Вертикальный центробежный насос – разновидности и особенности работы

Центробежный вертикальный насос: как выбрать правильно

Вертикальные центробежные насосы

Вертикальный центробежный насос – устройство, преобразующее механическую энергию от привода мотора в энергию потока жидкости, чтобы обеспечить ее движение и создать напор в системе. Часть этой энергии затрачивается, для преодоления гидравлического и механического сопротивления, а остальное создает избыточное давление или разрежение, что способствует перемещению жидкости от насоса к ее месту потребления.
Как использовать центробежный насос своими руками предлагается узнать из этой статьи.

Принцип работы центробежного вертикального насоса

Схема устройства центробежного насоса

По схеме в состав вертикального центробежного насоса входят:

В рабочее колесо жидкость поступает в осевом направлением. Возникающая, при вращении рабочего колеса, центробежная сила, прижимает жидкость к стенке корпуса, которая затем выталкивается по касательной к рабочему колесу в нагнетательное отверстие.
Давление на входе в насос при этом падает, и жидкость, которая находится под большим давлением, устремляется в рабочее колесо. Так, например, выкачивание жидкости из открытого резервуара происходит под действием атмосферного давления.
Центробежные насосы имеют ряд преимуществ перед другими видами насосов, что делает их более популярными:

  • Подачи жидкости происходит непрерывно.
  • Простота устройства.
  • Относительно невысокая цена.
  • Большая надежность.
  • Довольно высокий КПД: от 0,6 до 0,8.
  • Увеличенная высота всасывания.
  • Легко можно сделать автоматизацию управления.

Совет: Использование автоматической системы управления центробежным насосом позволит облегчить работу с устройством и увеличит срок его эксплуатации, путем своевременного отключения в случае возникновения неисправностей.

К недостаткам, которые имеют центробежные насосы вертикальные, можно отнести:

  • В зависимости от сопротивления сети, где они работают, в широких пределах может изменяться подача жидкости.
  • Неудобством является то, что в обычном исполнении при запуске центробежного насоса, его нужно заливать водой, в случае нахождения уровня перекачиваемой жидкости ниже входного патрубка.

Как классифицируются центробежные насосы

Центробежные вертикальные насосы и все центробежные изделия классифицируются по:

  • Количеству колес они бывают:
  1. одноступенчатые с одним колесом, которые могут быть консольными;
  2. многоступенчатые, с большим числом колес.
  • Напору различают:
  1. с низким напором до 2 кгс/см2;
  2. со средним напором от 2 до 6 кгс/см2;
  3. с высоким напором, который больше 6 кгс/см2.
  • Методу подачи воды к рабочему колесу. Подвод воды на рабочее колесо может быть:
  1. с односторонним входом жидкости;
  2. двойного всасывания, когда вода подводится с двух сторон.
  • Расположению вала. Центробежные насосы бывают:
  1. горизонтальные;
  2. вертикальные.
  • Разъему корпуса. Разъем корпуса бывает:
  1. горизонтальный;
  2. вертикальный.
  • Способу отвода из рабочего колеса жидкости в спиральный канал корпуса насоса:
  1. спиральные центробежные насосы, в которых жидкость отводится сразу в спиральный канал;
  2. 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:
  1. тихоходные;
  2. с нормальной скоростью вращения;
  3. быстроходные устройства.
  • Роду жидкости перекачиваемой насосом:
  1. водопроводные;
  2. канализационные;
  3. щелочные и кислотные;
  4. землесосные;
  5. нефтяные и прочие.
  • Способу соединения с мотором:
  1. приводные, со шкивом или редуктором;
  2. соединение через муфту.

В комплект с центробежными насосами должны входить:

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

Параметры и разновидности

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

  1. напор (в зависимости от значения данного параметра вертикальные насосы могут быть с низким, средним или высоким уровнем напора);
  2. скорость функционирования (по данному признаку выделяют нормальные, тихо- или быстроходные гидромашины);
  3. объем рабочей среды, перекачиваемый в единицу времени (производительность устройства);
  4. количество ступеней, в качестве которых могут выступать секции или кольца оборудования;
  5. количество магистралей, через которые в устройство поступает перекачиваемая среда (одно- или двусторонние устройства);
  6. тип жидкой среды, для перекачивания которой предназначен насос (дренажные, фекальные, химические, водяные и др. электронасосы);
  7. расположение устройства относительно перекачиваемой им среды (наземные модели, погружные и вертикальные полупогружные насосы);
  8. 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.

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.

Правила выбора и обслуживания

Значительно продлить срок службы центробежных насосов, а также обеспечить их безаварийную эксплуатацию позволяет соблюдение несложных правил их использования и технического обслуживания. Чтобы минимизировать влияние внешних факторов, способных вывести центробежные насосы из строя, следует дооснастить такие установки рядом дополнительных элементов. Такими элементами, в частности, являются:

  • сетчатый фильтр и задвижки, которые защитят насос от попадания в его внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды;
  • обратный клапан, не дающий перекачиваемой жидкости уйти обратно в скважину, то есть исключающий работу насоса вхолостую и, соответственно, перегрев устройства и его выход из строя;
  • манометр, устанавливаемый на трубе, по которой жидкая среда всасывается насосом (наличие манометра даст возможность контролировать давление жидкости во входном патрубке и тем самым не допускать возникновения кавитационных процессов);
  • манометр, предназначенный для контроля уровня давления внутри самого насоса (наличие такого прибора позволит не допустить возникновения гидроударов).
Читайте также:  Дренажный насос для септика – погружной, поверхностный, полупогружной

Вертикальные насосы в составе станции повышения давления

Эффективность работы трубопроводной системы, которую обслуживает центробежный насос, во многом определяется и тем, насколько правильно выбрано такое устройство. Выбирая как наземные, так и погружные и полупогружные вертикальные насосные устройства, следует ориентироваться на следующие параметры:

  • мощность, потребляемую приводным электродвигателем;
  • производительность;
  • напор водной струи, который в состоянии создавать насос;
  • размеры корпуса;
  • материалы изготовления деталей, которые будут контактировать с перекачиваемой средой.

Высокоэффективный сдвоенный вертикальный насос

Среди правил эксплуатации насосов вертикальных центробежных стоит выделить следующие:

  1. Насосы данного типа нельзя устанавливать ни в горизонтальном, ни даже в наклонном положении.
  2. Категорически не допускается использовать такие насосы для перекачивания сред, для которых они не предназначены. Если применять водные насосы для перекачивания химически агрессивных жидкостей или жидких сред, в составе которых будут содержаться нерастворимые включения, то такое оборудование быстро выйдет из строя. В то же самое время использовать для перекачивания чистой воды дорогостоящие насосы, предназначенные для работы с химически агрессивными средами, нецелесообразно с экономической точки зрения.
  3. Если центробежный насос придется использовать в холодное время года, то следует утеплить его корпус или установить такое оборудование в отапливаемом помещении. В противном случае корпус насоса может не только утратить свою герметичность, но даже лопнуть от замерзшей в его внутренней части жидкости.

Кроме того, центробежный насос, чтобы он прослужил как можно дольше, следует регулярно подвергать техническому обслуживанию и плановому ремонту.

Но поломки насосов всё таки неизбежны, ниже в таблице приведены основные неисправности оборудования.

Основные неисправности насосов и способы их устранения

Центробежные насосы устройство и принцип действия

Принцип действия

Центробежные насосы – одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Рис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов:

  • плотности жидкости:
  • частоты вращения рабочего колеса:
  • диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

  1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
  2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

  • вид колеса;
  • вид подшипника;
  • расположение корпуса;
  • крепление двигателя;
  • число ступеней.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Рабочее колесо

Есть 3 вида рабочих колёс:

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Открытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Расположение вала

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.

Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

Тип присоединения вала

Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

Соединение муфтой

Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

Читайте также:  Химический центробежный насос – общие сведения, принцип работы, плюсы и минусы

Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

Второй способ соединенияпрямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

Количество ступеней

Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

Ротор многоступенчатого насоса

Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

Разновидности вертикальных насосов

Вертикальный насос — устройство для напорного перемещения жидкости, в котором рабочие органы расположены по вертикальной оси, независимо от положения двигателя и передачи. Использование такого оборудования широко распространено во всех сферах промышленности, сельского хозяйства и бытовой эксплуатации.

В данной статье рассмотрены вертикальные насосы. Мы изучим их конструктивные особенности, технические характеристики и разновидности, а также дадим рекомендации по выбору данной техники.

1 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.
к меню ↑

1.1 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:

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

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.

1.2 Как устроен вертикальный шламовый насос? (видео)

2 Какие существуют разновидности вертикальных насосов?

В зависимости от сферы применения и функционального назначения вертикальные насосы классифицируются на следующие разновидности:

Шламовый насос — промышленное оборудование, предназначенное для работы с сильно загрязненными жидкостями, содержащими в составе большое количество твердых механических примесей. В отличие от фекальных агрегатов, которые могут перекачивать лишь низкоплотные жидкости, шламовые насосы способны качать среду плотностью до 2500 кг/м3.

Шламовый насос Warman

На очистных предприятиях чаще всего используются погружные шламовые насосы с воздушным клапаном, за счет которого агрегат может работать в сухую без риска перегрева. Лидируют на рынке шламовые насосы Warman (Америка), данная компания поставляет оборудование для горнодобывающей, химической и перерабатывающей промышленности, а также насосы общего назначения.

В качестве альтернативы зарубежному оборудованию можно рассматривать отечественный шламовый насос ВШН-150 и его горизонтальный аналог — ГШН 150. Данные агрегаты способны работать в жидкостями плотностью до 2500 кг/м3 и концентрацией абразивных частиц до 20% (размер до 20 мм), температура рабочей среды — 5-60 градусов. Оба насоса- ВШН-150 и ГШН-150 имеют идентичные технические характеристики:

  • производительность — 150 м3/час;
  • напор подачи — до 33 м;
  • мощность привода — 30 кВТ;
  • частота вращения вала — 1500 об/мин.

Дренажные насосы, как и шламовые, используются для работы с загрязненными жидкостями, однако они способны перекачивать среду в которой концентрация механических примесей не превышает 5% от объема воды, а размер абразивных частиц — до 5 мм, без камней и твердых предметов. Это оборудование бытового назначение, не предназначенное для использования в строительстве и при откачке канализационных стоков.

Вертикальные дренажные насосы

Для откачки жидких отходов, содержащих большое количество мягких загрязнений у канализаций, септиков, выгребных ям, используются вертикальные фекальные насосы. Особенностью данного оборудования является наличие режущего механизма (закрепленные и вращающиеся на валу ножи), посредством которого измельчаются механические примеси.

Одной из разновидностью водяных вертикальны насосов являются консольные агрегаты. Такое оборудование предназначено для работы с чистой и слабо загрязненной водой, не содержащей твердых и волокнистых включений. Консольные насосы имеют центробежный рабочий механизм. Это высокомощные агрегаты, используемые в муниципальном водоснабжении, производственной промышленности и в сельскохозяйственных системах ирригации.

Поскольку консольные насосы имеют крупные размеры и высокую мощность, они являются источником сильного шума и вибраций при работе. Чтобы уменьшить вибрационные нагрузки на здание, установка консольной техники должна выполняться на фундаментный блок с жесткой фиксацией корпуса поверх вибропоглощающей прокладки. Периметр фундаментного блока должен быть на 20 см больше с каждой стороны, чем размеры рамы агрегата. При этом подающие и всасывающие трубопроводы нужно фиксировать за пределами фундамента.

Вертикальные насосы

Купить вертикальные насосы. Изготовление, сборка, тестирование и испытание вертикальных насосов
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию вертикальные насосы.

Общая информация

Насос в вертикальном исполнении характеризуется тем, что его вал или ось рабочего органа расположена в вертикальном положении. Несмотря на ряд сложностей, возникающих вследствие не горизонтального расположения гидравлической машины, такое исполнение насоса позволяет ему выполнять ряд специфических задач, в рамках которых он имеет значительное преимущество перед его горизонтально расположенными аналогами.

Не малое количество типов насосов имеют как варианты с горизонтальным, так и с вертикальным исполнением. Несмотря на то, что от типа к типу насосы могут сильно отличаться по конструкции и области применения, особенности вертикального расположения позволяют выделить общие черты для всех насосов с вертикальным исполнением.

Одним из преимуществ, которое в некоторых случаях может стать определяющим, является снижение занимаемой насосным агрегатом площади. Если речь идет о промышленном помещении, то в этом случае вряд ли возникнет необходимость экономить доступную для размещения насоса площадь, усложняя его конструкцию. Однако случаи, когда насос требуется разместить в условиях дефицита пространства, встречаются часто. К примеру, это может быть трюм корабля или пространство внутри корпуса большого агрегата.

Другой областью, где широко распространены насосы в вертикальном исполнении, является откачка жидкости из резервуаров, бочек или искусственных и природных водоемов. В частности, вертикальными насосами являются погружные и полупогружные насосы, а также бочковые как частный случай полупогружных. Вертикальное исполнение для этих типов насосов позволяет располагать их таким образом, чтобы привод располагался выше уровня жидкости, за счет чего можно избежать необходимости обеспечивать повышенную изоляцию, а рабочий орган – ниже уровня жидкости. Тем самым обеспечиваются условия работы насоса под заливом. В противном случае, при использовании обычного насоса в горизонтальном исполнении, от гидравлической машины потребовалась бы наличие самовсасывания, но такой способностью обладают не все типы насосов, или же обеспечение такой способности сопряжено с дополнительным усложнением, а значит и удорожанием насоса.

Читайте также:  Горизонтальные центробежные насосы – как работает, особенности, разновидности

Другим примером рационализации за счет использования вертикального исполнения насосов являются инлайновые насосы (от английского inline, то есть встраиваемые в линию). Обычно центробежного типа, у этих насосов оси входного и выходного патрубков совпадают, что позволяет при помощи фланцевых соединений встраивать их напрямую в имеющийся трубопровод, не прибегая к использованию дополнительных труб и соединений. Вертикальное исполнение таких насосов позволяет оптимизировать имеющееся пространство и облегчить установку и обслуживание.

Вертикальное расположение насоса сопряжено с рядом технических и эксплуатационных проблем, которые, тем не менее, окупаются общей эффективностью насоса. Вертикальное расположение вала в большинстве случаев требует обеспечение дополнительной устойчивости и компенсации осевых усилий, с целью чего применяются упорные или радиально-упорные подшипники вместо радиальных. Так же изменениям подвергается система смазки подшипников. В случае полупогружных насосов их конструкция дополнительно усиливается каркасом, поддерживающим элементы машины и крепящемся на опорной горизонтальной поверхности (крышка бочки, колодезный люк и т.д.)

Вертикальные насосы различных типов

Необходимость вертикального исполнения насосного оборудования чаще всего обусловлено требованиями. Это может быть как ограниченная доступная площадь для размещения, так и условия эксплуатации и требования для корректного выполнения поставленной задачи.

Ниже будут рассмотрены основные типы насосного оборудования и конкретные виды насосов, имеющих вертикальное исполнение.

Центробежные насосы

Центробежные насосы вертикального исполнения обычно представлены различными узкоспециализированными гидравлическими машинами. Вертикальная компоновка агрегата связана с рядом трудностей, таких как необходимость размещения двигателя над насосом, что не всегда предусматривает возможность крепления электродвигателя к поверхности.

Широко распространены вертикальные центробежные инлайн насосы. Их отличительной особенностью является то, что оси входного и выходного патрубков у него совпадают, что позволяет встраивать насос напрямую в магистраль через фланцевое соединение, не прибегая к использованию дополнительных элементов трубопровода. Стоит заметить, что использование инлайн насоса в горизонтальном исполнении потребовала бы дополнительной базы, на которую необходимо было установить привод, в противном случае его вес, как и вес насоса, создали бы значительное усилие вращения, что привело бы к чрезмерной нагрузке на фланцы.

Другим часто встречающимся видом вертикальных центробежных насосов является полупогружные центробежные насосы. Конструктивно они выполнены так, что привод насоса, контакт которого с жидкостью недопустим, находится выше уровня откачиваемой жидкости, тогда как входной патрубок и рабочее колесо, установленное на длинный вал, расположены непосредственно в самой жидкости. Такие насосы в основном устанавливают стационарно на различных емкостях, и с их помощью осуществляется откачка содержимого этих емкостей. Расположение полупогружного насоса обуславливает то, что его рабочая часть всегда находится под заливом, пока в емкости остается жидкость.

Существуют также варианты погружных насосов, в них при работе под водой находится как сам насос, так и привод. Другой вариацией полупогружных насосов могут быть многоступенчатые полупогружные насосы, в которых на одном валу (как и в случае горизонтальных многоступенчатых насосов) расположено несколько колес, за счет чего возможно создание большего напора.

Поршневые насосы

Большинство насосов данного типа выпускаются как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении. Одной из их отличительной особенности является то, что клапаны могут располагаться не только на рабочей камере насоса, но и на самом поршне. В наше время ручные поршневые насосы часто используются в хозяйстве или в качестве дешевого заменителя бочковых насосов с электрическим приводом.

Винтовые насосы

Винтовые насосы в вертикальном исполнении широко распространены, так как охватывают те случаи откачки жидкостей, для работы с которыми не применимы полупогружные центробежные насосы. Основная причина заключается в невозможности или нерациональности откачивания вязких сред центробежными насосами, так как это может повлечь за собой как чрезмерные затраты энергии, так и вызвать поломку оборудования. Кроме того, часто возникает необходимость откачки среды без повреждения находящихся в ней твердых включений, и полупогружные винтовые насосы в состоянии справится с такой задачей.

Конструктивно полупогружные винтовые насосы схожи с аналогичным подтипом центробежных насосов. Привод располагается над уровнем откачиваемой жидкости, тогда как рабочий орган (ротор) располагается внутри опускной трубы, которая в рабочем положении находится ниже уровня жидкости. Такая конструкция позволяет откачивать не только вязкие среды, но и различного рода осадки. Часто такие насосы применяются в качестве бочковых из-за своей компактности и простоты установки. Они особо актуальны для косметических производств, где многие компоненты имеют вязкую консистенцию.

Свойства вертикальных насосов:

Доступность
Надежность
Легкая регулировка рабочего колеса
Длительный срок эксплуатации

Технические характеристики вертикальных насосов:

Производительность от 11 до 3240 м³/ч
Напор от 10 м до 1000 м

Область применения вертикальных насосов:

Нефтегазодобывающая, горнодобывающая промышленность
Ирригация
Возобновление природных ресурсов
Водоснабжение
Глубокие скважины
Откачка воды
API-610

Вертикальные насосы по API-610 VS1

С одним корпусом и отстойником
VS1 (тип с отстойником)

Приводные механизмы:
механический/редукторный привод, электродвигатели, частотно-регулируемые приводы и паровые турбины.

Материалы конструкции:
Любой механически обрабатываемый или сварной сплав. Возможны любые комбинации.

Конфигурация насоса:
Вертикальная одно- или многоступенчатая турбина с глухим соединением. Отстойник

Тип API-610 класс:
Вертикально подвешенный, с одним корпусом и отстойником (VS1).

Производительность:
до 3360 м³/ч

Перекачиваемая среда:
Углеводороды, вода и химические растворы (щелочные или кислотные)

Вертикальные насосы по API-610 VS6

С двойным корпусом и отстойником VS6
(герметичный тип)

Приводные механизмы:
механический/редукторный привод, электродвигатели, частотно-регулируемые приводы и паровые турбины.

Материалы конструкции вертикального насоса:
Любой механически обрабатываемый или сварной сплав. Возможны любые комбинации.

Конфигурация вертикального насоса:
Вертикальная одно- или многоступенчатая турбина с глухим соединением и закрытым всасыванием.

Тип API-610 класс:
Вертикально подвешенный, с двойным корпусом, герметичного типа (VS6)

Производительность вертикального насоса:
до 3360 м³/ч

Перекачиваемая среда:
Нефтепродукты, углеводороды, вода, конденсаты, жидкий нефтяной газ и химические растворы.

Сантехник .

Телефон Сантехника 8 (495) 308-03-52

вторник, 25 февраля 2020 г.

Вертикальный центробежный насос — разновидности и особенности работы

  • 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).
  • Компактность;
  • Простоту в использовании и обслуживании;
  • Высокую эффективность;
  • Невысокий уровень шума, создаваемого при работе.
  • Автономного водоснабжения;
  • Отопления;
  • Дренажа и очистки жидких сред;
  • Конденсации;
  • Фильтрации, орошения и мелиорации.
  • Гидромашина поверхностного или наземного типа;
  • Полупогружной насос;
  • Устройство погружного типа.

Обратите внимание! 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

  • При вращении колеса во временной рабочей камере, сформированной двумя близлежащими лопастями, создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее жидкости через входной патрубок.
  • 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.
  • При попадании в область выходного патрубка жидкость, уже находясь под давлением за счет воздействующих на нее центробежных сил, выталкивается в напорную магистраль.

  • Сетчатый фильтр и задвижки, которые защитят насос от попадания в его внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды;
  • Обратный клапан, не дающий перекачиваемой жидкости уйти обратно в скважину, то есть исключающий работу насоса вхолостую и, соответственно, перегрев устройства и его выход из строя;
  • Манометр, устанавливаемый на трубе, по которой жидкая среда всасывается насосом (наличие манометра даст возможность контролировать давление жидкости во входном патрубке и тем самым не допускать возникновения кавитационных процессов);
  • Манометр, предназначенный для контроля уровня давления внутри самого насоса (наличие такого прибора позволит не допустить возникновения гидроударов).
  • Мощность, потребляемую приводным электродвигателем;
  • Производительность;
  • Напор водной струи, который в состоянии создавать насос;
  • Размеры корпуса;
  • Материалы изготовления деталей, которые будут контактировать с перекачиваемой средой.
  • Насосы данного типа нельзя устанавливать ни в горизонтальном, ни даже в наклонном положении;
  • Категорически не допускается использовать такие насосы для перекачивания сред, для которых они не предназначены. Если применять водные насосы для перекачивания химически агрессивных жидкостей или жидких сред, в составе которых будут содержаться нерастворимые включения, то такое оборудование быстро выйдет из строя. В то же самое время использовать для перекачивания чистой воды дорогостоящие насосы, предназначенные для работы с химически агрессивными средами, нецелесообразно с экономической точки зрения;
  • Если центробежный насос придется использовать в холодное время года, то следует утеплить его корпус или установить такое оборудование в отапливаемом помещении. В противном случае корпус насоса может не только утратить свою герметичность, но даже лопнуть от замерзшей в его внутренней части жидкости.

Обратите внимание! Кроме того, центробежный насос, чтобы он прослужил как можно дольше, следует регулярно подвергать техническому обслуживанию и плановому ремонту

Ссылка на основную публикацию