Устройство и принцип работы водяного насоса и помпы: типы оборудования, характеристики, эксплуатация

Виды промышленных насосов

Редакция

Команда редакторов Promdevelop

Основное назначение промышленных насосов – использование с целью перекачивания воды, нефтепродуктов, пищевых жидкостей, грунтов, песков, различных химических веществ.

Применение промышленных насосов:

• при необходимости принудительной циркуляции жидкостей во всевозможных производственных аппаратах;
• для охлаждения, отопления, термо- и влагорегуляции;
• для поддержания постоянного давления;
• для полива, ирригации и дренажа в агротехнике;
• в пищевой промышленности;
• в системах водообеспечения (см. Промышленные насосы для воды).

Виды промышленных насосов:

• моноблочные;
• консольно-моноблочные;
• вертикального исполнения;
• горизонтальные;
• «in-line» (когда подача и выход среды находятся на одном уровне);
• без контакта ротора со средой (“сухие”);
• с ротором и рабочим колесом в перекачиваемой жидкости (“мокрые”);
• погружные насосы.

Вихревые насосы — применение и описание

Вихревые насосы используются для перекачки чистой воды без абразивных включений и жидкостей, по химическому составу безопасных для устройства. Вихревые насосные установки достаточно надежны и сравнительно просты.

Применение вихревых насосов

Вихревые насосные агрегаты применяют в следующих системах:

• в системах орошения;
• в узлах водоотведения и водоснабжения;
• в промышленных и технологических процессах.

Вихревые установки применяют и при тушении возгораний, химической водоочистке, в отоплении и вентиляции, а также на нефтеперерабатывающих и спиртовых заводах, для залива и освобождения цистерн.

Обустройство системы водоснабжения

Если вы решили самостоятельно организовать домашний водопровод с использованием надежного водяного насоса, убедитесь в правильности выполнения подключения.

1. Сначала необходимо подсоединить шланг к насосу и опустить погружное оборудование в скважину. Если вы выбрали поверхностную модель, то закрепите всасывающую трубу и опустите ее в резервуар.
2. После этого следует подготовить траншею. Ее глубина не должна превышать уровень промерзания грунта. Здесь укладывается водопроводная труба. Для ее фиксации с трубой насоса используется соответствующий адаптер. Для установки поверхностного насоса стоит отдать предпочтение кессону. Альтернативный вариант предполагает протягивание всасывающей трубы непосредственно в подвал дома, где установлено насосное оборудование.
3. Далее необходимо завести напорную линию в подвал. Здесь ее подключают к гидроаккумулятору. Подобное оборудование отвечает за поддержку постоянного давления и бесперебойного водоснабжения.

Для организации водопровода в частном доме необходимо использовать водяной насос, который погружают в скважину. Подобное оборудование представлено различными моделями, а значит, вы сможете подобрать агрегат с учетом личных предпочтений и особенностей местной воды.

Селезнёв Геннадий Антонович

Винтовые насосы

Винтовые насосы служат для перемещения продуктов повышенной вязкости, недостаточно жидких, нетекучих сред водоподготовки, при чистке сточных вод, для любых высоковязких труднотекущих продуктов.

Винтовые насосы Moyno — оборудование нового поколения

Оснащаются шнеком, с помощью которого смесь попадает во всасывающую полость. Это дает возможность перекачивать особо труднотекущие вещества. На стройках винтовые агрегаты служат для закачки цементно-песочных смесей, для инъекций цементных и сложных полиуретановых составов, при подаче грунтовок, клеев и клеевых красок.

Применение винтовых промышленных насосов:

• пищевая промышленность;
• системы канализации;
• капитальное строительство;
• изготовление строительных материалов.

Циркуляционные насосы — принцип работы

Циркуляционный насос – агрегат, который устанавливают прямо в трубопровод для принудительного перемещения по нему жидкости или теплоносителя. Оснащаются циркуляционные установки предпочтительно «мокрым ротором», который помещен в эту жидкость. Смазка и охлаждение его подвижных частей происходит той же протекающей жидкостью, благодаря чему такие насосы работают долго, бесшумно и надежно. От действия центробежной силы происходит вброс воды в трубопровод из корпуса насоса. Различаются по мощности, назначению, конструктивным особенностям.

Применение циркуляционных насосных агрегатов происходит в системах отопления и охлаждения.

Насос циркуляционный для отопления

Циркуляционный насос – один из важнейших элементов систем отопления, без которых работа последних или невозможна или имеет крайне низкий КПД. Принудительная циркуляция теплообменника (воды, рабочей среды) с помощью агрегата снижает расход топлива, повышает теплоотдачу и повышает общую температуру в жилых или нежилых помещениях.

Установка циркуляционного насоса

Способ монтажа:

• на горизонтальных трубопроводах – электромотором вверх;
• на вертикальных трубопроводах – таки образом, чтобы ось двигателя была в горизонтальном положении.

Монтаж циркуляционного насоса

Дополнительные опоры для придания жесткости не нужны, насос работает с минимальной вибрацией.

Сферы применения: системы ГВС и отопления жилых домов, общественных и административных зданий, промышленных корпусов.

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.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Низконапорные гидроциркуляционные ВСС

Если скорость падает, то увеличивается давление.

Вакуумные насосы

Вакуумные насосы используются в любых технологических цепочках промышленности, медицины и фармакологии, где требуется создание зон пониженного давления или вакуума. Часто применяются в механизированном молочном животноводстве как основная составляющая доильных аппаратов. Основное преимущество – возможность обеспечения стерильной чистоты при процессе перекачивания.

Виды вакуумных промышленных насосов:

• сухие пластинчато-роторные;
• масляные;
• одно- и двухступенчатые;
• моноблочные;
• водокольцевые.

Существует ряд специальных моделей вакуумных аппаратов для применения в конкретной отрасли производства, с целью решения частных узких технологических задач.

Блок управления – что это и как работает

Основное преимущество насосной станции в автоматизации. То есть не нужен специальный человек, который будет следить за давлением в сети, включать и отключать устройство. Все это делает автоматика. А состоит она из двух основных полуавтоматических компонентов:

• манометр – аппарат, измеряющий давление в трубах, когда оно низкое, подается сигнал для запуска насоса;
• реле – состоит из двух пружин, которые размыкают и замыкают контур, чтобы подать напор и убрать его. Работает по уровню жидкости в баке.

Важно обращать внимание на заводские настройки, поскольку они обычно соответствуют значениям запорной арматуры, но в некоторых случаях требуется изменить крайние показатели на реле.

Дополнительным элементом является контроллер потока. Когда в системе нет воды или струя становится по каким-либо причинам меньше, устройство сигнализирует об этом. Его действия приводят к минимизации рисков перегрева движка.

Ниже схема блока управления электронасоса:

Центробежные насосы — виды и применение

Принцип работы: давление создает центробежное ускорение, возникающее при действии рабочего колеса на жидкую среду.

Центробежные насосы имеют преимущественно спиральную форму. Создают равномерный непрерывный поток. Бывают одноступенчатыми или многоступенчатыми — с несколькими рабочими колесами.

Виды центробежных насосных установок:

• горизонтальные и вертикальные;
• консольные;
• низкого, высокого, среднего давления;
• одинарного и двойного всасывания;
• со спиралями или лопатками;
• поверхностные, глубинные, погружные.

Применение центробежного насосного оборудования:

• для ликвидации возгораний — противопожарные;
• для перекачивания щелочных растворов (щелочные);
• для перекачивания нефтепродуктов (нефтяные насосы);
• для работы на агрессивных средах (химические);
• для всасывания грунта (землесосные);
• используемые в терморегулирующих системах.

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор. Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих. Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Схема подключения выносного эжектора для скважин разного диаметра — двухдюймовая справа, четырехдюймовая слева

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше. При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан. В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.

Насосы шестеренные типа НШ — основные характеристики

Шестеренные насосы НШ обладают простой конструкцией и более низкой стоимостью по сравнению с плунжерными. Они предназначены для эксплуатации в системах объемного гидропривода при малых и средних рабочих давлениях. Для большинства моделей допустимое рабочее давление не превышает 200 кг/см. Этого достаточно для работы в гидросистемах коммунальной и сельскохозяйственной техники, погрузчиков и экскаваторов. Ключевых параметра для шестеренных насосов НШ два — рабочее давление и производительность. Срок непрерывной работы для НШ 1 – 5 тыс.ч. в зависимости от интенсивности эксплуатации. Работа на чистой рабочей жидкости удлиняет срок службы. КПД любой модели не ниже 80%.

Втулки подшипников валов имеют специальную конструкцию, которая позволяет компенсировать их износ. Рабочая жидкость подается в торец втулки и обеспечивает ее автоматическое прижатие к валу даже после значительного износа. Такими подвижными втулками герметизировано четыре соединения (по два на каждом валу шестерни). Промышленный насос НШ может эксплуатироваться в режиме гидромотора. В этом случае трубопровод привертывают к третьему патрубку на корпусе, который предназначен для просочившейся рабочей жидкости.

Конструкция насосных агрегатов НШ

Конструктивно агрегат шестеренный НШ исполняется в картере с двумя штуцерами, приводным валом и крышкой. Соединения всех элементов герметизированы многокомпонентными уплотнениями. Всасывающий элемент — две шестерни одинакового диаметра с зубцами специального профиля. Иногда встречаются специальные исполнения насосов с тремя шестернями.

Монтаж

Производится на коробку отбора мощности. Шестеренные насосы работают при небольших скоростях вращения, что необходимо учитывать. Диапазон составляет 1500 – 3000 об/мин. Любое оборудование типа НШ можно эксплуатировать и на более низких оборотах, что положительно скажется на его сроке службы. Специально для коробок отбора мощности различной конструкции выпускаются насосы НШ как левого, так и правого направления вращения.

Соединение с валом отбора мощности — шлицевое. Для надежной безопасной работы совместно с насосом устанавливается предохранительный клапан.

Водяная помпа

Форма лопаток может быть, как прямя, так и под углом, что влияет на скорость вращения. В высокоскоростных насосах лопатки идут от втулок. Крепление колес с такими лопатками осуществляется шпонками. В простых бытовых маломощных водяных насосах используют клепаные крыльчатки.

Материалом для изготовления валов простых насосов служит сталь, для насосов с повышенной нагрузкой их делают из легированной стали со сплавом хрома, никеля или ванадия, из нержавеющий стали делают валы для насосов, перекачивающих различные кислоты. При неотрегулированной балансировки вала может возникнуть вибрация, что станет причиной серьезной поломки насоса.

Валы бывают:

• Гибкие: применяют в насосах с превышением критических оборотов;
• Жесткие: используют для насосов спокойного режима работы без высоких скоростей;
• Слитные (рабочий вал насоса выполняет еще и функцию вала двигателя): устанавливают в бытовых насосах, в которых на ротор электродвигателя устанавливают крыльчатки насоса.

Подшипники водяных насосов делают с чугунными вкладышами, которые залиты баббитом. Их смазывают жидкой или густой смазками. Подшипники бывают роликовые, шариковые, резиновые, текстильные и т.п. К корпусу относится и кожух и является его частью. Резиновая прокладка между кожухом и корпусом служит для герметизации.

Сальник служит для защиты двигателя от воды, расположен на стыке рабочей камеры и задней стенки. Сальники имеют мягкую набивку из хлопка, бумаги или асбестового шнура. Со стороны всасывания жидкости на сальнике установлен водяной затвор. Устройство сальника содержит муфту и уплотняющее кольцо, к которому из нагнетательного трубопровода поступает жидкость, не дающая попасть воздуху в рабочую камеру.

Поршневые насосы — ход работы

Поршневые насосы способны к «сухому всасыванию», в отличие от иных конструкций. В момент опускания поршня внутри цилиндра создается разрежение, и туда засасывается среда из трубопровода. Срабатывают клапаны, и при последующем движении поршня жидкость с силой вытесняется из цилиндра в нужном направлении. Процесс постоянно повторяется. Для того, чтобы жидкость не двигалась «скачками», чтоб избежать пульсации давления, поршни объединяют в группы. Поршневые установки бывают одностороннего и двухстороннего действия. Именно поршневые насосы способны обеспечить максимально высокое давление.

Применение поршневых насосных аппаратов:

• пищевая, химическая промышленность;
• водоснабжение;
• тяжёлое машиностроение;
• шахтное строительство;
• карьерная добыча полезных ископаемых.

Что учесть при монтаже

Важный момент: еще перед установкой следует позаботиться о наличии грубой водоочистки. В обратном случае в насос будут попадать частицы грунта и другие загрязнения, которые быстро приведут к поломке оборудования. Фильтрационные системы лучше всего заказать в – здесь большой выбор и отличное качество.

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)

Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)

Также стоит не забыть об обратном клапане. Его следует установить для того, чтобы вода не вытекала вновь в колодец, когда система не работает.

Отдельное внимание нужно уделить технике электрической безопасности, поскольку сочетание влаги и электричества – не лучший тандем. Обязательно монтируйте УЗО для избежания коротких замыканий.

В остальном станция подключается очень просто.

Тепловые насосы — особенности эксплуатации

Тепловые насосы применяются для отбора и переноса природного тепла с целью обогрева. Принцип действия тепловых насосов: конденсатор является теплообменником, выделяющим тепло для потребителя, а испаритель утилизирует низкопотенциальное тепло.

Виды тепловых насосных установок:

• парокомпрессионные;
• абсорбционные;
• электрохимические;
• термоэлектрические.

Различные конструкции тепловых насосов способны обеспечить отбор тепла от воздушной среды, горных пород, грунта, водоёмов.

По типам компрессора аппараты подразделяются на открытый центробежный, поршневой, полугерметичный и герметичный.

Параметры давления в гидроаккумуляторе

Для исправной работы бытовых сантехнических устройств в водопроводе коттеджа необходимо поддерживать напор в 1,4–2,6 атмосфер. Чтобы мембрана гидроаккумулятора не изнашивалась слишком быстро, производители рекомендуют устанавливать в нем давление на 0,2–0,3 атм выше водопроводного.

Давление в водопроводе одноэтажного дома обычно равняется 1,5 атм. От этой цифры и следует отталкиваться при регулировке гидробака. Но для более крупных жилых строений давление необходимо увеличивать, чтобы вода была во всех самых удаленных от стояка кранах. Здесь нужны более сложные гидравлические расчеты с учетом протяженности и конфигурации трубопроводов, а также количества и типа сантехнических устройств.

Упрощенно рассчитать нужное давление для внутридомового водопровода можно по формуле:

(H+6)/10,

где «H» – это высота от насоса до самой высокой точки подачи воды в сантехнику на верхнем этаже дома.

Однако если рассчитанный показатель давления в автономном водопроводе будет превышать допустимые характеристики имеющихся сантехнических и бытовых устройств, то при выставлении такого давления оные выйдут из строя. В этом случае необходимо подбирать другую схему разводки водопроводных труб.

Регулирование давления в воздушной части гидроаккумулятора производится через золотник путем стравливания лишнего воздуха либо его подкачки автомобильным насосом