Насосы ЦНСГ 60-198 (Q=60м3/ч, H=198м)

Насосы ЦНСГ 60-198: технические характеристики, конструкция и область применения

Насос ЦНСГ 60-198 представляет собой многосекционный консольный центробежный насос с горизонтальным разъемом корпуса, предназначенный для перекачивания чистой воды (кроме морской) с температурой до 105°С, имеющей водородный показатель pH=6-9 и содержащей механические примеси не более 0.1% по массе, с размером твердых частиц до 0.1 мм. Буквенно-цифровое обозначение расшифровывается следующим образом: Ц – центробежный, Н – насос, С – секционный, Г – горизонтальный, 60 – подача в м³/ч, 198 – напор в метрах водяного столба.

Конструктивные особенности и принцип действия

Насос ЦНСГ 60-198 относится к классу секционных насосов. Его основное отличие от спиральных одноступенчатых насосов заключается в конструкции проточной части, которая состоит из нескольких последовательно соединенных ступеней (секций), расположенных в общем корпусе с горизонтальным разъемом. Каждая ступень включает в себя направляющий аппарат и рабочее колесо. Все рабочие колеса насажены на общий вал. Жидкость, последовательно проходя через каждую ступень, получает дополнительную энергию, что позволяет достигать высоких значений напора при относительно компактных габаритах агрегата.

Основные узлы насоса:

• Корпус с крышкой: Изготавливается из чугуна СЧ20 (реже из стали). Имеет горизонтальный разъем, что обеспечивает удобный доступ к внутренним элементам (ротору, направляющим аппаратам) для осмотра и ремонта без отсоединения трубопроводов.
• Ротор: Вращающийся узел, состоящий из вала (сталь 40 или 40Х), рабочих колес (СЧ20 или нержавеющая сталь), дистанционных втулок и защитной втулки. Ротор опирается на два подшипника качения.
• Направляющие аппараты: Чугунные, формируют каналы для подвода жидкости от выхода одной ступени ко входу следующей. Уплотнения между ступенями обеспечиваются резиновыми кольцами.
• Уплотнения вала: Применяются сальниковые уплотнения с мягкой набивкой (асбестовый или безасбестовый шнур) и торцевые (механические) уплотнения. Выбор типа уплотнения зависит от параметров перекачиваемой среды и требований к герметичности.
• Опорный кронштейн (станина): Служит основанием для монтажа корпуса насоса и обеспечивает крепление подшипниковых узлов.
• Система подшипников: Обычно используются радиальные шарикоподшипники и радиально-упорный подшипник для восприятия осевых усилий. Полости подшипников заполняются консистентной смазкой.

Основные технические характеристики

Номинальные параметры насоса ЦНСГ 60-198 соответствуют точке максимального КПД на его рабочей характеристике. Важно понимать, что реальные параметры зависят от частоты вращения и могут регулироваться в определенных пределах.

Таблица 1. Основные технические параметры насоса ЦНСГ 60-198

Параметр	Значение	Единица измерения	Примечание
Подача (Q)	60	м³/ч	Номинальная
Напор (H)	198	м	Номинальный
Частота вращения (n)	2950	об/мин	Синхронная для электродвигателя 2p=2
Допустимый кавитационный запас (NPSHr)	~4.0-5.0	м	Требует уточнения по кавитационной характеристике
КПД (η)	~68-72%	—	В зоне оптимальной работы
Мощность на валу (Pп)	~45-48	кВт	При номинальных параметрах и плотности воды 1000 кг/м³
Масса насоса (без электродвигателя)	~280-320	кг	Зависит от исполнения и материала

Рабочие характеристики и регулирование

Насос ЦНСГ 60-198 имеет типичную для центробежных насосов падающую характеристику «напор-подача» (H-Q). С увеличением подачи напор снижается, а потребляемая мощность растет. Максимальный КПД достигается в зоне, близкой к номинальной подаче (60 м³/ч). Эксплуатация насоса в зонах малых подач (близких к закрытой задвижке) нежелательна из-за перегрева жидкости и повышенных радиальных нагрузок на вал.

Регулирование параметров насосной установки возможно несколькими способами:

• Дросселирование: Наиболее простой, но наименее экономичный метод. Регулирование осуществляется задвижкой на напорном трубопроводе, что увеличивает гидравлические потери.
• Изменение частоты вращения: Наиболее эффективный способ. Использование частотного преобразователя (ЧП) для управления электродвигателем позволяет плавно изменять подачу и напор в соответствии с законом пропорциональности (Q₁/Q₂ = n₁/n₂; H₁/H₂ = (n₁/n₂)²). Это значительно снижает энергопотребление.
• Обточка рабочих колес: Метод одноразового изменения характеристики. Уменьшение диаметра рабочих колес приводит к пропорциональному снижению подачи и напора.

Подбор электродвигателя и требования к монтажу

Мощность электродвигателя для привода насоса выбирается с запасом на возможные колебания параметров сети и плотности перекачиваемой среды. Для ЦНСГ 60-198 рекомендуется электродвигатель мощностью 55 кВт (тип, например, АИР200L2 или аналогичный во взрывозащищенном исполнении, если требуется).

Критические требования к монтажу:

• Фундамент должен быть массивным, жестким, исключающим вибрации. Насос устанавливается на анкерные болты с точной выверкой по осям и горизонтали.
• Обязательная центровка валов насоса и электродвигателя с использованием щупов или лазерного центровочного прибора. Некачественная центровка – основная причина вибрации и выхода из строя подшипников и уплотнений.
• На всасывающем трубопроводе рекомендуется установка прямого участка длиной не менее 5-7 диаметров перед фланцем насоса для выравнивания потока. Обязательна установка запорной арматуры и обратного клапана с сеткой на всасывающем патрубке.
• Напорный трубопровод должен быть оснащен запорной арматурой, обратным клапаном (после насоса) и манометром.
• Для сальникового уплотнения необходимо организовать подвод уплотнительной жидкости (отвод от напорной магистрали через редукционный клапан или от внешнего источника).

Области применения и эксплуатационные ограничения

Насосы типа ЦНСГ 60-198 нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства благодаря своей надежности и высоким параметрам.

Таблица 2. Области применения насоса ЦНСГ 60-198

Отрасль	Конкретное применение	Особые требования / Исполнение
Водоснабжение и водоотведение	Повысительные станции в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, станции второго подъема, подача воды на очистные сооружения.	Исполнение для чистой воды. Материалы, разрешенные для контакта с питьевой водой.
Промышленность	Подача питательной воды в паровые котлы низкого и среднего давления, технологические линии, системы охлаждения и оборотного водоснабжения.	Для котловой питательной воды – исполнение с рабочими колесами из нержавеющей стали. При температуре выше 105°С требуется специальное исполнение.
Ирригация и мелиорация	Оросительные системы, системы осушения.	Стандартное исполнение.
Противопожарные системы	Насосы повышения давления в системах пожаротушения (в качестве рабочих единиц, требует подтверждения соответствия нормам).	Должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 53288 и др.

Эксплуатационные ограничения: Запрещена работа на жидкостях, содержащих абразивные частицы в концентрации выше допустимой, химически агрессивных по отношению к материалам проточной части, с высокой вязкостью, а также на морской воде без специального исполнения. Работа «на сухую» (без жидкости) недопустима, так как приводит к мгновенному перегреву и заклиниванию торцевых уплотнений и рабочих колес.

Техническое обслуживание и типовые неисправности

Плановое техническое обслуживание включает визуальный контроль, проверку уровня вибрации, температуры подшипников, герметичности уплотнений, подтяжку крепежных соединений. Периодически (раз в 1-2 года в зависимости от наработки) требуется капитальный ремонт: разборка, дефектация, замена изношенных деталей (уплотнительных колец, втулок, набивки сальника), проверка биения вала, при необходимости – балансировка ротора в сборе.

Типовые неисправности и их причины:

• Снижение подачи и напора: Износ рабочих колес и уплотнительных колец, кавитация, засорение всасывающего фильтра или трубопровода, неправильное направление вращения.
• Повышенная вибрация и шум: Разбалансировка ротора, кавитация, износ подшипников, некачественная центровка, попадание воздуха во всасывающую линию.
• Течь через уплотнение вала: Износ сальниковой набивки или пар трения механического уплотнения, отсутствие или низкое давление уплотнительной жидкости (для сальника).
• Перегрев подшипников: Недостаток или старение смазки, чрезмерная затяжка подшипниковых узлов, перекосы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Сколько ступеней в насосе ЦНСГ 60-198 и как это определить?

Количество ступеней определяется требуемым напором. Для достижения напора 198 м при типовом напоре одной ступени около 22-25 м (для данного типоразмера) насос имеет 9 ступеней. Точное количество указано в маркировочной табличке на корпусе и в паспорте изделия.

2. Можно ли использовать этот насос для перекачки горячей воды с температурой 120°С?

Нет, стандартное исполнение насоса ЦНСГ рассчитано на температуру перекачиваемой среды до 105°С. Для температуры 120°С необходимо специальное исполнение: иная конструкция узла уплотнения вала (возможно, с охлаждаемой камерой), применение термостойких уплотнений и, возможно, иная марка подшипниковой смазки. Необходимо консультироваться с заводом-изготовителем.

3. Что означает индекс в маркировке, например, ЦНСГ 60-198…УХЛ4?

Это климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150. «УХЛ» означает, что насос предназначен для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом. Цифра «4» обозначает, что оборудование предназначено для работы в закрытых помещениях с искусственным регулированием климатических условий (отапливаемые цеха, насосные станции).

4. Как правильно организовать систему подпитки сальникового уплотнения?

Для сальникового уплотнения необходим подвод чистой, обессоленной (для котловой воды) жидкости под давлением, на 0,5-1,5 атм превышающим давление во всасывающей камере насоса. Обычно организуется отбор от напорного патрубка насоса через редукционный клапан и фильтр тонкой очистки. Альтернатива – подача от внешней системы технической воды соответствующего качества. Цель – обеспечить смазку, охлаждение и предотвращение попадания абразивных частиц в зону уплотнения.

5. Чем отличается ЦНСГ от ЦНС?

Основное отличие – материал и некоторые конструктивные элементы. Насосы ЦНС (центробежные насосы секционные) имеют корпус и крышку из углеродистой или легированной стали, что позволяет работать с более высокими температурами и давлениями, а также с некоторыми агрессивными средами. ЦНСГ – чугунные, для менее агрессивных условий. Также могут быть отличия в опорной конструкции.

6. Какой минимальный требуемый кавитационный запас (NPSH_r) для этой модели?

Точное значение NPSH_r для конкретного насоса указано в его кавитационной характеристике, предоставляемой заводом-изготовителем. Для типового насоса ЦНСГ 60-198 при номинальной подаче это значение обычно находится в диапазоне 4.0 – 5.0 метров. Для надежной работы без кавитации доступный кавитационный запас установки (NPSH_a) должен превышать NPSH_r не менее чем на 0.5-1.0 м.

7. Допустима ли работа насоса при закрытой задвижке на напорном трубопроводе?

Кратковременная работа (не более 2-3 минут) допустима только для запуска электродвигателя в целях ограничения пускового тока. Длительная работа при закрытой или сильно прикрытой задвижке запрещена. В этом режиме вся подводимая энергия преобразуется в тепло, что приводит к быстрому нагреву жидкости в корпусе насоса, ее вскипанию, деформации деталей, заклиниванию ротора и разрушению уплотнений.