Насосы поверхностные ПН: технические характеристики, конструкция и область применения
Насосы поверхностные типа ПН представляют собой центробежные консольные насосы одноступенчатого исполнения с горизонтальным расположением вала и односторонним подводом перекачиваемой среды к рабочему колесу. Основное назначение – перекачивание чистой воды (кроме морской) с температурой до 85°C, содержащей механические примеси в количестве не более 0.1% по массе и размером частиц до 0.2 мм. Данные агрегаты находят широкое применение в системах водоснабжения, ирригации, циркуляции, пожаротушения, а также в составе технологических установок в энергетике, промышленности и коммунальном хозяйстве.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция насоса ПН базируется на спиральном чугунном корпусе (1), внутри которого на валу (2) закреплено рабочее колесо (3) консольного типа. Вал приводится во вращение через муфту (4) от электродвигателя, установленного на общей с насосом литой фундаментной плите (5). Торцевое уплотнение вала (6) предотвращает утечки перекачиваемой среды. Для обеспечения нормальной работы на линии всасывания рекомендуется установка обратного клапана с сеткой, а на напорной линии – запорной арматуры и манометра. Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии, сообщаемой жидкости вращающимся рабочим колесом, в энергию давления в спиральном отводе корпуса.
Маркировка и типоразмерный ряд
Маркировка насосов ПН выполняется по единому принципу. Пример: ПН 200/20-7,5-2.
- ПН – Насос Поверхностный.
- 200 – Подача (м³/ч).
- 20 – Напор (м).
- 7,5 – Мощность электродвигателя (кВт).
- 2 – Модификация (например, климатическое исполнение или материал уплотнения).
- Жесткий, ровный и горизонтальный фундамент, исключающий просадку и вибрации.
- Минимальную длину и минимальное количество колен на всасывающем трубопроводе. Диаметр всасывающей трубы должен быть не меньше диаметра всасывающего патрубка насоса.
- Уклон всасывающей магистрали в сторону источника воды для исключения воздушных мешков.
- Герметичность всасывающего трубопровода. Любая негерметичность приводит к подсосу воздуха и потере работоспособности.
- Установку на всасывающем трубопроводе обратного клапана с сеткой, а на напорном – задвижки и обратного клапана (при необходимости).
- Ток нагрузки электродвигателя (не должен превышать номинальный).
- Уровень вибрации и шума.
- Отсутствие подтеканий через торцевое уплотнение.
- Температуру подшипниковых узлов (не должна превышать 70°C).
- Простота конструкции, ремонта и обслуживания.
- Надежность и длительный срок службы при работе в номинальном режиме.
- Широкий модельный ряд, покрывающий большинство стандартных задач водоснабжения.
- Относительно невысокая стоимость по сравнению с многоступенчатыми или погружными аналогами.
- Ограниченная высота всасывания (теоретически до 8-9 м вод. ст., практически не более 6-7 м с учетом потерь).
- Необходимость заливки перед пуском (либо применение устройств вакуумного подпора).
- Чувствительность к наличию воздуха или паровых пробок во всасывающей линии.
- Предназначены для чистых жидкостей, абразивные среды приводят к быстрому износу рабочего колеса и уплотнений.
- Защиту от короткого замыкания: автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем.
- Защиту от перегрузки (рабочих токов): тепловые реле в составе магнитного пускателя или электронные расцепители.
- Защиту от обрыва фазы и перекоса напряжений.
- Защиту от «сухого хода»: реле давления, датчики уровня или протока, отключающие насос при отсутствии воды.
Типоразмерный ряд охватывает широкий диапазон рабочих параметров, что позволяет подобрать агрегат под конкретные условия системы.
| Модель насоса | Подача Q, м³/ч | Напор H, м | Частота вращения n, об/мин | Мощность двигателя N, кВт | Допустимый кавитационный запас (NPSH)доп, м |
|---|---|---|---|---|---|
| ПН 50/20 | 50 | 20 | 2900 | 5,5 | 3,0 |
| ПН 100/20 | 100 | 20 | 2900 | 11 | 3,5 |
| ПН 200/20 | 200 | 20 | 1450 | 18,5 | 3,0 |
| ПН 500/35 | 500 | 35 | 1450 | 75 | 4,5 |
| ПН 800/50 | 800 | 50 | 1450 | 160 | 5,0 |
Подбор и монтаж насоса ПН
Ключевым этапом является анализ рабочих характеристик насоса (Q-H кривой) и характеристики трубопроводной сети. Точка пересечения этих кривых определяет фактический рабочий режим агрегата. Важно, чтобы эта точка находилась в зоне максимального КПД насоса. При монтаже необходимо обеспечить:
Эксплуатация и техническое обслуживание
Перед пуском насос и всасывающий трубопровод должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью. Запрещен пуск при закрытой задвижке на напорном патрубке продолжительностью более 2-3 минут. В процессе эксплуатации необходимо контролировать:
Техническое обслуживание включает регулярную проверку и подтяжку крепежных соединений, замену смазки в подшипниковых узлах (тип и периодичность указаны в паспорте), контроль состояния и замена при необходимости уплотнительных элементов.
Преимущества и ограничения
Преимущества:
Ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как правильно рассчитать необходимый напор насоса ПН для конкретной системы?
Требуемый напор Hтреб рассчитывается по формуле: Hтреб = Hг + Σhпот + Pвых, где Hг – геодезическая высота подъема (разница отметок между уровнем воды в приемном резервуаре и точкой сброса), Σhпот – суммарные потери напора на трение и местные сопротивления во всасывающем и напорном трубопроводах (зависят от расхода, диаметра, длины и шероховатости труб), Pвых – требуемое избыточное давление в точке сброса (например, для системы пожаротушения). К полученному значению рекомендуется добавить запас 10-15%.
Что такое кавитация и как ее избежать при работе насоса ПН?
Кавитация – это явление вскипания жидкости с образованием паровых пузырьков в зоне пониженного давления на входе в рабочее колесо с последующим их схлопыванием в зоне повышенного давления. Это приводит к эрозионному разрушению лопастей, вибрации, падению напора и КПД. Для предотвращения кавитации необходимо обеспечить условие: NPSHдост > NPSHтреб насоса. NPSHдост (доступный кавитационный запас) зависит от давления на поверхности жидкости во всасывающем резервуаре, геометрической высоты всасывания и потерь во всасывающем трубопроводе. Практически, для снижения риска кавитации следует минимизировать высоту всасывания, увеличить диаметр всасывающего трубопровода, снизить его гидравлическое сопротивление и не допускать работы насоса на подачах, значительно превышающих номинальную.
Какие торцевые уплотнения применяются в насосах ПН и как часто их нужно менять?
В насосах ПН наиболее распространены сальниковые уплотнения с набивкой (например, из графита или тефлона) и торцевые (механические) уплотнения. Сальниковые уплотнения требуют периодической подтяжки и допускают незначительную регулируемую утечку для смазки. Срок службы набивки зависит от условий работы (1-3 года). Торцевые уплотнения более современны, не требуют обслуживания и практически герметичны. Их ресурс составляет в среднем 10-15 тыс. часов, но они критичны к наличию абразивных частиц в жидкости и «сухому» пуску. Регламент замены указан в паспорте изделия и зависит от фактических условий эксплуатации.
Можно ли использовать насос ПН для перекачивания горячей воды (свыше 85°C)?
Нет, стандартное исполнение насосов ПН рассчитано на максимальную температуру перекачиваемой среды +85°C. Для перекачивания теплоносителя с более высокой температурой (например, в тепловых сетях) необходимо применять специальные сетевые насосы (например, типа СЭ). Их конструкция предусматривает использование термостойких уплотнений, специальную компоновку узлов для компенсации тепловых расширений и материалы, устойчивые к повышенным температурам.
Какой электродвигатель рекомендуется для привода насоса ПН и как осуществляется его защита?
Для привода насосов ПН применяются асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором общепромышленного исполнения (например, серий АИР, АИМ). Выбор мощности должен учитывать возможные колебания нагрузки и обеспечивать запас. Обязательная защита электродвигателя включает:
Для ответственных применений рекомендуется также система контроля вибрации и температуры подшипников.
Заключение
Насосы поверхностные типа ПН остаются востребованным и экономически эффективным решением для организации перекачивания чистых жидкостей в стационарных условиях. Их успешная и долговечная эксплуатация напрямую зависит от грамотного подбора по сводному графику характеристик, корректного монтажа с акцентом на герметичность всасывающей линии и соблюдения регламентов технического обслуживания. Понимание таких явлений, как кавитация, и правильный расчет необходимого напора позволяют избежать типичных ошибок и обеспечить надежную работу насосного агрегата в составе энергетических и инженерных систем.