Центробежные и осевые насосы: устройство и принцип действия

Принцип действия

Центробежные насосы — одно из самых распространенных машин в отрасли. По количеству они уступают только электродвигателям. Почему? Поскольку для привода насосов используются электродвигатели, можно сказать, что львиная доля мировой электроэнергии расходуется на транспортировку жидкостей с помощью центробежных насосов.

Центробежные насосы получили свое название от способа преобразования жидкости в энергию.

Когда жидкость подается к насосу, она касается вращающегося колеса и с центробежной силой проталкивается в выпускное отверстие через полость особой формы, называемую спиральным корпусом. Все центробежные насосы работают по этому принципу, но между ними могут быть конструктивные отличия.

Насос передает жидкости кинетическую энергию. Кинетическая энергия относится к скорости жидкости. Скорость — это только половина уравнения.

Рис.1 — Центробежный насос

Жидкость поступает в насос в центре колеса через всасывающий патрубок. Трение между частицами жидкости и крыльчаткой заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и шинами заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо притягивает частицы жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается из колеса под действием центробежной силы — явления, которое толкает любой объект от центра обода к его границам. Так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому такие насосы называют центробежными.

Количество энергии, передаваемой жидкости, зависит от трех факторов:

• плотность жидкости:
• частота вращения крыльчатки:
• диаметр рабочего колеса:

После крыльчатки жидкость попадает в полость спирального кожуха, откуда попадает в выхлопную трубу.

Давление. Насос также должен находиться под давлением, чтобы соответствовать требованиям системы. Обычно речь идет о преодолении силы тяжести, когда жидкость поднимается с более низкого уровня на более высокий уровень, и о сопротивлении трению трубопроводов.

Проще говоря, давление — это способность выполнить задачу. А скорость жидкости — это то, как скоро это будет сделано.

Насосы должны преобразовывать динамическое давление в статическое.

Когда жидкость проходит через спиральный корпус, она замедляется по мере увеличения площади прохода, поскольку скорость потока или количество жидкости, перекачиваемой в течение определенного периода времени, зависит от двух факторов: первый — это скорость жидкости, второй — размер полости, по которой он движется.

Если поток постоянный, увеличение площади проходного сечения приводит к снижению скорости и увеличению давления. Когда достигается выходное отверстие, большая часть кинетической энергии преобразуется в давление.Если скорость уменьшается, давление увеличивается.

Осевые насосы. Достоинства и недостатки

Устройство имеет ряд преимуществ:

• Несмотря на небольшие размеры, гидравлическая машина обладает большой мощностью.
• Благодаря своей компактности они не занимают много места.
• Легко контролировать скорость вала насоса.
• Они могут перегонять жидкости при достаточно высоком давлении.
• Позволяет проверить как насадку, так и уровень жидкости.

И недостатки:

• Цена недоступна для широкой публики.
• Они не обладают достаточной надежностью и долговечностью.
• Плохо переносится зараженная жидкость.
• Во время работы они издают много ненужного шума.
• Ошибки в работе гидросистемы из-за повышенной пульсации.

Осевые насосы – устройство и принцип работы оборудования

Осевые насосы активно используются в тех областях, где требуется регулярная подача большого количества жидкости при малых напорах. Агрегаты этого типа отличаются простой конструкцией, высокой надежностью и устойчивостью к механическим повреждениям.

Принцип действия осевых насосов – и области их применения

В отличие от центробежных агрегатов, в осевых насосах жидкость движется в осевом направлении, поэтому оборудование и получило такое название. В оборудовании этого типа отсутствует радиальное движение жидкости, поэтому действие центробежных сил полностью исключено. Повышение давления осуществляется исключительно для преобразования кинетической энергии в потенциальную, т.е за счет использования эффекта диффузора.

Однако известно, что эффекты диффузии изменяются не только при определенных условиях. Нарушение этих условий может привести к отрыву пограничного слоя от нижних слоев каналов между лопатками. Следовательно, это приводит к перестройке циркулирующих потоков. В связи с этим к производству осевых насосов всегда предъявляются гораздо более высокие требования, чем к центробежным агрегатам.

Общие области использования для блоков включают балластные системы плавучих доков, ледоколы и судовые подруливающие устройства. Кроме того, эти насосы используются на морских паротурбинных судах для перекачивания воды за борт через главные конденсаторы. Насосное оборудование данного типа не оснащено системой сухого всасывания и имеет низкий допустимый напор вакуума. В связи с этим насосы с осевым потоком устанавливаются немного ниже уровня перекачиваемой жидкости.

Конструкция

Насос — это машина, которая преобразует механическую энергию в кинетическую энергию перекачиваемой жидкости, электрически транспортируя ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

1. Первый — это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Она называется крыльчаткой.
2. Второй — это трубка особой формы, называемая спиральным корпусом, в которой находится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов дизайна, которые могут отличаться:

• тип колеса;
• тип подшипника;
• местонахождение корпуса;
• подвеска двигателя;
• количество ступеней.

Корпус

он выполнен в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожей на раковину улитки. Полость этого тела не везде одинакова. Площадь проходного сечения увеличивается по мере приближения к выхлопной трубе.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается сливная труба, есть выступающий клин, называемый обводнением.

Физически отделяет спиральный кожух от дренажного порта и гарантирует, что жидкость покидает насос, а не просто вращается внутри спирального кожуха.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, поскольку она используется насосом для создания давления.

Осевой насос: устройство, принцип работы, область применения.

Осевые насосы широко используются в качестве циркуляционных насосов на тепловых электростанциях и в запорных системах.

Центробежный осевой насос выпускается в двух модификациях:

ОВ — насос осевой вертикальный с жестко закрепленными открытыми лопатками рабочего колеса (базовое исполнение);

ОПВ — вертикальный осевой насос с ручным приводом вращения лопастей рабочего колеса.

Содержание статьи

Оба насоса доступны с шестью конструкциями рабочего колеса. Основные изменения такого оборудования:

К — с комнатным питанием;

МК — малогабаритный с комнатным питанием;

МБК — моноблок с камерным питанием;

Е — с электроприводом вращения лопастей;

ЭГ — с электрогидравлическим приводом вращения лопастей;

МБ — малогабаритный с электроприводом вращения отвала;

КЕ — с блоком питания камеры и электродвигателем вращения лопасти;

ПЭМ — малогабаритный с камерной подачей и с электроприводом вращения лопастей.

Пропеллерные насосы ов и опв для перекачки воды

Эти гидроагрегаты предназначены для перегонки жидкостей с небольшими примесями абразивных частиц. Они используются в самых разных отраслях промышленности, на тепловых и атомных электростанциях. Они отличаются небольшой массой, но большей эффективностью.

Рабочее колесо

Есть 3 типа рабочих колес:

• открыть,
• полузакрытый
• закрыто

Самая простая конструкция — открытое колесо, которое состоит из острых, равномерно расположенных лопаток на ступице.Открытое колесо

Большой неограниченный запас жидкости позволяет этому типу колеса переносить жидкости, содержащие грязь, пыль, отложения и твердые частицы, что делает их идеальными для насосов для сточных вод.

Применяется на водоочистных сооружениях, где сточные воды перекачиваются для очистки крупного ила с твердыми примесями. Поэтому перед колесом у него есть режущие лезвия для удаления очень крупных загрязнений.

Если лопасти размещены на задней пластине, это колесо называется полузакрытым.Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то это называется закрытым.Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые. Потому что поток жидкости следует строго определенному пути. Это означает, что чем больше жидкости выходит из насоса, тем меньше она циркулирует только внутри колеса.

Их недостаток в том, что они легко могут испачкаться мусором.

Очень распространено заблуждение, что вращающиеся лопасти помогают выталкивать жидкость. Но они не для этого.

Назначение лезвий — направлять жидкость по наиболее плавному пути. Лопатки с загнутыми назад лопатками помогают стабилизировать поток жидкости на высоких скоростях и снижают нагрузку на двигатель.

Правильное направление вращения этого колеса — против часовой стрелки. Следовательно, по направлению изгиба лопастей можно сказать направление движения колеса.

Вал и подшипники

Какой бы тип колеса ни использовался, оно закреплено на вращающемся валу. Вал необходимо закрепить в корпусе подшипниками одним из двух способов:

1. Консоль
2. Симметрично

Консольное закрепление

Когда вал консольный, крыльчатка закреплена на одном конце, а подшипники — на другом.

В этой конструкции впускные и выпускные отверстия расположены перпендикулярно друг другу, а впускное отверстие — прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосами окончательного всасывания. Они популярны из-за их невысокой стоимости и простоты изготовления, но имеют недостаток, связанный с траекторией движения жидкости.

Когда насос работает, во всасывающем патрубке создается зона низкого давления.

На выходе из колеса имеется зона повышенного давления, от которой жидкость, получившая энергию, попадает в спиральную оболочку.

В открытых и полуоткрытых колесах жидкость поступает на заднюю стенку, что полностью нарушает баланс давления. В результате возникает осевая сила или нагрузка, толкающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать установкой прочных подшипников или просверливанием отверстий в пластине колеса для выравнивания давления. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более эффективное решение — расположение вала на подшипниках с обеих сторон. Это называется симметричным дизайном.

Опора вала улучшена не только за счет расположения подшипников с обеих сторон, но и за счет возможности использования симметричных колес с двойным закрытым всасыванием.

Поскольку на обеих сторонах колеса есть одинаковые зоны высокого и низкого давления, это позволяет успешно устранять нагрузочные силы за счет уравновешивания давлений. У этой конструкции есть и другое преимущество. Впускные и выпускные патрубки параллельны друг другу на противоположных сторонах насоса, а корпус разделен в осевом направлении.

Просто отвинтив болты и сняв крышку, специалист по обслуживанию может получить доступ к вращающейся части насоса внутри нее, не снимая весь насос из системы.

Насосы с симметричным подшипниковым узлом из-за их осевой конструкции с разъемным корпусом называются насосами с разъемным корпусом.

Все это, конечно, веские причины установить такой насос в своей шахте прямо сейчас. Но есть и недостатки. Потому что операции технического обслуживания и требования к уплотнению для насосов с разъемным корпусом более сложны, чем для насосов с окончательным всасыванием. К тому же они дороже.

Расположение вала

Центробежные насосы обычно устанавливают горизонтально. Но иногда вертикально.

Вертикальные насосы используются для уменьшения места для установки. Вы можете найти их на дне колодца или колодца, соединенные длинным длинным валом с двигателем наверху. Это подводит нас к связи с двигателем. Обычно электрические.

Типы и маркировка осевых насосов

Осевые агрегаты выпускаются в двух вариантах. Основным оборудованием считается вертикальное оборудование с жестко закрепленными лопастями открытого колеса. Обозначается «OV». Вторая версия — это вертикальные насосы с ручным приводом крыльчатки. Этот подвид обозначен как «ОПВ».

Каждая версия насоса поставляется на рынок с шестью конфигурациями рабочего колеса:

• «К» — оборудован комнатным питанием;
• «МК» — малогабаритные аппараты с камерным питанием;
• «МБК» — моноблочная установка с камерным питанием;
• «Е» — оборудование, в котором лопасти поворачиваются под действием электропривода;
• «ЭГ» — насосы с электрогидравлическим приводом;
• «МБ» — малогабаритные устройства с электроприводом;
• «КЕ» — агрегат с камерным источником питания и электродвигателем;
• «ФЭМ» — малые агрегаты, оснащенные камерным силовым и электроприводом.

Каждая из модификаций оснащена механизмом поворота лопастей, позволяющим регулировать производительность оборудования.

Осевые и диагональные насосы

Пропеллерные и диагональные гидроагрегаты используются в основном для перегонки больших количеств жидкости. Они работают с жидкостью не выше 35 градусов. Эта гидравлика намного легче центробежной. Они способны поставлять жидкость с примесями и примесями.

Гидравлическое оборудование состоит из:

• основы;
• рабочие колеса;
• правильное устройство;
• лезвия.

Осевые винтовые насосы бывают двух типов:

• жесткая лопастная;
• вращающееся лезвие.

Схематическое изображение пластинчатого гидронасоса Источник https://studfile.net

Гидравлическое оборудование Diagonal предназначено для перегонки жидкостей с температурой 45 градусов. Они существуют в двух вариантах:

• ВД — диагонально-перпендикулярный гидроагрегат, в рабочем колесе которого жестко закреплены лопасти;
• ВДП — диагонально-перпендикулярный насос, лопасти рабочего колеса которого имеют качающийся привод.

Особенность этих гидроагрегатов в том, что направление потока жидкости диагональное.

Осевые (пропеллерные) насосы

Это гидравлическое оборудование отличается самым простым устройством среди остального лопастного оборудования.

Лопастная крыльчатка — это своего рода пропеллер. Это очень похоже на пропеллер. Именно эта особенность дала осевому насосу второе название: пропеллерный насос. Привод часто представляет собой паровую турбину. Через него вал получает вращение с помощью зубчатой ​​передачи. Основание состоит из верхней и нижней части.

Гидравлический силовой агрегат для промышленных гребных винтов

Прямоточный насос с сухим ротором CP DAB

Рядный насос Wilo с сухим ротором PH

Насосная станция JP PT Grundfos

Насосная станция AQUAJET DAB

Циркуляционный насос Grundfos UPS

Сами навески осей легкие, но обладают высоким КПД.

Осевые и вихревые насосы

Осевые насосы относятся к пластинчатой ​​группе. Основа этого сантехнического оборудования — изогнутая труба в форме цилиндра. Водяные насосы имеют разную производительность. В сосудах они чаще всего приспособлены для перекачивания жидких жидкостей.

Вихревые устройства также применимы к пластинчатым насосам. Используются при низкой производительности и высоком давлении. Их действие аналогично центробежным гидроагрегатам.

Гидравлический агрегат Vortex Источник https://sandetal.com.ua
Схематическое изображение вихревого гидрооборудования Источник http://2.bp.blogspot.com

Тип присоединения вала

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

Если насос и двигатель представляют собой две отдельные машины, они должны быть соединены вместе.Муфта соединение

Соединения доступны в различных формах, размерах и исполнении. И общее требование к ним — обеспечить надлежащую целостность деревьев, иначе без них обеспечение целостности было бы очень сложным процессом.

Для облегчения и сохранения целостности двигатель и насос устанавливаются на общей опоре — опорной плите.

Или, в случае вертикальной установки, двигатель размещают на раме.

Этот тип соединения между двигателем и насосом называется муфтой. Для больших электростанций и насосов с разъемным корпусом соединение является единственно возможным.

Второй способ подключения — прямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с консольным колесом на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует стыковки или сложных процедур для сохранения целостности.

Однако, поскольку двигатель и насос находятся на одном валу и поддерживаются только подшипниками двигателя, этот метод подходит только для всасывающих насосов малых и средних размеров.

Количество ступеней

Насос классифицируется по количеству ступеней. Большинство насосов имеют одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным корпусом. Однако у некоторых насосов есть дополнительные ступени, подключенные последовательно для увеличения давления.Ротор многоступенчатого насоса

Суть в том, что одно колесо подает энергию к жидкости, затем направляет ее к следующему колесу, которое добавляет больше энергии к жидкости, затем направляет ее к следующему колесу и так далее, пока в конечном итоге жидкость не попадет в сливную трубу.

Осевые насосы большой подачи – характеристики и преимущества

Насосы этого типа предназначены для перекачивания пресной и морской воды в достаточно больших объемах. Их активно используют в системах водоотведения, водоснабжения и водоочистки.

Важным преимуществом таких приводов является возможность использования их с регулируемыми оборотами двигателя.