Насосы фекальные горизонтальные
Фекальные насосы горизонтальные: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Горизонтальные фекальные насосы представляют собой центробежные насосы с горизонтальным расположением вала, спроектированные для перекачивания сильно загрязненных жидкостей, содержащих крупные твердые включения, длинноволокнистые материалы и абразивные частицы. Их основное назначение – откачка канализационных, хозяйственно-бытовых, промышленных сточных вод, а также дренажных вод из котлованов и коллекторов. Ключевое отличие от вертикальных (погружных) моделей – расположение на сухой площадке (в машинном зале, кессоне или на фундаменте), что обеспечивает легкий доступ для технического обслуживания без необходимости подъема из среды.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция горизонтального фекального насоса оптимизирована для работы с неоднородными, вязкими средами. Основные узлы включают:
- Корпус (улитка): Изготавливается из чугуна, нержавеющей стали или высокопрочного полимера. Имеет разъемную конструкцию для доступа к рабочему колесу без отсоединения трубопроводов.
- Рабочее колесо: Одноканальное, двухканальное или с использованием т.н. «свободновихревого» (vortex) принципа. Колесо с одним или двумя проходами предназначено для твердых включений, vortex-колесо (открытого типа) создает вихрь, минимизируя контакт твердых частиц с лопастями, что снижает износ и риск засора.
- Уплотнение вала: Критически важный узел. Применяются сальниковые уплотнения с набивкой или, что более современно и эффективно, торцевые (механические) уплотнения. Для агрессивных или абразивных сред используются двойные механические уплотнения с промывной камерой, куда подается чистая вода для отвода тепла и очистки контактных поверхностей.
- Двигатель: Асинхронный, взрывозащищенный (при необходимости), с классом изоляции не ниже F. Соединение с насосной частью через консольный вал (моноблочное исполнение) или через упругую муфту на общей раме (соединение типа «IN-LINE»).
- Система арматуры: Включает задвижки на напорном и всасывающем трубопроводе, обратный клапан на напорной линии для предотвращения обратного тока и гидроудара, манометр, вакуумметр.
- По типу всасывания: Самовсасывающие и нормальновсасывающие. Самовсасывающие модели способны удалять воздух из всасывающей магистрали и создавать вакуум, что позволяет запускать насос без предварительного заполнения корпуса жидкостью, что удобно при переменном уровне стоков.
- По проходимости твердых включений: Определяется диаметром проточной части и конструкцией рабочего колеса. Диаметр пропускаемых частиц варьируется от 25 до 150 мм и более.
- По материалу исполнения: Выбор зависит от химической агрессивности и абразивности перекачиваемой среды.
- Откачка дренажных вод из приямков и тоннелей ТЭЦ и АЭС: Воды, содержащие механические примеси, масляные пленки, продукты коррозии.
- Перекачка осадков и шламов из отстойников и очистных сооружений промышленных предприятий.
- Системы аварийного отвода воды из машинных залов, подвалов, кабельных тоннелей.
- Подача технологической воды с примесями на фильтровальные станции.
- Орошение полей фильтрации сточными водами.
- Подача (Q), м³/ч: Определяется исходя из объема поступающих стоков, с учетом пиковых нагрузок и коэффициента неравномерности.
- Напор (H), м.вод.ст.: Сумма геометрической высоты подъема, потерь напора на трение в трубопроводах (с учетом шероховатости и длины) и потерь на местных сопротивлениях (арматура, повороты). К полученному значению добавляется запас 10-15%.
- Концентрация и размер твердых частиц.
- Наличие волокнистых материалов (ткани, нити).
- Температура среды (обычно ограничена +40°C для стандартных моделей, до +90°C – с специальным исполнением).
- Плотность и вязкость.
- Химическая агрессивность (pH, наличие солей, углеводородов).
- Контроль за работой уплотнения: Для сальниковых уплотнений необходима регулировка подтяжки и капельная протечка для охлаждения. Механические уплотнения не требуют обслуживания в течение срока службы.
- Мониторинг вибрации и температуры подшипниковых узлов: Превышение норм указывает на износ, нарушение центровки или кавитацию.
- Запрет работы «на сухую»: Даже кратковременная работа без перекачиваемой среды ведет к перегреву и выходу из строя уплотнения и рабочих колес.
- Периодическая проверка и очистка приемной камеры и фильтра.
Классификация и технические параметры
Горизонтальные фекальные насосы классифицируются по нескольким ключевым признакам:
| Материал | Преимущества | Недостатки | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Серый чугун (GG25) | Низкая стоимость, хорошая износостойкость к абразиву | Низкая коррозионная стойкость к кислотам и морской воде | Бытовые и городские сточные воды без агрессивных компонентов |
| Нержавеющая сталь (AISI 304/316) | Высокая коррозионная стойкость, прочность | Высокая стоимость, может быть подвержена точечной коррозии в средах с хлоридами | Промышленные стоки, морская вода, агрессивные среды |
| Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (GGG50) | Прочность выше, чем у серого чугуна, хорошая стойкость к ударам | Стойкость к коррозии сравнима с серым чугуном | Напорные трубопроводы, среды с высоким давлением |
| Полимерные покрытия или литье (полиуретан, PP) | Отличная коррозионная стойкость и стойкость к абразивному износу | Ограниченная стойкость к температуре, механическая прочность ниже, чем у металлов | Сильноабразивные среды (шламы, песчаные воды) |
Области применения в энергетике и промышленности
В профессиональной сфере, особенно в энергетике, горизонтальные фекальные насосы решают задачи, выходящие за рамки стандартной канализации:
Расчет и подбор насоса: ключевые аспекты
Корректный подбор насосного агрегата определяет его ресурс и эффективность. Расчет ведется по двум основным параметрам:
Важнейшим этапом является анализ перекачиваемой среды:
| Тип рабочего колеса | Макс. размер частиц | Волокнистые включения | Абразивность | КПД |
|---|---|---|---|---|
| Одноканальное / Двухканальное | До 100% от диаметра проточной части | Склонно к наматыванию | Высокий износ | Средний-высокий |
| Vortex (вихревое, открытое) | До 80% от диаметра проточной части | Не склонно к наматыванию | Минимальный износ | Низкий-средний |
| С режущим механизмом (измельчителем) | Измельчает до заданной фракции | Эффективно измельчает | Износ режущих элементов | Низкий |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж горизонтального насоса требует жесткого, выверенного по уровню фундамента. Всасывающий трубопровод должен быть герметичным (во избежание кавитации), его диаметр часто равен или больше условного прохода насоса. На всасывающей линии обязательна установка фильтра-корзины (приемной решетки), но без обратного клапана, который может задерживать крупные включения.
Эксплуатационные процедуры включают:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем горизонтальный фекальный насос принципиально отличается от погружного?
Горизонтальный насос устанавливается «на суше», что радикально упрощает его обслуживание, ремонт и визуальный контроль. Он не требует сложных систем подъема/спуска, герметичных кабельных вводов и рассчитан на более тяжелые условия эксплуатации по температуре (охлаждение воздушное). Погружной насос работает в среде, что упрощает монтаж и снижает шум, но усложняет обслуживание и ремонт.
Какой запас по напору и подаче рекомендуется при подборе?
Рекомендуемый запас по напору – 10-15% от расчетного. Запас по подаче не рекомендуется, так как работа насоса в зоне, значительно превышающей его оптимальную подачу, приводит к кавитации, вибрации и быстрому износу. Насос подбирается как можно ближе к рабочей точке с учетом возможных колебаний расхода.
Когда необходимо выбирать насос с двойным механическим уплотнением?
Двойное торцевое уплотнение с промывной жидкостью (барьерной жидкостью) обязательно при перекачке: агрессивных сред (для защиты окружающей среды и подшипникового узла); абразивных сред (для предотвращения попадания абразива в зону трения уплотнения); сред, склонных к полимеризации или кристаллизации на воздухе; а также при работе насоса в режиме с переменным давлением на всасывании.
Как бороться с кавитацией в горизонтальном фекальном насосе?
Основные методы: увеличение диаметра всасывающего трубопровода; минимизация его длины и количества колен; установка насоса на минимально возможной высоте относительно уровня перекачиваемой жидкости (увеличение кавитационного запаса); проверка и очистка приемного фильтра; исключение работы на завышенной против каталога подаче.
Что означает маркировка, например, НФГ 100-20-30?
В данном примере: НФГ – Насос Фекальный Горизонтальный; 100 – условный диаметр напорного патрубка, мм; 20 – номинальная подача, м³/ч; 30 – номинальный напор, м.вод.ст. У разных производителей маркировка может отличаться, необходимо обращаться к техническому паспорту.
Заключение
Горизонтальные фекальные насосы являются надежным и ремонтопригодным решением для организации перекачки загрязненных жидкостей на стационарных объектах энергетики и промышленности. Их правильный выбор, основанный на глубоком анализе параметров среды и гидравлики системы, а также соблюдение регламентов монтажа и обслуживания, обеспечивают длительный и безотказный ресурс работы. Ключевыми тенденциями развития являются внедрение частотного регулирования для оптимизации энергопотребления, использование износостойких материалов и совершенствование систем уплотнения вала.