Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания

Вертикальные насосы, конструктивной особенностью которых является соответствующее их названию расположение вала и рабочего колеса, нашли широкое распространение как в быту, так и в различных отраслях промышленности. Благодаря вертикальной компоновке вала, рабочего колеса и корпуса для установки этого оборудования не требуется много места, что и является одной из основных причин его высокой популярности. Вертикальный насос в зависимости от модели может использоваться в качестве автономного мобильного устройства, а также элемента системы водоснабжения или водоотведения.

Промышленный двухкорпусной вертикальный насос, предназначенный для перекачивания чистых или слегка загрязненных жидкостей

Устройство и эксплуатационные особенности

Характерной особенностью вертикальных насосов является вертикально расположенный рабочий вал, благодаря которому такое оборудования и получило свое название. Подобная компоновка достаточно сложна в исполнении, однако она позволяет насосу выполнять узкоспециализированные задачи, в которых он существенно превосходит аналоги горизонтального типа.

Множество разновидностей насосов — дренажные, шламовые, водяные, консольные, могут выполняться как в вертикальной, так и в горизонтальной конфигурации. Использование вертикальных агрегатов рационально в случае ограниченного рабочего пространства, так как их цилиндрический корпус занимает минимум места. Компактность делает вертикальные насосы широко распространенными в кораблестроении и машиностроении, поскольку они могут без проблем поместиться внутри корпусов больших конструкций.

Второй основной сферой эксплуатации такого оборудования является откачка жидкости из водоемов и резервуаров. Так, практически все водяные насосы — погружные, полупогружные и дренажные, выполняются в вертикальной конфигруации. Полупогружные насосы в цилиндрическом корпусе нередко имеют максимальный из возможных класс герметичности, так как их привод может располагаться над поверхностью воды, а рабочий орган — ниже ее уровня.

Установленный на трубопровод насос

Преимуществом агрегатов вертикального типа является возможность врезки внутрь трубопроводов. Примером такой рационализации является тепловой циркуляционный насос, установка которого выполняется посредством фланцев напрямую в уже существующий трубопровод, без необходимости монтажа дополнительных соединений и труб.

Однако вертикальное расположение рабочего вала имеет и ряд недостатков, основным из которых является усложнение конструкции с целью компенсации возросших осевых нагрузок. Для этого используются более мощные радиально-упорные подшипники, которые, в свою очередь, требуют изменения стандартной системы смазки. В целом же, общая эффективность вертикальных агрегатов полностью окупает вышеуказанные минусы.

Сфера применения и классификация

Вертикальные насосы повсеместно применяются в канализационных и водопроводных системах для перекачки жидкостей любой загрязненности. Основными сферами эксплуатации такого оборудование является:

• системы дренажа;
• отопление и водоснабжение;
• машиностроение, станкостроение;
• системы орошения, мелиорации и фильтрации;
• канализация и очистные комплексы;
• химическая промышленность.

Классификация агрегатов вертикального типа выполняется по множеству факторов, рассмотрим основные из них:

• Мощность подачи жидкости — низконапорные, средне и высоконапорные.
• Частота оборотов рабочего вала — тихо, нормально и быстроходные.
• Количество перекачиваемых потоков — одноступенчатые, многоступенчатые.
• Тип рабочей среды — для воды, загрязненных жидкостей, химических агрессивных веществ, канализационных отходов.
• Способ установки — наземные, погружные и полупогружные.
• Тип привода — центробежные, поршневые, винтовые.

Инлайн насос

Наиболее распространенные агрегаты центробежного типа в большинстве случаев представлены циркуляционным «инлайн» оборудованием. Монтаж вертикальных насосов выполняется напрямую в трубопроводную магистраль через фланцевое соединение. Также с такими приводами производятся полупогружные агрегаты для емкостей и резервуаров.

Центробежный рабочий механизм состоит из лопастного колеса, закрепленного на рабочем валу. Такое колесо представляет собой два параллельно расположенных диска, соединенных пластинчатыми перемычками. В процессе работы лопасти заполняются водой, которая при вращении выталкивается наружу.

В зависимости от количества лопастных колос циркуляционные насосы бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Агрегаты многоступенчатого типа способны развивать гораздо больший напор подачи, так как вода в них последовательно проходит ячейки каждого из колес.

Устройство центробежного насоса

Цикл работы поршневых насосов состоит из чередующихся этапов всасывания и нагнетания, производимых движением цилиндропоршневой группы. В процессе поступательного перемещения поршня в освободившейся полости цилиндра создаются пониженное давление и в нее засасывается вода из подводящего патрубка. Далее клапан на всасывающем патрубке закрывается, а на патрубке подачи — открывается, и совершающий обратное движение цилиндр вытакливает воду из поршня.

Ключевым недостатком вертикальных поршневых насосов является неравномерная, пульсирующая подача, и меньшая чем у центробежных агрегатов мощность. Однако стоит поршневое оборудование значительно дешевле центробежного, ввиду чего такие водяные и дренажные насосы широко распространены в бытовой эксплуатации.

Как устроен вертикальный шламовый насос? (видео)

Это интересно: Консольные насосы: особенности устройства, правила выбора и обслуживания

Погружные и полупогружные насосы

Общее описание

Развитие насосного оборудования привело к появлению различных типов насосных агрегатов, способных решать те или иные задачи. Одной из таких задач является необходимость откачивания жидкости с глубины или из труднодоступных мест. Как правило, подвод жидкости к насосному агрегату осуществляется по трубопроводу, но в отдельных случаях сам насос может быть расположен в объеме перекачиваемой среды, что позволяет отказаться от всасывающей части трубопровода.

По взаимному расположению перекачиваемой среды и частей насоса выделяют следующие типы: поверхностный, полупогружной и погружной.

В первом случае насосный агрегат располагается выше уровня откачиваемой жидкости, а ее забор происходит при помощи опускной трубы. Такие насосы не требуют дополнительной герметизации и проще в изготовлении и конструкции, однако использование всасывающего трубопровода сопряжено с рядом проблем, сильно ограничивающих применение поверхностных насосов. Поскольку для перекачивания больших объемов жидкости целесообразно использовать центробежные насосы, то необходимо предусмотреть меры по предотвращению кавитации – процесса образования пузырьков воздуха в токе жидкости, негативное воздействие которого может привести к поломке насоса. Кавитационный износ не возникает при откачивании с небольшой глубины, однако с увеличением расстояния от поверхности жидкости до рабочего колеса эта проблема начинает приобретать основополагающее значение, что приводит к необходимости использовать другой тип насоса или дополнительные узлы, которые приводят у удорожанию насосного агрегата. Кроме того, ряд случаев требует от насоса мобильности и возможности быстрого смена места работы. Простой поверхностный насос не всегда может удовлетворять такого рода требованиям.

В рамках данной классификации противоположностью поверхностных насосов являются погружные насосы. Рабочий орган и двигатель такого насоса размещены в герметичном корпусе, который может быть помещен непосредственно в откачиваемую жидкость. Тем самым достигаются условия, при которых насос, фактически, работает под наливом и с нулевой длиной всасывающего патрубка. Таким образом, в погружном насосе нет необходимости принимать дополнительные меры по предотвращению кавитации и защите от сухого хода. Следствием этого является и то, что глубина, с которой необходимо откачивать жидкость, ограничена только величиной напора, который может развить насос. Благодаря этому погружные насосы могут использоваться в случаях, когда поверхностные насосы оказываются неприменимыми или неэффективными.

Классификация и принцип действия

Наиболее полную классификацию погружные насосы имеют по областям использования. Как правило, каждая из задач предъявляет жесткие требования к конструкции и возможностям насосного оборудования, вследствие чего насосы каждой группы обладают рядом схожих черт. Выделяют следующие типы погружных насосов:

• колодезные
• дренажные
• фекальные
• скважинные

Колодезные погружные насосы, как правило, наиболее просты в сравнении с прочими погружными насосами. Это обусловлено тем, что они предназначены для забора только чистой воды без крупных примесей. По этой причине колодезные насосы не опускаются на дно, а работают в “подвешенном” состоянии, чтобы исключить попадание придонных иловых масс. Их применяют в случаях, когда уровень воды ниже поверхности на 8 метров, и при таких условиях применять поверхностный насос уже нельзя. Максимальная же глубина водного слоя, при котором возможно применение колодезного насоса, составляет около 20 м.

Дренажные насосы, в отличие от колодезных, уже способны перекачивать загрязненную жидкость с твердыми включениями, такими как ил, песок и т.д. С этой целью на насос могут устанавливаться специальные измельчители и сетки для предотвращения попадания внутрь чрезмерно больших твердых включений.

Фекальные насосы рассчитываются на более тяжелые условия работы по сравнению с дренажными и должны быть в состоянии перекачивать вязкие среды с достаточно крупными твердыми включениями. Они также могут снабжаться измельчителями для возможности работы с сильно загрязненными жидкостями.

Скважинные насосы, как следует из их названия, предназначены для откачивания воды из скважин. То есть они применяются, когда требуется откачка воды со значительной глубины. В целях рациональности скважины бурят небольшого диаметра и с большой глубиной. По этой причине скважинные насосы имеют цилиндрическую продолговатую форму, и подбираются под скважину таким образом, чтобы внешний диаметр насоса был на 1-2 см меньше диаметра скважины, чтобы предотвратить возможное застревание. Поскольку уровень откачиваемой жидкости может находиться значительно ниже уровня земли, от скважинного насоса требуется создание значительного напора, вследствие чего они изготавливаются многоступенчатыми.

Скважинные насосы имею два подвида: штанговые и бесштанговые. Бесштанговые являются типичными погружными насосами с совмещенным двигателем и рабочими колесами в одном герметичном корпусе. В случае штанговых скважинных насосов двигатель располагается вне скважины, а передача движения к насосу осуществляется за счет механической связи – штанги. Штанговые насосные агрегаты чаще всего применяются для добычи нефти и имеют примечательный внешний вид благодаря станкам-качалкам, осуществляющим передачу движения на штангу.

По принципу действия погружные насосы могут быть центробежными, винтовыми, вибрационными (диафрагменными) и вихревыми. Использование того или иного принципа перекачивания жидкости обуславливается рядом параметров, задаваемых поставленной перед насосом задачей. Погружные насосы сохраняют преимущества и недостатки насосов того типа, чей механизм перекачки они используют. Так вибрационные насосы достаточно надежны, но имеют сравнительно меньший расход и напор. Винтовые погружные насосы подходят для откачки вязких сред и сред, требующих бережного перекачивания. В случае, когда требуется создавать значительный напор при большом расходе жидкости, погружной насос делают центробежным многоступенчатым.

Конструкция

Отличительной конструкционной особенностью всех погружных насосов является то, что рабочий орган и двигатель у них объединены в одном корпусе. Поскольку насос в рабочем положении полностью погружается в жидкость, его корпус герметизируется для предотвращения попадания жидкости в двигатель. Питание подводится через кабель, подключаемый к сети уже на поверхности. Напорный патрубок погружного насоса может быть подключен как к жесткой трубе через фланец, так и к гибкому шлангу в случае, когда откачка жидкости происходит не из горизонтального колодца или при изменяющейся глубине погружения.

Помимо этого с внешней стороны к погружному насосу может крепиться опорный трос, поддерживающий его в рабочем положении на заданной глубине. К использованию троса прибегают в случае большого веса насосного агрегата, когда прочности силового кабеля оказывается недостаточно. Так же погружной насос может быть снабжен поплавком – пластмассовой полой камерой, связанной с насосом специальным шнуром. Поплавок служит сигнализатором уровня и может приводить насос в действие, когда уровень воды повышается, а поплавок, всплывая, натягивает трос. Таким образом, погружной насос можно настроить на поддержание воды на заданном уровне путем откачивая излишка.

Место всасывания жидкости у погружных насосов может быть дополнительно перегорожено защитной сеткой, чтобы предотвратить попадание на рабочий орган чрезмерно крупных твердых включений, которые могут повлечь за собой заклинивание или повреждение насоса.

Внутреннее строение погружного насоса зависит от его типа. В качестве примера можно взять наиболее распространенный случай центробежного погружного насоса. На общем валу, опирающемуся на подшипники, расположен ротор электродвигателя и консольно закреплено рабочее колесо. Вал уплотнен на участке между колесом и двигателем во избежание короткого замыкания из-за попадания перекачиваемой жидкости в электродвигатель. Принцип работы погружного насоса ничем не отличается от принципа работы обычного насоса того же типа.

Достоинства и преимущества

Среди положительных качеств погружных насосов выделяют следующее:

• Возможность откачивать жидкость с больших глубин
• Возможность откачивать жидкость из труднодоступных мест
• Малая шумность работы
• Дополнительное охлаждение за счет окружающей жидкости

Первые два пункта являются определяющими преимуществами погружных насосов перед остальными. Специфика задач такого типа делает остальные насосы неприменимыми для их решения в отличие от погружных. Откачивание жидкостей с больших глубин поверхностными насосами или невозможно ввиду недостаточной силы самовсасывания и возникновения кавитации, или сопряжено с чрезмерным усложнением и удорожанием поверхностного насоса. Погружной насос в таком случае имеет ключевое преимущество, так как создавать большой напор для поднятия жидкости гораздо легче, чем развивать большую всасывающую силу.

Не стоит упускать из внимания и то, с какой эффективностью погружные насосы могут справляться с откачиванием жидкостей из различных ям, скважин, подвалов и подобных мест. Погружные насосы благодаря своей конструкции мобильны и могут работать на любой глубине, максимальное значение которой зависит только от развиваемого насосом напора и длины силового кабеля. Возможность работы даже с сильно загрязненными средами позволяет погружным насосам откачивать жидкость из придонного слоя различных резервуаров или емкостей, где могут скапливаться в большом количестве ил или другие виды осадков.

Условия работы, когда корпус насоса находится внутри объема жидкости, обеспечивают ряд дополнительных преимуществ, улучшающих некоторые характеристики насосов. Так создаваемая насосом вибрация, а, следовательно, и возникающий шум, частично поглощается жидкостью, вследствие чего общая шумность насоса падает. Работает простая закономерность, что чем глубже и в большем объеме воды расположен насос, тем больше шума будет поглощено средой при его работе. Другим преимуществом работы в объеме жидкости является дополнительное охлаждение насоса. Это связано с тем, что интенсивность теплоотдачи в системе насос/вода значительно выше, чем в системе насос/воздух.

Однако затачивание насосного оборудования под решение таких узких задач необратимо влечет за собой ряд недостатков. Часть этих недостатков может быть устранена за счет использования новых технологий и материалов, а негативное влияние остальных может быть снижено до приемлемого уровня.

Применение

Погружные насосы охватывают достаточно большую область использования, включающую как бытовое водоснабжение, так и горнодобывающую промышленность. Колодезные погружные насосы обычно используются для водоснабжения в местах без централизованного водопровода путем забора воды с глубины колодца. Если на небольшой глубине нет водоносных слоев, но есть возможность брать артезианскую воду из скважины, то используют более сложные скважинные насосы. Сложность обуславливается необходимостью забора воды со значительной глубины (более 100 м).

В горнодобывающей промышленности колодезные и скважинные насосы также находят свое применение. Их используют для откачки грунтовых вод из скважин и шахт. Кроме того, с помощью скважинных насосов могут добываться редкоземельные металлы методом выщелачивания, при котором ценные компоненты руд переводятся в растворенное состояние с помощью специальных растворов, а затем их откачивают и извлекают целевой металл.

Дренажные и фекальные насосы, способные откачивать жидкость с донных слоев, где велика концентрация различного рода твердых включений, также применяются для решения широкого круга задач. В быту с их помощью производят откачку воды из бассейнов или затопленных подвалов, а с использованием насосов с измельчителем возможна откачка воды из стоковых ям и водоемов. Дренажные насосы применяются для схожих задач во время стихийных бедствий и аварий, когда требуется осушение затопленных помещений.

В сфере водоотведения и канализации фекальные насосы также широко распространены. Они с успехом применяются как в канализационной системе загородного дома, так и на канализационных насосных станциях, где расход несоизмеримо выше. Преимуществом дренажных и фекальных насосов в данном случае также является возможность откачки сильно загрязненной воды с большой глубины.

Как классифицируются центробежные насосы

Центробежные вертикальные насосы и все центробежные изделия классифицируются по:

• Количеству колес они бывают:

• одноступенчатые с одним колесом, которые могут быть консольными;
• многоступенчатые, с большим числом колес.

• Напору различают:

• с низким напором до 2 кгс/см2;
• со средним напором от 2 до 6 кгс/см2;
• с высоким напором, который больше 6 кгс/см2.

• Методу подачи воды к рабочему колесу. Подвод воды на рабочее колесо может быть:

• с односторонним входом жидкости;
• двойного всасывания, когда вода подводится с двух сторон.

• Расположению вала. Центробежные насосы бывают:

• горизонтальные;
• вертикальные.

• Разъему корпуса. Разъем корпуса бывает:

• горизонтальный;
• вертикальный.

• Способу отвода из рабочего колеса жидкости в спиральный канал корпуса насоса:

• спиральные центробежные насосы, в которых жидкость отводится сразу в спиральный канал;
• турбинные. Здесь, перед попаданием в спиральный канал, жидкость должна пройти через специальное устройство, которым является направляющий аппарат, состоящий из неподвижного колеса с лопатками.

• Степени скорости вращения рабочего колеса:

• тихоходные;
• с нормальной скоростью вращения;
• быстроходные устройства.

• Роду жидкости перекачиваемой насосом:

• водопроводные;
• канализационные;
• щелочные и кислотные;
• землесосные;
• нефтяные и прочие.

• Способу соединения с мотором:

• приводные, со шкивом или редуктором;
• соединение через муфту.

В комплект с центробежными насосами должны входить:

• Приемный обратный клапан с сеткой, который необходим, чтобы удерживать во всасывающем патрубке насоса и корпусе воду, при заливке его перед пуском, а сетка должна задерживать крупные взвеси, плавающие в воде.
• Задвижка.
• Вакуумметр, служащий для измерения величины разрежения на всасывающей стороне. Устройство ставится на водопроводной трубе между задвижкой и:

• корпусом устройства;
• краном, через который выпускается воздух при заливке, ставится в верхней части корпуса;
• на напорном трубопроводе обратным клапаном, предотвращающим попадание воды через насос, при параллельной работе еще одного насоса, в обратном направлении.

• Задвижкой на напорный трубопровод, которая необходима для пуска в работу, остановки и регулировки напора и производительности центробежного насоса.
• Манометром для измерения напора на напорном патрубке, который развивается насосом.
• Предохранительным клапаном, располагаемым за задвижкой на напорном клапане, служит для защиты напорного патрубка, трубопровода и самого насоса от действия гидравлических ударов.
• Устройством для заливки водой насоса.

Совет: Приобретая центробежный насос, необходимо убедиться о наличии всех комплектующих, согласно прилагаемой инструкции по эксплуатации, проверить исправность устройства.

Устройство многоступенчатого насоса – из чего состоит агрегат?

Подобного рода насосы имеют простую конструкцию. Они состоят из следующих элементов:

• Корпус, изготовленный из материалов, обладающих устойчивостью к коррозии;
• Всасывающий патрубок, который принимает жидкость;
• Патрубок нагнетания – сквозь него вода под напором подается внутрь системы;
• Основной вал;
• Рабочие колеса;
• Подшипники с функцией самостоятельного смазывания;
• Уплотнители на торцах устройства – предотвращают утечки воды из рабочей камеры.

Простое устройство насосного оборудования существенно облегчает его обслуживание и устранение неисправностей. Это помогает сэкономить деньги на услугах специалистов.

Классификация

Вертикальные многоступенчатые центробежные насосы разделяются на разные подгруппы, зависимо от следующих факторов:

• метод подключения к электрическому приводу (редукторные, прямоприводные, шкивовые);
• количество ступеней (валов с лопастями) расположенных на одном рабочем колесе;
• скорость работы (тихоходные, нормальные, быстроходные);
• расположение в отношении перекачиваемого материала (поверхностные, полупогружные, погружные);
• один два входа, через которые всасывается жидкость;
• тип жидкости, которая перекачивается насосом (водяные, дренажные, химические, фекальные и т.д.);
• производительность – разные насосы перекачивают разные объемы материала за единицу времени;
• напор – определяет высоту, на которую насос может поднять жидкую среду. Наиболее мощные могут доставлять воду на высоту до 330 метров.

Многоступенчатые насосы вертикального типа

В центробежных вертикальных насосах многоступенчатого типа перекачиваемая жидкость до поступления в напорный патрубок последовательно проходит все секции устройства, что позволяет значительно увеличить напор рабочей среды на выходе. В зависимости от модели насосы данного типа могут содержать в своей конструкции различное количество рабочих колес (от 2 до 10), которые фиксируются на одном валу, но располагаются в отдельных модулях каждое.

Устройство вертикального многоступенчатого насоса

Модули многоступенчатого вертикального насоса размещаются в одном кожухе, который устанавливается между всасывающей и напорной камерами устройства. Все элементы корпуса многоступенчатого электронасоса, патрубки которого располагаются в одной горизонтальной плоскости, стягиваются шпильками, а стыки между ними герметизируются при помощи уплотнительных элементов.

Как уже говорилось выше, многоступенчатые центробежные насосы за счет особенностей своей конструкции позволяют значительно увеличить напор перекачиваемой жидкой среды на выходе. Напор потока жидкости, создаваемый многоступенчатым насосом, складывается из суммы значений напоров, формируемых каждой его ступенью.

Немного истории

Простейшие насосы известны еще до нашей эры. А вот идея использования центробежной силы в процессе перекачивания воды появилась у Леонардо да Винчи на рубеже 15-16 веков, но лишь в набросках. Когда именно был разработан полноценный центробежный насос – доподлинно неизвестно, поэтому одного единственного изобретателя назвать не сможет никто.

В начале 17 века француз Бланкано соорудил максимально простую установку, которая могла подавать воду при помощи вращающегося рабочего колеса. Центробежный насос с четырехлопастным колесом, расположенным в спиральном корпусе, впервые предложил француз Дени Папен в конце 17 века. Первая же вертикальная насосная конструкция центробежного типа была опробована и внедрена инженером Ле Демуром в первой половине 18 века, а классическая форма колеса появилась лишь в начале 19 века. Широкое применение центробежные насосы получили после того, как их начали укомплектовывать электродвигателем.

Над созданием полноценных агрегатов независимо друг от друга трудились русские и зарубежные изобретатели на протяжении десятилетий.

Конструкция вертикального насоса с несколькими ступенями появилась на рубеже 19-20 столетия благодаря нашему соотечественнику – русскому инженеру Пушечникову. Его насосная установка могла выкачивать воду из скважин, имеющих глубину до 250 метров.

Правильная эксплуатация – залог долгой службы

Безаварийность центробежных насосов можно обеспечить организацией требуемых условий работы оборудования и установкой контролирующих приборов. Защитить рабочие колеса от попадания инородных тел поможет задвижка и соответствующий фильтр. Обратный клапан с манометром, определяющим давление на входном патрубке, позволит избежать появления кавитационных процессов.

Манометр, фиксирующий давление внутри насоса, поможет предотвратить гидроудар.

При выборе вертикальных центробежных агрегатов следует ориентироваться на их характеристики. Наиболее важными параметрами считаются:

• потребляемая мощность;
• производительность;
• напор водной струи на выходе;
• внешние габариты;
• материал изготовления проточной части и рабочих деталей, входящих в контакт с перекачиваемой жидкостью.

Продолжительность эксплуатации насосного оборудования во многом зависит от правильного его использования. Вертикальные насосы не следует устанавливать в наклонном, а тем более в горизонтальном положении. Их категорически не допускается применять для перекачивания сред, не предусмотренных в инструкции. Водный насос не вынесет действия агрессивной или вязкой жидкости, его недопустимо ставить в дренажные системы, где возможно присутствие твердых частиц. А дорогостоящие химические насосы не имеет смысла приобретать для полива огорода.

В случае использования насосного оборудования в зимнее время, потребуется его утепление или установка в отапливаемом помещении. В противном случае корпус может разгерметизироваться и даже лопнуть.

Соблюдение правил эксплуатации поможет продлить полноценную эксплуатацию любых центробежных насосов, в том числе и вертикальных.

Это интересно: Центробежные насосы: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки

Назначение и сфера применения вертикальных насосов

Учитывая их популярность, важно знать в каких случаях и для чего нужно применять центробежные насосы. Вертикальный центробежный насос можно использовать не только в самостоятельном исполнении, а и как часть большой взаимосвязанной системы водоснабжения или водоотведения.

Такого рода помповые устройства, как правило, используются в водопроводных и канализационных системах, для перекачивания как чистой, засоренной, и даже агрессивной среды с низкой степенью тягучести. Пользователи всегда отмечают их компактность, простоту в содержании, высокоэффективность и что самое приятное –имеют низкие шумовые данные, чем иные погружные станции.

Учитывая все вышеперечисленные достоинства, центробежный одноступенчатый, а по надобности и многоступенчатый насос массово применяется в различных целях, основными из которых являются:

• подача или отведение воды;
• обогрев помещений;
• дренаж;
• фильтрация или же мелиорация;
• очистка и многое другое.

Вертикальный насос на промышленном трубопроводе
Но всё же чаще всего их эксплуатируют как насосы для воды.

В США на большинстве сооружаемых химических предприятиях устанавливают именно центробежные одноступенчатые высокоскоростные помпы, которые производит известная фирма Sundstrand Corporation, основана ещё 1926 году.

Насосы вертикальные с легкостью совмещают в себе два важных критерия: элементарность обслуживания и затраты на установку. Важно отметить тот факт, что данные агрегаты отлично работают при сильных и слабых подачах напора и безупречно гарантируют более 46 тыс. часов непрерывной и безошибочной службы.

Классификация вертикальных насосов

Центробежные помпы можно упорядочить по множеству критерий. К примеру, если учитывать силу напора, то они бывают с низким, средним или высоким уровнем. Если же брать во внимание степень давления, то оно может быть низким (до 0,2 МПа), средним (от 0,2 до 0,6 МПа) или высоким (более 0,6 МПа). В зависимости от расположения оси колёс в пространстве есть горизонтальные и вертикальные.

Также отличительным признаком является вариант соединения с электродвигателем, а именно с прямоприводным, редукторным креплением или со шкивом. Способ отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса в диафрагме может быть спиральный и лопаточный. Но чаще всего их различают по способу погружения: наземные, полупогружные или погружные.

На сегодняшний день невероятно популярен вертикальный шламовый насос. Данная помпа имеет широкий диапазон особенностей его конструкции, так как консольный вал с корпусом подшипника и приводом, который размещён на верхней части резервуара, крутит рабочее колесо изнутри корпуса самой диафрагмы. Насосы всех размеров могут быть сконфигурированы с диапазоном длин колонн и конструкций крыльчатки. Идеально подходят для агрессивных и грубых частиц высоких концентраций шлака целлюлозы и широко используются в металлургической, горнодобывающей и угольной промышленности.

Как утверждает Klint Bawden, менеджер по развитию компании по производству насосов в Швеции ITT Water & Wastewater, существует тенденция рынка от вертикальных шпиндельных диафрагм в направлении погружных шламовых помп. “Это потому, что эти насосы более удобны, требуют меньше инфраструктуры, тихие в работе и более эффективны по сравнению с диафрагмами вертикального шпинделя.”

Вертикальный центробежный насос Wilo HELIX VE 1012-2/25/V/KS

Он указывает на то, что, поскольку погружные помпы работают непосредственно в суспензии, это не требует опорной конструкции и занимает меньше места. Кроме того, двигатель и спирали корпуса представляют собой интегрированный блок, что делает его компактным и легким в установке. Еще одно важное преимущество заключается в том, что, работая под водой, автоматически снижает уровень шума и, в некоторых случаях, бесшумная работа гарантирована.

Как говорит Klint: “Добавьте к этому, фланец Victaulic и муфтуна насосы серии Flygt 5100/5150, что позволит быстро и легко подключаться ко всем моделям общедоступных фитингов и получите универсальный ВШН.”

Достоинства и недостатки насосов центробежного типа

Как многоступенчатый, так и одноступенчатый насос отличается целым рядом достоинств, которые и делают данные устройства такими популярными среди потребителей. К преимуществам рассматриваемых гидромашин относятся:

1. компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
2. высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
3. минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
4. отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
5. простота конструкции (именно поэтому любой многоступенчатый или одноступенчатый насос доступен по цене).

Простота конструкции центробежных насосов обеспечивает их ремонтопригодность, модернизацию и переоборудование

Среди недостатков одно- и многоступенчатых насосов выделяют:

• достаточно низкий КПД при работе в режиме малой производительности (это становится проблемой в том случае, когда требуется под высоким давлением перекачать маленький объем жидкой среды);
• невозможность быстрого запуска (чтобы такие устройства начали работать, их рабочую камеру необходимо предварительно заполнить жидкостью).

Параметры и разновидности

Насосы с вертикальной компоновкой вала и рабочего колеса, относящиеся к устройствам центробежного типа, классифицируются по таким характеристикам, как:

• напор (в зависимости от значения данного параметра вертикальные насосы могут быть с низким, средним или высоким уровнем напора);
• скорость функционирования (по данному признаку выделяют нормальные, тихо- или быстроходные гидромашины);
• объем рабочей среды, перекачиваемый в единицу времени (производительность устройства);
• количество ступеней, в качестве которых могут выступать секции или кольца оборудования;
• количество магистралей, через которые в устройство поступает перекачиваемая среда (одно- или двусторонние устройства);
• тип жидкой среды, для перекачивания которой предназначен насос (дренажные, фекальные, химические, водяные и др. электронасосы);
• расположение устройства относительно перекачиваемой им среды (наземные модели, погружные и вертикальные полупогружные насосы);
• способ соединения с приводным электродвигателем (прямоприводные, редукторные и шкивные гидромашины).

Вертикальные центробежные насосы с нормальным всасыванием для монтажа на плите-основании

Вертикальные насосы успешно используются для перекачивания чистых, загрязненных и химически агрессивных жидких сред, характеризующихся невысокой степенью вязкости. К наиболее значимым достоинствам гидромашин данного типа следует отнести:

• компактность;
• простоту в использовании и обслуживании;
• высокую эффективность;
• невысокий уровень шума, создаваемого при работе.

Благодаря вышеперечисленным достоинствам вертикальные многоступенчатые центробежные насосы (как и одноступенчатые) активно используются для оснащения следующих систем:

• автономного водоснабжения;
• отопления;
• дренажа и очистки жидких сред;
• конденсации;
• фильтрации, орошения и мелиорации.

Вертикальные насосы на водозаборной станции

Вертикальный центробежный насос, который обеспечивает поднятие перекачиваемой им жидкости на более высокий уровень за счет увеличения давления ее потока, может относиться к одной из следующих категорий:

• гидромашина поверхностного или наземного типа;
• полупогружной насос;
• устройство погружного типа.

Как поверхностные модели, так и насосы полупогружные и погружные комплектуются электродвигателем, который обеспечивает вращение рабочих колес таких устройств.

Поверхностные насосы вертикального типа, как понятно из их названия, устанавливаются на поверхности земли, в непосредственной близости от резервуара, из которого необходимо откачивать жидкость. Местом для установки такого оборудования может служить приямок или специально подготовленная площадка, которые не соприкасаются с поверхностью перекачиваемой жидкой среды. Насос полупогружной вертикальный, что также следует из его названия, опускается в перекачиваемую жидкую среду лишь частично, при этом приводной электродвигатель остается над поверхностью жидкости.

Насос вертикальный химический полупогружного типа

Корпус насосов погружного типа в процессе их работы полностью находится в толще перекачиваемой жидкой среды. Если вертикальный полупогружной насос не может быть установлен в скважинах, шахта которых характеризуется искривленной формой, то устройство погружного типа такой возможностью обладает.

Следует иметь в виду, что электронасосы вертикального типа нельзя запускать, пока внутренняя часть их корпуса не заполнится жидкостью. Если пренебречь этим требованием, то насос будет работать на холостом ходу, что может привести к его перегреву и, соответственно, преждевременному выходу из строя.

Более высокой мощностью отличаются многоступенчатые центробежные насосы вертикального типа, которые в состоянии намного увеличивать давление потока перекачиваемой жидкой среды, чего нельзя сказать об одноступенчатых моделях. При этом мощность и КПД многоступенчатых насосов вертикального типа тем выше, чем больше секций имеется в конструкции таких устройств. Каждая из секций, соединенных друг с другом последовательно, способствует приросту кинетической энергии потока перекачиваемой жидкой среды.

Принцип действия

Основным элементом конструкции центробежного насоса вертикального типа является рабочее колесо, оснащенное лопастями. В вертикальных многоступенчатых насосах таких колес, закрепленных на валу, несколько, что и позволяет увеличить эффективность использования данного оборудования. Рабочие колеса этих центробежных электронасосов представляют собой два диска, закрепленных на вертикальном валу, которые располагаются друг от друга на определенном расстоянии и соединены между собой лопастями, изгибающимися в сторону, противоположную направлению вращения самого колеса.

Устройство вертикального центробежного насоса

Принцип, по которому работает насос центробежный вертикального типа, заключается в следующем:

1. При вращении колеса во временной рабочей камере, сформированной двумя близлежащими лопастями, создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее жидкости через входной патрубок.
2. После того как жидкость попадает во временную рабочую камеру и начинает вращаться вместе с перемещающими ее лопастями, на нее начинает действовать центробежная сила, прижимающая ее к стенкам внутренней камеры.
3. При попадании в область выходного патрубка жидкость, уже находясь под давлением за счет воздействующих на нее центробежных сил, выталкивается в напорную магистраль.

Устройство вертикального насоса полупогружного типа со спиральным отводом

При вращении рабочего колеса центробежного электронасоса с закрепленными на нем лопастями всасывание перекачиваемой жидкости и ее выталкивание в напорную магистраль происходит в непрерывном режиме. Таким образом, за один оборот колеса происходит несколько циклов всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкой среды.

Вал электронасоса, на котором закреплено его рабочее колесо, для обеспечения легкости и точности вращения помещается в подшипниковые узлы, а между подвижными и неподвижными деталями устройства устанавливаются уплотнительные элементы сальникового типа.

Отдельные модели вертикальных насосов погружного типа могут устанавливаться даже в трубопроводах соответствующего диаметра, что позволяет значительно повысить эффективность перекачивания жидких сред. Всасывающий и напорный патрубки у таких моделей располагаются на одной оси.

Установки с вертикальным валом

Выпускаются две марки одноступенчатых устройств для чистой воды: 20 НВ и 28 НВ. Они предназначены для установки в заглубленных станциях. В этой установке пята электродвигателя воспринимает осевые усилия. На сальнике насоса предусмотрен гидравлический затвор с мягкой набивкой. Установки типа НВ напрямую соединяются с электродвигателями или посредством твердых фальцевых муфт через промежуточный вал. Насос вертикальный центробежный одноступенчатый имеет производительность от 3240 до 10 800 кубических метров в час и напор от 29 до 40 метров.

Насосы марок НФ, НФуВ и ФВ. Открытые и диагональные устройства

Предусмотрены такие типоразмеры установок: 2НФ, 4НФ, 6НФ, 8НФ. Их производительность колеблется от 36 до 864 кубических литров в час при напоре от 6,5 до 50 метров. Аналогично таким установкам могут применяться канализационные насосы с открытым рабочим колесом с двумя толстыми лопатками. В таких устройствах все волокна перерезаются острой кромкой лопатки.

Для работы со сточными водами довольно часто применяется одноступенчатый центробежный насос диагонального типа. Рабочее колесо в этих установках, а также в моделях марок ФВ и НФуВ оснащено двумя лопатками. Их производительность варьируется в пределах от 43 до 150 кубических метров в час, а напор достигает 63 м.

Землесосы

Землесосы используются во время перекачки по трубам смесей взрыхленной массы грунта и жидкости на необходимое расстояние. Сегодня на рынке производятся насосы с дальностью транспортирования до 5 км и производительностью от 40 до 1200 кубических метров в час. При помощи землесосов можно разрабатывать выемки глубиной до 15 м ниже водного горизонта. Эти установки имеют ряд особенностей, обусловленных большой концентрацией крупных частиц в перекачиваемой водной массе. По этой причине создается износоустойчивое колесо из марганцовистой твердой стали.

Насос вертикальный центробежный одноступенчатый защищается броней на внутренней части корпуса для предотвращения быстрого износа. Чтобы механизм не так быстро приходил в негодность, между колесом в левую полость и к сальнику по специальным сверлениям подается очищенная вода для вымывания из этих мест твердых фрагментов.

На наружной части рабочего и покрывающего дисков колеса установлены радиальные лопатки. Они подбираются так, чтобы осевой усилитель приходил в равновесие в процессе вращения.