Насосы центробежные полупогружные

Насосы центробежные полупогружные: конструкция, применение и технические аспекты

Полупогружные центробежные насосы представляют собой специализированный класс насосного оборудования, предназначенный для перекачивания больших объемов жидкостей, включая чистую воду, загрязненные стоки, морскую воду, химически активные среды и пульпы. Их ключевая особенность заключается в расположении гидравлической части (проточной части) ниже уровня перекачиваемой жидкости, в то время как приводной электродвигатель находится выше этого уровня, в атмосферной зоне. Такая компоновка обеспечивает высокую надежность и эффективность в условиях, требующих постоянного или периодического затопления насосного агрегата.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструктивно полупогружной насос состоит из двух основных узлов, соединенных удлиненным валом.

• Проточная часть (гидравлическая часть): Включает в себя корпус насоса (спиральный отвод или диффузор), рабочее колесо (одно- или многоканальное, открытого или закрытого типа), всасывающий патрубок с защитной сеткой. Изготавливается из материалов, стойких к абразивному износу и коррозии: высокохромистый чугун, нержавеющие стали (AISI 304, 316, Duplex), бронза, полимерные покрытия.
• Приводной электродвигатель: Устанавливается на платформе выше максимального уровня жидкости. Является стандартным асинхронным двигателем с повышенной степенью защиты (обычно IP55, IP56 или выше) и классом изоляции, рассчитанным на работу в условиях повышенной влажности. Между двигателем и гидравлической частью располагается промежуточная камера (стакан), которая обеспечивает необходимую длину вала.
• Удлиненный вал: Передает крутящий момент от двигателя к рабочему колесу. Изготавливается из нержавеющей стали. Для минимизации биений и вибраций предусматриваются радиальные и осевые подшипники скольжения или качения, расположенные внутри стакана и смазываемые перекачиваемой средой или внешней смазкой.
• Система уплотнения вала: Один из критически важных узлов. Применяются сальниковые уплотнения с набивкой или, что более современно и эффективно, торцевые механические уплотнения (одинарные, двойные, тандемные). Для агрессивных или абразивных сред может использоваться гидрозатвор (система промывки) для защиты уплотнительных поверхностей.
• Рама (ферма) и система направляющих: Обеспечивает вертикальную установку насоса в резервуаре, колодце или открытом водоеме, а также позволяет осуществлять его подъем для технического обслуживания без необходимости осушения емкости.

Принцип действия основан на центробежной силе. При вращении рабочего колеса жидкость, поступающая через всасывающий патрубок, отбрасывается от центра к периферии колеса, где приобретает кинетическую энергию. В спиральном отводе или диффузоре кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию давления, после чего жидкость нагнетается в напорный трубопровод.

Области применения

• Водоснабжение и водоотведение (ЖКХ): Дренаж и опустошение очистных сооружений, откачка воды из дренажных коллекторов, приемных резервуаров насосных станций, перекачка сточных вод.
• Промышленность: Обеспечение технологических процессов, циркуляция воды в системах охлаждения, откачка конденсата, перекачка химических реагентов (при соответствующем исполнении).
• Энергетика: Откачка воды из котлованов на стройплощадках ТЭС и АЭС, дренаж циркуляционных каналов, работа в аварийных системах откачки.
• Сельское хозяйство: Орошение и осушение земель, забор воды из открытых водоемов и скважин большого диаметра.
• Горнодобывающая промышленность: Откачка шахтных и карьерных вод, часто с высоким содержанием абразивных частиц.
• Судостроение и портовое хозяйство: Осушение доков, откачка балластных и трюмных вод.

Сравнение с другими типами насосов

Тип насоса	Преимущества	Недостатки	Предпочтительная область применения
Полупогружной центробежный	Высокая надежность двигателя (не затоплен), легкий доступ для обслуживания, устойчивость к переменному уровню жидкости, возможность перекачки загрязненных сред, отсутствие необходимости в сухой камере.	Ограниченная глубина погружения (определяется длиной стакана), более высокая начальная стоимость по сравнению с некоторыми типами, требования к центровке вала.	Стационарная установка в резервуарах, колодцах, открытых водоемах с переменным уровнем.
Погружной	Полное погружение, возможность работы на большой глубине, бесшумность, отсутствие необходимости в заливке перед пуском.	Сложность обслуживания (требуется подъем), высокие требования к герметичности двигателя, риск перегрева при работе с малой глубиной погружения.	Глубокие скважины, шахты, постоянное затопление.
Консольный (сухого типа)	Простота конструкции и обслуживания, низкая стоимость, высокая ремонтопригодность.	Требуется сухой монтажный фундамент, необходимость заливки перед пуском, ограничения по высоте всасывания, риск кавитации.	Установка в машинных залах, перекачка из отдельно стоящих резервуаров.

Ключевые технические параметры и выбор

При выборе полупогружного насоса необходимо анализировать следующие параметры:

• Подача (Q): Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени (м³/ч, л/с).
• Напор (H): Энергия, сообщаемая насосом единице веса жидкости (м вод. ст.). Определяет, на какую высоту или против какого давления насос может подавать жидкость.
• Глубина погружения: Расстояние от опорной плиты/фланца до всасывающего патрубка. Должно превышать минимальный рабочий уровень жидкости.
• Характеристики перекачиваемой среды: Температура, плотность, вязкость, pH, наличие абразивных частиц (размер, концентрация, твердость), химическая агрессивность.
• Материалы исполнения: Выбираются в зависимости от свойств среды. Для абразивных пульп – высокохромистый чугун (Cr27), для морской воды – бронза или Duplex сталь, для агрессивных химикатов – AISI 316L или с покрытием.
• Тип рабочего колеса: Закрытое – для чистых жидкостей; одноканальное, вихревое или свободновихревое – для сред с крупными включениями и волокнами.

Электромонтаж и требования к электропитанию

Полупогружные насосы комплектуются электродвигателями средней и высокой мощности. Ключевые аспекты:

• Напряжение питания: Стандартно 380В, 50 Гц (для мощностей до ~200-250 кВт). Для более мощных агрегатов – 6/10 кВ.
• Степень защиты двигателя (IP): Не ниже IP55 (защита от струй воды и пыли). Для наружной установки рекомендуется IP56.
• Класс изоляции: Не ниже F, что позволяет работать при температурах до 155°C на обмотке.
• Пусковые токи: При прямом пуске (DOL) могут в 5-7 раз превышать номинальный ток. Для двигателей большой мощности необходимо применять устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП), которые также позволяют регулировать производительность.
• Кабельный ввод Должен быть герметичным. Используются сальниковые кабельные вводы или специальные гермовводы. Кабель, опускаемый к насосу, должен быть рассчитан на работу в жидкости (например, марки КГ, КГЭШ).
• Системы контроля и защиты: Обязательна установка устройств защиты от перегрузки (тепловые реле), токов короткого замыкания (автоматические выключатели), контроль тока фазы. Дополнительно могут применяться датчики вибрации, температуры подшипников и обмотки, датчики протечки в камере двигателя.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж осуществляется на предварительно подготовленную опорную конструкцию (плиту, фланец) с использованием направляющих труб для обеспечения вертикальности. Критически важна точная центровка вала насоса с валом двигателя (для конструкций с отдельным двигателем) для предотвращения вибраций и преждевременного износа уплотнений и подшипников.

Эксплуатация требует соблюдения условий, указанных в паспорте: запрет работы «всухую», контроль уровня перекачиваемой жидкости для недопущения кавитации, наблюдение за параметрами тока и вибрацией.

График технического обслуживания включает:

• Ежедневный: Визуальный контроль, проверка показаний амперметра.
• Ежемесячный: Проверка затяжки болтовых соединений, контроль состояния кабеля.
• Ежегодный (или после 8000-10000 часов работы): Подъем насоса, полная разборка, проверка и замена изношенных деталей (рабочее колесо, уплотнения, подшипники), контроль биения вала.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие полупогружного насоса от погружного?

У погружного насоса электродвигатель герметичен и работает полностью погруженным в перекачиваемую среду. У полупогружного – только гидравлическая часть находится в жидкости, а двигатель вынесен в атмосферную зону. Это упрощает конструкцию двигателя, его охлаждение и обслуживание, но ограничивает глубину установки.

Можно ли использовать полупогружной насос для перекачки жидкостей с твердыми включениями?

Да, при правильном выборе. Для таких сред применяются насосы с одноканальными, вихревыми или свободновихревыми рабочими колесами, а также с увеличенными проточными каналами. Максимальный размер пропускаемых частиц указывается в технических характеристиках (например, до 50-100 мм).

Какой тип уплотнения вала лучше: сальниковое или механическое?

Сальниковое уплотнение (набивка) проще и дешевле в ремонте, но требует периодической подтяжки и допускает незначительную капельную протечку для смазки. Механическое торцевое уплотнение (МТУ) обеспечивает полную герметичность, не требует обслуживания в процессе работы, но имеет более высокую стоимость и сложнее в замене. Выбор зависит от требований к герметичности и свойствах среды (МТУ не подходит для высокоабразивных сред без системы промывки).

Как правильно подобрать длину стакана (глубину погружения)?

Длина стакана должна быть такой, чтобы всасывающий патрубок насоса всегда находился ниже минимального рабочего уровня жидкости в резервуаре (обычно не менее 0.5-1 м), а опорный фланец – выше максимального возможного уровня. Это предотвращает работу «всухую» и кавитацию.

Требуется ли устройство плавного пуска для полупогружного насоса?

Для двигателей мощностью свыше 30-55 кВт установка УПП или частотного преобразователя настоятельно рекомендуется. Это снижает пусковые токи в 4-5 раз, уменьшает гидравлические удары в системе и механические нагрузки на привод, продлевая срок службы насоса и трубопроводной арматуры.

Каков типичный срок службы полупогружного насоса?

При правильном подборе под условия задачи, грамотном монтаже и регулярном ТО межремонтный период (МРП) составляет 10 000 – 20 000 часов. Наибольшему износу подвержены рабочее колесо и торцевые уплотнения при перекачке абразивных сред. Общий срок службы агрегата может превышать 20 лет.

Заключение

Полупогружные центробежные насосы являются оптимальным техническим решением для широкого спектра задач в энергетике, ЖКХ и промышленности, где требуется надежная и ремонтопригодная установка для работы с переменным уровнем жидкости. Их успешная эксплуатация основывается на корректном выборе материалов исполнения, типа рабочего колеса и системы уплотнений в соответствии с параметрами перекачиваемой среды, а также на соблюдении правил монтажа и обслуживания. Использование современных средств защиты и управления (ЧП, УПП, системы мониторинга) позволяет максимально повысить энергоэффективность, надежность и общую экономическую эффективность применения данного типа оборудования.