Насосы фекальные консольные

Насосы фекальные консольные: конструкция, применение и технические аспекты

Фекальные консольные насосы представляют собой специализированный тип центробежных насосов, предназначенных для перекачивания загрязненных жидкостей, сточных вод, хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, содержащих крупные твердые включения и волокнистые материалы. Их ключевое отличие от погружных или самовсасывающих фекальных насосов заключается в консольной схеме расположения рабочего колеса, что обеспечивает свободный проход твердых частиц и высокую ремонтопригодность агрегата.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция фекального консольного насоса (тип «СД» по отечественной классификации) базируется на горизонтальном одноступенчатом центробежном насосе с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу. Основные узлы включают:

• Корпус насоса (спиральный отвод): Изготавливается из чугуна СЧ20, высокопрочного чугуна с шаровидным графитом или стали, часто с защитным покрытием. Имеет разъемную конструкцию (осевой разъем) или моноблочное исполнение с задним съемным покрывающим диском, что обеспечивает доступ к проточной части без отсоединения трубопроводов.
• Рабочее колесо: Выполняется открытого или однодискового типа с 2-3 лопастями специальной геометрии (чаще всего винтовой или v-образной). Материал — износостойкий чугун, легированная сталь или полимерные композиции. Ключевая особенность — увеличенные зазоры и проточные каналы, способные пропускать твердые предметы размером до 50-150 мм в зависимости от модификации.
• Вал: Устанавливается консольно, опираясь на подшипниковый узел, вынесенный за пределы корпуса насоса. Это исключает контакт опор с перекачиваемой средой. Вал проходит через уплотнительный узел.
• Уплотнение вала: Применяются два основных типа. Сальниковое уплотнение с набивкой из графита или тефлона для универсальных условий. Торцевое (механическое) уплотнение из карбида кремния/вольфрама для сред с абразивными включениями, обеспечивающее нулевую утечку.
• Подшипниковый узел: Обычно состоит из двух радиальных шариковых или роликовых подшипников и одного упорного, смонтированных в массивном чугунном корпусе. Имеет систему жидкой (масляной) или консистентной смазки.
• Фундаментная плита: Общая для насоса и электродвигателя, обеспечивает жесткость и соосность конструкции, упрощает монтаж и обслуживание.

Принцип действия основан на центробежной силе: вращение рабочего колеса сообщает кинетическую энергию жидкости, которая затем преобразуется в давление в спиральном отводе. Крупные включения, попавшие в проточную часть, свободно проходят через увеличенные межлопастные каналы и выбрасываются в напорный патрубок.

Сфера применения и классификация

Фекальные консольные насосы используются в системах водоотведения, где требуется надежная работа на загрязненных средах:

• Магистральные канализационные насосные станции (КНС) хозяйственно-бытовой канализации.
• Промышленные КНС на предприятиях целлюлозно-бумажной, пищевой, металлургической промышленности.
• Системы отвода ливневых стоков с песколовками.
• Перекачка осадков и иловых масс на очистных сооружениях.
• Орошение сельскохозяйственными стоками.

Классификация осуществляется по нескольким параметрам:

• По типу рабочего колеса: С открытым/однодисковым колесом для сред с очень крупными включениями; с закрытым двухдисковым колесом для сред с повышенным содержанием абразива, но меньшим размером частиц.
• По материалу проточной части: Чугунные (стандарт); износостойкие (высокохромистый чугун, сталь Hardox); коррозионностойкие (нержавеющая сталь AISI 304/316); с полимерным покрытием (эпоксидное, полиуретановое).
• По способу подвода: С традиционным боковым подводом; с осевым (коаксиальным) подводом, улучшающим гидравлику входа и кавитационные качества.

Ключевые технические характеристики и подбор

Основные параметры для подбора насоса:

• Подача (Q): Диапазон от 10 до 1500 м³/ч и более.
• Напор (H): От 10 до 100 метров водяного столба.
• Допустимый размер твердых включений: От 15 до 150 мм (стандартные ряды: 50, 80, 100 мм).
• Концентрация твердых веществ: Обычно до 4-5% по массе, для специальных исполнений — до 10-12%.
• Рабочая температура среды: Как правило, до 80°C для стандартных исполнений.
• Мощность электродвигателя (N): Определяется по формуле N = (ρ g Q H) / (η 1000), где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, η — полный КПД насоса (обычно 0.5-0.75). Обязателен запас мощности 10-15%.

Примерный ряд параметров фекальных консольных насосов типа СД

Модель (усл.)	Подача, Q (м³/ч)	Напор, H (м)	Допустимый размер частиц (мм)	Частота вращения (об/мин)	Мощность двигателя, N (кВт)
СД 50/20	50	20	50	1450	7.5
СД 200/20	200	20	80	960	22
СД 400/40	400	40	100	1450	75
СД 800/30	800	30	120	730	110

Требования к монтажу и эксплуатации

Правильный монтаж критически важен для безотказной работы. Насос устанавливается на жесткий железобетонный фундамент, анкерные болты заливаются безусадочным раствором. Обязательна центровка валов насоса и двигателя по полумуфтам (допустимое биение не более 0.05-0.1 мм). На напорном трубопроводе необходимо установить обратный клапан и задвижку. Всасывающий трубопровод должен иметь непрерывный подъем к насосу не менее 1%, диаметр — не меньше патрубка насоса, исключать воздушные мешки. Запуск осуществляется только при заполненной проточной части. Эксплуатация требует регулярного контроля:

• Вибрации (не должна превышать 4.5-7.1 мм/с в зависимости от частоты вращения).
• Температуры подшипников (норма +70°C, максимум +90°C).
• Состояния уплотнения (допустимая капельная утечка для сальника — 30-60 кап./мин).
• Смазки подшипникового узла (замена масла каждые 10 тыс. часов).

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами фекальных насосов

Преимущества:

• Высокая ремонтопригодность. Все основные узлы доступны без демонтажа трубопроводов.
• Возможность работы на сухом ходу (кратковременно) без катастрофических последствий, в отличие от погружных насосов.
• Удобство визуального и инструментального контроля за состоянием подшипников, уплотнения.
• Большой ресурс за счет массивной конструкции и вынесенного подшипникового узла.
• Не требует сложных систем автоматики и подъемных механизмов, как погружные аналоги.

Недостатки:

• Большие габариты и площадь для монтажа, необходимость в фундаменте.
• Обязательное требование к положительному подпору на всасывании (NPSH). Самовсасывающей способностью не обладают.
• Более высокий уровень шума по сравнению с погружными насосами.
• Требуют защиты от замерзания при установке в неотапливаемых помещениях.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между консольным фекальным и погружным фекальным насосом?

Консольный насос — агрегат сухой установки, требующий отдельного монтажного места и положительного подпора на входе. Погружной насос работает, будучи полностью погруженным в перекачиваемую среду, что отводит тепло от двигателя и не требует специальной подготовки площадки. Консольные насосы выбирают для стационарных КНС с высокой надежностью и легким доступом для обслуживания, погружные — для скважин, резервуаров или КНС с ограниченным пространством.

Как правильно выбрать материал проточной части насоса?

Выбор материала определяется химическим и абразивным составом стоков. Для стандартных хозяйственно-бытовых стоков достаточно чугуна СЧ20. Для стоков с повышенным содержанием песка, шлама, абразивных частиц необходим высокохромистый чугун (например, Cr27) или сталь с износостойким покрытием. Для химически агрессивных сред (pH выходит за пределы 6-9, наличие солей, кислот) применяется нержавеющая сталь AISI 316 или полимерные покрытия (эпоксидные, полиуретановые).

Какие основные причины выхода из строя фекальных консольных насосов?

• Кавитация: Возникает при недостаточном подпоре на всасывании, приводит к эрозии лопастей рабочего колеса и вибрации.
• Износ уплотнения вала: При работе на средах с высоким содержанием абразива без промывки сальника или при неправильном выборе типа механического уплотнения.
• Перегрузка подшипникового узла: Вызвана нарушением центровки, попаданием жидкости в масло, неправильной смазкой.
• Забивание проточной части: Попадание предметов, размер которых превышает паспортный допуск насоса (тряпки, строительный мусор).

Как бороться с засорением рабочего колеса волокнистыми материалами?

Для перекачки стоков с большим количеством текстиля, волокон, гигиенических изделий рекомендуется выбирать насосы с рабочим колесом, имеющим режущий (ножевой) механизм, либо с колесом типа «Канал» (channel impeller) с минимальным количеством лопастей (1-2) и большим свободным проходом. Также эффективна установка измельчителей (решеток-дробилок) на всасывающей линии перед насосом.

Требуется ли система охлаждения вала или уплотнения?

Для стандартных условий при температуре перекачиваемой среды до +80°C и работе на чистой воде для промывки сальника дополнительное охлаждение не требуется. Однако при работе на горячих стоках (от +80°C) или при использовании торцевых уплотнений в агрессивных средах необходима система охлаждения и/или промывки уплотнения от внешнего источника чистой водой под давлением, превышающим давление в камере уплотнения на 1-2 бара.

Заключение

Фекальные консольные насосы остаются надежным и ремонтопригодным решением для стационарных канализационных и промышленных насосных станций. Их правильный подбор, учитывающий гидравлические параметры, состав перекачиваемой среды и требования к материалам, обеспечивает длительный и безотказный ресурс работы. Ключевыми аспектами успешной эксплуатации являются грамотный монтаж с точной центровкой, соблюдение условий всасывания для предотвращения кавитации и реализация регулярного планово-предупредительного обслуживания, в первую очередь подшипниковых узлов и систем уплотнения вала.