Самовсасывающие насосы для воды: виды, принцип работы, рекомендации по эксплуатации

Самовсасывающие агрегаты

Многие, наверняка, помнят, что для запуска водяного насоса необходимо предварительно заполнить систему водой, иначе прибор не может втянуть себя жидкость и ее ток не начнется. Также из-за сухого хода возникает перегрузка и перегрев, что может привести к преждевременному выходу оборудования из строя.

Главное отличие самовсасывающего насоса в том, что он способен самостоятельно удалить воздух из труб, поэтому постоянный контроль ему не требуется, хотя для первого запуска также придется подлить воды.

Такие приборы используются для разных целей:

• Повышения давления в системе водоснабжения;
• Поднятия воды из колодца или скважины.

Самовсасывающий центробежный насос

Все самовсасывающие насосы по принципу делятся на следующие виды:

• Центробежные;
• Вихревые;
• Осевые;
• Струйные;
• Мембранные;
• Поршневые;
• Роторные.

Также есть разделение и по способу установки:

• Погружные – работают прямо в воде, опускаются на дно колодца, где толкают воду наверх. Преимущество такого оборудования в большей производительности – они способны поднимать воду на большую высоту. Недостаток – сложность обслуживания.
• Поверхностные – ставятся в сухом месте в колодце или в специально оборудованном помещении. Не могут поднять воду на высоту более 7-8 метров.

Пищевые насосы центробежные самовсасывающие с эжектором

По мощности, рабочему ресурсу и производительности насосы разделяются на бытовые и промышленные.

Самовсасывающие насосы используются не только для водопроводов. Применяют их в ливневых системах, для полива земель, канализации, дренажных систем и так далее.

Характеристики насосных станций

Теперь давайте подробнее разберем основные рабочие параметры насосного оборудования.

Прежде всего, стоит соотнести глубину подъема воды с возможностями выбираемого агрегата. При этом необходимо учитывать и горизонтальную длину трубопровода до насоса.

Как было сказано ранее, для поверхностных насосов этот параметр редко превышает 7 метров. Теоретически можно дойти до 10, но тогда потребуются такие мощности и ее потери, что такая вода станет, буквально, «золотой».

Предельная высота поднятия жидкости для насоса

Если глубина скважины намного больше, то придется использовать погружной или эжекторный насос. Первый опускается вниз, а второй так же монтируется на поверхности, но  в отличие от простого варианта оснащается дополнительным приспособлением – эжектором.

Принцип работы внешнего эжектора

Такой агрегат способен поднимать воду с глубины до 25 метров. Достигается эффект за счет того, что часть поднятой воды возвращается обратно вниз и под давлением через дополнительное сопло вводится в основной поток. В силу вступает закон Бернулли, и вода из недр устремляется вверх за счет скорости тока.

Недостаток таких агрегатов в повышенной шумности и сниженном КПД, так как часть поднятой жидкости передается обратно.

Стоит также обратить внимание и на прочие параметры:

Предельная температура рабочей среды;
Максимальное давление на выходе;
Объем перекачиваемой жидкости в литрах в час;
Допустимая степень загрязненности воды – важно при подборе садового насоса;

Выбор материалов и нюансы отделки

Требования и схема установки

Установка циркуляционного насоса в систему отопления — процесс не самый сложный. Но есть нюансы, которые надо знать.

Чаще всего монтаж производится на обратный контур системы около котла, где температура теплоносителя минимальная.

Делается это для того, чтобы не создавать условия перегрева уплотнительных изделий, который могут под действие горячей воды потерять свои качества. Именно поэтому рекомендуется выбирать насосы с допустимой температурой теплоносителя +110 °C.

В случае если в качестве нагревательного оборудования в частном доме используется твердотопливный котёл, тогда установка насоса на обратке предпочтительнее. Потому что в таких котлах температура воды может достигать критических значений.

Если циркуляционный насос устанавливается на системе тёплых полов, то его, наоборот, монтируют на контуре подачи. Причина — образование воздушных пробок, которые прибор будет проталкивать своим давлением.

Перед помпой обязательно устанавливается сетчатый фильтр.

После прибора лучше установить обратный клапан, он предотвратит обратное движение теплоносителя, если отключилось электричество и насос не качает воду. К тому же клапан предохраняет оборудование от гидроудара.

Насос с мокрым ротором монтируется только в горизонтальной плоскости.

Необходимо обеспечить свободный доступ к прибору для его обслуживания и ремонта.

Если в доме запланирована универсальная отопительная система, то насос обводится байпасом. Последний будет включаться во время отключения прибора.

Фото 3. Схема установки циркуляционного насоса в систему отопления на контуре подачи (обозначена красным цветом).

Как правильно установить

Что касается монтажа, то все зависит от типа присоединения. Если это фланцевое соединение, то на ответные патрубки привариваются фланцы. Если соединение резьбовое, то устанавливаются американки. При подключении фланцами между крепёжными плоскостями прокладывают резиновую или паронитовую прокладку.

Основная задача производителя работ — правильно сделать вырезку трубы под установку насоса. Для этого замеряется расстояние между патрубками прибора и переносится на трубу. Этот размер производители обычно указывают в паспорте изделия. Но для уверенности лучше провести замер.

Внимание! Нельзя включать циркуляционный насос, если система отопления не полностью заполнилась теплоносителем. И хотя в конструкции прибора есть выпускные отверстия, лучше дождаться, когда сеть наполниться полностью

Преимущества и недостатки

Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:

• Высокая эффективность.
• Простота конструкции.
• Постоянство характеристик создаваемого потока: скорости и напора.
• Компактность и относительно малый вес.
• Простое техобслуживание. Достаточно общих навыков слесарных работ.
• Высокая надежность, большой срок наработки на отказ.

Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:

• Для запуска необходимо заполнить рабочую камеру жидкой средой. Нарушение этого правила приводит к быстрому износу и выходу из строя.
• Малый напор, создаваемый рабочим колесом.

Функционирование насоса в системе

Чтобы обеспечить эффективное функционирование центробежного устройства, при монтаже приходится предусматривать схему заполнения рабочей камеры водой, через перепускные патрубки или заливные горловины.

Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.

Виды насосов для отопительных систем

Современные циркуляционные насосы разделяют на два принципиальных вида: «сухие» и «мокрые». Они несколько отличаются внутренним устройством и схемой работы, но движение жидкости в них все равно обеспечивается за счет циркуляционных процессов в системе. Некоторые модели оснащаются устройствами для автоматического регулирования их работы.

Вариант #1 — приборы «сухого» типа

Конструкция сухого циркуляционного насоса не подразумевает контакт теплоносителя с ротором. Его рабочая область отделена от деталей электродвигателя специальными кольцами.

Их производят из следующих типов материала:

• графита;
• керамики;
• карбида вольфрама;
• нержавеющей стали;
• оксида алюминия.

Принцип работы «сухого» насоса заключается во вращении колеса в среде теплоносителя. Подающее воду отверстие находится по центру основной камеры, а отводящая система каналов – по периферии.

Рабочая зона «сухих» циркуляционных насосов связана с двигателем только посредством вала, поэтому при необходимости возможна замена электропривода

Вращение крыльчатки функционального колеса приводит к возникновению центробежных сил, перемещающих теплоноситель от центра корпуса к его краям. Такой принцип работы циркуляционного насоса обеспечивает постоянное движение воды через его внутреннюю камеру.

Положительными особенностями отопительного оборудования сухого типа являются:

• высокий уровень КПД – 70-80%;
• минимальный гидроудар при запуске;
• возможность горизонтального и вертикального расположение двигателя;
• перекачивание больших объемов теплоносителя за счет высокой мощности.

Из-за комбинации экономичности и шумности «сухие» насосы используются преимущественно в системах отопления промышленных, административных зданий и крупных жилых объектов.

Поэтому у приборов такого рода можно выделить следующие негативные стороны:

1. Высокий уровень шума, не позволяющий использовать их в квартирах.
2. Необходимость замены уплотнительных дисков каждые 2-3 года.
3. Высокая вероятность протекания теплоносителя наружу при нарушении герметичности рабочей камеры.
4. Необходимость внешнего охлаждения двигателя.

Из-за большого веса такое оборудование устанавливают на пол или подвешивают на кронштейны.

Элементы консольного насоса закреплены на одной станине, а электрический двигатель с рабочим колесом в корпусе связаны через редуктор

Существует два варианта конструкционного исполнения «сухих» насосов:

1. Моноблочный. Двигатель и металлический корпус прибора объединены в одну конструкцию со специфическими креплениями.
2. Консольный. К корпусу оборудования с помощью универсальных креплений может присоединяться двигатель любой мощности.

«Сухие» циркуляционные устройства для отопительных систем при соответствующем обслуживании являются более долговечными, поэтому они постепенно вытесняют с рынка модели с мокрым ротором.

Вариант #2 — насосы с ротором мокрого типа

Принцип действия циркуляционного прибора с ротором, относящимся к мокрому типу, аналогичен своему собрату в «сухом» исполнении: при вращении крыльчатки подаваемый в центр теплоноситель перемещается к периферии рабочей камеры, откуда собирается в отводящие каналы.

Все внутренние уплотнители в «мокром» насосе являются статичными и не подвержены динамическому износу, поэтому такие модели более надежны и долговечны

Ротор «мокрого» насоса контактирует с теплоносителем, который обеспечивает и охлаждение двигателя. Такие приборы не должны работать в сухом режиме, потому что они быстро перегреваются и сгорают.

Составные части оборудования обычно расположены в одном корпусе и составляют единую конструкцию, поэтому при поломке отдельных элементов их не заменяют, а покупают новый насос.

Теплоноситель внутри рабочей камеры проходит довольно извилистый путь, поэтому от гладкости материала внутренней поверхности корпуса зависит шумность насоса

Преимущества агрегата с “мокрой” разновидностью ротора:

• бесшумность работы;
• компактные размеры;
• незначительное потребление электроэнергии (30-50 Вт);
• длительность работы без обслуживания;
• относительно небольшая стоимость;
• простота установки.

Устройства часто встраивают непосредственно в конструкцию бытовых котлов, облегчая потребителю выбор оборудования при монтаже системы отопления.

У отопительных приборов такого типа есть и минусы:

• конструкционные ограничения по максимальной мощности;
• низкая ремонтопригодность;
• маленький КПД (40-60%);
• необходимость строго горизонтального расположения оси двигателя.

Из-за низкой мощности “мокрая” разновидность насосных машин используют преимущественно в отопительных системах квартир и одноэтажных домов.

Как правильно выбрать водяной насос?

Каждое устройство имеет свои плюсы и минусы. Первое с чем стоит определиться – это для какой цели вам необходим насос, и в каких условиях ему придётся работать?

Параметрами помп выступает:

• Напор (максимальная высота подъёма жидкости);
• Подача (перекачиваемая вода за единицу времени);
• Мощность (кВт / час );
• Минимальный уровень чистоты водного ресурса.

Если вы выбираете насос для центробежного водоснабжения глубиной скважины до 40 м, то вам подойдет погружной вибрационный или погружной центробежный. Но стоит учесть, что вибрационные механизмы способны поднять на большую высоту, но подача у них слабая, центробежные и вихревые – наоборот. Считается, что самыми ходовыми есть центробежный (лопастный) как в городах, так и индивидуальном использовании.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Применение

Насос пластинчатый является гидравлической машиной с объемным вытеснением и рабочими перемещающимися лопастями с возвратно-поступательным движением по отношению к внутренним элементам. Он используется в качестве стационарного и передвижного агрегата в машиностроении, а также в сельском хозяйстве

При перекачке жидкостей с инородными включениями важно учитывать, что при превышении допустимого размера частиц они могут быть удержаны фильтром на патрубке

Вакуумно-пластинчатые насосы выпускают с правым направлением движения вала. Допускается изготовление с левым направлением по индивидуальному заказу. Устанавливается механизм в любом положении. С помощью эластичной муфты осуществляется соединение приводного вала и вала насоса. Не допускается перенос осевых и радиальных нагрузок с привода.

Характеристики

Насос вакуумный пластинчато-роторный оценивается по следующим свойствам:

— Скорость откачки, выявляемая объемом газа, который проходит сквозь сечение патрубка при номинальном давлении. Если в системе изменяется давление, то то же самое происходит и со скоростью откачки. Зависимостью быстроты действий от давления выявляется целесообразность применения устройства при заданном уровне напора.

— Выпускное максимальное давление со стороны выпускного патрубка. Его превышение способствует увеличению давления во впускном отделе. Некоторые насосы масляные пластинчатые не выбрасывают в атмосферу отработанный газ. Соответственно, для поддержания нормальной работы должен формироваться предварительный вакуум – это минимальное давление, достигаемое данным устройством.

Схема подключения погружного скважинного насоса

По схеме установки в скважине выделяют штанговый и бесштанговый погружные насосы.

К устройствам второго типа, в частности, относятся насосные установки с электрическими центробежными насосами (УЭЦН).

Штанговый насос – это гидромашина, приводной двигатель которой располагается на поверхности земли, вне скважины, при этом в перекачиваемую жидкую среду погружается только его заборная часть. Штанги, присутствующие в конструкции такого устройства, предназначены для того, чтобы передать тягу, создаваемую приводным электродвигателем, к заборной части.

Приводной электродвигатель бесштанговых насосов располагается в одном корпусе с заборным механизмом и погружается в перекачиваемую жидкую среду вместе с ним. Такие погружные устройства получили наибольшее распространение, так как они являются более удобными и в монтаже, и в эксплуатации.

На различные типы погружное насосное оборудование разделяется также по конструктивному исполнению и принципу действия. Так, в зависимости от данных параметров различают глубинные насосы центробежного и вихревого, или вибрационного, типа.

Погружной центробежный насос – это устройство, основным рабочим органом которого является колесо с лопатками, закрепленное на валу, вращающемся при помощи электродвигателя.

При вращении такого колеса (крыльчатки) перекачиваемая жидкость, находящаяся во внутренней камере, под действием оказываемой на нее центробежной силы отбрасывается к стенкам камеры, что и способствует выталкиванию жидкой среды в напорный патрубок.

В то же время в центральной части камеры создается разрежение воздуха, за счет чего новая порция перекачиваемой жидкости всасывается из находящейся в скважине трубы.

Для того, чтобы не допустить попадания во внутреннюю часть центробежного погружного насоса твердых включений, содержащихся в перекачиваемой жидкости, использовать такие устройства следует в комплекте с фильтрами грубой очистки, устанавливаемыми на подающей трубе. Наиболее значимым недостатком центробежных насосов, которые могут эксплуатироваться в круглогодичном режиме, является их достаточно высокая стоимость, если сравнивать ее с ценой на оборудование вихревого типа.

Достоинства:

• компактные размеры;
• невысокую стоимость (по сравнению с ценой на центробежные насосы);
• минимальное потребление электроэнергии.

Недостатки:

• разрушение стенок скважины от вибраций (минимизировать вибрационное воздействие вихревого насоса на стенки скважины можно, если надеть на его корпус резиновые кольца);
• невысокую мощность;
• достаточно низкую производительность перекачивания жидкой среды.

Конструктивные особенности глубинных насосов

Устройство глубинного насоса и его конструктивные особенности во многом определяются принципом действия и типом приводного электродвигателя этой гидромашины.

Забор перекачиваемой жидкой среды при использовании таких насосов осуществляется по специальной трубе, помещаемой в шахту обслуживаемой скважины или в колодец.

За электропитание приводного электродвигателя, располагаемого на определенной глубине, отвечает электрический кабель, помещенный в защитную оболочку.

В устройстве скважинного насоса центробежного типа можно выделить две основные части:

• приводной электродвигатель, который может быть встроенным или наружным;
• непосредственно саму насосную часть оборудования.

Классификация центробежных насосов

Прежде чем рассматривать принятые классификации, по которым устройства сегментируются на рынке для конечного потребителя, следует определиться с терминологией. Центробежные системы — это динамические машины, один из подклассов насосов. В них происходит воздействие на транспортируемое тело как первичной механической силы, так и возникших вторичных физических процессов. Этим центробежные системы отличаются от мембранных, вибрационных, иных типов установок.

Насосы, представленные на современном рынке, исполняются в нескольких категориях и подвидах. Это делается как в целях повышения и обозначения уровня функциональной пригодности устройства, так и его соответствия определенным условиям эксплуатации.

По конструкции узлов

По данному критерию насосы делятся на:

одноступенчатые и многоступенчатые по числу рабочих колес;

https://youtube.com/watch?v=bqt4ipc73eQ

• по числу выходных потоков;
• одностороннего расположения входного патрубка и двустороннего, при этом конструкция может реализовывать как принцип удобства подключения, так и обеспечивать забор увеличенных объемов воды без роста диаметра подводящих шлангов;
• со спиральным, направленным, кольцевым отводом потока, который формируют лопастные колеса;
• с открытым и закрытым колесом турбины.

Центробежный насос с открытым рабочим колесом

По способу расположения

Виды центробежных насосов делятся по исполнению конструкции. Поверхностные способны поднимать воду из глубокой скважины или открытого источника, выполняются в корпусах без герметизации. В то же время погружные не могут похвастаться силой всасывания, однако создают значительное выходное давление для подачи жидкости на высоту, выполняются в герметичном корпусе.

Поверхностный центробежный насос Elpumps JPP1300F

По типу перекачиваемых сред

Есть классификация по роду перекачиваемой жидкости. Здесь представлены знакомые среднестатистическому пользователю водяные центробежные насосы с минимальными мерами защиты, а также установки для транспортировки горючих жидкостей, масел, коллоидов, среды с механическими примесями. Все типы устройств по данной классификации имеют отличия в конструкции турбины, систем герметизации, изоляции от внешней среды, искровой защиты и многого другого.

Прочие разновидности

Горизонтальный и вертикальный насос показывают различную степень пригодности для решений с критическими требованиями к эффективности. Это обусловлено характером забора жидкости и другими особенностями работы установок. В частности, вертикальные центробежные агрегаты менее эффективны как гидромашины, однако могут быть более удобны в разрезе монтажа внутри разнообразных конструкций.

Вертикальный центробежный насос

Другие деления насосов, представленных на рынке, описывают некоторые особенности примененных инженерных решений.

1. Консольный насос собирается на прочной металлической станине, что позволяет избежать взаимного смещения функциональных блоков, снизить или нейтрализовать осевые нагрузки двигателя и турбины.

2. Моноблочный вариант установки реализует принцип уменьшения числа движущихся деталей и потерь на трение путем прямого соединения осей двигателя и лопастного колеса.

Существуют и иные классификационные деления, интересные прежде всего специалистам, перед которыми стоит цель выбрать оптимальный вариант устройства для решения задачи с жесткими, точными рамками условий, требований и ограничений.

Общая классификация

В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.

Объемные насосы — это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:

• мембранные;
• роторные;
• поршневые.

Динамические – это модели, в которых вода перемещается вместе с камерой за счет гидродинамических сил, при этом присутствует постоянное сообщение с входным и выходным патрубком насоса. Динамические насосы бывают струйные и лопастные, при этом последние в свою очередь делятся на центробежные, осевые и вихревые.

Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.

Газобалласт

В масляных насосах используются газобалластные механизмы для выброса влажного воздуха, которые подают атмосферный сухой воздух в объем сжатия. Балластный газ способствует тому, что открытие выпускного клапана начнется раньше, чем парциальное давление дойдет до точки росы, после чего происходит выброс как паров, так и газов. Газобалласт уменьшает предельный вакуум и снижает скорость действий, но при этом увеличивается спектр применения устройства.

Пластинчатый насос требует применения вакуумного специализированного масла, в котором отсутствуют низкокипящие фракции за счет использования вакуумной перегонки. В местах трения из-за перегрева в ходе работы начинается разложение масла, впоследствии возникают легкие углеводороды. Благодаря им уменьшается вакуум и повышается упругость паров.

Вихревые насосы

Вихревые насосы имеют сходное строение с центробежными, только в них подвод воды осуществляется таким образом, что вода при попадании в камеру двигается по касательной относительно периферии и смещается к центру колеса, откуда под давлением и за счет движения лопастей вновь уходит на периферию, и уже оттуда выбрасывается через выходной патрубок. Основное отличие заключается в том, что при одном обороте колеса с лопастями (крыльчатки) цикл всасывания и выталкивания воды происходит много раз.

Такая конструкция позволяет увеличить напор в 7 раз даже при небольшом количестве воды — в этом заключается принципиальное отличие вихревых насосов от центробежных. Так же, как центробежные насосы, данные модели не терпят содержание в воде твердых вкраплений, а также не могут работать с вязкими жидкостями. Однако с их помощью можно перекачивать бензин, различные жидкости с содержанием газа или воздуха и агрессивные вещества. Минус – низкий КПД.

Подобные насосы применяются в разных целях и сферах, но их установка целесообразна в том случае, если количество вещества, с которым нужно работать, небольшое, но на выходе нужно высокое давление. В сравнении с центробежными моделями данные устройства тише, меньше и дешевле.

Распространенные поломки центробежных насосов и методы их устранения.

Центробежный насос — достаточно простое оборудование. Часть неисправностей потребует вмешательства специалистов, которые проведут необходимый ремонт. Но определенный список нештатных режимов работы или неполадок можно устранить самостоятельно.

1. При уменьшении напора следует проверить входной патрубок. Если на нем установлены фильтры грубой очистки — провести профилактику. Не лишним будет удаление налета на стенках трубопровода входящего контура.
2. Снижение напора устраняется на насосах, оснащенных регулятором оборотов двигателя. По контрольному манометру определяется давление жидкости на выходе, если оно не соответствует номинальному — увеличивается частота вращения привода.
3. Повышенный шум, биение вала, вибрация прямо показывает на необходимость замены сальников или обслуживание подшипников. Также это может свидетельствовать о разбалтывании соединений на корпусе. Перед затяжкой следует обязательно отключить устройство и дать двигателю остыть.
4. Появление протечек, поток жидкости из кранов под большим давлением свидетельствует о превышении насосом потребностей системы. Снижение подачи производится установкой регулировочной арматуры на входе или гидроаккумулятора с датчиком на выходе.
5. Прекращение подачи воды чаще всего связано с попаданием воздуха в систему. Это может свидетельствовать как об отсутствии жидкости на входе, так и превышении номинальной высоты кавитации. В этом случае требуется тщательно проверить состояние источника воды.
6. Избыточное выделение тепла — сигнал о том, что пора провести профилактику. Осмотреть подшипники, проверить затяжку сальников, заменить смазку, очистить контактные и клеммные элементы.

Однако никто не застрахован от неожиданностей. Поэтому разумно проводить периодические осмотры оборудования и профилактику.