Насосы К 20-18 (Q=20м3/ч, H=18м)
Насосы К 20-18: технические характеристики, конструкция, сфера применения и эксплуатация
Насосы с условным обозначением К 20-18 представляют собой консольные центробежные насосы одноступенчатого типа с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу. Маркировка «К 20-18» расшифровывается следующим образом: «К» – консольный, «20» – номинальная подача 20 м³/ч, «18» – номинальный напор 18 метров водяного столба. Данные агрегаты относятся к категории универсальных насосов общего назначения и широко применяются в системах водоснабжения, орошения, циркуляции, технологических линиях, а также для перекачивания других нейтральных жидкостей, схожих по свойствам с водой.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция насоса К 20-18 базируется на классической схеме консольного моноблока. Основными узлами являются: корпус (спиральная камера), рабочее колесо, вал, опорный кронштейн (стойка), торцевое уплотнение или сальниковая набивка, и электродвигатель. Вал насоса опирается на два радиальных подшипника, установленных в кронштейне. Рабочее колесо закреплено на консольном конце вала, что упрощает конструкцию и обслуживание. Соединение с электродвигателем осуществляется через упругую муфту, что позволяет компенсировать несоосности и передавать крутящий момент. Принцип работы основан на центробежной силе: вращающееся рабочее колесо сообщает кинетическую энергию жидкости, которая затем в спиральной камере преобразуется в энергию давления.
Детальный анализ технических характеристик
Номинальные параметры Q=20 м³/ч и H=18 м являются точкой максимального КПД насоса. Однако рабочая характеристика насоса представляет собой кривую, и агрегат может эффективно функционировать в диапазоне режимов.
Таблица 1. Основные технические параметры насоса типа К 20-18
| Параметр | Значение / Диапазон | Примечание |
|---|---|---|
| Тип насоса | Консольный центробежный, горизонтальный | ГОСТ 22247-96 (ЕН 733) |
| Подача (Q), м³/ч | до 25-28 | Оптимальная зона 15-22 м³/ч |
| Напор (H), м | до 20-22 | Зависит от частоты вращения и диаметра колеса |
| Частота вращения, об/мин | ~2900 (50 Гц) или ~3500 (60 Гц) | Определяется полюсностью двигателя |
| Кавитационный запас (NPSHr), м | ~2.5 — 3.5 | Критически важный параметр для всасывания |
| Максимальное рабочее давление, бар | 10-16 (PN10/16) | Зависит от исполнения корпуса |
| Рабочая температура жидкости, °C | от 0 до +105 | Для стандартного исполнения. До +160 с охлаждением сальника. |
| Допустимый размер твердых включений, мм | до 0.2-0.3 | Для чистых жидкостей. Специсполнения – до 5 мм. |
| Материал проточной части (стандарт) | Чугун СЧ20 | Рабочее колесо – чугун или латунь/бронза. |
Таблица 2. Пример рабочей характеристики (ориентировочная)
| Подача (Q), м³/ч | Напор (H), м | Потребляемая мощность (N), кВт | КПД (η), % |
|---|---|---|---|
| 0 | ~20.5 | ~1.8 | 0 |
| 10 | ~19.5 | ~2.0 | ~55 |
| 15 | ~18.8 | ~2.1 | ~62 |
| 20 | 18.0 | ~2.2 | ~68 (макс.) |
| 22 | ~17.0 | ~2.3 | ~66 |
| 25 | ~15.5 | ~2.4 | ~63 |
Материальное исполнение и модификации
Стандартное исполнение насосов К 20-18 предполагает использование серого чугуна (ГОСТ 28395-89) для корпуса и рабочего колеса. Для перекачивания агрессивных, морских или горячих сред предлагаются специальные исполнения:
- К 20-18/1: рабочее колесо из бронзы или латуни, корпус чугунный. Для морской воды или жидкостей с умеренной коррозионной активностью.
- К 20-18/2: проточная часть из нержавеющей стали (AISI 304/316). Для агрессивных сред, пищевой промышленности.
- К 20-18/3: корпус и колесо из углеродистой стали. Для нефтепродуктов, жидкостей с высокой температурой.
- Сальниковое уплотнение: набивка из графита, асбеста или фторопласта. Требует регулировки и обслуживания, допускает незначительную капельную протечку.
- Торцевое механическое уплотнение (ТМУ): одинарное или двойное. Более надежно, не требует обслуживания, обеспечивает полную герметичность. Предпочтительно для чистых жидкостей.
- Напряжение: 380В, 50 Гц (3~, 400V, 50Hz для европейского рынка). Возможно исполнение на 220/380В.
- Степень защиты: не ниже IP55 (защита от струй воды и пыли).
- Класс изоляции: F (до 155°C).
- Режим работы: S1 (продолжительный).
- Коммунальное хозяйство: повышение давления в водопроводных сетях, водоснабжение небольших поселков, циркуляция в системах ГВС.
- Промышленность: подача технологической воды, охлаждающей жидкости, конденсата, слабых растворов химикатов.
- Сельское хозяйство: орошение и полив, осушение территорий.
- Противопожарные системы: в составе установок пожаротушения низкого давления.
- Проверить заполнение насоса и всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью (удалить воздух через воздухоотводчик).
- Проверить направление вращения вала (кратковременным включением). Направление должно соответствовать стрелке на корпусе.
- Приоткрыть задвижку на всасывании, закрыть на нагнетании.
- Включить электродвигатель.
- Плавно открыть задвижку на напорном трубопроводе, вывести насос на рабочий режим.
- Контроль вибрации и шума.
- Контроль температуры подшипников (не должна превышать +70°C).
- Для сальниковых уплотнений – контроль и регулировка подтекания (40-60 капель в минуту).
- Подтяжка крепежных соединений.
- Замена смазки в подшипниковых узлах (по регламенту, обычно через 10 тыс. часов).
- Насос не создает давление или не подает жидкость: причина – попадание воздуха на всасывании (негерметичность трубопровода, низкий уровень в источнике), засорение фильтра, неправильное направление вращения.
- Недостаточная подача или напор: износ рабочего колеса или уплотнительных колец, засорение проточной части, кавитация.
- Сильный шум и вибрация: кавитация (недостаточный подпор на всасывании), износ подшипников, нарушение центровки, попадание твердых частиц в колесо.
- Перегрев подшипников: недостаток или загрязнение смазки, перетяжка, нарушение соосности.
- Протечки через уплотнение вала: для сальника – требуется подтяжка или замена набивки; для ТМУ – износ пар трения, требуется замена уплотнения.
Также насосы различаются по типу уплотнения вала:
Подбор электродвигателя и требования к электропитанию
Для насоса К 20-18, как правило, применяется асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Мощность двигателя выбирается с запасом 10-15% от максимальной мощности на характеристике насоса. Для стандартного режима (20 м³/ч, 18 м) потребляемая мощность составляет примерно 2.2 кВт. С учетом запаса устанавливается двигатель мощностью 3.0 кВт. Основные требования:
Пуск двигателя – прямой (через контактор). Для снижения пусковых токов в ответственных системах может применяться плавный пуск (софтстартер).
Области применения и схемы установки
Насосы К 20-18 находят применение в различных отраслях:
Схема установки – горизонтальная, на общей фундаментной плите с двигателем. На всасывающем трубопроводе обязательна установка обратного клапана с сетчатым фильтром. На напорном трубопроводе – запорная арматура (задвижка или шаровой кран) и обратный клапан для защиты от гидроудара. Трубопроводы должны быть разгружены от веса и напряжений, не передавать усилие на патрубки насоса.
Монтаж, пусконаладка и техническое обслуживание
Перед монтажом необходимо проверить комплектность, отсутствие повреждений при транспортировке и свободное вращение вала. Фундамент должен обеспечивать жесткую опору и демпфирование вибраций. Обязательна центровка валов насоса и двигателя (допустимое биение – не более 0.05 мм).
Процедура пуска:
Техническое обслуживание (ежесменное/ежемесячное):
Типовые неисправности и методы их устранения
Большинство проблем связано с нарушением условий всасывания или режима работы.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Какая реальная производительность насоса при напоре, отличном от 18 метров?
Производительность и напор находятся в обратной зависимости на характеристике насоса. При увеличении напора (например, при подъеме на большую высоту или в системе с высоким гидравлическим сопротивлением) подача будет снижаться согласно кривой Q-H. Для точного определения рабочей точки необходимо построить характеристику трубопроводной сети и найти ее пересечение с характеристикой насоса.
2. Можно ли использовать насос К 20-18 для перекачивания горячей воды (свыше 80°C)?
Да, но с оговорками. Стандартное исполнение из чугуна допускает работу с температурой до +105°C. Однако для температур выше +80°C требуется специальное исполнение торцевого уплотнения (например, с керамическими парами и термостойкими эластомерами) и, как правило, система охлаждения сальниковой камеры. Необходимо также учитывать тепловое расширение и обеспечить соответствующий подпор на всасывании для предотвращения кавитации.
3. Какой максимальной высоты всасывания можно достичь с этим насосом?
Теоретический предел всасывания при атмосферном давлении – около 8-9 метров. Практически, с учетом потерь на трение, кавитационного запаса насоса (NPSHr) и давления насыщенных паров жидкости, максимальная геометрическая высота всасывания для холодной воды (+20°C) составляет 6-7 метров. Для надежной работы рекомендуется располагать насос как можно ближе к источнику, минимизируя длину и сложность всасывающей линии.
4. Что означает маркировка «К 20-18-У2»?
Дополнительные индексы в маркировке указывают на климатическое исполнение и категорию размещения по ГОСТ 15150. «У2» означает: «У» – умеренный климат, «2» – эксплуатация на открытом воздухе под навесом (защита от солнечного излучения и атмосферных осадков). Это влияет на материалы уплотнений, окраску и иногда на исполнение двигателя (закрытое обдуваемое).
5. Как правильно подобрать диаметр всасывающего и напорного трубопровода?
Диаметр трубопровода выбирается исходя из рекомендуемой скорости потока. Для всасывающей линии – 0.8-1.5 м/с (для предотвращения кавитации), для напорной – 1.5-2.5 м/с. Для насоса К 20-18 (Q=20 м³/ч = 5.56 л/с) при скорости 1.2 м/с расчетный диаметр всасывающего трубопровода ≈ 77 мм. Стандартно применяются патрубки и трубопроводы Ду 65 или Ду 80. Уменьшение диаметра ниже расчетного приведет к росту гидравлических потерь и снижению эффективности системы.
6. Чем отличается насос К 20-18 от насосов типа КМ?
Насосы КМ (консольные моноблочные) имеют рабочее колесо, насаженное непосредственно на удлиненный вал электродвигателя, и общую опору. Это компактная конструкция, но она менее ремонтопригодна и имеет ограничения по мощности. Насосы типа «К» (на отдельных стойках) имеют собственный вал на подшипниковых опорах, соединенный с двигателем муфтой. Они более универсальны, допускают замену двигателя на другой, легче обслуживаются (например, замена уплотнения без демонтажа двигателя) и применяются для более тяжелых условий работы.
Заключение
Насосы типа К 20-18 представляют собой проверенное, надежное и универсальное решение для широкого спектра задач по перекачиванию нейтральных жидкостей. Их успешная эксплуатация на протяжении десятилетий обусловлена простотой конструкции, ремонтопригодностью и наличием разнообразных модификаций. Ключевыми факторами для долговечной и эффективной работы являются правильный подбор насоса под конкретные условия системы (с учетом характеристики сети), грамотный монтаж с обеспечением качественной подпитки на всасывании, а также регулярное техническое обслуживание в соответствии с регламентом производителя. Понимание принципов работы, характеристик и ограничений данного оборудования позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения при проектировании и эксплуатации насосных установок.