Многоступенчатые центробежные насосы: особенности конструкций

Центробежный многоступенчатый насос

Центробежные многоступенчатые насосы являются достаточно распространенными разновидностями динамических гидравлических машин. Они достаточно широко используются в системах водоснабжения и водоотведения, в химической и атомной промышленности, в теплоэнергетике, в авиационной и ракетной технике.
Какие особенности устройств, их преимущества, как монтировать агрегаты своими руками описывает эта статья.

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.

Принцип действия многоступенчатых центробежных насосов

Инструкция на многоступенчатые насосы указывает, что они применяются для перекачивания горячей и холодной воды.
При этом могут применяться для обеспечения:

• Тепла и водоснабжения.
• Повышение давления.
• Пожаротушения.
• Для подпитки паровых котлов.
• Используется в промышленных циркуляционных, моечных, оросительных, кондиционерных и поливочных системах.

Насос центробежный многоступенчатый функционирует за счет вращения сразу нескольких колес. При этом жидкость, которая последовательно проходит через колеса, быстро движется по трубе.
В этом случае от суммы напоров, расположенных последовательно элементов, осуществляющих одну и ту же подачу, напрямую зависит давление подаваемой в водопровод воды. Каждая ступень прибавляет давление потока, которое зависит от мощности колеса, а общее давление насоса будет равно сумме давлений всех его ступеней.
По расположению поршня насосы делятся на два вида:

• Горизонтальный. Это устройство представляет собой отличный вариант увеличения напора для подачи воды в квартире или частном доме.
  Справится успешно такой агрегат с организацией автономного водоснабжения. Чаще всего горизонтальные насосы изготавливаются поверхностными, их конструкция не предполагает погружение в перекачиваемую среду. Используют устройства и для решения более конкретных задач:

1. их монтируют для устройства системы орошения участка;
2. для ускорения наполнения бассейна.

• Вертикальный(см.Центробежный вертикальный насос: как выбрать правильно). При расположении колодца недалеко от дома лучшим вариантом, для обеспечения водой дома, будет устройство многоступенчатого вертикального насоса.
  С его помощью можно откачивать воду с глубины до 20 метров, что достаточно для удовлетворения требований практически всех покупателей.

Вертикальные многоступенчатые насосы

Устройство центробежных насосов

Основные элементы агрегата:

Схема многоступенчатого центробежного насоса

Здесь позиции:

• 1 – элемент для фиксации ведущего вала.
• 2 – муфта сцепления.
• 3 – основной вал.
• 4 – уплотнительный элемент.
• 5 – ротор.
• 6 – кольца.
• 7 – втулка внутренняя.
• 8 – головка.
• 9 – чаша.
• 10 – корпус внутренний.
• 11 – вкладыш нижний.
• 12 – колонна.

Ниже представлены основные узлы устройства.

Схема многосекционного центробежного насоса

Основными узлами, из которых состоит насос многоступенчатый центробежный, являются:

• Корпус. Обеспечивает герметичность разъема изделия, жесткую фиксацию от любых смещений всех его элементов, и при этом гарантируется необходимый рабочий зазор в проточной части.
  Фиксированный контроль сжатия обеспечивает применение в радиальном разъеме специальной прокладки «металл по металлу». Любые смещения, которые могут быть вызваны термическим расширением, гарантирует опора корпуса, расположенная по осевой линии насоса. Для его изготовления берется высокосортная сталь.
• Ротор в сборе. Представляет собой основу агрегата. Большая надежность и производительность обеспечиваются за счет аккумуляции высоких технологий.
  Его конструкция обеспечивает работу устройства со специфическими жидкостями при максимальной производительности. Это, жестко закрепленные на валу импеллеры одностороннего всасывания и закрытого типа. Роторы и импеллеры динамически сбалансированы.
• Балансировочный диск. Служит для уменьшения нагрузки до оптимального значения, что увеличивает срок эксплуатации подшипников.
  Элемент находится позади последнего импеллера. При этом он на валу ротора снижает распорное усилие, которое вызвано рабочими колесами, что уменьшает на подшипники нагрузку.
• Основной вал. Обеспечивает минимальное смещение вала, для максимального повышения срока службы подшипников и уплотнений.
• Уплотнения для вала. В горизонтальной плоскости монтируются уплотнения любых типов с нормами по API 610.
• Дефлекторы и концевые уплотнения. Служат для обеспечения гарантированного объема масла в узле подшипника и сохраняют узел от посторонних механических примесей.
• Рабочие колеса или импеллеры. Новейшие компьютерные программы, с использованием гидродинамики, позволили спроектировать колеса с оптимальной их производительностью и улучшенными динамическими характеристиками.
  Чтобы вибрации вала сделать минимальными и сбалансировать его вращение, рабочие колеса фиксируются на валу по прессовой посадке, с помощью разрезных колец и ключей двойного действия.

Помимо упомянутых конструкций используются многоступенчатые центробежные насосы, которые соединяются с двигателем через мультипликатор.
Для работы в тяжелых условиях эксплуатации, которые могут быть при производстве удобрений или других процессах, с возникновением высокого давления, газоперерабатывающей промышленности, используется многоступенчатый центробежный насос. Схема его, с соединением двигателя через мультипликатор, показана на фото:

Соединение многоступенчатого центробежного насоса через мультипликатор

 Совет: При выборе насоса любого типа нужно руководствоваться его параметрами. Помогут правильно подобрать изделие квалифицированные специалисты.

Подробно работу многоступенчатых центробежных насосов можно увидеть на видео в этой статье.