Насосы ГРАК

Насосы ГРАК: технические характеристики, классификация и область применения в энергетике

Насосы ГРАК (горизонтальные, радиально-секционные, с двусторонним подводом жидкости к рабочему колесу, консольные) представляют собой серию центробежных насосов, разработанных для перекачивания чистой воды (кроме морской) с температурой до 105 °C, а также других жидкостей, близких к воде по плотности, вязкости и химической активности. Основное назначение в энергетическом секторе – обеспечение работы систем технического водоснабжения (ТВС), циркуляционных систем, подпитки тепловых сетей, хозяйственно-питьевого водоснабжения объектов энергетики. Конструкция насосов ГРАК является развитием классических консольных насосов типа «К», но с ключевым отличием: подвод жидкости к рабочему колесу осуществляется с двух сторон. Это решение принципиально меняет гидравлическую и механическую картину работы агрегата.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция насоса ГРАК базируется на горизонтальном одноступенчатом корпусе с радиальным разъемом. Основные узлы: спиральный отливной корпус, крышка корпуса, роторная сборка (вал, рабочее колесо двустороннего входа, подшипниковые узлы), уплотнительные устройства, опорная станина. Двигатель соединяется с насосом через упругую муфту.

Принцип работы основан на преобразовании кинетической энергии потока жидкости в потенциальную (давление) за счет центробежной силы. Жидкость поступает по всасывающим патрубкам с обеих сторон рабочего колеса, что обеспечивает осевую гидравлическую разгрузку ротора. Это означает, что осевые силы, возникающие при работе, взаимно уравновешиваются, что существенно снижает нагрузку на опорные подшипники, повышает их ресурс и позволяет использовать менее массивные опорные узлы по сравнению с насосами одностороннего входа.

Классификация и маркировка насосов ГРАК

Маркировка насосов типа ГРАК осуществляется по единому принципу. Пример: 8ГРАК-10/5.

• 8 – диаметр условного прохода всасывающего патрубка, выраженный в дюймах (8″ ≈ 200 мм).
• ГРАК – тип насоса (горизонтальный, радиально-секционный, с двусторонним подводом, консольный).
• 10 – номинальная подача насоса, выраженная в сотнях м³/час (10 ≈ 1000 м³/час).
• 5 – порядковый номер модификации рабочего колеса, определяющий напор.

Основная классификация в рамках серии строится по следующим параметрам:

• По типу уплотнения вала: с сальниковым уплотнением (набивка) или торцевым (механическим) уплотнением.
• По материалу проточной части: стандартное исполнение – чугун СЧ20; для агрессивных сред или абразивных жидкостей – износостойкий чугун, легированные стали или с защитными покрытиями.
• По способу соединения с двигателем: моноблочное исполнение или на общей плите с соединительной муфтой.

Технические характеристики и параметры выбора

Насосы ГРАК охватывают широкий диапазон рабочих параметров, что делает их универсальными для различных систем в энергетике. Выбор конкретной модели осуществляется на основе анализа рабочих точек на сводной характеристике (Q-H диаграмме) насоса.

Примерный диапазон основных технических характеристик для серии ГРАК

Параметр	Диапазон значений	Примечание
Условный диаметр патрубков (всасы/нагн.)	от 100 до 500 мм (4″ – 20″)	Определяет пропускную способность линии
Подача (Q)	от ~200 до ~5000 м³/ч	Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени
Напор (H)	от ~20 до ~100 м вод. ст.	Энергия, сообщаемая единице веса жидкости
Допустимый кавитационный запас (Δhдоп)	Зависит от режима, обычно 3-6 м	Критический параметр для бескавитационной работы
КПД (η)	до 85-88%	Пик КПД находится в зоне номинальной подачи
Мощность на валу (N)	от 30 до 1000 кВт и более	Определяет требуемую мощность приводного двигателя

При выборе насоса для системы технического водоснабжения ТЭЦ или АЭС необходимо построить характеристику трубопроводной сети (сопротивление системы в зависимости от расхода) и найти ее пересечение с характеристикой насоса. Рабочая точка должна находиться в зоне максимального КПД насоса или близко к ней. Обязательно выполняется проверка на кавитацию: доступный кавитационный запас системы (NPSH_A) должен превышать требуемый кавитационный запас насоса (NPSH_R) с запасом не менее 0.5 м.

Область применения в энергетике и смежных отраслях

В энергетической отрасли насосы ГРАК нашли широкое применение благодаря своей надежности, ремонтопригодности и высокому КПД.

• Системы циркуляционного водоснабжения (ЦВС) тепловых и атомных электростанций. Перекачка больших объемов воды для охлаждения конденсаторов турбин. Используются насосы крупных типоразмеров (например, 32ГРАК-19, 40ГРАК-22) с подачей в несколько тысяч кубометров в час.
• Системы подпитки тепловых сетей. Поддержание требуемого давления в магистралях.
• Противопожарные системы и системы хозяйственно-питьевого водоснабжения энергообъектов.
• Водоподготовка. Перекачка реагентов, очищенной воды.
• Промышленное водоснабжение. На металлургических, химических предприятиях, где требуется надежный и производительный водяной насос.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж насосов ГРАК осуществляется на массивный железобетонный фундамент или раму. Обязательна центровка валов насоса и электродвигателя с использованием точных инструментов (индикаторные скобы). Некачественная центровка – одна из основных причин вибрации и выхода из строя подшипниковых узлов.

Эксплуатация требует соблюдения регламента:

• Пуск: Перед пуском насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью. Задвижка на напорном трубопроводе должна быть прикрыта для уменьшения пускового тока двигателя.
• Контроль в процессе работы: Регулярный мониторинг вибрации, температуры подшипников, давления на входе и выходе, потребляемого тока.
• Останов: Рекомендуется плавное закрытие задвижки на напорном патрубке перед отключением двигателя.

Техническое обслуживание включает периодическую замену смазки в подшипниковых камерах (тип и периодичность указаны в паспорте), контроль и подтяжку сальникового уплотнения или диагностику торцевого уплотнения, проверку зазоров, центровки. Капитальный ремонт предполагает полную разборку, дефектовку, замену изношенных деталей (уплотнительных колец, втулок вала), динамическую балансировку ротора.

Сравнительные преимущества и недостатки

Преимущества насосов ГРАК:

• Осевая разгрузка ротора: Главное преимущество, увеличивающее ресурс подшипников и надежность.
• Высокий КПД: За счет оптимизированной гидравлики и двустороннего подвода.
• Хорошая ремонтопригодность: Конструкция с радиальным разъемом позволяет вскрыть корпус, не отсоединяя трубопроводы, для осмотра и ремонта проточной части.
• Широкий диапазон рабочих параметров в рамках серии.

Недостатки и ограничения:

• Габариты и масса: Как правило, крупнее и тяжелее насосов одностороннего входа той же производительности, что требует более мощных фундаментов.
• Сложность конструкции ротора: Рабочее колесо двустороннего входа и система подвода технологически сложнее в изготовлении.
• Чувствительность к засорению: При перекачке загрязненных жидкостей возможен неравномерный занос каналов с двух сторон, что может привести к разбалансировке осевых сил.
• Ограничение по температуре: Стандартное исполнение рассчитано на 105°C, для более высоких температур требуются специальные исполнения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем насос ГРАК принципиально отличается от насоса типа «К» (консольного)?

Ключевое отличие – конструкция рабочего колеса и подвода жидкости. У насоса «К» колесо одностороннего входа, что создает значительную осевую силу, требующую восприятия упорным подшипником. У ГРАК колесо двустороннего входа, и осевые силы уравновешиваются, что повышает надежность и ресурс опорных подшипников скольжения или качения.

Как правильно подобрать насос ГРАК для системы охлаждения?

Необходимо определить расчетные параметры системы: требуемую подачу (Q, м³/ч) и напор (H, м). Напор рассчитывается как сумма геодезической высоты подъема, потерь напора на трение и местных сопротивлений в трубопроводах, а также требуемого свободного напора в конечной точке. С этими данными на сводном графике Q-H характеристик насосов ГРАК находится модель, рабочая точка которой лежит в зоне максимального КПД. Обязателен проверочный расчет на кавитацию.

Какие уплотнения вала предпочтительнее: сальниковые или торцевые?

Сальниковые уплотнения (набивка) дешевле и ремонтопригодны в условиях цеха, но требуют регулярной подтяжки и допускают незначительную капельную течь для смазки и охлаждения. Торцевые (механические) уплотнения обеспечивают полную герметичность, не требуют обслуживания в течение срока службы, но значительно дороже и критичны к наличию абразивных частиц в жидкости. Для систем с чистой водой на энергообъектах все чаще выбирают торцевые уплотнения.

Как бороться с кавитацией в насосе ГРАК?

Кавитация возникает при падении давления на входе в насос ниже давления насыщенных паров жидкости. Меры борьбы: увеличение давления на всасывании (поднятие уровня в приемном резервуаре, увеличение диаметра всасывающего трубопровода, сокращение его длины и количества местных сопротивлений); снижение температуры перекачиваемой жидкости; выбор насоса с меньшим требуемым кавитационным запасом (NPSH_R). Эксплуатация насоса в зоне кавитации недопустима.

Какой межремонтный интервал у насосов ГРАК?

Межремонтный интервал зависит от условий эксплуатации (агрессивность среды, наличие абразива, режим работы). При перекачке чистой воды в штатном режиме, качественном монтаже и своевременном ТО капитальный ремонт может потребоваться через 8-12 лет. Текущее обслуживание (замена смазки, проверка уплотнений) проводится по графику, обычно раз в 6-12 месяцев. Решающее значение имеет постоянный виброконтроль и температурный контроль подшипниковых узлов.

Можно ли регулировать производительность насоса ГРАК?

Да, основными способами являются: 1) Дросселирование задвижкой на напорном трубопроводе (наиболее простой, но наименее экономичный способ, приводит к потерям энергии); 2) Изменение частоты вращения рабочего колеса с помощью частотного преобразователя (наиболее экономичный метод, позволяющий поддерживать высокий КПД насоса в широком диапазоне подач); 3) Обточка рабочего колеса (постоянное изменение характеристики, выполняется при капитальном ремонте под конкретную, неизменную рабочую точку).