Многоступенчатые насосы – устройство, принцип работы и виды оборудования

Очень часто, чтобы обеспечить максимальный комфорт загородного дома приходится использовать различное вспомогательное оборудование.

Наиболее оптимальным вариантом агрегатов для подачи воды являются многоступенчатые центробежные насосы.

С помощью насосного оборудования этого вида эффективно повышается давление в системах водоснабжения, что в свою очередь, способствует их эффективному применению, как в частном домовладении, так и в многоквартирных домах, а также характерно и их промышленное использование.

Поэтому в этой статье мы постараемся максимально подробно раскрыть информацию о том, что собой представляют многоступенчатые центробежные насосы, каково их устройство и принцип действия, а также расскажем о видах этого насосного оборудования.

• 2 Устройство
• 3 Принцип работы
• 4 Типы

Назначение многоступенчатых насосов

Главная задача, с которой должен справляться многоступенчатый насос, заключается в создании максимально возможного давления в системе водоснабжения. Другими словами, агрегаты этого типа предназначены для перекачивания воды и других неагрессивных жидкостей, температура которых может достигать 100 °C.

Среди других областей эксплуатации оборудования можно выделить:

• Полив и орошение сельскохозяйственных угодий;
• Поддержка бесперебойного снабжения водой в коммунальных предприятиях;
• Обеспечение работы систем пожаротушения в автоматическом режиме;
• Поддержка работы водоотлива в шахтах;
• Охлаждение паровых котлов на котельных предприятиях;
• Забор и перекачивание неагрессивных веществ и соединений в химической промышленности.

Из перечисленных сфер использования можно сделать вывод о том, что насосы данного типа применяются преимущественно для воды. При работе с этой жидкостью скважинный агрегат может создать наиболее сильный напор и стабильно выполнять свои функции на протяжении длительного времени.

Секционные насосы (ЦНС, ЦНСГ)

Представленная здесь группа насосов ЦНС и ЦНСГ – одна из основных промышленных насосов, используемых в коммунальном хозяйстве для горячего и холодного водоснабжения и отопления. Насос ЦНС – это секционный, центробежный, повысительный насос. Состоит из чугунного корпуса и ротора. К корпусу насоса ЦНСГ и ЦНС относятся всасывающие и нагнетательные крышки, корпуса направляющих аппаратов, направляющие аппараты и кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов и крышки стягиваются стяжными болтами.Секционные насосы ЦНС и ЦНСГ комплектуются трехфазными асинхронными электродвигателями общепромышленного исполнения. У данных насосов уплотнение двойной мягкий сальник. Допустимая «утечка» через сальник не более 3 л/ч. Допускаемое избыточное давление на входе в насос не более 0,35МПа (3,5кгс/см2). Многоступенчатые насосы ЦНС и ЦНСГ предназначены для перекачивания холодной и горячей воды, с температурой от +1°С до +105 °С. с содержанием механических примесей не более 0,2мм.

В структуре обозначения насоса указаны тип и параметры: насос ЦНС300-180 – Центробежный Насос Секционный для перекачивания воды с температурой воды от +1°С до +45°С и производительностью 300м3/час, напором 180м.Если насосный агрегат перекачивает горячую (до +105°С) воду – в обозначении присутствует буква «Г» (горячий) — например ЦНСГ38-176. Отличительная особенность насосов типа ЦНС от других – это секционная конструкция корпуса, которая позволяет увеличивать или уменьшать напор насоса, сохраняя неизменной величину подачи. Например, добавив одну секцию к насосу ЦНСГ38-176, мы, сохранив производительность в 38м3/час, получаем напор 198м и, соответственно, насос ЦНСГ38-198.Помимо насосов ЦНС и насосов ЦНСГ, промышленностью выпускаются такие разновидности насосов данного типа, как насосы для перекачивания нефти (ЦНСН), трансформаторного масла (ЦНСМ) и откачивания из угольных шахт воды с высокой минерализацией (серия насосов ЦНСК, материал проточной части, которых выполнена из хромоникелевой стали). Обычно насосы, в таком исполнении, агрегатируются с электродвигателями взрывозащищенного исполнения. Насос ЦНСГ отличается от насоса ЦНС только максимальной допустимой температурой воды.

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.

Принцип работы многоступенчатых насосов

Центробежный многоступенчатый насос является секционным устройством и работает в определенном порядке. Сначала жидкость через всасывающий патрубок поступает в первую секцию, в которой расположено рабочее колесо. После создания необходимого напора вода сквозь нагнетательный патрубок проходит внутрь второй секции, где на нее снова воздействует центробежная сила, образованная вторым рабочим колесом. После этого жидкость под давление поступает из насоса в выходной шланг.

Другим словами, с прохождением каждой секции насоса, на жидкость воздействует больший напор, который создают рабочие колеса. Из этого можно сделать вывод, что давление в многоступенчатом насосе равно сумме всех показателей напоров, создаваемых в каждой отдельной секции.

Стоит отметить, что с увеличением диаметра рабочего колеса и скорости его вращения внутри агрегата напор выходящей из насоса жидкости также будет увеличиваться.

Типы центробежных насосов

Классифицировать агрегаты можно по таким отличительным особенностям:

• По числу ступеней:

1. одноступенчатые агрегаты;
2. двухступенчатые;
3. многоступенчатые.

• Какое количество потоков жидкости:

1. однопоточные;
2. с двумя потоками;
3. многопоточные.

• По какому принципу подводится к рабочему колесу жидкость:

1. со спиральному отводу;
2. по кольцевому отводу, с направляющим аппаратом;

• Какая конструкция рабочего колеса:

1. закрытое рабочее колесо;
2. открытое рабочее колесо.

• Как выполнен привод:

1. с использованием соединительной муфты;
2. через редуктор.

• По расположению вала:

1. вертикальные;
2. горизонтальные.

• Насос с мокрым ротором. В этом случае ротор двигателя совершает движение непосредственно жидкости. Статор двигателя, постоянно находящийся под напряжением, от ротора отделяется специальной гильзой, толщиной от 0,1 до 0,3 миллиметров, выполненной из нержавеющей стали. Подшипники ротора смазываются жидкой средой, она же выполняет и функцию охлаждения ротора. Вал насоса, в основном, располагается горизонтально.
• Насос с сухим ротором. Здесь ротор мотора не соприкасается с жидкой средой, которая перекачивается. У них, как правило, большая подача жидкости.

Преимущества и недостатки центробежных насосов

По сравнению с другими типами центробежные насосы имеют преимущества:

• В широком значении диапазона подач Q сохраняются достаточно высокие значения КПД и напоров Н, в результате пологих характеристик Н = f(Q) и η = η (Q.
• Увеличенная частота вращения, что позволяет для насосов использовать в качестве привода электродвигатели и турбины.
• Изменения мощности N имеет плавную форму, что позволяет пуск насоса выполнить при закрытой задвижки на выходе или при закрытом обратном клапане.
• Имеют хорошую устойчивость в работе устройств и расширение технических величин Н и Q при параллельном и последовательном соединении насосов, при осуществлении работы на один трубопровод.
• Плавно протекают переходные процессы, при изменениях режимов работы гидросистем.
• Насосы располагаются выше уровня жидкости в емкости для расхода.
• За счет разных факторов меняются показатели насосов H, Q, η. Этими факторами являются:

1. обточка диаметров рабочих колес;
2. изменение частоты вращения;
3. изменение частоты электроснабжения.

• Невысокая цена насоса, что связано с использованием в составе изделия сравнительно недорогих конструкционных материалов:

1. стали;
2. чугуна;
3. полимерных материалов.

• Простота в обслуживании и эксплуатации.
• Высокая надежность во время работы.
• Большая подача жидкости Q.
• С небольшими равномерными пульсациями давления идет поток жидкости.
• Успешно работают на «загрязненных» жидкостях.

Недостатками центробежных насосов являются:

• Необходима заливка агрегата перед его пуском.
• Обладают склонностью к кавитации.
• Пониженное величина КПД, когда перекачиваются вязкие жидкости.
• Малое значение КПД, при небольшой подаче жидкости Q.
• Центробежные насосы лучше применять в области больших подач воды Q и низких и средних ее напорах Н.

Совет: Нельзя использовать такие устройства, без предварительной заливки водой.

Виды многоступенчатых насосов – классификация рыночных моделей

Современное многоступенчатое насосное оборудование делится на такие типы:

• Вертикальные агрегаты – насосы этого типа устанавливаются в вертикальном положении. Среди преимуществ вертикального агрегата следует выделить вырабатывание очень высокого напора жидкости, способность перекачивать жидкость, температурой 100 °C и продолжительные сроки эксплуатации без сбоев;
• Горизонтальные многоступенчатые насосы – это оптимальное оборудование для обустройства водоснабжения в загородном доме. Рабочие плоскости такого насоса выполняются в горизонтальном положении. Это дает возможность получать воду под высоким напором при небольшой производительности устройства.

В зависимости от областей применения, на рынке выделяются такие агрегаты:

• Промышленные насосы высокого давления – обладают большими габаритами и более высокой мощностью. Каждый промышленный насос имеет специальное покрытие, защищающее его от воздействия химических веществ;
• Бытовые устройства – эти агрегаты имеют меньшие габариты и небольшую массу. Их гораздо проще обслуживать и чинить, они потребляют меньше электричества и издают меньше шума. Вместе с тем, они не выдают столь высокого напора, как оборудование первого типа.

Покупая многоступенчатый агрегат необходимо помнить, что промышленный устройства отличаются достаточно большим потреблением электричества. Из-за этого их лучше не покупать даже для обслуживания больших хозяйств. Вместо этого можно приобрести два бытовых насоса, которые суммарно будут потреблять гораздо меньше энергии, чем потребуется для работы одного промышленного агрегата.

Как работает насос

Силы центробежные воздействуют на жидкость таким образом чтобы она направлялась к периферии колеса. В данной области, через канал в виде кольца (его ещё называют улиткой) вода подается к напорному патрубку (диффузор). А целью этой детали является преобразование какой-то части динамической энергии в статическую.

Многоступенчатый насос является более новым агрегатом, устройство которого имеет некоторое количество рабочих колес и ступеней. Данные ступени расположены друг за другом. Когда будете выбирать выборе центробежного насоса необходимо учесть каким образом вал уплотнен. Новые модели имеют отличие и это отличие заключается в торцевом уплотнении, а старые модели имеют сальниковую нагрузку. Первый вариант сохраняет герметичность устройства и не допускает протечек. Если насос будет работать с какими-либо вибрациями или его вал будет не значительно смещен, то это не будет причиной протечки.