Насосы ЦНСН

Насосы ЦНСН: конструкция, принцип действия, сфера применения и технические характеристики

Насосы типа ЦНСН представляют собой многосекционные центробежные насосы, спроектированные для перекачивания нейтральных жидкостей, близких по свойствам к воде, с температурой от 0 до 80°C. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: Ц – центробежный, Н – насос, С – секционный, Н – для нейтральных жидкостей. Данные агрегаты являются ключевым оборудованием в системах водоснабжения, энергетике, ирригации и промышленных технологических линиях, где требуется создание высокого напора при сравнительно небольшой подаче.

Конструктивные особенности насосов ЦНСН

Основной отличительной чертой насосов ЦНСН является их модульная (секционная) конструкция. Агрегат собирается из нескольких последовательно соединенных одноступенчатых секций, каждая из которых состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата. Количество секций определяет конечный напор насоса: чем больше секций, тем выше напор. Все секции стянуты между собой шпильками, образуя единый жесткий корпус.

Основные узлы насоса ЦНСН:

Проточная часть (секции): Включает в себя чугунные или стальные корпусные детали, рабочие колеса (из чугуна, латуни или нержавеющей стали) и направляющие аппараты. Секции уплотняются прокладками.
Вал ротора: Составной вал, собранный на конусной шпонке, вращается в подшипниках скольжения или качения. Для разгрузки от осевого усилия и фиксации ротора в осевом направлении применяется упорный подшипник.
Уплотнения: С торцов насос уплотняется сальниковыми устройствами с мягкой набивкой или торцевыми механическими уплотнениями (ТМУ). Сальниковые камеры, как правило, имеют кольцевые полости для подачи затворной воды, охлаждающей и уплотняющей набивку.
Опорная рама (станина): Литая или сварная конструкция, на которой монтируются насос и электродвигатель.
Муфта соединения: Жесткая или упругая муфта, передающая крутящий момент от электродвигателя к валу насоса. Защитный кожух муфты является обязательным элементом безопасности.

Принцип действия и рабочие характеристики

Принцип работы основан на преобразовании кинетической энергии в потенциальную энергию давления. Жидкость, поступающая во всасывающий патрубок первой секции, захватывается лопатками вращающегося рабочего колеса. Под действием центробежной силы она отбрасывается к периферии колеса, приобретая скорость и давление, и попадает в неподвижный направляющий аппарат. В направляющем аппарате скорость потока частично преобразуется в давление, после чего жидкость направляется во всасывающую полость следующей секции. Процесс повторяется в каждой последующей секции, что приводит к последовательному, ступенчатому наращиванию давления на выходе из насоса.

Основные параметры насосов ЦНСН:

Подача (Q): Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени (м³/ч). Для ЦНСН обычно лежит в диапазоне от 5 до 500 м³/ч.
Напор (H): Приращение удельной энергии жидкости на выходе из насоса относительно входа (м вод. ст.). Определяется количеством ступеней и может достигать 1000 м и более.
Мощность (N): Потребляемая мощность на валу насоса (кВт). Зависит от подачи, напора, плотности жидкости и КПД агрегата.
Частота вращения (n): Как правило, 2900-3000 об/мин (высокооборотные) или 1450-1500 об/мин (тихоходные).
Допустимый кавитационный запас (Δh_доп): Критический параметр, определяющий условия бескавитационной работы. Для его обеспечения часто требуется установка насоса под заливом или использование бустерных насосов.

Маркировка и типоразмерный ряд

Маркировка насосов ЦНСН выполняется по ГОСТ или техническим условиям производителя. Пример: ЦНСН 100-196.

ЦНСН – тип насоса.
100 – номинальная подача в м³/ч.
196 – номинальный напор в м вод. ст., создаваемый одной ступенью (секцией).

Количество ступеней указывается отдельно, например, «ЦНСН 100-196, 5 ступеней» – общий напор ≈ 196

5 = 980 м.

Области применения

Энергетика: Питательные насосы для котлов, насосы подпитки тепловых сетей, циркуляционные насосы в системах охлаждения.
Водоснабжение: Станции второго и последующих подъемов в системах хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, повысительные насосные станции.
Промышленность: Технологические линии, требующие высокого давления (мойка, опреснение, гидротранспорт).
Ирригация и мелиорация: Оросительные системы, особенно в условиях необходимости подачи воды на большие расстояния или высоты.

Сравнительная таблица характеристик некоторых моделей ЦНСН

Модель насоса	Подача, Q (м³/ч)	Напор на 1 ступень, H (м)	Кол-во ступеней (тип.)	Мощность, N (кВт)	Частота вращения, n (об/мин)
ЦНСН 38-44	38	44	2-10	7.5-55	2950
ЦНСН 60-66	60	66	2-10	18.5-160	2950
ЦНСН 100-196	100	196	2-6	110-500	2950
ЦНСН 180-530	180	530	2-4	400-1250	2985
ЦНСН 300-120	300	120	2-8	160-1000	1450

Особенности монтажа, эксплуатации и ремонта

Монтаж насосов ЦНСН требует тщательного выравнивания агрегата по осям валов насоса и двигателя. Фундамент должен обладать достаточной массой для гашения вибраций. На всасывающем трубопроводе обязательна установка запорной арматуры и сетчатого фильтра. На напорном трубопроводе необходимы запорная арматура и обратный клапан.

Эксплуатация требует контроля за:

Давлением на входе (для предотвращения кавитации).
Температурой подшипников и сальниковых уплотнений.
Вибрацией и шумом агрегата.
Подачей затворной воды в сальники (при использовании мягкой набивки).

Ремонт насосов ЦНСН, как правило, носит планово-предупредительный характер и связан с заменой изношенных проточных частей (рабочих колес, направляющих аппаратов, втулок), ремонтом вала, заменой уплотнений и подшипниковых узлов. Секционная конструкция упрощает разборку и замену отдельных компонентов.

Преимущества и недостатки насосов ЦНСН

Преимущества:

Возможность создания высокого напора в широком диапазоне подач.
Унификация и взаимозаменяемость секций и деталей внутри одного типоразмера.
Относительно высокий КПД (до 80% и более для крупных моделей).
Надежность и длительный срок службы при правильной эксплуатации.
Плавная характеристика напора.

Недостатки:

Сложность конструкции и ремонта по сравнению с одноступенчатыми насосами.
Большие габариты и масса.
Высокие требования к качеству монтажа и центровки.
Чувствительность к кавитации, требующая обеспечения необходимого подпора на всасывании.
Ступенчатое регулирование напора (изменением количества рабочих ступеней) затруднено в рабочем режиме.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем насос ЦНСН отличается от насоса ЦНС?

Насосы ЦНС (секционные, спиральные) имеют аналогичную секционную конструкцию, но отличаются способом отвода жидкости из ступеней. В ЦНСН каждая ступень оснащена своим направляющим аппаратом, в то время как в классическом ЦНС несколько ступеней могут быть объединены в общем спиральном отводе. Конструкция с направляющими аппаратами (ЦНСН) часто обеспечивает более высокий КПД и лучше подходит для работы на чистых жидкостях.

Как правильно подобрать количество ступеней для насоса ЦНСН?

Количество ступеней подбирается исходя из требуемого полного напора системы (H_сист) и напора, создаваемого одной ступенью выбранной модели (H_1ст) при заданной подаче. Расчетное число ступеней: n = H_сист / H_1ст. Полученное значение округляется в большую сторону до целого числа. Важно использовать для расчета характеристику ступени именно при рабочей подаче, а не номинальную.

Какие уплотнения вала предпочтительнее: сальниковые или торцевые (ТМУ)?

Выбор зависит от условий эксплуатации. Сальниковое уплотнение (набивка) проще, ремонтопригоднее и дешевле, но требует постоянной подачи затворной воды для охлаждения и смазки, имеет незначительную допустимую утечку. Торцевое механическое уплотнение (ТМУ) обеспечивает полную герметичность (нулевые утечки), не требует обслуживания в процессе работы, но имеет более высокую стоимость и чувствительно к наличию абразивных частиц в перекачиваемой жидкости.

Почему насос ЦНСН сильно вибрирует и греются подшипники?

Основные причины повышенной вибрации и перегрева подшипников:

Нарушение центровки валов насоса и электродвигателя.
Износ или разрушение подшипников.
Дисбаланс ротора вследствие износа рабочих колес или попадания посторонних предметов.
Кавитация при работе в режиме, далеком от оптимальной подачи, или при недостаточном давлении на всасывании.
Недостаточное или избыточное количество смазки в подшипниковых узлах.

Требуется немедленная остановка насоса, диагностика и устранение неисправности.

Как регулировать производительность насоса ЦНСН?

Основные методы регулирования:

Дросселирование задвижкой на напорном трубопроводе. Наиболее простой, но наименее экономичный способ, ведущий к потерям энергии.
Изменение частоты вращения вала с помощью частотного преобразователя (ЧРП). Наиболее энергоэффективный метод, позволяющий плавно изменять параметры насоса в широком диапазоне.
Перепуск части жидкости с напора на всасывание через байпасную линию. Применяется для обеспечения минимально допустимой подачи насоса.
Обточка рабочих колес. Статический метод, применяемый для незначительного постоянного снижения напорно-расходной характеристики.

Каков средний срок службы насосов ЦНСН и от чего он зависит?

Номинальный срок службы до капитального ремонта для насосов ЦНСН составляет 25-30 тысяч часов при работе в номинальном режиме на чистой воде. Фактический срок сильно зависит от условий эксплуатации: агрессивности перекачиваемой среды, наличия абразивных частиц, стабильности режима работы (избегание работы в зонах малых подач), качества технического обслуживания (своевременная замена уплотнений, смазки, контроль вибрации).