Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания

Одноступенчатый центробежный насос – это вид оборудования, которое отвечает за перекачивание воды и формирование напора. Вращение рабочего колеса производится приводом электродвигателя, что создает разрежение или избыточное давление, под его действием жидкость перемещается от насоса по трубопроводу к месту потребления.
Какие характеристики имеет центробежный насос одноступенчатый, где используется, предлагается познакомиться из этой статьи.

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

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.
к меню ↑

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

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

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.

к меню ↑

Как устроен вертикальный шламовый насос? (видео)

к меню ↑

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.

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.

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.

Вертикальный секционный насос

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.

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 трубопроводеВертикальный 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 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.”

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 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

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

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.

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.

Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания

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.

Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания

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.

Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания

Несамовсасывающее устройство

Несамовсасывающий одноступенчатый центробежный насос используется для перекачки молока или другой вязкой пищевой продукции, температура которой не превышает 90 градусов. Рабочие лопасти колеса закрыты и каждая деталь такой установки, соприкасающаяся с жидкостью, сделана из хорошей нержавеющей стали и других материалов, допускаемых к использованию в пищевой промышленности. Двигатель от попадания воды защищает специальный облицовочный кожух.

Вертикальные насосы: виды, конструкция, особенности применения и обслуживания


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий