Конструкция и основные разновидности центробежных насосов для скважин

Среди всего разнообразия водяных насосов, именно центробежные агрегаты пользуются самой высокой популярностью. Центробежный принцип позволяет создавать мощные, выносливые и недорогие устройства, которые находят своё применение, как в быту, так и в разнообразных сферах промышленности.

При этом технические характеристики центробежного насоса на порядок выше, чем у любого другого устройства из аналогичной ценовой категории.

Поверхностный центробежный насос для скважины

В этой статье будут рассмотрены все особенности данных агрегатов, даны рекомендации по выбору, проведен расчет центробежного насоса, а также указаны основные проблемы, которые могут возникнуть во время его эксплуатации и способы их решения.

1 Особенности конструкции и принцип работы

Главным функциональным элементом центробежного насоса выступает рабочее колесо, которое зафиксировано на вале силового агрегата, посредством шпонки. Схема его работы предусматривает центральное использование этого элемента.

Рабочее колесо выполняется из двух отдельных дисков – переднего и заднего, которые расположены друг к другу на расстоянии в несколько сантиметров. Между собой колеса соединены специальными лопастями, которые направлены в противоположную к движению колеса сторону.

Элементы ротора силового агрегата, на который насажены колеса, имеют множество уплотнений – сальников, которые способствуют правильной циркуляции жидкости внутри насоса, во время его работы, и снижают утечки воды из рабочей камеры.

Схема действия колеса описывается несколькими простейшими принципами. Когда насос включается в работу, он полностью заполняется водой из скважины, которая, после начала вращения рабочего колеса, попадает в межлопастные ячейки, и под влиянием созданной движением колеса центробежной силы выбрасывается к выводящему патрубку.

Дальнейшая прокачка воды происходит из-за разницы давления рабочей камеры – в которой давление уменьшилось, и выводящего патрубка – где давление повышено.

Данный принцип работы полностью нарушается, когда в корпус центробежного насоса вместе с перекачиваемой жидкостью попадает воздух.

Наличие воздушных пробок чаще всего приводит к остановке работы устройства, так как разница в перепаде давления полностью теряется. Поэтому, все виды современных центробежных насосов комплектуются дополнительными воздухоотводящими устройствами.

Схема конструкции центробежного насоса

Основные элементы конструкции центробежных насосов:

• Обратный клапан – выполняет функцию удержания воды в корпусе насоса (перед каждым стартом агрегата необходимо предварительно заполнить его водой);
• Механический фильтр на входном патрубке – для фильтрации основных нерастворимых загрязнений;
• Кран для залива воды в корпус агрегата;
• Обратный клапан на выводящем патрубке – препятствует обратному движению перекачиваемой из скважины жидкости;
• Предохранительный клапан – защищает устройство от гидроударов;
• Разнообразная автоматика – манометры, вакуумметры, пульты управления.

к меню ↑

1.1 Виды и отличия

Сами по себе эти устройства уже являются одной из разновидностей насосного оборудования, однако и их можно разделить по нескольким основным параметрам. Классификация центробежных насосов выполняется по целому ряду факторов, основные из которых мы рассмотрим:

1. В зависимости от количества рабочих колёс: одноступенчатые (с одним колесом) и консольные (с множеством колес);
2. Схема расположения рабочих колес: вертикальное, либо горизонтальное расположение;
3. Производящееся насосом давление: до 0.2 МПа – устройства низкого давления, 0.2 – 0.6 МПа – среднего давления, и высокого давления – свыше 0.6 МПа;
4. Принцип расположения насоса в пространстве – погружной, либо поверхностный;
5. Особенности подвода воды к агрегату – насосы с двухсторонним, либо односторонним входом;
6. Принцип транспортировки жидкости внутри корпуса – существуют спиральные насосы, в которых вода от рабочего колеса сразу подается к выводящему патрубку и лопаточные агрегаты, где вода после рабочего колеса попадает в направляющий блок – неподвижно зафиксированное колесо с лопастями;
7. Функциональное назначение – скважинные, дренажные, фекальные, пожарные, нефтяные, циркуляционные насосы;
8. Способ соединения силового агрегата и рабочего колеса – приводные (где колесо неподвижно закреплено на вале привода) и муфтовые (колесо смонтировано посредством съемных соединений).
   
   

   Популярные модели погружных центробежных насосов

к меню ↑

2 Как выбрать и рассчитать центробежный насос?

Выбор центробежного насоса для скважины выполняется, исходя из его основных технических характеристик – напора и продуктивности. Вам необходимо сопоставить характеристики рассматриваемого агрегата и данные, которые показал расчет центробежного насоса

Определить требуемую производительность (Q = куб.м/сек) устройства можно по следующей формуле:

Q = b1 (p * D1 – f *Z) *c1 = b2 * (p * D2 – f * Z) * c2, в которой:

• b1, b2 — ширина прохода рабочего колеса при диаметрах D1 и D2 (м);
• D1, D2 — диаметр внешней стороны входного отверстия (D1), и колеса (D2);
• f – толщина лопаток рабочего колеса насоса (м);
• Z – количество лопаток;
• c1, c2 – максимальная скорость перекачиваемой жидкости на входе и выходе в колесо (м\сек);

Требуемый напор (Н = метры) центробежного насоса определяет по формуле:

H = (p2-p1)/(p*g) + H1 + h2, в которой:

• p1, p2 – показатели давления в заборной и приемной емкости, Па;
• p – плотность перекачиваемой жидкости (если насос используется для перекачивания воды из скважины берется число 999,97 кг/м3);
• g – ускорение свободного падения перекачиваемой жидкости (для воды – 9.8 м/с2);
• H1 – высота, на которую необходимо поднять воду из скважины;
• H2 – совокупность всех потерь напора, которыми обладает схема водоснабжения (учитывается, если центробежный агрегат подключен к автономной насосной станции, с гидроаккумулятором, реле давления, и трубопроводной арматурой);
  
  

  Схема действия центробежного насоса и рабочего колеса

Если вашим требованиям соответствуют несколько агрегатов, для бытовой работы лучше всего отдать предпочтение модели с меньшей мощностью, но с более высоким КПД. Важно помнить, что схема сборки устройства тоже имеет определенное значение.

Если центробежный насос будет работать в системе водоснабжения с постоянно изменяющимся расходом воды (в большинстве случаев бытового водоснабжения из скважины так и есть), то лучше остановится на центробежном насосе с электродвигателем, обладающим умеренным напором, и широким диапазоном подачи воды.
к меню ↑

2.1 Основные неисправности и особенности их устранения

В этом разделе статьи мы рассмотрим основные проблемы, с которыми вы можете столкнуться в процессе работы центробежных насосов.

1. Неисправность: после двух-трех недель уменьшился номинальный напор насоса, теперь он соответствует указанным в технической документации параметрам;

Действия по устранению: не расстраивайтесь, с самой техникой, скорее всего ничего не случилось, основная причина уменьшения напора воды – засорение всасывающего рукава (если речь идет о поверхностных агрегатах), либо засорение лопастей самого насоса (у погружной техники).

Чтобы выполнить ремонт необходимо прочистить шланг – можно использовать компрессор для его продувки, и разобрав насос, выполнить чистку основных элементов его проточной части.

Схематическое изображение внутренностей многоступенчатого погружного насоса, центробежного типа

Чтобы во время дальнейшей работы насоса такие засорения не повторялись, не забывайте выполнять периодическую очистку (прокачку) скважины, и установите на насос сетчатый фильтр, который будет отфильтровывать основные виды механических загрязнений.

2. Неисправность: во время работы насоса наблюдается неестественный шум;

Действия по устранению: вероятнее всего причиной этого является ослабления резьбовых соединений корпуса – перепроверьте их, затяните все болты, и по необходимости замените поврежденные болты нормальными. Если это не помогло – значит, насос выработал всё залитое в него масло либо само масло в нём очень низкого качества – долейте, либо замените смазочную жидкость.

3. Неисправность: после кратковременной работы насос отключается;

Действия по устранению: скорее всего тут проблема с сальниками, либо с всасывающим воду из скважины рукавом.

При потере их герметичности воздух, попадающий в перекачиваемую среду, препятствует образованию сплошного потока перекачиваемой жидкости, при этом принцип работы центробежных насосов позволяет им нормально работать только при полном отсутствии воздуха.

Вам необходимо подтянуть разболтавшиеся сальники, в случае полного выхода из строя – заменить их. Если проблема с всасывающим шлангом – можете попытаться заклеить его. Это временная мера, которой хватит на пару недель, после чего все равно придется менять шланг.

4. Неисправность: насос включается, но начинает работать в холостую, не качая жидкость;

Действия по устранению: причин этому может быть множество, рассмотрим основные из них. Возможно, вы неправильно выполнили заливку насоса – сделайте это повторно либо забыли закрыть воздухосбрасывающий клапан на корпусе устройства. Если у вас погружной насос, опущенный внутрь скважины, проверьте, не забился ли принимающий клапан.

5. Неисправность: погружной насос не хочет включаться;

Действия по устранению: возможны две проблемы – хорошая и плохая. Хорошая – неисправность кабеля подключения устройства к электросети, либо с самим источником электроэнергии. Плохая – поломка насоса вследствие работы «на сухую».

Погружной насос очень чувствителен к холостому ходу, порой достаточно пяти минут работы без воды, чтобы агрегат перегрелся, расплавились уплотнительные элементы, и разрушилась изоляция. Принцип «постучать молотком, чтобы заработало» в таком случае не работает, нужно нести погружной насос в сервисный центр.
к меню ↑

2.2 Какая конструкция у центробежного насоса? (видео)