Классификация насосов по принципу действия, устройству и среде.

Содержание

Классификация насосов вследствие огромного разнообразия конструкций, областей использования, материалов и много другого является очень трудоёмкой задачей.

А если учитывать всё большее количество появляющихся с каждым днем моделей, то единая всеобъемлющая таблица, в которой будут указаны виды насосов и их классификация не представляется возможным.

Сам насос — это гидравлическая машина, которая преобразует механическую энергию приводного двигателя (например вращение электродвигателя) в энергию потока жидкости, которая необходима для перемещения жидкости и создания напора.

На практике оборудование разделяется по наиболее важным признакам.

Классификация насосов по принципу действия.

Насосы по принципу действия можно разбить на две группы:
  объемные;

  динамические.

Объемный тип.

В насосах объемного типа определенный объем перекачиваемой жидкости отсекается и перемещается от входного патрубка насоса к напорному, при этом жидкости сообщается дополнительная энергия, главным образом в виде энергии давления.

Насосы объемного типа подразделяются на две подгруппы:
  возвратно-поступательного действия;
  роторные.

В возвратно-поступательных насосах перемещение жидкости достигается за счет осевого перемещения поршня или диафрагмы в цилиндре насоса.

Цилиндр насоса с помощью клапанов попеременно соединяется с подводящим и напорным трубопроводом. Основным недостатком возвратно-поступательных насосов является неравномерность (так называемая пульсация) подачи.

Для выравнивания подачи насосы выполняют многопоршневыми и применяют воздушные колпаки.

Насосы возвратно-поступательного действия можно классифицировать по следующим признакам:
  способу действия поршня-одностороннего или двустороннего действия;
  положению поршня и цилиндра – горизонтальные и вертикальные;

  форме поршня – дисковые, плунжерные.

Роторные насосы.

В роторных насосах один или несколько вращающихся роторов образуют в корпусе насоса полости, которые захватывают перекачиваемую жидкость и перемещают её от входного патрубка насоса к напорному.

Роторные насосы обеспечивают более равномерную подачу, в них отсутствует отсекающая клапанная система.

Наибольшее распространение получили такие конструктивные схемы роторных насосов как:

  шестеренные – двух и многошестеренные, с наружным и внутренним зацеплением;
  винтовые – одно и многовинтовые;
  пластинчатые – одно и многопластинчатые.

Динамические насосы.

В динамических насосах приращение энергии происходит в результате взаимодействия потока жидкости с вращающимся рабочим органом. Принято подразделять такие агрегаты на две основные группы:

  лопастные;
  вихревые.

В лопастных насосах жидкость получает приращение энергии за счет взаимодействия с вращающейся решеткой лопастей рабочего колеса. В рабочем колесе происходит приращение потенциальной и кинетической энергии жидкости.

Кинетическая энергия в неподвижных элементах насоса (таких как отводы) превращается в энергию давления.

Обычно лопастные насосы не обладают свойством самовсасывания. Для запуска в работу необходимо будет заполнить их водой (или другой перекачиваемой жидкостью).

В вихревых насосах приращение энергии перекачиваемой жидкости осуществляется за счет турбулентного обмена энергией основного потока в канале насоса и вторичного потока в рабочем колесе.

В промышленности большее распространение получили лопастные насосы, которые по направлению потока в рабочем колесе подразделяются на центробежные( радиальные и диагональные) и осевые.

В зависимости от соотношения параметров (таких как напор, расход и число оборотов) изменяется форма проточной полости насоса, в частности рабочего колеса.

Классификация центробежных насосов по свойствам перекачиваемой жидкости.

От физико-химических свойств перекачиваемой жидкости зависит конструктивное исполнение и применяемые материалы в насосах. По этому признаку насосы делятся на следующие группы:

  для чистых и слегка загрязненных нейтральных жидкостей;
  для загрязненных жидкостей и взвесей;
  для агрессивных и радиоактивных жидкостей;
  для жидких металлов;
  для эрозирующих жидкостей и твердых веществ.

В зависимости от перекачиваемой жидкости насосы подразделяются на:

  холодные – перекачивающие среду с температурой не более 100 0С;
  горячие – перекачивающие среду с температурой более 100 0С.

Классификация по назначению.

Один и тот же тип насосов может эксплуатироваться в различных технологических процессах – это основной принцип классификации по назначению.

Одним из примеров такой классификации центробежных насосов может служит разделение оборудования по группам на крупных промышленных объектах, например на электростанциях.

На электростанции принято подразделять оборудование на две группы:
  насосы тепловой схемы;
  вспомогательные агрегаты.

К первой группе относятся:
  питательные насосы – они обеспечивают подачу питательной воды в котел при высокой температуре и давлении;
  конденсатные – такие агрегаты необходимы для откачивания конденсата из конденсатора и подачи его к питательным насосам;

  циркуляционные – используются для поддержания циркуляции в паровых котлах ТЭС и главных циркуляционных насосах;
  сетевые насосы – обеспечивают работу теплофикационным сетям и подают воду с высокой температурой в отопительные системы здания;
  насосы системы охлаждения – подают большое количество холодной воды для охлаждения конденсаторов и другого оборудования.

К группе вспомогательных относятся агрегаты систем химводоочистки, маслоснабжения и регулирования, насосы для уплотнений и т.п.

Классификация пожарных насосов.

Классификация центробежных пожарных насосов характеризуется набором основных параметров агрегата, таким как напор, подача, коэффициент полезного действия, высота всасывания и мощность.

Основным требованием к пожарному агрегату является высота подачи воды под давлением. Напор насоса системы пожаротушения зависит от устройства оборудования, а именно от количества рабочих колес.

Модели с одним рабочим колесом принято называть одноступенчатыми, с двумя и более – многоступенчатыми. Чем больше рабочих колес в агрегате – тем на большую высоту он способен поднять воду.

При установке системы пожаротушения в здании следует учитывать и то, что периодически потребуется проводить профилактические работы по проверке работоспособности, для того, что в случае необходимости оборудования выполнило свои функции.

Устройство и классификация насосов.

Этот вид классификации чем то похож на первый. К примеру, для насосов объемного типа классификация по устройству выглядит следующим образом:

  вальный, кривошипный, кулачковый насос;
  одно, двух, трех и многопоршневой насос;
  оппозитный, V-образный;
  одно, двух и многорядный.

Устройство вихревых насосов в большинстве случаев выполняются одноступенчатыми, консольного типа.

¸Классификация насосов

К числу нагнетателей, получивших распространение в водоснабжении и водоотведении, относятся::

1. лопастные насосы: центробежные, диагональные, осевые, вихревые;

2. поршневые насосы

3. роторные нагнетатели (винтовые, шестеренчатые)

4. воздушные водоподъемники

5. струйные насосы (нагнетатели)

6. компрессоры.

Наибольшее распространение получили – центробежные насосы.

Принцип действия насоса легко уяснить по рис.1.

Центробежный насос – не герметичная машина.

Для обеспечения герметичности насоса – его заливают водой. (способы заливки различные: из водопровода, вакуум насосом, из напорного резервуара).

При вращении рабочего колеса жидкость, заполняющая рабочее колесо, также начинает вращаться, приобретая при этом центробежную силу. Под действием этих сил частицы жидкости устремляются от центра к периферии по радиусу. Чем больше радиус колеса R и частота его вращения n, тем больше скорость движения жидкости, тем с большей скоростью частицы жидкости устремляются к напорному патрубку насоса. Объем заполняемый жидкостью опорожняется и в нем создается пониженное давление – вакуум. Под действием атмосферных сил вода из расходной емкости по всасывающей трубе поступает на лопасти колеса в зону пониженного давления. И цикл повторяется.

Корпус насоса имеет форму улитки и служит для преобразования кинетической энергии жидкости в потенциальную (зона расширения корпуса), а также для гашения поперечных сил (осевые силы и поперечные или радиальные силы).

Поршневой насос.

Поршневой насос – герметичная машина, поэтому не требует заливки. Он может нагнетать как жидкости, так и газы (Объемные насосы вытеснения).

Основные конструкционные элементы насоса:

К роторным нагнетателям относятся такие насосы, которые, как и поршневые, перемещают жидкость за счет ее вытеснения. Только у поршневого наоса рабочий орган имеет возвратно-поступательное движение, а у роторных – рабочие органы вращаются по окружности и этих органов больше, чем количество поршней.

Примером роторного нагнетателя может служить шестеренчатый насос:

За счет герметичного защемления зубьев шестерен друг с другом рабочая камера насоса делится на две части: всасывающую и напорную. Во всасывающей камере зубья попеременно вытесняют находящуюся там среду (масла, жидкости). Создавая тем самым вакуум, а в напорной части создают избыточное давление за счет поступления вытесняемой среды.

Примерно по этому же принципу работают винтовые насосы (один ведущий и два ведомых винта), пластинчатый насос.

Вихревой насос.

Принцип действия вихревых наосов основан также на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости.

1 –рабочее колесо с радиальными лопастями. 2 – кольцевой канал

6ºА – окно в боковой части корпуса.

Жидкость поступает на лопасти рабочего колеса, через окно А. Рабочее колесо представляет собой своеобразное центробежное колесо с радиальными лопастями. Вокруг периферии колеса в корпусе насоса выполнен кольцевой канал, заканчивающийся напорным патрубком. Область входных каналов отделяется от напорного патрубка участком, плотно прилегающим к колесу (радиальный зазор) не более 0,2 мм и служащим уплотнением.

Жидкость, вошедшая через входное отверстие в насос, попадает межлопастные пространства, в которых ей сообщается механическая энергия. Центробежные силы выбрасывают ее из колеса. В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние вновь поступает в межлопастное пространство, где снова получает приращение механической энергии.

Таким образом, в корпусе работающего насоса образуется своеобразное кольцевое вихревое движение, от которого насос и получил название вихревого. Многократность приращения энергии частиц жидкости приводит к тому, что вихревой насос при прочих равных условиях создает значительно больший напор, чем центробежный. Наличие уплотняющего участка позволяет насосу перекачивать газы.

Недостаток – низкий КПД – 40-50-%

Воздушные водоподъемники бывают двух типов:

-вытеснители (монтжю, пульсометры, джаты, нагнетатели Кремера)

— эрлифты.

Вытеснители применяются для перемещения загрязненных или агрессивных жидкостей. Состоят: из приемника – куда подводится жидкость, компрессора, нагнетательной трубы, которая присоединяется к верхней части приемника.

Под действием сжатого воздуха жидкость по напорной трубе вытесняется на желаемую высоту.

Эрлифты – применятся для извлечения воды из глубоких трубчатых колодцев.

Рис. 2. Воздушный подъемник

а—схема устройства;^— б—напорная характеристика; /—приемный бак; 2—воздушная труба от компрессора; 3—водоподъемная труба; 4—обсадная труба скважины; 5—форсунка

Водоподъемная труба (3) спущена под уровень воды в колодец . Воздушная труба (2) подводит сжатый воздух от компрессора в нижнюю часть водоподъемной трубы с помощью дырчатого распределителя воздуха (5). Сжатый воздух, растворяясь в воде, насыщает воду. Благодаря чему удельный вес водовоздушной смеси внутри водоподъемной трубы оказывается меньше, чем удельный вес воды в колодце. Регулируя количество подаваемого воздуха, можно добиться того, что водовоздушная смесь начнет подниматься по трубе и выливаться в емкость.

Недостаток – низкий КПД – 20-30%

Струйные водоподъемники работают по принципу использования энергии рабочей среды для перемещения жидкости.

В качестве рабочей среды могут выступать: вода, пар, газ.

Если газ – то эжектор. Вода – гидроэлеватор

Рис. 3. Водоструйный насос

а—схема устройства: /—всасывающий трубопровод; 2—труба; 3—сопло; 4—подводящая камера; 5—камера смешения; 6—диффузор; 7—напорный трубопровод; б—теоретическая расходно-напорная характеристика

В водоструйных – гидроэлеваторах – рабочая жидкость (вода) под высоким напором h по трубе 2 поступает в насадку, а из нее в сужающую часть трубы – 4, где скорость движения жидкости возрастает за счет энергии рабочей жидкости. При увеличении скорости в сечении 1-1 падает давление и в это место устремляется поток жидкости из резервуара под действие атмосферного давления.

Недостаток низкий КПД.

Принцип действия, классификация центробежных насосов

Для пояснения работы центробежного насоса приведен рис. 20. Указанный насос состоит из корпуса и ротора. Ротор включает в себя вал и рабочее колесо, имеющее изогнутые рабочие лопасти или лопатки. Через центральное отверстие жид¬кость поступает в колесо из всасывающего патрубка. Вращение колеса равномерное с постоянной скоростью.

При вращении колеса рабочие лопасти воздействуют на частицы жидкости, приводя их в движение и сообщая им центробежную силу. Под действием этой силы жидкость перемещается от центра к периферии колеса, а в центре образуется разрежение и туда происходит постоянное и непрерывное поступление новых порций перекачиваемой воды. Такой принцип работы насоса и определил название его как лопастного центробежного.

У всех центробежных насосов подвод перекачиваемой жидкости к колесу центральный.

Проходящей через насос жидкости сообщается энергия и напор ее по выходу из колеса и насоса оказывается достаточным для преодоления давления в напорной магистрали, в результате чего жидкость подается насосом к потребителям.

Течение перекачиваемой жидкости в насосе сплошное струйное, и поэтому равномерность подачи центробежных насосов исключительно большая. Чем больше скорость вращения рабочего колеса, тем больше производительность насоса за счет повышения скорости течения жидкости в нем.

Исполнение центробежных насосов разнообразное, поэтому принимается ряд признаков для их классификации.

По всасывающей способности различают несамовсасывающие и самовсасывающие насосы.

Несамовсасывающим называется насос, не обладающий способностью сухого всасывания, т. е. не способный сам удалять воздух из всасывающего патрубка и корпуса и создавать необходимое разрежение для поступления воды. Самовсасывающим называется насос, обладающий способностью сухого всасывания.

Сами насосы только с колесами центробежного типа не обладают сухим всасыванием. Поэтому на одном валу с центробежным колесом или с приводом от этого вала монтируются дополнительные устройства для создания необходимого разрежения в насосе при пуске. К этим устройствам относятся водокольцевые насосы и эжекторные устройства. При совместном исполнении с вакуумным устройством центробежный насос — самовсасывающий. Такие насосы устанавливаются как выше, так и ниже уровня перекачиваемой жидкости.

Несамовсасывающие насосы устанавливаются ниже уровня перекачиваемой жидкости, т. е. работают с подпором. Иногда они могут устанавливаться и выше уровня перекачиваемой жидкости, но в этом случае предусматривается заливка насоса водой перед пуском или насос соединяется своим всасывающим патрубком или корпусом с отдельным самостоятельным вакуумным устройством.

По способу подвода жидкости к рабочему колесу различают насосы с одно- и двусторонним подводом. На рис. 21 приведены схемы колес центробежного насоса. Применение двустороннего подвода воды разгружает насос от осевого усилия (см. рис. 21,6).

По способу соединения рабочих колес различают насосы многоступенчатые и многоколесные (рис. 22) или с последовательным и параллельным соединением колес. Ступенчатое включение колес в одном агрегате позволяет отказаться от применения нескольких самостоятельных одноколесных насосов. Последовательное включение применяется для повышения напора насоса при постоянной производительности, параллельное — для повышения производительности при постоянном напоре.

Изготовляются также двухколесные насосы, предназначенные для последовательной и параллельной работы. Для этого патрубки насосов оборудуются специальными переключающими пробками.

По форме рабочих лопаток различают рабочие колеса с радиальными, загнутыми назад и загнутыми вперед лопатками по отношению к направлению вращения колеса (рис. 23). Преимущественное применение находят колеса с лопатками, загнутыми назад.

По конструкции направляющего аппарата различают насосы с лопаточным и безлопаточным аппаратом. Лопаточный аппарат применяется обычно в многоступенчатых насосах, а безлопаточный (спиральная и улиточная камера) применяется наиболее часто в одноступенчатых насосах.

Назначение направляющего аппарата — сбор сходящей с рабочего колеса жидкости и понижение ее скорости для преобразования динамического напора в статический.

Классификация насосов может быть продолжена и по другим признакам: производительности, напору, роду привода и т. д.

Похожие статьи

2.4.2 Классификация насосов

Из-за большого разнообразия конструкций, сфер использования, свойств перекачиваемой жидкости разработать единую классификацию для насосов до сих пор не представлялось возможным. Поэтому классификация осуществляется по отдельным признакам. Причем в различной литературе классификация насосов не всегда идентична друг другу [14, 15, 16,21].

Классификация насосов.

А) По основным параметрам включает в себя такие показатели, как номинальная полезная мощность насоса, номинальная подача и напор.

По мощности и подаче насосы условно делятся по крупности (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Показатели крупности насоса

Показатели крупности насосов	Полезная мощность, кВт	Подача, м/с
Микро	0-0,4	—
Мелкий	0,4-4	—
Малый	4-100	—
Средний	100-400	До 0,5
Крупный	400 и более	Более 0,5

По развиваемому напору различают насосы с низким (до 10 м), средним (до 70 м) и высоким (более 70 м) напором при соответствующих давлениях до 0,1; 0,7 и более 0,7 МПа.

Б) По назначению.

Насосы общего назначения – предназначены для перекачивания холодной, чистой, неагрессивной воды или сходных с ней по физико-химическим свойствам жидкостей. Насосы применяются в различных отраслях народного хозяйства.

Насосы для транспортирования взвесей – предназначены для перекачивания нейтральных или малоагрессивных жидкостей с твердыми частицами. Они применяются в горнодобывающей промышленности, строительстве, коммунальном хозяйстве и др. К этой группе относятся грунтовые, шламовые, фекальные, массные и другие насосы.

Энергетические насосы – предназначены для работы в схемах тепловых атомных электростанций. К ним относятся питательные, конденсатные, сетевые и специальные насосы.

Химические насосы – предназначены для перекачивания чистых и загрязненных агрессивных жидкостей в химической промышленности.

Насосы для нефтяной и нефтехимической промышленности – предназначены для сырой нефти и продуктов ее переработки в широком диапазоне температур. Это насосы для магистральных нефтепродуктов, законтурного заводнения нефтяных пластов, бензина, сжиженных газов и др.

В) По принципу действия подающего элемента насосы по одним источникам подразделяются на динамические, объемные и специальные, по другим – на динамические и объемные. Схематично одна из возможных классификаций насосов по принципу действия приведена на рисунке 2.90.

Рисунок 2.90 – Классификация насосов по принципу действия

Динамические насосы, их классификация

В динамических насосах жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса [15].

По виду сил, действующих на жидкую среду, динамические насосы подразделяются на лопастные, насосы трения и электромагнитные [16]. В этом же литературном источнике динамические насосы подразделяют на лопастные и вихревые.

Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные насосы в зависимости от характера силового взаимодействия и направления потока в рабочем колесе подразделяются на: центробежные (радиальные и диагональные) и осевые [22].

В центробежных насосах поток жидкости в области лопастного колеса имеет радиальное направление и перемещается главным образом под воздействием центробежных сил.

В осевых насосах поток жидкости движется через рабочее колесо в направлении его оси, т.е. параллелен оси вращения и перемещается в поле действия гидродинамических сил, возникающих при взаимодействии потока и лопастного колеса (рисунок 2.91).

В насосах трения жидкость перемещается под воздействием сил трения. К этой группе относятся вихревые, дисковые, черпаковые, вибрационные, лабиринтные, шнековые и струйные насосы.

Самыми распространенными среди этой группы насосов являются вихревые насосы. В некоторых работах дисковые, черпаковые, вибрационные, лабиринтные, шнековые и струйные насосы выделяют в отдельную группу и относят к специальным насосам.

В вихревых насосах использование центробежной силы для нагнетания жидкости и применение лопастного колеса создают впечатление большой схожести вихревого насоса с центробежным. Однако в вихревом насосе приращение энергии перекачиваемой жидкости происходит в результате турбулентного обмена энергией основного потока на входе насоса и вторичного потока в рабочем колесе, т.е. при работе насоса жидкость, заполняющая рабочее колесо, в результате трения увлекает жидкость из всасывающего патрубка в кольцевой канал и перемещает ее до нагнетательного штуцера (рисунок 2.92).

1 – корпус; 2 – ротор Рисунок 2.91 – Схема осевого насоса	1 – корпус; 2 – канал; 3 – рабочее колесо; 4 и 6 – отверстия для подвода и отвода жидкости; 5 – воздухоотделитель Рисунок 2.92 – Вихревой насос закрытого типа

В электромагнитных насосах жидкость перемещается под действием электромагнитных сил. Данные насосы предназначены главным образом для перекачивания жидкого металла в магнитном поле.

В объемном насосе жидкая среда перемещается вследствие периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом, т.е. жидкость в нем перемещается отдельными порциями.

Принцип действия объемного насоса состоит в вытеснении (перемещении) некоторого рабочего объема жидкости, поэтому их называют также насосами вытеснения (например, поршневой насос, в котором поршень постепенно вытесняет всю жидкость, заключенную в рабочем объеме цилиндра).

Объемные насосы – самовсасывающие, они перекачивают маловязкие и высоковязкие жидкости, пасты, смолы и т.д., а также жидкости с большим содержанием газов и криогенные.

Насосы объемного типа обычно подразделяют на две группы – возвратно-поступательного действия и роторные. В возвратно- поступательных насосах жидкость перемещается под действием поршня или диафрагмы. С помощью клапанов цилиндр соединяется попеременно то с подводящим, то с напорным трубопроводом.

В роторных насосах один или несколько вращающихся роторов образуют в корпусе насоса полости, которые захватывают перекачиваемую жидкость и перемещают ее от входного патрубка насоса к напорному.

К роторным насосам относятся шестеренные (рисунок 2.93), винтовые, пластинчатые.

1 – разгрузочные канавки; 2 – всасывающее отверстие; 3 – напорный патрубок; 4 – ведущая шестерня

Рисунок 2.93 – Шестеренный насос

Г) По роду перекачиваемой жидкости.

Выбор материалов, конструкция и принцип работы насосов зависят от физических и химических свойств перекачиваемых жидкостей. Можно рекомендовать подразделять насосы для перекачивания:

• чистых и слегка загрязненных нейтральных жидкостей;

• загрязненных жидкостей и взвесей;

• легко загазованных жидкостей;

• газожидкостных смесей;

• агрессивных жидкостей;

• жидких металлов и т.д.

Д) В зависимости от температуры перекачиваемой жидкости насосы подразделяются на холодные (Т≤373 К) и горячие (Т>373 К).

Наиболее распространенную группу из всех указанных типов насосов составляют центробежные насосы. Поэтому далее основное внимание уделено данной группе насосов.

Презентация на тему: Лекция 5

Гидравлика

Классификация гидравлических машин

Гидравлические машины делятся на два больших класса

– насосы и гидравлические двигатели.

Насосы – это устройства для напорного перемещения жидкости в результате сообщения ей энергии.

Гидравлические двигатели – это устройства, в которых рабочий орган получает энергию от протекающей жидкости.

Гидравлические машины находят широкое распространение в сельском хозяйстве. Насосы являются неотъемлемой частью систем водоснабжения, теплофикации, центрального отопления, вентиляции, гидромеханизации. Насосы и гидравлические двигатели применяют в гидроприводе, который служит для приведения в действие рабочих органов многих сельскохозяйственных машин.

Классификация

насосов

Насосы по принципу действия и конструкции делятся на две основные группы – динамические и объемные.

Динамические насосы — насосы в которых жидкость в камере движется под силовым воздействием и имеет постоянное сообщение

свходным и выходным патрубками. Это силовое воздействие осуществляется с помощью рабочего колеса, сообщающего жидкости кинетическую энергию, трансформируемую в энергию давления.

Динамическими являются насосы лопастные, электромагнитные, трения и инерции. К лопастным насосам относятся центробежные, осевые и диагональные насосы. К насосам трения и инерции относятся вихревые, шнековые, лабиринтные, червячные и струйные насосы.

Объемные насосы – насосы, в которых сообщение энергии жидкости осуществляется по принципу механического периодического вытеснения жидкости рабочим телом, создающим в процессе перемещения определенное давление жидкости. В объемных насосах жидкость получает энергию в результате периодического изменения замкнутого объема, который попеременно сообщается то с входом, то

свыходом насоса.

Объемными являются насосы поршневые, плунжерные, диафрагменные и роторные.

Классификация насосов

Классификация гидравлических двигателей

Гидравлические двигатели по принципу действия и конструкции делятся на три основные группы — гидроцилиндры, гидромоторы и поворотные гидравлические двигатели.

Гидроцилиндры – это гидравлические двигатели с ограниченным возвратно-поступательным движением выходного звена.

Гидромоторы – это гидравлические двигатели с вращательным движением выходного звена.

Поворотные гидравлические двигатели – это гидравлические двигатели с ограниченным углом поворота выходного звена.

Центробежные насосы

Центробежный насос состоит из рабочего колеса с лопатками, расположенного внутри корпуса.

Рабочее колесо получает вращение от электродвигателя и передает энергию жидкости, находящейся в корпусе насоса.

Под действием центробежной силы жидкость перемещается от центра насоса в радиальном направлении и выталкивается в трубопровод.

Непрерывность работы насоса заключается в том, что при вращении рабочего колеса жидкость, уходя от оси вращения, создает вакуум. Вакуум распространяется во всасывающий патрубок насоса, помещенный в жидкость, чем достигается забор жидкости.

Основные рабочие параметры центробежных насосов

Основными рабочими параметрами центробежных насосов являются напор, подача, коэффициент быстроходности, мощность и коэффициент полезного действия.

Напор Н (м) насоса – удельная энергия, которую сообщает насос жидкости для того, чтобы жидкость могла подняться на определенную высоту или переместиться на определенное расстояние, преодолевая гидравлические сопротивления.

Подача Q (л/с) насоса — объем жидкости, подаваемый насосом в единицу времени.

Коэффициент быстроходности ns (об/мин) – наиболее полная гидравлическая характеристика центробежных насосов.

ns = 3,65n(Q)½ /(Н)¾ ,

где n – частота вращения рабочего колеса насоса.

Коэффициент быстроходности позволяет классифицировать насосы не по одному какому-нибудь параметру, а по их совокупности и дает основание для сравнения различных типов насосов и выбора насоса, наиболее пригодного для работы в заданных условиях.

Основные рабочие параметры центробежных насосов

Полезная мощность Nп (кВт) насоса — это произведение весовой подачи на напор:

Полезная мощность насоса Nп всегда меньше затрачиваемой мощности N (мощности, подводимой к валу насоса), так как в насосе неизбежно возникновение потерь энергии.

Коэффициент полезного действия η – полный коэффициент полезного действия, который учитывает общие потери (гидравлические, объемные и механические).

Гидравлические потери – потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости от входа в насос до выхода из него. Эти потери учитываются гидравлическим КПД – ηг.

Основные рабочие параметры центробежных насосов

Объемные потери – потери энергии, возникающие в результате утечки жидкости из нагнетательной части насоса во всасывающую. Эти потери оценивают объемным КПД насоса — ηо.

Механические потери – потери энергии, возникающие вследствие трения в подшипниках, сальниках, а также вследствие трения наружной поверхности рабочего колеса о жидкость. Эти потери учитывают механическим КПД — ηм.

Полный КПД насоса представляет собой произведение всех трех коэффициентов полезного действия:

Полный коэффициент полезного действия характеризует совершенство конструкции насоса и степень его изношенности.

Максимальный КПД крупных современных насосов достигает 0,9 и более, а КПД малых насосов может составлять 0,6…0,7.

Основное уравнение центробежного насоса

Основное уравнение центробежного насоса впервые было получено Эйлером в 1754 г.

Уравнение центробежного насоса устанавливает связь между напором насоса и геометрическими параметрами рабочего колеса насоса и частотой его вращения:

Нт = u2υ2/g

рт = ρu2υ2,

где u2 – окружная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, υ2 – абсолютная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса.

Классификация Центробежных Насосов: Что Нужно Знать

Насос центробежный марки crn 32 2

Различные виды центробежных насосов широко используются в магистральных и автономных сетях – для подачи и отвода воды, дренажа, повышения давления, орошения и полива. Кроме того, им нашлось применение и в различных производствах, в сельском хозяйстве, машиностроительных отраслях, пищевой и химической промышленности.
Выбор агрегата производится, исходя из конкретных условий его эксплуатации. Далее вам будет предложена инструкция на тему: «Классификация насосов центробежных», а видео в этой статье поможет разобраться в конструктивных особенностях того или иного типа данного гидравлического оборудования.

Разновидности центробежных насосов: полезная информация

В общей классификации насосного оборудования, центробежные насосы относятся к динамическим лопастным насосам. Что это значит?
Во всех лопастных насосах есть рабочее колесо, и их принцип работы заключается в силовом воздействии потока жидкости на его лопасти.
Но сам механизм этого взаимодействия отличается. И главным отличием является траектория движения воды.
В связи с этим и происходит их разделение на три категории: центробежные, диагональные и осевые. Хотя, есть и комбинированные модификации, например, центробежно-осевые.

Конструктивные особенности

В центробежных насосах колесо состоит из двух, параллельно посаженных на вал дисков, между которыми располагаются криволинейные лопасти. Крутятся они в направлении, противоположном вращению вала.
Вода движется вдоль оси колеса, попадает в каналы между лопастями, а затем — в спиральный отвод или направляющий аппарат.
Итак:

• Конструкция отвода и является тем критерием, по которому и производится классификация центробежных насосов. Колесо с двумя дисками называется закрытым, но есть и такие модификации насосов, где оно остаётся открытым, то есть не имеет переднего диска. В настоящее время, такие варианты практически не изготавливают.

Консольный насос с колесом закрытого типа

• Вообще, в центробежных насосах может быть не один рабочий орган, а несколько. В связи с этим фактом существует такое понятие, как «многоступенчатый насос».
  В нём вода проходит по цепочке, через все колёса, которые, кстати, насажены на общий вал. Каждое колесо создаёт своё давление, поэтому общая характеристика такого агрегата равна сумме напоров общего количества колёс.
• Способ подвода жидкости к колесу может быть не только односторонним. Существуют центробежные насосы двустороннего входа. Как правило, это мощные всасывающие агрегаты, с трёхдисковым рабочим колесом, и полуспиральным движением подводимой жидкости.
• Её поток на входе раздваивается, что даёт возможность разгрузить вал, и уменьшает кавитацию (парообразование). Такие насосы применяют в промышленных и городских водопроводных сетях, в мелиорации, сельском хозяйстве, а также в циркуляционных системах электростанций.

Центробежный агрегат типа «Д»

• Что касается отвода насоса, то его основной задачей является концентрация выходящей из рабочей камеры жидкости, и преобразование её энергии из кинетической в потенциальную. Данный процесс должен свести к минимуму гидравлические потери, что и достигается благодаря спиральной форме рабочей камеры.
• Как мы уже говорили, центробежные насосы различаются по типу отвода, который может быть как спиральным, так и турбинным. В первом случае, вода или другая жидкость от рабочего колеса сразу попадает в камеру, имеющую форму улитки. Оттуда, если насос многоступенчатый, она подаётся к другим колёсам, либо сразу попадает в напорный трубопровод.

Типы центробежных насосов: турбинный агрегат

• В другом варианте, прежде чем жидкость попадёт в спиральную камеру, она должна пройти через особую систему, образованную неподвижными лопатками. Она называется направляющим аппаратом. Такая конструкция насоса позволяет ему развивать более сильный напор.
• Такие агрегаты, как на фото сверху, для перекачки воды используют редко, их преимущественная сфера применения – нефтегазодобывающая промышленность. Конструкцию с направляющим аппаратом имеют так же насосы, предназначенные для повышения давления в трубопроводах.
• Различаются насосы и по пространственному положению вала. Оно может быть и горизонтальным и вертикальным(см.Центробежный вертикальный насос: как выбрать правильно). Горизонтальное исполнение корпуса присуще всем поверхностным насосам. Вертикальный вал – это прерогатива погружных и глубинных агрегатов.

Насос, двигатель которого присоединён с помощью муфты

• Типы приводов центробежных насосов тоже могут быть разными. В небольших моделях двигатель чаще находится в одном корпусе с насосом, который в этом случае называется моноблочным.
  Но есть варианты, когда рабочее колесо вынесено наружу, хотя и насажено на удлинённый вал двигателя. Центробежный насос может быть соединён с мотором муфтой, либо приводиться в движение с помощью редуктора или шкива.
• Кроме того, есть отличия, касающееся условий эксплуатации насосов. Модель, в которой ротор мотора не соприкасается с перекачиваемой жидкостью, называют насосом с сухим ротором. Когда механизм погружается в воду, конструкция двигателя несколько отличается.

Это естественно, ведь статор, который находится под напряжением, должен быть защищён от замыкания, которое может быть вызвано соприкосновением с водой. В таких насосах, он отделяется от ротора тонкой гильзой из нержавеющей стали.

Маркировка

Как видите, вариаций исполнения насосного оборудования достаточно много. Ориентироваться в них помогает маркировка центробежных насосов.
Неважно, как они изготавливаются: серийно, или по индивидуальному заказу — на корпусе выбито буквенно-цифровое обозначение агрегата, либо прикреплена табличка с маркировкой, включающей в себя его основные технические характеристики.

Маркировка насосов центробежных

• В любом случае, такая информация просто необходима для эксплуатации, ремонта или замены насоса, сборки агрегатов и насосных станций, подбора запорной арматуры и комплектующих деталей трубопроводов. Единых критериев маркирования насосного оборудования, к сожалению, не существует.
• Каждый производитель решает данный вопрос самостоятельно, стараясь вложить в обозначение как можно больше информации об агрегате. Как правило, используются аббревиатуры, сочетания заглавных и прописных букв, цифр. Прописные буквы обычно обозначают тип насоса и его назначение.

Например, ЭЦВ обозначает: насос центробежный, для воды, с электрическим двигателем. Аббревиатура КМ расшифровывается так: консольный моноблочный насос; насосы центробежные марки Д, имеют двухсторонний вход.
Цифры в маркировке указывают диаметр входного отверстия, число ступеней в многоступенчатых моделях, а так же подачу и напор. В погружном насосе, может быть так же указан диаметр обсадной трубы скважины, в которую он может быть установлен.

Преимущества и недостатки ЦН

Если сравнивать насосы центробежной конструкции с прочим насосным оборудованием, можно отметить несколько положительных качеств, присущих только им. В большинстве насосов, при повышении напора, уменьшается подача.
В центробежных насосах показатели подачи сохраняются в наиболее широких диапазонах. Именно поэтому, они преимущественно используются в автономных системах водоснабжения, питающихся из глубоких водозаборов.
Итак:

• Отличительной особенностью насосов ЦН является и высокая частота вращения вала. Данный факт позволяет использовать в качестве привода турбины и электрические двигатели.
• Ещё одним неоспоримым достоинством, можно считать возможность плавного изменения мощности. Благодаря этому, запуск насоса может быть произведён даже при закрытой на выходе задвижке.
• При объединении насосов в группу, для работы на один трубопровод, показатели подачи и напора так же повышаются. И вообще, сама по себе конструкция центробежного насоса проста, как, впрочем, и всё гениальное. Потому и цена такого оборудования на порядок ниже стоимости агрегатов других конструкций с аналогичными характеристиками.
• Без недостатков тоже не обходится. Центробежным насосам перед запуском требуется заливка, они плохо переносят взаимодействие с вязкими и загрязнёнными жидкостями. Большинство насосов данного типа подвержены кавитации.
• Воздух, который при этом образуется, создаёт вибрацию, а она, в свою очередь, осложняет работу механизма, приводит к быстрому износу подшипников и узлов. Для удаления воздуха, на кожухе предусматриваются специальные вантузы.

Следует иметь в виду, что на всасывание насоса влияют несколько определённых факторов:

Основные проблемы	Их устранение
Засорение на линии всасывания	Замена фильтра
Более высокая температура перекачиваемой жидкости, чем регламентируется производителем	Приостановка работы насоса до охлаждения жидкости
Длинная трасса трубопровода, при его малом диаметре	Это ошибки проектирования системы, которые необходимо исправить
Разгерметизация соединений на фланцах и запорной арматуре	Найти причину, и обновить уплотнение

• Установить центробежный насос своими руками несложно, важно понимать, в чём могут заключаться проблемы в его эксплуатации. Механизмов без проблем, как известно, не бывает. Если вы пользуетесь таким насосом, внимательно следите за его работой.

При первых же признаках неустойчивой подачи насосом воды, ищите проблему самостоятельно, или консультируйтесь со специалистами. Меры, принятые вовремя, позволят обойтись длительное время без ремонта, и продлят срок эксплуатации насоса в целом.

Центробежные насосы

По исполнению и количеству рабочих колес

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация Oh2)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 500 м³/час
— Максимальный напор до 160 м
— Температура рабочей среды: — 60 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют стандарту конфигурации Oh2 и имеет центробежную одноступенчатую горизонтальную самопромывающуюся конструкцию с креплением на лапах. Насосы разработаны для непрерывной эксплуатации в химической, нефтехимической газоперерабатывающей промышленности.

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация Oh3)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 1600 м³/час
— Максимальный напор до 380 м
— Температура рабочей среды: — 150… +450 °C.

Насосы имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением всасывающего патрубка по оси вращения, консольным креплением корпуса с радиальным разъемом и муфтовым соединением с двигателем.

Конструкция и чертеж

Одноступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 6400 м³/час
— Максимальный напор до 180 м
— Температура рабочей среды до +160 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу BB1 и имеют центробежную одноступенчатую горизонтальную конструкцию, смонтированную на одной оси, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами.

Основные параметры насоса

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS2)

Описание и технические параметры

Максимальный расход до 10000 м³/час
— Максимальный напор до 150 м
— Температура рабочей среды: -30 +250 °C.

Насосы по стандарту API соответствуют типу VS2 и имеют вертикальную полупогружную одноступенчатую центробежную конструкцию. Насосы разработаны для откачивания из емкостей больших объемов жидкости в течение продолжительного времени.

Одноступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS4)

Технические параметры

— Максимальный расход до 1000 м³/час
— Максимальный напор до 250 м
— Температура рабочей среды до +400 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS4 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную одноступенчатую центробежную конструкцию.

Расходные характеристики

Горизонтальные многоступенчатые насосы, API 610 (конфигурация BB1)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными многоступенчатыми, с осевым разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним или с двусторонним всасыванием на первой ступени, со сдвоенным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низким NPSH, большой производительностью и средним давлением.

— Максимальный расход до 2000 м³/час
— Максимальный дифференциальный напор до 650 м
— Температура рабочей среды до +200 °C

Основные узлы насоса

1 — Корпус
2 — Импеллер
3 — Изнашиваемые кольца
4 — Основной вал
5 — Уплотнения вала
6 — Корпус подшипника
7 — Подшипники
8 — Лабиринтные концевые уплотнения и дефлекторы

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB2)

Описание и технические характеристики

Центробежные насосы являются технологическими горизонтальными двухступенчатыми, с диффузором на первой ступени, с радиальным разъемом, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, с односторонним всасыванием, со сдвоенным или одинарным спиральным корпусом и с опорой по осевой линии.

Насосы предназначены для работы с различными жидкостями с низкой производительностью. Разработаны для непрерывной продолжительной работы в тяжелом режиме эксплуатации

— Максимальный расход до 500 м³/час
— Максимальный дифференциальный напор до 750 м
— Температура рабочей среды до +400 °C.

Особенности конструкции

Корпус. Герметичность радиального разъема корпуса, а также его фиксация с отсутствием любых смещений и гарантированными рабочими зазорами в проточной части, обеспечивается использованием в радиальном разъеме прокладки «метал по металлу» с фиксированным контролем сжатия. Опора корпуса по осевой линии насоса гарантирует жесткую фиксацию корпуса и предотвращает любое смещение, вызванное термическим расширением.

Ротор насоса в сборе. Двухступенчатый ротор насоса сконструирован для работы со специфическими жидкостями и рабочими условиями с максимальной производительностью и представляет собой жестко закрепленную на валу пару импеллеров закрытого типа и одностороннего всасывания. Импеллеры и роторы динамически сбалансированы.

Основной вал насоса и ротор в сборе сконструированы для сведения к минимуму смещения вала по оси, что обеспечивает максимальный срок эксплуатации уплотнений и подшипниковых узлов.

Уплотнения вала. В горизонтальной конструкции насоса могут устанавливаться любые типы механических уплотнений с всеми возможными планами промывки в соответствии с нормами API 610.

Дефлекторы и сменные лабиринтные концевые уплотнения в центробежном насосе обеспечивают гарантированный объем масла в подшипниковом узле и защищают масло от посторонних механических примесей.

Многоступенчатые горизонтальные насосы, API 610 (конфигурация BB3)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 1600 м³/час
— Максимальный напор до 1500 м
— Температура рабочей среды: — 40 +210 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствует типу BB3 и соответственно имеют центробежную многоступенчатую горизонтальную конструкцию, с расположением рабочих колес между подшипниковыми узлами, корпусом с торцевым разъемом по оси вращения ротора и взаимно компенсированными рабочими колесами

Расходные параметры насосов

Многоступенчатые бочкообразные насосы, API 610 (конфигурация BB5)

Описание и технические характеристики

Предназначены для высокого давления, высокой температуры, высокой скорости, при работе в тяжелых условиях в технологических и промышленных сферах.

• Максимальный расход до 1100 м³/час
• Максимальный дифференциальный напор до 5000 м
• Температура рабочей среды до +400 °C

Центробежные насосы класса ВВ5 по API 610, также известные как «бочкообразные насосы» из-за цилиндрической формы наружного корпуса, – это насосы высокого давления с тремя или более лопастями. В качестве нагнетательных насосов на нефтеперерабатывающих заводах они создают высокое давление на вещества для перекачки их в реакционные колонны.

Особенности конструкции центробежных насосов

Конструкция для работы в тяжелом режиме полностью соответствует API610

• Корпус (усиленная двойная структура). Цилиндрическая ковка из высококачественной высокосортной стали обеспечивает прочность, необходимую для безопасной работы при высоком давлении при любой температуре. Высокоточная ковка делает корпусные детали более надежными, чем литые корпусы.
• Внешний корпус с радиальным разъемом металл-к-металлу с прокладкой с контролем сжатия гарантирует превосходное уплотнение без смещения и обеспечивает герметичное удержание веществ с высокой температурой и под высоким давлением.
• Внутренний корпус выполнен с прецизионной обработкой заготовки из кованой стали, что улучшает конечные механические параметры — точность машинной обработки, малая шероховатость поверхности при гарантированной прочной структуре металла во всем теле корпуса.
• Ротор в сборе промышленного насоса – это основа любого вращающегося механизма – в первую очередь аккумулирует высокие технологии для достижения большой производительности и надежности.
• Балансировочный диск, уменьшает осевую нагрузку до оптимального уровня и продлевает срок службы подшипника. Балансировочный диск расположенный позади последнего импеллера, снижает распорное усилие на вал ротора, вызванное рабочими колесами, и таким образом уменьшает нагрузку на подшипники.
• Основной вал разработан для обеспечения минимального смещение вала, чтобы максимально повысить срок службы подшипника и уплотнения.
• Рабочие колеса (импеллеры) спроектированы с помощью новейших компьютерных программ анализа гидродинамики с тем, чтобы оптимизировать производительность и динамические характеристики. Рабочие колеса для минимизации вибраций вала и для его сбалансированного вращения зафиксированы на валу с помощью прессовых посадок, разрезных колец и двойных ключей.

Преимущества центробежных насосов

• Непрерывная и долгосрочная работа в тяжелом режиме эксплуатации
• Легкость в обслуживании
• Высокая надежность
• Высокий КПД
• Универсальность конструкции уплотнительной камеры

Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS1)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 3200 м³/час
— Максимальный напор до 210 м
— Температура рабочей среды: — 40 +260 °C.

Центробежные насосы по стандарту API соответствуют типу VS1 и имеют вертикальную полупогружную однокорпусную с диффузорами многоступенчатую центробежную конструкцию, смонтированную на одной оси с двигателем и разгрузочной линией нагнетания внутри корпуса насоса.

Многоступенчатые вертикальные насосы, API 610 (конфигурация VS6)

Описание и технические характеристики

— Максимальный расход до 1200 м³/час
— Максимальный дифференциальный напор до 1500 м
— Температура рабочей среды от «-» 120 до +150 °C

Основное предназначение насосов API610 класс VS6 – это перекачка текучих веществ с низкой температурой, а также крайне летучих и горючих веществ при нефтегазоперерабатывающем и нефтехимическом производстве. Для нагнетания высокого давления насосы могут иметь до 20 лопастных ступеней. В вертикальных насосах также используются высокие технологии для предотвращения утечек опасных веществ и обеспечения безопасной, бесперебойной работы.

Конструкция и спецификация насоса для работы в тяжелом режиме

1 — Крепление ведущего элемента
2 — Муфта
3 — Вал насоса
4 — Уплотнения вала
5 — Ротор
6 — Изнашиваемые кольца
7 — Внутренняя втулка
8 — Головка
9 — Чаша
10 — Внешний корпус
11 — Нижний вкладыш
12 — Колонна