Принцип работы центробежного насоса

Несложное устройство, простой механизм действия, надежность в работе позволяют применять эти агрегаты во многих сферах нашей жизни. Чтобы понять, как работает центробежный насос, нужно разобраться с его особенностями, свойствами и составными частями.

Для чего предназначен центробежный насос

Насосы занимают важное место в жизни человека. Самыми популярными являются центробежные. Они предназначены для перекачки воды, нефти, бензина и других жидкостей.

Где используют центробежные насосы

Легче назвать сферы человеческой деятельности, где центробежные насосы применяются, чем те, в которых они не используются. Разновидностей этих агрегатов много в зависимости их характеристик, конструктивных особенностей, видов перекачиваемых жидкостей и других факторов.

Приведем дальше классификацию самых популярных центробежных насосов и назовем о сферы применения:

1. Способ транспортировки жидкостей: наличие или отсутствие направляющего элемента.
2. Давление потока.
3. Вертикальное или горизонтальное расположение вала.
4. Тип транспортируемой субстанции: кислотосодержащие, нефтепродукты, фекалии, техническая и питьевая вода.
5. Место применения: шахты, артезианские скважины, промышленные объекты.

Количество ступеней – одна из главных особенностей центробежного агрегата. По этому параметру они бывают одноступенчатые и многоступенчатые. В первом работает только одно нагнетательное колесо. Оно не может создать высокое давление, поэтому применяется для подачи воды в тех местах, где не требуется напор и большое количество жидкости. Это, прежде всего, мелкие бытовые нужды, поливы небольших участков земли.

Многоступенчатые приборы состоят из двух и более последовательно соединенных между собой лопастных колес. Такая конструктивная центробежного насоса позволяет использовать его в тех сферах, где нужно перекачивать много жидкостей. Многоступенчатые насосы выбирают именно с расчетом потребностей в жидкости. Ведь, чем больше ступеней в устройстве, тем выше давление и напор.

Многоступенчатые установки бывают нескольких видов в зависимости от расположения вала:

• Вертикальные или погружные. Такие насосы устанавливают в вертикальном положении. В них создается достаточно высокое давление, позволяющее поднимать воду из глубокой скважины или колодца. Эти конструкции используют для разработки дренажных и фекальных агрегатов. Полное погружение в воду – отличительная особенность вертикального прибора. Иногда их устанавливают внутри труб с жидкостью. Многоступенчатые конструкции способны выкачивать жидкость с глубины до 100 м. с производительностью до 50 м³/ч.
• Горизонтальные. Их еще называют поверхностными. Агрегаты располагаются параллельно плоскости земли. Ступени такой конструкции установлены на валу. Каждая создают определенное давление. Его совокупное значение определяется, как сумма показателей давления всех колес. Центробежные многоступенчатые агрегаты применяют на объектах, где требуются большое количество жидкости, подаваемой с большим напором. Это различные промышленные и сельскохозяйственные предприятия, многоэтажные постройки, нефтеперекачивающие системы.
• Секционные. Когда размеры проточной части по своим конструктивным характеристикам не могут обеспечить нужный напор жидкости, применяют устройства с параллельным расположением групп лопастных колес. Это многопоточные агрегаты. На них монтируют несколько параллельных групп, в которых последовательно установлено определенное количество рабочих колес.

Преимущества многоступенчатого центробежного насоса

В сравнении с другими разновидностями насосных агрегатов многоступенчатые аналоги имеют следующие преимущества:

• эффективность. У них высокий коэффициент полезного действия. Суммарное давление всех ступеней создают условия для перекачивания большого количества жидкости с меньшими затратами энергии;
• низкий уровень шума. Звучит парадоксально, но много ступеней создают меньше шума при работе, чем одна. Оказывается, этому способствует отдельное расположение каждой ступени в группе;
• способность перекачивать вязкие субстанции. В многоступенчатых устройствах создается давление, достаточное для транспортировки по трубам масел, смазочных материалов;
• компактность. Казалось бы, одноступенчатая машина должна занимать меньше места, чем та, в которой установлена группа таких деталей. На самом деле, многоступенчатый аналог оказывается более компактным. Это позволяет устанавливать центробежный насос с группой на ограниченную поверхность.

Конструкция многоступенчатого устройства способствует созданию такого напора, которого хватает поднять воду на верхние этажи самых высоких многоэтажных построек. Вертикальные аналоги многоступенчатых установок под высоким давлением вытягивают воду из глубоких колодцем и скважин на поверхность земли.

Устройство центробежного насоса

Устройство насосов с центробежным режимом работы почти у всех одинаковое. Вот основные конструкционные элементы центробежного насоса:

• Герметично закрытый от попадания жидкости вовнутрь двигатель;
• Рабочее колесо. Оно бывает закрытым с одного или обоих боков или открытым.
• Корпус с патрубками для всасывания и напора;
• Вал, на котором распложены все детали. Он передает вращение от мотора к колесу для перекачивания субстанций;
• Узлы подшипников для плавного движения вала и рабочего колеса;
• Уплотнители для защиты насоса от проникновения жидкости внутрь;

К дополнительным элементам относятся:

• Шланги для подачи воды в камеру устройства и магистральную линию;
• Обратный клапан, который перекрывает движение воды в противоположном направлении;
• Фильтр грубой очистки, защищающий насос от попадания внутрь крупных твердых частиц;
• Манометр для контроля давления;
• Вакуумметр, контролирующий уровень разреженности воздуха внутри рабочей камеры.

Принцип действия центробежного насоса

Теперь, когда мы уже знаем, из чего состоит центробежный насос, пора познакомиться с принципом его действия. Вода, предназначенная для перекачивания, попадает в корпус, где располагается рабочее колесо с лопастями. Под действием вращательных движений лопаток создается центробежная сила, которая выталкивает воду через напорный патрубок. В процессе перекачки на месте выброса жидкости образуется свободное пространство. В результате на входе рабочего колеса формируется разрежение. В это время на периферии создается избыточное давление.

Разность высокого атмосферного давления в приемнике воды и пониженного давления на входе создает условия для постоянного подсоса жидкости к лопастям рабочего колеса. При прохождении через помпу вода получает энергию. Под ее воздействием жидкость преодолевает давление в магистрали. В дальнейшем вода устремляется к потребителю.

Жидкость перекачивается через помпу сплошной струей. Благодаря этому движение субстанции по магистрали равномерное. Чем быстрее работает лопастное колесо, тем выше производительность помпы.

Различают два вида центробежных насосов:

1. Несамовсасывающие. Они не способны удалить воздух в корпусе, следовательно, не могут создать разрежение для доступа жидкости.
2. Самовсасывающие. Такие насосы могут всасывать жидкость, предварительно удалив воздух.

Принцип работы насоса не может обеспечить сухое всасывание. Для придания агрегату этой важной функции на валу монтируют дополнительные элементы, способные создавать разрежение. Это могут быть водокольцевые насосы или эжекторы. Центробежный агрегат, работающий совместно с вакуумным становится самовсасывающим. Его можно установить выше или ниже уровня воды.

Несамовсасывающие насосы монтируют в воде. В этом случае они срабатывают сразу после подключения к сети. Установленные выше уровня помпы будут работать вхолостую, если не залить воду в корпус. Чтобы утруждать себя этой работой, помпу можно соединить с автономным вакуумным агрегатом.

Чтобы ослабить нагрузку на ось, иногда делают двусторонний подвод воды в корпус.

На рабочих колесах устанавливают два вида лопаток, которые загнуты в ту или другую сторону вращения колеса. Чаще используются лопасти, загнутые назад. Бывают помпы, на которых вместо лопаток применяются спиральные колеса. Они стоят преимущественно на одноступенчатых агрегатах.