Насосы полупогружные водяные, нефтяные, химические

Насосы полупогружные: конструкция, типы, применение и ключевые аспекты выбора

Полупогружные насосы представляют собой специализированный класс центробежных насосов вертикального исполнения, у которых гидравлическая часть (колесо, направляющий аппарат, приемный патрубок) находится в перекачиваемой среде, а электродвигатель расположен над ней, вне контакта с жидкостью. Соединение вала двигателя и рабочего колеса осуществляется через удлиненный вал, проходящий внутри полой стойки (трубы), которая также служит для отвода перекачиваемой среды. Данная конструкция определяет основные области их применения: откачка больших объемов жидкостей из резервуаров, колодцев, котлованов, скважин, а также работа в условиях переменного уровня жидкости.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция полупогружного насоса является комбинацией глубинного и вертикального центробежного насоса. Ключевые узлы включают:

• Электродвигатель: Устанавливается на верхнем фланце стойки. Имеет стандартное исполнение (защита IP55, IP56) и не требует герметизации, так как не контактирует с жидкостью.
• Удлиненный вал: Изготавливается из нержавеющей или углеродистой стали. Для предотвращения биений и вибраций оборудуется промежуточными подшипниками скольжения, расположенными внутри стойки. Смазка подшипников осуществляется перекачиваемой средой или чистой водой от внешнего источника.
• Стойка (колонна): Труба, соединяющая напорный патрубок гидравлической части с выходным фланцем на поверхности. Через ее внутреннюю полость проходит вал, а по кольцевому зазору между валом и стенкой трубы отводится перекачиваемая среда.
• Гидравлическая часть (узел рабочего колеса и спиральный отвод): Располагается в нижней части агрегата. Выполняется из материалов, стойких к перекачиваемой среде. Может иметь одно- или многоступенчатое исполнение для достижения высокого напора.
• Поплавковый или стационарный кожух: Во многих моделях для обеспечения устойчивости и правильной ориентации всасывающего патрубка используется кожух, который также может выполнять функцию поплавка, автоматически поддерживающего положение насоса относительно уровня жидкости.

Принцип работы основан на преобразовании кинетической энергии, сообщаемой жидкости рабочим колесом, в энергию давления. Жидкость засасывается через сетчатый фильтр, проходит через рабочее колесо (колеса), нагнетается в спиральный отвод и далее по полости стойки поднимается к напорному патрубку.

Классификация и типы полупогружных насосов по сфере применения

1. Полупогружные насосы для воды (водяные)

Предназначены для перекачки чистых, загрязненных и агрессивных вод. Широко применяются в водоснабжении, ирригации, дренаже, строительстве (водоотлив из котлованов), промышленных системах циркуляции воды.

• Материалы исполнения: Чугун, углеродистая сталь, бронза, нержавеющие стали (AISI 304, 316).
• Конструктивные особенности: Одноступенчатое исполнение, широкие проточные каналы для работы с умеренно загрязненной водой. Допустимое содержание твердых включений обычно до 5-15% в зависимости от модели.
• Типовые параметры: Подача до 5000 м³/ч, напор до 150 м.

2. Полупогружные нефтяные и нефтепродуктовые насосы

Используются для перекачки сырой нефти, мазута, дизельного топлива, бензина, керосина из плавучих резервуаров, танкеров, приямков, а также в процессах нефтедобычи. Ключевое требование – взрывобезопасность и стойкость к углеводородам.

• Материалы исполнения: Углеродистая сталь с защитными покрытиями, нержавеющие стали AISI 316, 316L, дуплексные стали. Уплотнения из Viton, NBR, EPDM, стойких к набуханию в углеводородной среде.
• Конструктивные особенности: Исполнение по взрывозащите (Ex d, Ex e). Часто оснащаются системой парового или электрического обогрева рубашки стойки и гидравлической части для перекачки высоковязких продуктов (мазут).
• Типовые параметры: Подача до 3000 м³/ч, напор до 250 м. Рабочая температура от -50°C до +400°C.

3. Полупогружные химические насосы

Предназначены для работы с агрессивными жидкостями: кислотами, щелочами, растворами солей, органическими соединениями. Основное применение – химическая, фармацевтическая, металлургическая промышленность, гальванические производства.

• Материалы исполнения: Высоколегированные нержавеющие стали (AISI 316Ti, 904L), хастеллой, сплавы на основе никеля (Inconel, Monel), керамика, полипропилен (PP), поливинилиденфторид (PVDF), этилентетрафторэтилен (ETFE). Выбор материала определяется конкретной химической средой, ее концентрацией и температурой.
• Конструктивные особенности: Максимальная герметичность. Часто используются торцевые уплотнения двойного действия с барьерной жидкостью. Корпус и стойка могут быть футерованы химически стойкими полимерами. Требуется высокая точность балансировки вала.
• Типовые параметры: Подача до 1500 м³/ч, напор до 120 м.

Сравнительная таблица характеристик насосов по типам сред

Параметр	Водяные насосы	Нефтяные насосы	Химические насосы
Основные материалы проточной части	Чугун, сталь, нержавеющая сталь AISI 304	Сталь, нержавеющая сталь AISI 316/316L, дуплексная сталь	Нержавеющая сталь 316Ti/904L, хастеллой, PVDF, PP
Тип уплотнения вала	Сальниковое уплотнение, одинарное торцевое уплотнение	Двойное торцевое уплотнение, сальник со спецнабивкой	Двойное торцевое уплотнение с барьерной жидкостью, магнитная муфта (герметичный насос)
Взрывозащита	Обычно не требуется (стандартное исполнение)	Обязательно (Ex d IIC T3-T6, Ex e)	В зависимости от среды (Ex для летучих растворителей)
Допустимое содержание твердых частиц	До 10-15% (в дренажных моделях)	До 5% (зависит от вязкости)	Минимальное (0-1%), исключение — суспензии
Ключевые стандарты	ISO 5199, DIN EN 12262	API 610, ISO 13709, ATEX	ISO 5199, DIN EN 22858 (ISO 2858), ATEX

Критерии выбора полупогружного насоса

Выбор конкретной модели осуществляется на основе комплексного анализа технологических условий:

• Параметры перекачиваемой среды: Химический состав, плотность, вязкость, температура, давление насыщенных паров, абразивность (размер и концентрация твердых частиц), склонность к кристаллизации или полимеризации.
• Режим работы: Постоянный или периодический, необходимость регулирования подачи (частотный привод), требования к энергоэффективности.
• Геометрические условия установки: Глубина погружения гидравлической части, диаметр и высота резервуара/колодца, способ крепления (на фланце, на поплавке, на направляющих).
• Требования к надежности и безопасности: Необходимый ресурс до ремонта (MTBF), категория взрывозащиты, система мониторинга состояния (вибрации, температура подшипников, состояние уплотнений).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж является критическим для долговечности насоса. Основные этапы:

• Подготовка: Проверка соосности опорной плиты и крепежных элементов. Контроль состояния фундамента.
• Установка: Опускание насоса по направляющим или свободное размещение с надежной фиксацией от смещения. Проверка свободного вращения вала вручную перед пуском.
• Электроподключение: Подключение двигателя в соответствии с требованиями ПУЭ и схемой производителя. Для взрывозащищенных исполнений – особое внимание к кабельным вводам.

Эксплуатация требует контроля за уровнем жидкости (не допускать работы «на сухую»), параметрами потребляемого тока, вибрацией, температурой двигателя и подшипниковых узлов. Техническое обслуживание включает регулярную проверку и замену подшипников скольжения вала, изношенных рабочих колес и уплотнений, контроль состояния антикоррозионных покрытий.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие полупогружного насоса от погружного и вертикального?

Погружной насос полностью размещается в жидкости, включая герметичный электродвигатель. Полупогружной насос имеет двигатель над жидкостью, что упрощает его обслуживание и ремонт. Вертикальный насос (типа VS6) обычно устанавливается на твердое основание, его всасывающий патрубок находится в жидкости, но гидравлическая часть может быть и не погружена. Полупогружной насос всегда имеет удлиненную стойку для отвода среды и фиксированное или плавающее положение гидравлической части внутри жидкости.

Как подобрать длину стойки (колонны) насоса?

Длина стойки определяется технологическим заданием: L = H + Δh, где H – динамический уровень жидкости (минимальный уровень, при котором насос должен работать), Δh – конструктивный запас (обычно 0.5-1.5 м) для обеспечения работы под заливом и компенсации колебаний уровня. Важно учитывать максимальную глубину резервуара для возможности полного опорожнения.

Какие системы уплотнения вала наиболее надежны для химических сред?

Для высокоагрессивных, токсичных или летучих сред оптимальным решением является насос с магнитной муфтой (герметичный), который полностью исключает утечки. Альтернатива – двойное торцевое уплотнение с барьерной жидкостью, давление которой должно быть выше давления в зоне уплотнения на 1.5-2 бара. Материал уплотнительных поверхностей (угольная керамика, карбид кремния, карбид вольфрама) подбирается под конкретную среду.

Можно ли использовать полупогружной насос для перекачки суспензий?

Да, существуют специальные исполнения для гидросмесей (шламов). Они отличаются усиленной конструкцией, рабочими колесами с уменьшенным числом лопастей (3-4) из высокоизносостойких материалов (высокохромистый чугун, карбидные покрытия), увеличенными зазорами. Подача таких насосов, как правило, ниже, а износ рабочих органов требует регулярного контроля.

Как решается проблема замерзания перекачиваемой среды в стойке насоса при простое в зимних условиях?

Для таких условий применяются насосы с обогреваемой стойкой. Обогрев может быть паровым (рубашка вокруг стойки, подключенная к системе пара) или электрическим (греющий кабель или лента, наложенная на стойку с последующей теплоизоляцией). Обязательно указание на необходимость обогрева при заказе оборудования.

Заключение

Полупогружные насосы являются высокоэффективным и надежным решением для широкого спектра задач откачки жидкостей из емкостей и углублений. Их ключевые преимущества – удобство обслуживания двигателя, возможность работы при переменном уровне, широкий диапазон подач и напоров. Успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного выбора материалов исполнения, типа уплотнения и конструктивного исполнения, строго соответствующих параметрам технологической среды и условиям работы. Соблюдение регламентов монтажа и технического обслуживания обеспечивает максимальный ресурс и безотказность агрегата.