Насосы ЦНСГ

Насосы ЦНСГ: конструкция, технические характеристики и область применения

Насосы типа ЦНСГ представляют собой центробежные, секционные, многоступенчатые насосы горизонтального исполнения, предназначенные для перекачивания горячей воды. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: Ц – центробежный, Н – насос, С – секционный, Г – горячая вода. Данные агрегаты являются ключевым оборудованием в системах теплоснабжения, горячего водоснабжения, технологических процессах энергетических и промышленных объектов, где требуется обеспечение высокого напора при перекачке теплоносителя с температурой до 180°C.

Конструктивные особенности насосов ЦНСГ

Конструкция насоса ЦНСГ базируется на модульном принципе, что позволяет варьировать его напорные характеристики в широких пределах. Основные узлы и их назначение:

Корпус насоса (статор): Состоит из передней и задней крышек, а также нескольких секций (сегментов), соединенных между собой тяговыми шпильками. Количество секций напрямую определяет количество ступеней и, следовательно, конечный напор агрегата. Материал корпуса – чугун СЧ20 или сталь.
Ротор: Вращающийся узел, собранный на валу. Включает в себя комплект рабочих колес, дистанционные втулки, подшипниковые узлы и полумуфту привода. Валы изготавливаются из углеродистой стали. Рабочие колеса – из чугуна или латуни, в зависимости от модификации и требований к рабочей среде.
Рабочее колесо (крыльчатка): Каждое колесо расположено в своей секции корпуса. Конструкция – закрытого типа, с двумя дисками и лопастями между ними. Колеса насажены на вал с натягом и фиксируются шпонками.
Направляющий аппарат: Устанавливается за каждым рабочим колесом в корпусной секции. Преобразует кинетическую энергию потока в потенциальную (давление) и обеспечивает подвод жидкости к следующей ступени.
Уплотнения:
- Торцевые уплотнения вала: Применяются сальниковые уплотнения с набивкой из термостойких материалов (например, асбестовый шнур с графитовой пропиткой) или более современные торцевые (механические) уплотнения, обеспечивающие минимальные утечки и не требующие постоянной подтяжки.
- Уплотнения между секциями: Резиновые или паронитовые прокладки, обеспечивающие герметичность разъемных соединений корпуса.
Система охлаждения и подшипниковые узлы: Для отвода тепла от корпусов подшипников и сальниковых камер предусмотрена система охлаждения, подключаемая к техническому водопроводу. Подшипники – радиальные шариковые или роликовые, смазываемые консистентной смазкой.
Опорная рама (фундаментная плита): Общая литая или сварная рама, на которой монтируются насос и электродвигатель. Обеспечивает соосность и жесткость конструкции.

Принцип работы и технические характеристики

Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии, сообщаемой жидкости рабочим колесом, в энергию давления. Поток последовательно проходит через все ступени насоса, при этом давление на выходе каждой ступени суммируется. Таким образом, общий напор насоса пропорционален количеству ступеней. Основные технические параметры, регламентируемые ГОСТ 10407-87 (Насосы центробежные секционные. Типы и основные параметры):

Параметр	Диапазон значений для ЦНСГ	Примечание
Подача (Q)	от 45 до 360 м³/ч	Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени.
Напор (H)	от 100 до 650 м. вод. ст.	Суммарный напор, развиваемый всеми ступенями.
Температура перекачиваемой среды	до +180 °C	Требует обязательной системы охлаждения подшипников и сальников.
Допустимое избыточное давление на входе	до 6.0 МПа (60 кгс/см²)	Важный параметр для работы в закрытых системах теплоснабжения.
Номинальное давление на выходе (корпус)	до 25.0 МПа (250 кгс/см²)	Зависит от толщины стенок и материала корпуса.
Частота вращения	2950 об/мин (синхронная для 2-полюсных двигателей)	Стандартная скорость для насосов данного типа.
Мощность электродвигателя (N)	от 55 до 1250 кВт	Подбирается с запасом 10-15% от мощности на валу насоса.

Маркировка насосов ЦНСГ

Маркировка по ГОСТ имеет вид: ЦНСГ X-Y-Z, где:

ЦНСГ – тип насоса.
X – подача насоса в м³/ч, деленная на 10 (например, 180 м³/ч будет обозначено как 18).
Y – напор насоса в метрах водяного столба, деленный на 10 (например, 500 м будет обозначено как 50).
Z – модификация или обозначение применяемого уплотнения (например, «М» – с механическим торцевым уплотнением, «Н» – на горячую воду, «И» – исполнение из коррозионно-стойких материалов).

Пример: Насос ЦНСГ 180-500. Это означает: центробежный секционный насос для горячей воды с подачей 180 м³/ч и напором 500 м. вод. ст.

Область применения и схемы установки

Насосы ЦНСГ применяются в следующих системах:

Тепловые сети (котельные, ТЭЦ): В качестве сетевых насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя по магистральным и распределительным сетям. Работают с высокими параметрами температуры и давления.
Системы горячего водоснабжения (ГВС): Для поддержания необходимого давления в разветвленных системах ГВС жилых и промышленных зданий.
Промышленные технологические процессы: Перекачка горячих жидкостей (конденсата, технологических растворов, масел) в химической, нефтеперерабатывающей, металлургической отраслях.
Системы подпитки теплосетей и котлов: В качестве подпиточных насосов, компенсирующих утечки в закрытых системах.

Типовая схема установки включает: насосный агрегат (насос+двигатель на общей плите), запорную арматуру на входе и выходе (задвижки с электроприводом), обратный клапан после насоса, систему контроля давления и температуры, систему охлаждения подшипников, дренаж и воздушники. Обязательна установка виброизолирующих оснований и гибких вставок для компенсации тепловых расширений и вибрации.

Сравнение с насосами типа ЦНС

Насосы ЦНС (для холодной воды) и ЦНСГ имеют схожую конструктивную схему, но критически отличаются материалами исполнения и системой охлаждения.

Критерий	ЦНС (холодная вода)	ЦНСГ (горячая вода)
Температура перекачиваемой среды	До +105 °C	До +180 °C
Система охлаждения подшипников	Может отсутствовать или быть упрощенной	Обязательна, с независимым подводом охлаждающей воды
Конструкция корпуса и ротора	Рассчитана на меньшие тепловые деформации	Учтены тепловые расширения, возможны компенсационные зазоры
Материалы уплотнений	Стандартная резина, паронит	Термостойкие материалы (фторопласт, терморасширенный графит)

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж должен производиться на жесткий, выверенный горизонтальный фундамент с точной центровкой валов насоса и электродвигателя. Перед первым пуском обязательна промывка трубопроводов. Эксплуатационные требования:

Пуск: Производить при закрытой задвижке на напорном трубопроводе для снижения пускового тока. После выхода на номинальные обороты задвижка плавно открывается.
Контроль параметров: Непрерывный мониторинг температуры подшипников (не должна превышать +70°C), давления на входе и выходе, расхода охлаждающей воды, уровня вибрации.
Техническое обслуживание (ТО):
- Ежесменное: Визуальный контроль, проверка на отсутствие течей.
- Ежемесячное: Контроль затяжки фундаментных болтов и шпилек корпуса, смазка подшипников.
- Капитальный ремонт (раз в 2-3 года или по наработке): Полная разборка, проверка зазоров между рабочими колесами и направляющими аппаратами, замена изношенных деталей (уплотнительных колец, втулок), при необходимости – балансировка ротора в сборе, замена подшипников и уплотнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем обусловлена необходимость охлаждения подшипниковых узлов у насосов ЦНСГ?

Тепло от горячего корпуса насоса (до 180°C) передается валу и далее подшипниковым узлам. Рабочая температура стандартных подшипников качения и консистентной смазки ограничена (обычно до 90-120°C). Без принудительного охлаждения подшипники перегреются, смазка потеряет свойства, что приведет к заклиниванию вала и аварии. Охлаждающая вода отводит избыточное тепло, поддерживая температуру в допустимом диапазоне.

Как правильно подобрать насос ЦНСГ для конкретной системы?

Подбор осуществляется по совмещенному графику рабочих характеристик (подача-напор) насоса и гидравлической характеристики сети. Ключевые шаги:

Определение расчетной подачи (м³/ч) исходя из тепловой нагрузки или потребления.
Расчет требуемого напора с учетом гидравлических потерь в трубопроводах, арматуре, теплообменниках, а также необходимого свободного напора у потребителя и геодезической высоты системы.
Выбор насоса, рабочая точка которого (пересечение его характеристики и характеристики сети) лежит в зоне максимального КПД (обычно в средней части характеристики).
Проверка кавитационного запаса: давление на входе в насос должно превышать давление насыщенных паров перекачиваемой горячей воды с запасом (NPSHа > NPSHr).

Рекомендуется привлекать для расчетов инженеров-проектировщиков или специалистов заводов-изготовителей.

Какие основные причины выхода из строя насосов ЦНСГ и как их избежать?

Кавитация: Характерный шум, вибрация, эрозия рабочих колес. Причина: Недостаточное давление на входе. Решение: Обеспечить необходимый подпор, проверить герметичность всасывающего трубопровода.
Перегрев подшипников: Причина: Прекращение подачи охлаждающей воды, износ подшипника, недостаток или деградация смазки. Решение: Контроль системы охлаждения, регулярное ТО.
Течь через торцевое уплотнение: Причина: Износ пар трения, попадание абразивных частиц, перекос при монтаже. Решение: Замена уплотнения, установка фильтров на входе, точная центровка.
Падение напора и подачи: Причина: Износ рабочих колес и уплотнительных колец, заклинивание обратного клапана, засорение трубопровода. Решение: Диагностика, вскрытие и ремонт.
Сильная вибрация: Причина: Разбалансировка ротора (например, из-за неравномерного износа или кавитации), ослабление фундаментных креплений, износ подшипников. Решение: Балансировка ротора, проверка креплений.

В чем преимущество механических торцевых уплотнений (МТУ) перед сальниковой набивкой в насосах ЦНСГ?

МТУ обеспечивают существенно меньшие утечки (капельные, а не струйные), не требуют постоянной подтяжки и регулировки в процессе эксплуатации, имеют больший ресурс. Это снижает эксплуатационные затраты, потери теплоносителя и повышает безопасность. Однако их первоначальная стоимость выше, а для работы с загрязненными средами требуются специальные исполнения. Сальниковая набивка проще и дешевле, но нуждается в регулярном обслуживании и системе уплотнительной воды для охлаждения и смазки.

Можно ли использовать насос ЦНСГ для перекачки холодной воды или других жидкостей?

Да, конструктивно насос ЦНСГ справится с этой задачей, и его применение даже может быть оправдано запасом прочности. Однако с экономической точки зрения это нецелесообразно. Насосы ЦНС (для холодной воды) при аналогичных параметрах подачи и напора стоят дешевле, так как изготавливаются без учета систем охлаждения и из материалов, рассчитанных на меньшие температурные нагрузки. Использование ЦНСГ для холодных сред ведет к необоснованному удорожанию проекта.

Заключение

Насосы типа ЦНСГ остаются надежным, проверенным временем решением для задач, связанных с перекачкой горячей воды под высоким давлением. Их секционная конструкция обеспечивает гибкость в настройке напорных характеристик, а специальное исполнение позволяет работать в тяжелых температурных условиях. Правильный подбор, грамотный монтаж, соблюдение регламентов пусконаладки и технического обслуживания являются залогом долговечной и бесперебойной работы этих агрегатов в составе ответственных систем теплоснабжения и промышленных технологических линий. При модернизации существующих систем следует рассматривать возможность замены устаревших сальниковых уплотнений на современные торцевые для повышения энергоэффективности и снижения эксплуатационных расходов.