Насосы ЦНС 105-98 мм (Q=105м3/ч, H=98м)
Насосы ЦНС 105-98 мм: технические характеристики, конструкция, применение и эксплуатация
Насос ЦНС 105-98 мм представляет собой центробежный секционный насос консольного типа, предназначенный для перекачивания чистой воды (за исключением морской) с температурой до 105 °C, содержащей механические примеси в количестве не более 0.1% по массе, с размером твердых включений до 0.2 мм. Основное назначение – работа в системах водоснабжения, ирригации, циркуляции, а также в составе технологических линий промышленных предприятий и энергетических объектов, включая питательные и циркуляционные системы котельных и ТЭЦ.
Расшифровка маркировки и базовые параметры
Маркировка ЦНС 105-98 мм расшифровывается следующим образом:
- Ц – центробежный;
- Н – насос;
- С – секционный;
- 105 – номинальная подача, м³/ч;
- 98 – номинальный напор, м вод. ст.;
- мм – обозначение модернизированной модели (ранее выпускались модели без этого индекса).
- Роторная сборка: Вал, рабочие колеса, дистанционные втулки, подшипниковые узлы. Вал насоса – составной, ступени жестко насажены на вал с натягом. Количество ступеней определяет конечный напор. Для модели 105-98 количество ступеней рассчитывается исходя из напора одной ступени (примерно 20-25 м на ступень для данного типоразмера), следовательно, насос, как правило, является 4-5 ступенчатым.
- Статорная часть (корпус): Состоит из входного и выходного патрубков, секций корпуса (направляющих аппаратов) и крышек. Секции корпуса стянуты между собой шпильками, что позволяет при необходимости изменять количество ступеней (в рамках конструктивных ограничений) для получения требуемого напора. Патрубки расположены в нижней части, что удобно для монтажа и обвязки.
- Уплотнения:
- Торцовое уплотнение: Стандартное и наиболее надежное решение для данного типа насосов. Обеспечивает герметичность при высоких давлениях и температурах. Требует подачи затворной жидкости.
- Сальниковое уплотнение: Может применяться как альтернатива. Требует регулировки набивки и контроля за протечкой.
- Опорная рама (фундаментная плита): Насос и электродвигатель монтируются на общую литую или сварную раму, обеспечивающую соосность и жесткость конструкции.
- Электродвигатель: Как правило, асинхронный, с короткозамкнутым ротором, защищенного исполнения (IP54/IP55). Мощность подбирается с запасом. Для данных параметров (105 м³/ч, 98 м) потребляемая мощность на воде составит примерно 35-40 кВт. С учетом запаса устанавливается двигатель мощностью 45-55 кВт.
- Промышленное и коммунальное водоснабжение: Подача воды из резервуаров, скважин (при условии соответствия требованиям по чистоте), повысительные станции в сетях.
- Энергетика:
- Питательные насосы для котлов низкого и среднего давления.
- Циркуляционные насосы в системах охлаждения.
- Насосы подпитки тепловых сетей.
- Ирригация и мелиорация: Оросительные системы, где требуются средние напоры и значительная подача.
- Промышленные технологические линии: Перекачка технологической воды, оборотной воды в замкнутых циклах.
- Кавитация: Должно соблюдаться условие NPSHa > NPSHr + 0.5 м (запас). NPSHa рассчитывается исходя из давления в питательном баке, геометрической высоты всасывания и потерь на всасывающем тракте.
- Параллельная и последовательная работа:
- Параллельно (для увеличения подачи): Два насоса ЦНС 105-98, работающих на общий коллектор, дадут суммарную подачу, не равную простой сумме 210 м³/ч. Итоговая точка определяется пересечением суммарной кривой Q-H и характеристики сети. Необходима проверка, чтобы каждый насос не уходил в зону малых подач с риском перегрева.
- Последовательно (для увеличения напора): Практикуется реже для ЦНС, так как насос сам по себе многоступенчатый. Теоретически напоры суммируются.
- Проверка направления вращения (должно соответствовать стрелке на корпусе).
- Заполнение насоса и всасывающего трубопровода перекачиваемой средой, удаление воздуха через воздушники.
- Подача затворной жидкости на торцовое уплотнение (если предусмотрено).
- Плавный пуск (закрытая задвижка на напоре не рекомендуется для секционных насосов на длительное время). После пуска задвижка постепенно открывается до выхода на рабочую точку.
- Контроль за током двигателя, уровнем вибрации (не должна превышать 4.5 мм/с), температурой подшипников (не более +80°C), отсутствием течей.
- Ежесменный контроль параметров (давление, ток, вибрация).
- Регулярная подтяжка сальников (если установлены) с обеспечением минимальной протечки для охлаждения.
- Замена масла в подшипниковых узлах по регламенту (примерно каждые 5000 часов).
- Контроль износа рабочих колес и уплотнительных колец по падению напора и подачи при неизменной характеристике сети.
- Дросселирование задвижкой на напорном трубопроводе – наиболее простой, но наименее экономичный способ, приводит к потерям энергии.
- Изменение частоты вращения с помощью частотного преобразователя (ЧП) – оптимальный метод. Законы пропорциональности: подача изменяется пропорционально частоте (Q~n), напор – квадрату частоты (H~n²), мощность – кубу частоты (N~n³). Это позволяет существенно экономить энергию при работе на частичных нагрузках.
- Обточка рабочих колес – используется для незначительного и необратимого снижения параметров. Проводится только специалистами по специальным графикам обточки.
- Использовать трубопровод завышенного на один типоразмер диаметра (например, Ду125 вместо Ду100).
- Свести к минимуму количество колен, отводов, задвижек.
- Обеспечить прямолинейный участок перед входом в насос длиной не менее 5-7 диаметров.
- Смонтировать трубопровод с постоянным подъемом к насосу без «горбов», где может скапливаться воздух.
- Обеспечить расчетный кавитационный запас NPSHa, который должен превышать NPSHr насоса (указан в каталоге) минимум на 0.5 метра.
- Полная разборка насоса, промывка всех деталей.
- Дефектовка: измерение износа вала, зазоров в уплотнительных кольцах, оценка состояния рабочих колес и направляющих аппаратов.
- Замена всех изношенных деталей: уплотнительных колец, втулок, подшипников, торцового уплотнения.
- При необходимости – балансировка ротора в сборе.
- Сборка, контроль осевых разбегов, центровка с двигателем, испытание на гидростенде.
Таким образом, насос обеспечивает рабочие параметры в точке оптимального КПД: подача Q = 105 м³/ч, напор H = 98 м.
Конструктивные особенности
Конструкция насоса ЦНС 105-98 мм является классической для секционных насосов. Основные узлы:
Технические характеристики в подробном изложении
Параметры насоса не ограничиваются номинальной точкой. Рабочее поле насоса описывается его характеристикой – кривой Q-H. Для ЦНС 105-98 мм она имеет устойчивый падающий характер.
| Параметр | Значение / Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Подача (Q), м³/ч | от 50 до 130 | Рабочий диапазон, номинал – 105 |
| Напор (H), м | до 110 (максимальный при нулевой подаче) | Номинал – 98 |
| Температура перекачиваемой среды, °C | до 105 | Для воды и жидкостей, аналогичных воде по свойствам |
| Допустимое давление на входе, МПа (кгс/см²) | до 0.6 (6) | Важно для предотвращения кавитации |
| Кавитационный запас (NPSHr), м | ~ 4.0 – 5.5 | Зависит от частоты вращения и подачи. Требует расчета доступного кавитационного запаса системы (NPSHa). |
| Частота вращения, об/мин | 2950 (синхронная для 2-полюсных двигателей) | Возможны исполнения на 1500 об/мин с другими параметрами |
| КПД, % | 68 – 72 | Максимальное значение в зоне номинальной подачи |
| Материал проточной части | Серый чугун СЧ20 | Для воды до 105°C. Возможны исполнения из стали 25Л, нержавеющей стали. |
| Исполнение по уплотнению вала | Торцовое уплотнение (ТИ), сальниковое (СН) | ТИ – предпочтительно для ответственных систем |
| Присоединительные размеры патрубков | Вход: Ду 100 (фланец PN16), Выход: Ду 80 (фланец PN16) | По ГОСТ 12815-80. Требуется уточнение по чертежу. |
Области применения и схемы установки
Насосы ЦНС 105-98 мм находят применение в следующих системах:
Типовая схема установки включает: всасывающий трубопровод с запорной арматурой и обратным клапаном (сеткой), насосный агрегат на раме, напорный трубопровод с запорной и регулирующей арматурой, манометры на входе и выходе, систему подпитки уплотнений (для ТИ). Обязательным условием является монтаж в сухом помещении на жестком, выровненном фундаменте.
Подбор и расчет. Кривая Q-H и рабочая точка
Подбор насоса заключается в определении такой модели, чья рабочая точка (пересечение характеристики насоса Q-H и характеристики сети Hс = Hг + ΣΔP) лежала бы в зоне максимального КПД. Для ЦНС 105-98 характеристика сети рассчитывается как сумма геометрической высоты подъема и всех потерь напора на трение и местные сопротивления в трубопроводе. Важно учитывать:
Монтаж, пусконаладка и эксплуатация
Монтаж должен проводиться в соответствии с паспортом и инструкцией завода-изготовителя. Ключевые этапы: центровка валов насоса и двигателя (допустимое биение – сотые доли мм), проверка легкости вращения ротора вручную, обвязка трубопроводами без передачи напряжений на корпус насоса.
Пусконаладка:
Эксплуатация и ТО:
Возможные неисправности и методы их устранения
| Неисправность | Возможная причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Насос не развивает давление и подачу | 1. Неправильное направление вращения. 2. Засорение всасывающего патрубка или фильтра. 3. Большая воздушность жидкости. 4. Сильный износ уплотнительных колец. | 1. Поменять фазы на двигателе. 2. Очистить фильтр, патрубок. 3. Проверить герметичность всасывающего тракта. 4. Заменить кольца, проверить зазоры. |
| Сильная вибрация и шум | 1. Кавитация. 2. Разбалансировка ротора. 3. Ослабление крепления фундаментных болтов. 4. Износ подшипников. | 1. Проверить NPSHa, повысить давление на всасе. 2. Остановить, проверить ротор на заклинивание, отбалансировать. 3. Подтянуть крепеж. 4. Заменить подшипники. |
| Перегрев подшипников | 1. Неправильная центровка. 2. Недостаток или загрязнение масла. 3. Чрезмерная осевая нагрузка. | 1. Произвести перецентровку. 2. Сменить масло, промыть полость. 3. Проверить осевые зазоры, состояние упорных подшипников. |
| Течь через уплотнение вала | 1. Износ торцового уплотнения. 2. Износ или неправильная набивка сальника. 3. Деформация или повреждение вала в месте уплотнения. | 1. Заменить пару трения ТИ. 2. Перебить сальник. 3. Проточить и напрессовать втулку или заменить вал. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается ЦНС от ЦНС «мм»?
Индекс «мм» обозначает модернизированную модель. Отличия могут касаться конструктивных улучшений: применение более эффективных рабочих колес с улучшенным КПД, использование торцовых уплотнений как базовой комплектации, модернизация опорных узлов и материалов. Технические параметры (Q, H) при этом остаются в том же диапазоне.
Можно ли регулировать производительность насоса ЦНС 105-98?
Да, основными способами являются:
Какой электродвигатель требуется для данного насоса и как его выбрать?
Требуется асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, на 3000 об/мин (синхронная скорость), степень защиты не ниже IP54, климатического исполнения У2 или У3 для помещений. Мощность выбирается по формуле: N = (ρ g Q H) / (3600 1000 ηн ηп), где ηн – КПД насоса (~0.7), ηп – КПД передачи (~1 для прямой). Получаем ~37 кВт. С учетом возможных колебаний напряжения, запуска под нагрузкой и работы в зоне повышенной подачи необходим стандартный запас 10-15%. Следовательно, оптимальный двигатель – 45 кВт. Для частотного регулирования запас лучше увеличить до 55 кВт.
Как правильно организовать всасывающую линию для предотвращения кавитации?
Необходимо минимизировать гидравлические потери на всасывании:
Каков межремонтный интервал и что входит в капитальный ремонт ЦНС?
Межремонтный интервал (МРИ) устанавливается на основе регламента завода-изготовителя и фактических условий эксплуатации. В среднем, текущий ремонт – каждые 4000-6000 часов, капитальный – 24000-26000 часов. В капитальный ремонт входит:
Можно ли перекачивать насосом ЦНС 105-98 жидкости, отличные от воды?
Да, но с существенными оговорками. Насос может работать с жидкостями, близкими к воде по плотности, вязкости (не более 20-25 сСт) и химической активности. При изменении плотности (ρ) пропорционально изменяется потребляемая мощность (N~ρ). При увеличении вязкости резко падают напор, подача и КПД, растет NPSHr. Для перекачки вязких жидкостей необходим пересчет характеристик по специальным графикам. Материал проточной части (чугун) накладывает ограничения по химической стойкости. Для агрессивных сред требуется специальное исполнение из соответствующих марок стали.