Насосы ЦНС 300-180: технические характеристики, конструкция и область применения
Насос ЦНС 300-180 представляет собой многоступенчатый секционный центробежный насос горизонтального исполнения, предназначенный для перекачивания чистой воды (кроме морской) с температурой до 45°С, содержащей механические примеси не более 0.1% по массе с размером твердых частиц до 0.2 мм. Основное назначение – работа в системах водоснабжения, ирригации, технологических линиях, а также в качестве питательных насосов для котлов среднего давления и насосов подпитки тепловых сетей. Маркировка расшифровывается следующим образом: ЦНС – Центробежный Насос Секционный; 300 – номинальная подача в м³/ч; 180 – номинальный напор в метрах водяного столба.
Конструктивные особенности насоса ЦНС 300-180
Конструкция насоса является классической для секционных насосов. Основой служит стальной корпус (станина), внутри которого на общем валу собраны несколько последовательно соединенных ступеней. Каждая ступень состоит из направляющего аппарата и рабочего колеса. Проточная часть ступеней (колеса и направляющие аппараты) изготавливается из углеродистой или легированной стали, реже из чугуна, в зависимости от модификации и рабочей среды. Вал насоса – стальной, кованый, вращается на двух опорных подшипниках скольжения или качения. Уплотнение вала в месте выхода из корпуса обеспечивается сальниковым устройством с мягкой набивкой или торцевым уплотнением (механическим сальником). Насос комплектуется электродвигателем, соединительной муфтой и фундаментной плитой, на которую монтируются агрегат и двигатель.
Основные технические характеристики и параметры
Номинальные параметры насоса соответствуют точке максимального КПД на его рабочей характеристике. Фактические параметры зависят от частоты вращения вала и могут варьироваться в соответствии с характеристикой Q-H.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Подача (Q), м³/ч | 300 | Номинальная, рабочий диапазон ~200-350 м³/ч |
| Напор (H), м | 180 | Номинальный, развиваемый напор зависит от количества ступеней |
| Частота вращения, об/мин | 3000 | Для питания от сети 50 Гц (синхронная скорость 3000 об/мин) |
| Допустимый кавитационный запас (NPSHдоп), м | ~4.5 — 6.0 | Требует расчета для конкретных условий всасывания |
| Мощность на валу, кВт | ~180 — 220 | Зависит от КПД, плотности жидкости и рабочих параметров |
| КПД, % | 72 — 78 | Максимальное значение в рабочей зоне |
| Количество ступеней | Определяется модификацией | Для напора 180м при 3000 об/мин обычно 4-5 ступеней |
| Материал проточной части | Сталь 25/20/13, Чугун СЧ20 | В зависимости от исполнения (обычное, коррозионностойкое) |
Гидравлическая характеристика и рабочие зоны
Характеристика насоса ЦНС 300-180 представляет собой кривую зависимости напора (H), мощности (N) и КПД (η) от подачи (Q) при постоянной частоте вращения. Кривая H-Q имеет падающий характер. Наиболее эффективная работа агрегата достигается в зоне, близкой к номинальной подаче (300 м³/ч), где КПД максимален. Работа в зонах малой подачи (менее 30-40% от номинала) нежелательна из-за роста радиальных нагрузок на вал, повышенного нагрева перекачиваемой жидкости и риска возникновения кавитации. Длительная работа при подаче, превышающей оптимальную, ведет к перегрузке электродвигателя.
Комплектация и варианты исполнения
Насосные агрегаты на базе ЦНС 300-180 поставляются в различных исполнениях, определяемых условиями эксплуатации:
- Исполнение по материалу: Основное – углеродистая сталь; коррозионностойкое – сталь 20X13 (для более агрессивных сред); износостойкое – с наплавкой или элементами из высокопрочных сплавов.
- Исполнение по уплотнению вала: Сальниковое уплотнение с набивкой из графита или тефлона (требует системы охлаждения и уплотнительной воды); торцевое уплотнение одинарное или двойное (более надежно, меньше эксплуатационных затрат).
- Исполнение по присоединению: Фланцевое присоединение по ГОСТ. Патрубки, как правило, расположены в нижней части корпуса, что удобно для компоновки трубопроводов.
- Исполнение по опорам: Подшипники скольжения с принудительной системой смазки или более современные роликовые/шариковые подшипники качения с консистентной смазкой.
- Вибрации и шумового фона.
- Температуры подшипников (не должна превышать 70-80°С).
- Герметичности уплотнений вала.
- Давления на входе и выходе.
- Потребляемого тока электродвигателя.
- Энергетика: Питательные насосы для паровых котлов среднего давления, насосы подпитки тепловых сетей, циркуляционные насосы в системах технического водоснабжения ТЭЦ и АЭС.
- Водоснабжение: Станции второго и третьего подъема в системах городского и промышленного водоснабжения, повысительные насосные станции.
- Промышленность: Подача воды на технологические нужды в химической, нефтеперерабатывающей, металлургической отраслях.
- Ирригация и мелиорация: Оросительные системы с высокими требованиями к напору.
Требования к монтажу и эксплуатации
Монтаж насоса должен осуществляться на жесткое, выверенное по уровню фундаментное основание с обеспечением точной центровки валов насоса и электродвигателя с помощью муфты. Неправильная центровка – основная причина вибраций и выхода из строя подшипников. Трубопроводы на всасывании и нагнетании не должны создавать напряжений в корпусе насоса. Обязательным условием является обеспечение необходимого подпора на всасывании (кавитационного запаса NPSHa), который должен превышать NPSH, требуемый насосом (NPSHr), не менее чем на 0.5-1.0 метр. Перед пуском насос должен быть заполнен перекачиваемой жидкостью, воздух из корпуса полностью удален.
Эксплуатация требует регулярного контроля:
Типовые неисправности и методы их устранения
| Неисправность | Возможная причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Насос не развивает давление/подачу | Завоздушивание, неправильное направление вращения, износ уплотнений колес, засорение. | Удалить воздух, проверить фазировку, разобрать и проверить зазоры, очистить. |
| Сильная вибрация и шум | Кавитация, нарушение центровки, износ подшипников, дисбаланс ротора. | Проверить условия всасывания, перецентрировать агрегат, заменить подшипники, провести балансировку. |
| Перегрев подшипников | Недостаток или загрязнение смазки, перетяжка, нарушение центровки. | Проверить уровень и качество смазки, отрегулировать натяг, провести центровку. |
| Течь через уплотнение вала | Износ сальниковой набивки или торцевых колец, отсутствие уплотнительной жидкости. | Подтянуть или заменить набивку, заменить торцевое уплотнение, обеспечить подачу промжидкости. |
| Перегрузка электродвигателя | Работа с завышенной подачей, повышенная плотность/вязкость жидкости, механическое заедание. | Прикрыть задвижку на напорной линии, проверить параметры среды, проверить вращение вручную. |
Области применения и схемы установки
Насос ЦНС 300-180 находит применение в различных отраслях промышленности и ЖКХ:
В критически важных системах (например, в энергетике) насосы устанавливаются в резервируемых схемах: «рабочий + резервный» или «рабочий + рабочий + резервный». Обязательна установка обратного клапана на напорном патрубке и запорной арматуры с обеих сторон.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как подобрать электродвигатель для насоса ЦНС 300-180?
Мощность электродвигателя выбирается с запасом 10-15% от мощности на валу насоса при работе в номинальном режиме. Для насоса с мощностью на валу ~200 кВт потребуется двигатель мощностью 220-250 кВт. Необходимо учитывать напряжение сети (6 кВ или 380 В для таких мощностей), способ пуска (прямой, через ПЧ, «звезда-треугольник») и класс защиты (не ниже IP54 для помещений).
Чем отличается ЦНС от ЦНСГ?
ЦНСГ – это модификация секционного насоса с горизонтальным разъемом корпуса. В классическом ЦНС разъем между секциями вертикальный. Горизонтальный разъем (ЦНСГ) упрощает монтаж, ремонт и инспекцию проточной части без отсоединения трубопроводов и демонтажа всего агрегата, так как верхняя половина корпуса может быть снята.
Как регулировать производительность насоса ЦНС 300-180?
Основные методы регулирования: 1) Дросселирование задвижкой на напорном трубопроводе (наиболее простой, но наименее экономичный способ). 2) Изменение частоты вращения с помощью частотного преобразователя (ПЧ) – наиболее эффективный метод, позволяющий поддерживать высокий КПД и экономить энергию. 3) Перепуск части жидкости через байпас с обратным трубопроводом. 4) В редких случаях – изменение числа рабочих ступеней (требует остановки и разборки).
Какой межремонтный интервал у данного насоса?
Межремонтный интервал (МРИ) устанавливается технической документацией и зависит от условий эксплуатации. Для насосов на воде при номинальном режиме работы: текущий ремонт (замена уплотнений, смазки) – каждые 8-12 тыс. часов; капитальный ремонт (замена изношенных колес, направляющих аппаратов, подшипников, балансировка) – 25-50 тыс. часов. При работе на абразивных средах интервалы сокращаются в 2-3 раза.
Можно ли использовать насос ЦНС 300-180 для перекачки горячей воды (свыше 45°С)?
Базовая модель на температуру до 45°С не предназначена для горячей воды. Для высоких температур (до 105°С, 165°С) существуют специальные модификации – насосы ЦНСг (горячие). Они отличаются конструкцией уплотнений, системой охлаждения подшипников и сальников, материалами, а также схемой разгрузки осевых усилий. Применение стандартного ЦНС для горячей воды приведет к разрушению уплотнений, заклиниванию и аварии.
Как бороться с кавитацией на всасывании?
Меры по предотвращению кавитации: увеличение диаметра всасывающего трубопровода, минимизация местных сопротивлений (колен, задвижек) на всасывании, снижение температуры перекачиваемой жидкости, обеспечение минимально необходимого подпора (повышение уровня в приемном резервуаре, установка насоса ниже уровня жидкости – работа с «затопленным» всасыванием). В крайнем случае – применение кавитационно-стойких материалов для рабочего колеса первой ступени или установка бустерного насоса.
Заключение
Насос ЦНС 300-180 является надежным, проверенным временем агрегатом для создания высокого напора при значительной подаче. Его секционная конструкция обеспечивает широкую унификацию деталей и гибкость в настройке напора за счет изменения количества ступеней. Успешная и долговременная эксплуатация насоса зависит от правильного выбора модификации под конкретные условия, грамотного монтажа с точной центровкой и обеспечения требуемых условий на всасывании. Регулярное техническое обслуживание с контролем состояния подшипниковых узлов и уплотнений вала является залогом безотказной работы и высокого ресурса агрегата. При переходе на современные методы регулирования, такие как частотное управление, экономический эффект от применения данного типа насосов может быть существенно увеличен.