характеристики насоса с характеристикой трубопровода в двух точках. В этом случае насос начинает попеременно работать с параметрами двух точек и вся система становится неустойчивой. Происходят гидравлические удары, резкое закрытие обратных клапанов, частое изменение потребляемой мощности и нестационарные режимы работы сети электроснабжения. Работа в таком режиме недопустима !

При оснащении насосных установок частотно-регулируемым приводом следует не забывать о том, что: