Насосы консольные центробежные

Добавлено 30.10.2025

Насосы консольные центробежные: конструкция, принцип действия, применение и подбор

Консольные центробежные насосы (тип К) представляют собой класс динамических лопастных насосов, в которых рабочее колесо расположено на конце вала, консольно вынесенном за пределы опорной стойки (кронштейна) и торцевого уплотнения. Это одна из наиболее распространенных и универсальных конструкций для перекачивания чистых и загрязненных жидкостей в широком спектре отраслей: коммунальное и промышленное водоснабжение, ирригация, химическая, нефтехимическая, горнодобывающая промышленность, системы охлаждения и кондиционирования. Их доминирование обусловлено простотой конструкции, надежностью, высоким КПД и относительно низкой стоимостью изготовления и обслуживания.

Конструктивные особенности и основные узлы

Конструкция консольного насоса принципиально отличается от насосов типа «in-line» или двухопорных моноблочных насосов. Ее ключевая особенность – расположение рабочего колеса на консольном конце вала, что позволяет избежать контакта опорных подшипников с перекачиваемой средой и упростить конструкцию уплотнения.

Основные узлы консольного центробежного насоса:

Корпус (спиральный отвод): Обычно чугунный, стальной, нержавеющий или из специальных сплавов. Предназначен для преобразования кинетической энергии потока в потенциальную (давление) и направления жидкости в напорный патрубок. Имеет, как правило, торцевой разъем, что облегчает обслуживание и инспекцию без демонтажа трубопроводов.
Рабочее колесо: Ключевой элемент, создающий напор. Может быть закрытого (с двумя дисками и лопастями между ними) или открытого типа. Изготавливается из чугуна, бронзы, сталей (углеродистой, нержавеющей), полимеров. Консольное крепление позволяет использовать колеса с односторонним подводом.
Вал: Передает крутящий момент от двигателя к рабочему колесу. Изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали. В консольной конструкции испытывает значительные изгибающие нагрузки, поэтому требует точного расчета жесткости.
Опорный кронштейн (стойка): Литая конструкция, являющаяся основанием насоса. В ней размещены опорные подшипниковые узлы. Кронштейн жестко крепится к фундаментной плите, воспринимая все механические нагрузки.
Подшипниковый узел: Обычно включает два радиальных шариковых или роликовых подшипника и один упорный подшипник для восприятия осевых нагрузок. Имеет систему смазки (консистентной или жидкой) и защиту от попадания влаги и пыли.
Торцевое уплотнение или сальниковое уплотнение: Обеспечивает герметизацию вала в месте его выхода из корпуса насоса. Торцевые уплотнения (одинарные, двойные, картриджного типа) являются современным стандартом благодаря высокой надежности и минимальным утечкам. Сальниковая набивка применяется реже, для специфических сред или в бюджетных решениях.
Фундаментная плита: Общая рама, на которую устанавливаются насос и электродвигатель. Обеспечивает точную и жесткую центровку агрегата, восприятие вибраций и удобство монтажа.

Принцип действия и рабочие характеристики

Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии, сообщаемой жидкости лопастями вращающегося рабочего колеса, в энергию давления. Жидкость поступает в центр колеса (в область всасывающего патрубка) и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии, где попадает в спиральную камеру корпуса (улитку) и далее – в напорный трубопровод. Консольное расположение колеса создает разгрузку от осевого усилия, что благоприятно сказывается на работе упорного подшипника.

Рабочие характеристики насоса описываются следующими основными параметрами:

Подача (Q): Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени (м³/ч, л/с).
Напор (H): Приращение удельной механической энергии потока, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости (м). Фактически характеризует способность насоса преодолевать гидравлическое сопротивление системы.
Потребляемая мощность (N): Мощность, потребляемая насосом от электродвигателя (кВт).
Допустимый кавитационный запас (NPSHr): Минимальное избыточное давление на входе в насос, необходимое для предотвращения кавитации.
КПД (η): Отношение полезной гидравлической мощности к потребляемой. Для консольных насосов среднего класса достигает 75-85%.

Зависимость напора, мощности и КПД от подачи при постоянной частоте вращения изображается в виде рабочих характеристик (кривых H-Q, N-Q, η-Q). Оптимальная рабочая точка должна находиться в зоне максимального КПД.

Классификация и маркировка

Консольные насосы классифицируются по ряду признаков:

По типу разъема корпуса: С торцевым разъемом (горизонтальным) или осевым разъемом (редко для консольных).
По способу подвода жидкости к колесу: С односторонним (стандарт) или двусторонним подводом (для высоких подач и разгрузки осевого усилия).
По числу ступеней: Одноступенчатые (подавляющее большинство) и многоступенчатые (для высоких напоров).
По роду перекачиваемой жидкости: Для чистой воды (тип К), для загрязненных жидкостей (КМ, КМП – «мусорные»), химические (Х), кислотные и т.д.

Типовая маркировка по ГОСТ 22247-96 (например, К 80-50-200):

К – консольный.
80 – диаметр входного патрубка, мм.
50 – диаметр выходного патрубка, мм.
200 – номинальный диаметр рабочего колеса, мм.

Материалы исполнения проточной части

Выбор материала критически важен для коррозионной и эрозионной стойкости. Основные варианты:

Материал	Обозначение	Типичное применение	Ограничения
Серый чугун	Ч, GG-25	Чистая вода, нейтральные жидкости, t до +120°C	Не стойкий к кислотам, щелочам, абразивам
Углеродистая сталь	Ст, GS-C25	Вода, нефтепродукты, жидкости с умеренной агрессивностью, более высокие давления	Ограниченная коррозионная стойкость
Аустенитная нержавеющая сталь	AISI 304 (08Х18Н10), AISI 316 (10Х17Н13М2)	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность	Чувствительность к хлоридам (точечная коррозия), высокая стоимость
Дуктильный чугун	ВЧ, GGG-40	Вода с абразивными включениями, умеренно агрессивные среды	Высокая прочность и ударная вязкость по сравнению с серым чугуном
Высокохромистый чугун	ЧХ, G-X300CrMo27	Сильно абразивные среды (пульпы, шламы)	Высокая износостойкость, но хрупкость

Подбор насоса: ключевые аспекты

Процедура подбора включает несколько обязательных этапов:

Определение рабочих параметров системы: Требуемые подача (Q) и напор (H). Напор рассчитывается как сумма геодезической высоты подъема, потерь на трение в трубопроводах и арматуре, а также требуемого противодавления в приемной емкости.
Анализ свойств перекачиваемой жидкости: Температура, плотность, вязкость, давление паров, содержание твердых частиц (размер, концентрация, абразивность), химическая агрессивность (pH, концентрация ионов).
Выбор конструктивного исполнения и материалов на основе анализа среды.
Расчет кавитационного запаса: Обеспечение условия NPSHa (доступный кавитационный запас системы) > NPSHr (требуемый насосом) с запасом не менее 0.5-1.0 м.
Выбор по сводным графикам полей или каталогам производителя: Подбор насоса, рабочая точка которого (Q, H) лежит в зоне максимального КПД выбранного типоразмера.
Определение потребляемой мощности и подбор двигателя: Мощность двигателя выбирается с запасом 10-15% от мощности на валу насоса при рабочей точке.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж должен выполняться на жестком, выровненном фундаменте. Обязательна центровка валов насоса и двигателя (допустимое биение обычно не более 0.05 мм). Трубопроводы на всасывании и нагнетании не должны создавать механических напряжений на корпус насоса. На всасывающем трубопроводе рекомендуется установка обратного клапана с сеткой.

Пуск в работу: Перед первым пуском насос должен быть заполнен перекачиваемой средой (заливка). Запрещен пуск при закрытой задвижке на нагнетании (кроме специальных конструкций). Последовательность: открыть всасывающий вентиль, проверить заполнение, открыть задвижку на нагнетании, запустить двигатель, плавно прикрыть задвижку для выхода на рабочую точку.

Обслуживание включает регулярный контроль вибрации, температуры подшипников (не должна превышать +70°C), состояния уплотнения. Периодическая замена смазки в подшипниковых узлах (по регламенту производителя). Контроль и подтяжка сальниковой набивки (если установлена).

Типовые неисправности и их причины

Симптом	Возможные причины
Насос не создает давление/подачу	Неполное заполнение корпуса, засор всасывающего фильтра, воздух в трубопроводе, чрезмерно высокое сопротивление сети, износ рабочего колеса или уплотнительных колец, вращение в обратную сторону.
Насос отключается по перегрузке двигателя	Повышенная плотность или вязкость жидкости, работа с подачей выше номинальной (задвижка слишком открыта), задевание ротора за статор, неисправность двигателя.
Сильная вибрация и шум	Кавитация (недостаточное давление на всасывании), износ подшипников, дисбаланс рабочего колеса (загрязнение или износ), несоосность с двигателем, резонансные явления.
Течь через торцевое уплотнение или сальник	Износ уплотнительных поверхностей, потеря эластичности уплотнений, неправильная установка, работа всухую, наличие абразивных частиц в жидкости.
Перегрев подшипников	Недостаток или избыток смазки, некачественная смазка, чрезмерная затяжка подшипников, несоосность.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем консольный насос принципиально отличается от моноблочного?

В моноблочном насосе рабочее колесо насажено непосредственно на удлиненный вал электродвигателя, а корпус насоса крепится к фланцу двигателя. В консольном насосе и двигатель, и насос имеют свои собственные валы, соединенные муфтой, и установлены на общую фундаментную плиту. Консольная конструкция позволяет применять более мощные двигатели, проще обслуживать и ремонтировать узлы (подшипники, уплотнение) без демонтажа двигателя, а также использовать двигатели с иными характеристиками (например, с повышенным скольжением).

Как правильно рассчитать необходимый напор насоса для системы водоснабжения?

Необходимый напор H (в метрах) рассчитывается по формуле: H = H_г + H_пот + H_св, где H_г – геодезическая высота подъема от уровня воды в источнике до самой высокой точки водоразбора; H_пот – суммарные потери напора на трение в трубопроводах и местных сопротивлениях (арматура, фильтры) при расчетном расходе; H_св – свободный напор, требуемый в конечной точке (обычно 2-3 бара или 20-30 м для бытовых систем, для технологических – по заданию). Потери H_пот рассчитываются по гидравлическим таблицам или с помощью специализированного ПО.

Что такое кавитация и как ее избежать при эксплуатации консольного насоса?

Кавитация – это образование и схлопывание пузырьков пара в жидкости при локальном падении давления ниже давления насыщенных паров. Проявляется в виде шума, вибрации, падения параметров и приводит к эрозионному разрушению рабочего колеса и корпуса. Для избежания кавитации необходимо обеспечить условие: NPSHa > NPSHr + запас 0.5-1.0 м. NPSHa (доступный кавитационный запас) зависит от давления на входе, геометрической высоты всасывания, потерь во всасывающем трубопроводе и давления паров жидкости. Пути повышения NPSHa: уменьшение высоты всасывания, увеличение диаметра всасывающего трубопровода, сокращение его длины и количества местных сопротивлений, снижение температуры жидкости.

Как часто необходимо проводить техническое обслуживание подшипниковых узлов?

Периодичность ТО подшипников определяется производителем и условиями эксплуатации. Для насосов со смазкой консистентной смазкой типичный интервал – 2000-4000 часов работы или каждые 6 месяцев. В условиях высокой запыленности, влажности или температуры интервал сокращается. Признаками необходимости обслуживания являются повышение температуры (более +70-80°C) и повышенный шум. Процедура включает удаление старой смазки, промывку полости (при необходимости) и заполнение свежей смазкой на 1/2 — 2/3 объема полости (переполнение ведет к перегреву).

Когда следует применять двойное торцевое уплотнение вместо одинарного?

Двойное торцевое уплотнение (тандемное или двойное, работающее навстречу друг другу) применяется в следующих случаях:

Для перекачивания опасных, токсичных, легковоспламеняющихся или дорогостоящих сред, где утечки недопустимы.
При работе с абразивными средами, где требуется защита атмосферной стороны уплотнения.
Когда давление на входе в уплотнение очень низкое или отрицательное (режим сильного всасывания).

Между уплотнениями подается барьерная жидкость (чаще всего – чистая вода, гликоль, масло) под давлением, превышающим давление в камере уплотнения на 1-2 бара, что исключает протечку перекачиваемой среды наружу.

Можно ли регулировать производительность консольного насоса дросселированием на нагнетании?

Да, дросселирование задвижкой или регулирующим клапаном на напорном трубопроводе является самым простым, но не самым энергоэффективным способом регулирования. При этом рабочая точка смещается влево по кривой H-Q, напор увеличивается, а подача уменьшается. Недостаток – рост потерь на дросселе и снижение общего КПД системы. Для насосов с крутой характеристикой H-Q этот метод более эффективен. Более экономичные методы – использование частотного преобразователя для изменения скорости вращения или применение насосов с регулируемым рабочим колесом.

Насосы консольные центробежные