Насосы IMP Pumps GHN: технические характеристики, конструктивные особенности и сферы применения
Насосы серии GHN от IMP Pumps представляют собой горизонтальные многоступенчатые секционные насосы с односторонним подводом рабочего колеса. Данные агрегаты спроектированы для перекачивания чистых, химически неагрессивных жидкостей, схожих по свойствам с водой, в системах с высокими требованиями к давлению. Основные области применения включают водоснабжение городов и промышленных предприятий, ирригационные системы, повысительные и циркуляционные установки, системы пожаротушения, а также технологические процессы в энергетике и различных отраслях промышленности.
Конструктивное исполнение и принцип действия
Насос GHN имеет классическую для многоступенчатых насосов модульную конструкцию. Корпус насоса собирается из отдельных секций (статоров), соединенных тяговыми шпильками. Количество секций определяет количество ступеней и, соответственно, конечный напор агрегата. В каждой секции установлено рабочее колесо, закрепленное на общем роторе. Поток жидкости последовательно переходит из одной ступени в следующую, что обеспечивает суммирование напора каждой ступени. Такая конструкция позволяет стандартизировать производство и гибко подбирать насос под требуемые параметры (напор) путем изменения количества ступеней при сохранении подачи.
Основные конструктивные узлы:
- Роторная группа: Вал, рабочие колеса, защитные втулки, механическое уплотнение или сальниковое уплотнение. Вал опирается на два подшипника качения, смазываемых консистентной смазкой.
- Статорная группа: Напорный и всасывающий патрубки, корпусные секции, диафрагмы (направляющие аппараты), торцевые крышки. Патрубки имеют фланцевое исполнение согласно стандартам DIN, EN или ASME.
- Уплотнение вала: Стандартно используются торцевые механические уплотнения одинарного или двойного исполнения, в зависимости от условий работы. Возможна установка сальниковой набивки как опция.
- Система балансировки осевого усилия: Часть осевого усилия, возникающего при работе, разгружается с помощью разгрузочного поршня (балансировочного барабана) и отверстий в роторе. Остаточное усилие воспринимается упорным подшипником.
- Характеристика H-Q имеет устойчивый, монотонно падающий вид, что обеспечивает стабильную работу в системах с переменным расходом.
- Кривая мощности N-Q имеет возрастающий характер, что означает минимальную потребляемую мощность при закрытой задвижке на напоре. Это важно для выбора пусковой защиты двигателя.
- Зона максимального КПД (оптимальная рабочая точка) находится, как правило, в средней трети кривой подачи.
- Фундамент: Должен быть жестким, массивным и выверенным по уровню для предотвращения перекосов. Используется общая фундаментная плита для насоса и электродвигателя.
- Обвязка: На всасывающем трубопроводе обязательна установка запорной арматуры и фильтра-грязевика. Напорный трубопровод должен комплектоваться запорной арматурой, обратным клапаном (после насоса, до задвижки) и манометром. Рекомендуется установка гибких вставок для виброразвязки.
- Электрические подключения: Двигатель должен быть защищен от перегрузок (тепловое реле) и от токов короткого замыкания (автоматический выключатель). Обязательно заземление.
- Пуск и останов: Пуск производится при закрытой задвижке на напорном трубопроводе (для ограничения пускового тока). Задвижка открывается после выхода насоса на номинальные обороты. Останов осуществляется в обратной последовательности.
- Техническое обслуживание: Включает регулярный контроль вибрации, температуры подшипников, проверку состояния механического уплотнения (утечки), подтяжку фундаментных болтов и периодическую замену смазки в подшипниковых узлах (регламент указан в manual).
- В сравнении с одноступенчатыми консольными насосами (типа K): GHN обеспечивает существенно более высокий напор при сравнимой подаче, но имеет более сложную конструкцию, большие габариты и стоимость. Консольные насосы проще в обслуживании (например, замена сальника или уплотнения без разборки магистралей).
- В сравнении с многоступенчатыми насосами вертикального исполнения (типа GV): Вертикальные насосы (GV) экономичнее по занимаемой площади, но требуют большей высоты машинного зала или наличия приямка. GHN легче в обслуживании, так как все компоненты доступны на уровне пола. Горизонтальные насосы обычно проще в монтаже и центровке.
- В сравнении с насосами типа «инлайн»: Inline-насосы компактны и встраиваются непосредственно в трубопровод, но ограничены по мощности, напору и, как правило, имеют более низкий КПД. GHN превосходит их по всем основным параметрам (Q, H, N) и предназначен для стационарных, мощных установок.
Материальное исполнение и рабочие среды
Стандартные материалы проточной части насосов GHN подобраны для работы с чистой, неагрессивной водой. Для работы с жидкостями, обладающими определенными химическими или абразивными свойствами, доступны различные варианты материалов.
| Конструктивный элемент | Стандартный материал | Альтернативные материалы (опции) |
|---|---|---|
| Корпус (секции, крышки) | Чугун EN-GJL-250 (GG25) | Чугун с шаровидным графитом (EN-GJS), углеродистая сталь (1.0619), нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316) |
| Рабочее колесо | Бронза (CuSn12) | Литая нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316), чугун с шаровидным графитом |
| Вал | Нержавеющая сталь (AISI 420) | Нержавеющая сталь AISI 316, высокопрочная сталь |
| Диафрагма (направляющий аппарат) | Чугун EN-GJL-250 | Бронза, нержавеющая сталь |
| Уплотнительные кольца | Бронза / Чугун | Нержавеющая сталь, карбид вольфрама |
Допустимые параметры рабочей среды: температура от -15°C до +120°C (для стандартного исполнения), содержание твердых частиц не более 50 мг/л, максимальный размер частиц до 0.1 мм. Для температур выше +80°C требуется система охлаждения подшипников и уплотнения.
Габаритные и присоединительные размеры
Насосы GHN производятся в широком диапазоне типоразмеров, определяемых диаметром выходного патрубка и количеством ступеней. Основные присоединительные размеры стандартизированы. Фланцы соответствуют стандартам EN 1092-2 (DIN) или ASME B16.5 Class 150. Валы двигателей и насосов соединяются через жесткую или упругую муфту, устанавливаемую на общей фундаментной плите. Габаритные размеры и масса существенно зависят от количества ступеней.
| Типоразмер (пример) | Подача (м³/ч) | Напор на ступень (м) | Диапазон ступеней | Мощность двигателя (кВт)* | Присоединительный фланец (всас/нагн) |
|---|---|---|---|---|---|
| GHN 40-200 | до 15 | ~12 | 2-10 | 1.5 — 7.5 | DN 40 / DN 40 |
| GHN 65-250 | до 50 | ~18 | 2-10 | 5.5 — 37 | DN 65 / DN 65 |
| GHN 100-315 | до 150 | ~30 | 2-10 | 18.5 — 160 | DN 100 / DN 100 |
| GHN 150-400 | до 300 | ~45 | 2-8 | 55 — 355 | DN 150 / DN 150 |
*Мощность указана ориентировочно для максимального количества ступеней и подачи. Точный подбор осуществляется по рабочим кривым.
Рабочие характеристики и кривые производительности
Каждый типоразмер насоса GHN имеет свой набор характеристик (H-Q, N-Q, η-Q), которые графически представлены в виде кривых. Кривые строятся для одной ступени. Для определения характеристик насоса с конкретным числом ступеней (i) необходимо умножить напор одноступенчатого насоса на число ступеней. Подача и КПД при этом остаются в рамках кривой для одного колеса.
Ключевые особенности кривых GHN:
Эксплуатация насоса в области, близкой к максимальной подаче (правый край кривой), может привести к кавитации и повышенному износу. Работа в области малых подач (левый край) вызывает перегрев жидкости в корпусе насоса и повышенные радиальные нагрузки на вал. Рекомендуется выбирать рабочую точку в пределах 80-110% от подачи в точке оптимального КПД.
Требования к монтажу и эксплуатации
Правильный монтаж является критическим условием для долговечной и безотказной работы насоса GHN.
Сравнение с насосами других типов
Насосы GHN занимают четкую нишу среди центробежных насосов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как правильно подобрать количество ступеней для насоса GHN?
Требуемый напор системы (с учетом геодезической высоты, потерь в трубопроводах и требуемого конечного давления) делится на напор одной ступени для выбранного типоразмера. Полученное число округляется в большую сторону до целого. Необходимо убедиться, что полученная рабочая точка (подача, напор) находится вблизи зоны оптимального КПД на сводной характеристике насоса с выбранным числом ступеней.
Какое уплотнение вала предпочтительнее: сальник или механическое торцевое уплотнение (МТУ)?
Механическое торцевое уплотнение является стандартом для GHN. Оно обеспечивает практически полную герметичность, не требует регулировки и обслуживания в процессе работы, имеет меньшие потери на трение. Сальниковая набивка (как опция) применяется в специфических условиях: для жидкостей с высокой абразивностью, где твердые частицы могут повредить пары трения МТУ, или при необходимости простейшей конструкции. Сальник требует периодической подтяжки и допускает минимальную капельную утечку для охлаждения и смазки.
Какой запас по кавитации (NPSH) необходим для насосов GHN?
Для каждого типоразмера в каталоге приводится кривая NPSHтреб. Значение доступного кавитационного запаса системы (NPSHдост) должно превышать NPSHтреб не менее чем на 0.5 метра (рекомендуемый запас безопасности). NPSHдост рассчитывается исходя из давления на всасе, геометрической высоты всасывания, потерь во всасывающем трубопроводе и давления паров жидкости. Несоблюдение требования по NPSH приводит к кавитации, вибрации, падению параметров и разрушению рабочих колес.
Возможна ли работа насоса GHN на частоте, отличной от 50 Гц (например, 60 Гц или при использовании частотного преобразователя)?
Да, возможна. При изменении частоты вращения (n) характеристики насоса пересчитываются по законам подобия: подача изменяется пропорционально (n1/n2), напор — пропорционально квадрату отношения частот (n1/n2)², а потребляемая мощность — пропорционально кубу (n1/n2)³. Необходимо проверить, что новые параметры не выходят за пределы допустимых для конструкции (прочность, мощность на валу), а также уточнить возможность работы двигателя на новой частоте. Использование ЧПП позволяет гибко регулировать параметры насоса под переменные требования системы, экономя электроэнергию.
Как осуществляется балансировка осевого усилия в насосе GHN?
В насосах GHN используется комбинированная система разгрузки. Основная часть осевого усилия, направленного в сторону всасывающего патрубка, компенсируется гидравлически: с помощью разгрузочного поршня (балансировочного барабана), установленного на роторе со стороны последней ступени, и системы разгрузочных отверстий, создающих противодавление. Остаточное осевое усилие воспринимается упорным шарикоподшипником. Такая схема повышает надежность и срок службы опорных подшипников.
Каковы типовые причины повышенной вибрации насоса GHN?
Основные причины: кавитация (недостаточный NPSHдост), работа в запрещенной зоне (малые или чрезмерные подачи), попадание воздуха во всасывающую линию, износ уплотнительных колец или подшипников, дисбаланс ротора (например, из-за отложения на рабочих колесах или износа), некачественная центровка валов насоса и двигателя, ослабление фундаментных болтов, резонансные явления в трубопроводной системе.
Заключение
Горизонтальные многоступенчатые насосы IMP Pumps серии GHN являются надежным и эффективным решением для систем, требующих высокого давления при средних и высоких подачах. Их модульная конструкция, широкий выбор материалов и типоразмеров обеспечивает гибкость при проектировании. Успешная долговременная эксплуатация напрямую зависит от корректного подбора агрегата по рабочим параметрам, соблюдения правил монтажа, обвязки и проведения регламентного технического обслуживания. Понимание конструктивных особенностей, таких как система балансировки осевого усилия и принцип работы механических уплотнений, позволяет эксплуатирующему персоналу оперативно диагностировать и предотвращать возможные неисправности.