Насос консольный с электродвигателем. Какой консольный насос лучше?

Насос консольный с электродвигателем. Какой консольный насос лучше?

Среди общего объема производимой мировой промышленностью насосной техники, около 60-70% приходится на долю консольных насосов. Распространение такого оборудования объясняется простотой его конструкции, высоким КПД работы и ремонтопригодностью.

В данной статье рассмотрено устройство и принцип действия консольных насосов. Мы ознакомимся со сферой их применения и техническими характеристиками, а также изучим популярные модели оборудования и дадим рекомендации по их монтажу.

1
Сфера применения и классификация

Насосное оборудование консольного типа предназначено для работы с чистыми и слабозагрязненными жидкостями, не содержащих в составе твердых механических включений. Максимальное содержание абразивных веществ в рабочей среде — 0.1%, их размер — не более 0.2 мм.

Использование таких насосов широко распространено в следующих сферах:

  • муниципальное водоснабжение;
  • системы ирригации и полива;
  • коммунальное хозяйство;
  • пожарная безопасность;
  • производственные линии;
  • химическая промышленность.

В зависимости от конструктивного исполнения консольные насосы классифицируются на 4 разновидности:

  1. К — стандартное исполнение: горизонтальный корпус, соединение колеса и привода посредством упругой муфты.
  2. КМ — консольно моноблочные насосы, в которых отсутствует отдельный вал рабочего колеса (колесо фиксируется на валу электропривода).
  3. КМП — повысительный консольно моноблочный агрегат, спроектированный для работы в системах коммунального водоснабжения, от класса КМ практические ничем не отличается.
  4. КМЛ — линейный консольник с вертикальной осью рабочего колеса и линейной схемой расположения заборного и подающего патрубков.

Наиболее распространенными считаются насосы класса «К», являющиеся оборудованием общепромышленного назначения.

1.1
Конструкция и принцип работы

Основным функциональным узлом центробежных консольных насосов является лопастное колесо, посредством которого осуществляется перекачивание рабочей среды. В зависимости от количества колес агрегаты классифицируются на одно и многоступенчатые.

Лопастное колесо имеет форму барабана, состоящего их двух параллельно расположенных дисков, которые соединяются внутренними пластинчатыми перегородками. Колесо, установленное внутри рабочей полости, получает вращательный момент от выходящего из электродвигателя вала, на котором оно закреплено. На валу колесо фиксируется с помощью подшипникового узла, защищенного от контакте с жидкостью.

Внутренняя полость корпуса, в котором размещен барабан, имеет два отверстия — всасывания и подачи. Принцип действия механизма достаточно прост — в процессе работы через отверстие всасывания вода поступает в полость и захватывается лопастями колеса, которое вращаясь ускоряет движение жидкости и выбрасывает ее через отверстие подачи.

Компоновка насоса представлена на схеме, где указаны:

  1. Крышка корпуса.
  2. Корпус.
  3. Уплотнители.
  4. Лопастное колесо.
  5. Подшипниковый узел.
  6. Набивка сальника.
  7. Защитная втулка.
  8. Сальник.
  9. Вал вращения.
  10. Опорный кронштейн.
  11. Подшипник вращения.

Во всех насосах мощностью более 10 кВт присутствует система разгрузки барабана от осевых усилий, в маломощных агрегатах она не предусмотрена. Герметизация корпуса изнутри обеспечивается уплотняющими кольцами (3), которые не дают жидкости переходить в зону низкого давления, что повышает общий КПД насоса. Вал вращения уплотняется набивным сальником (8), также предусмотрена защитная втулка (7), которая предотвращает истирание вала в зоне контакта с сальником.

Функциональное назначение насоса непосредственно влияет на материалы, используемые для изготовления его запчастей. Так, в общепромышленном оборудовании используются рабочие колеса из легированных сталей, реже — из серого чугуна. Насосы для химической промышленности оснащаются барабанами из специальных сплавов, устойчивых к воздействию перекачиваемой среды.

Корпус агрегата может выполняться из чугуна, стали, алюминия либо нержавейки. Материал уплотнительных колец, сальников и манжет выбирается исходя их температуры рабочей среды. Наиболее распространенный консольный насос класса «К» предназначен для работы с жидкостями температурой до 85 0 .

1.2
Обзор консольного насоса К8-18 (видео)

2
Маркировка и особенности выбора

Производство консольных насосов класса «К» ведется в соответствии со стандартом ГОСТ №22247-96. Согласно данному документу, агрегаты классифицируются на 14 типоразмеров по мощности подачи и напору. Все модели имеют унифицированную маркировку типа К70-50-220-СД-УХЛ-3
, в которой указывается:

  • К — тип оборудования (консольный насос);
  • 70 — диаметр всасывающего патрубка (мм);
  • 50 — диаметр патрубка подачи;
  • 220 — диаметр лопастного барабана;
  • СД — уплотнение двойным сальником (С — одинарный сальник);
  • УХЛ — вариант климатического исполнения согласно ГОСТ 15150-69;
  • 4- категория размещения.

Выбор конкретной модели консольника производится по каталогам производителя, в которых указывается назначение техники, особенности ее конструкции и технические характеристики. Основные параметры выбора — мощность, напор подачи и кавитационный запас.

Кавитационнный запас системы, в которую будет устанавливаться насос, можно рассчитать по формуле: K = ((p1-p2)/m) — B — D
, где:

  • p1 — давление на поверхность жидкости в емкости, из которой производится забор рабочей среды;
  • p2 — давление паров жидкости в рабочем температурном диапазоне;
  • m — удельная масса рабочей среды;
  • B — суммарные потери напора во всасывающем канале при работе на максимальной производительности;
  • D — высота всасывания (расстояние от вала вращения насоса до уровня рабочей среды в накопительной емкости).

Среди наиболее распространенного в отечественной промышленности оборудования выделим следующие марки насосов:

  1. К 20/30 — мощность 4 кВт, производительность — 20 м3/час, напор — 30 м, кавитационный запас — 3.5 м, вес — 77 кг.
  2. К 45/30 — мощность 7.5 кВт, производительность — 45 м3/час, напор — 30 м, кавитационный запас — 4 м, вес — 158 кг.
  3. К 160/30 — мощность 30 кВт, производительность — 160 м3/час, напор — 30 м, кавитационный запас — 4.2 м, вес — 420 кг.
  4. К 290/30 — мощность 37 кВт, производительность — 290 м3/час, напор — 30 м, кавитационный запас — 4 м, вес — 550 кг

Также хорошо зарекомендовали себя консольники серии KDN от компании DAB (Италия). В ассортименте производителя представлены одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы мощностью 5.5-75 кВт, производительностью от 12 до 360 м 3 /час и напором 26-70 м. Стоимость оборудования начинается от 100 тыс. рублей.

2.1
Нюансы монтажа и ремонта консольных насосов

Поскольку консольники являются достаточно массивной и габаритной техникой, их установка требует обустройства фундамента. Бетонное основание должно быть на 20 см больше размеров корпуса насоса с каждой стороны, и иметь толщину минимум 20 см. Раму насоса нужно жестко фиксировать на фундаменте с помощью анкеров. Между корпусом и плитой в обязательном порядке размещается вибропоглощающая прокладка.

Всасывающие и подающие трубы необходимо устанавливать так, чтобы на корпус насоса не оказывалось давление. При этом жесткая фиксация труб должна быть вынесена за пределы фундаментной площадки, таким образом снижается уровень действующей на них вибрации. На обеих патрубках насоса перед трубами необходимо монтировать отсечные клапаны, также обязательным является установка контр-фланцев, предотвращающих расстыковку труб и патрубков из-за вибрационных нагрузок.

Капитальный ремонт консольного агрегата необходимо производить после выработки установленного ресурса, который отличается в зависимости от марки оборудования. В процессе эксплуатации консольника чаще всего возникают следующие неисправности:

  • отсутствие напора при запуске — причиной может быть недостаточная наполненность емкости перекачиваемой жидкостью либо засоренность всасывающей линии;
  • сниженная продуктивность — причины: износ рабочего колеса, повышенное сопротивление в трубе подачи;
  • протечки жидкости через сальники и уплотнения — причины: возросшее давление подачи, износ изоляционных элементов;
  • перегрузка привода — причины: подача выше допустимой, механические повреждения мотора;
  • перегрев подшипников — причины: сместилась центровка вала, недостаточная смазка;
  • сильная вибрация и шум при работе — причины: превышения кавитационного запаса, агрегат недостаточно жестко зафиксирован на фундаменте, износ подшипников.

В процессе эксплуатации консольные насосы требуют ежедневного технического обслуживания и профилактического ремонта, с периодичностью раз в 3 месяца.

1 Консольный насос –
центробежный, горизонтальный, консольный с сальниковым
уплотнением вала или уплотнением кольцами из композита.
2 Корпус насоса представляет чугунную отливку, в которой
выполненывходной и выходной
патрубки, спиральная камера и опорные лапы. Входной
патрубок расположен по оси вращения, выходной патрубок
направлен вертикально вверх и расположен в одной
плоскости с осью вращения.
3 К корпусу насоса крепится фланец кронштейна.
4 Кронштейн соединен с диафрагмой болтами.
5 В диафрагме выполнены отверстия для подачи охлаждающей
жидкости к сальниковому уплотнению.
6 Рабочее колесо — одностороннего входа, закрытого типа.
Подвод жидкости к рабочему колесу — осевой. На несущем
диске колеса выполнены радиальные лопатки (импеллер),
снижающий осевую силу и давление на сальник.Рабочее колесо крепиться на валу обтекателем,
зафиксированным от самоотвинчивания шайбой стопорной.
7 Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем
черезупругую втулочно-пальцевую
муфту. Опорами ротора служат два подшипника,установленных в кронштейне. Для измерения
температуры нагрева подшипников в кронштейне
предусмотрены два отверстия М8х1- 7Н для установки
термодатчиков.
8 Передняя подшипниковая опора состоит из двухрядного
радиальноупорного подшипника, установленного в стакане и
воспринимающего радиальную и осевую нагрузки. Задняя
опора – шарикоподшипник радиальный однорядный, смазка
подшипников жидкая – индустриальное масло 40АГОСТ 20799-88. Система смазки – масляная ванна.
Уровень масла – до центранижнего
шарика, контролируется и поддерживается масленкой
постоянногоуровня.
9 Направление вращения ротора – по часовой стрелке, если
смотретьсо стороны привода.
10 В верхней части корпуса насоса имеется отверстие,
закрытое пробкой для выпуска воздуха.
11 В нижней части корпуса имеется отверстие, закрытое
пробкойдля слива остатков
жидкости при остановке насоса на длительный срок.В кронштейне имеется отверстие, предназначенное
для отвода утечекжидкости через
сальниковое уплотнение.
12 Присоединительные размеры фланцев – по ГОСТ12815-80
исполнение 1.

Консольный насос 1К — центробежный, горизонтальный,
консольный, с сальниковым уплотнением вала. Предназначен
для перекачивания воды (кроме морской), жидкостей
сходных с водой по плотности, вязкости и химической
активности. Материал основных частей — серый чугун.
Консольный насос 2К — центробежный, горизонтальный,
консольный, с сальниковым уплотнением вала. Предназначен
для перекачивания воды (кроме морской), жидкостей
сходных с водой по плотности, вязкости и химической
активности. Материал основных частей — серый чугун.

Устройство

Несамовсасывающие сделаны в чугунном корпусе и оснащены подшипниками, благодаря чему исключается радиальная вибрация и обеспечивается максимально точная центровка.

Насос и двигатель соединяются между собой посредством использования упругой муфты, ограждённой специальным защитным кожухом, увеличивающим надёжность агрегата и минимизирующим появление неисправностей.

Различные модели насосов отличаются уровнем производительности, размерами и мощностью. Плюс, отдельные производители добавляют к стандартной конструкции свои оригинальные особенности.

Центробежное колесо состоит из пары дисков, соединённых друг с другом лопастями, которые изогнуты особым образом. Во время вращения этого устройства жидкость, разместившаяся в центробежном колесе, подвергается воздействию центробежной силы, которая находится в прямо пропорциональной зависимости от того, каково расстояние между молекулой жидкости и центром рабочего колеса.

Следовательно, консольный насос, относящийся к центробежному типу, тем эффективнее и обеспечивает тем большее давление на выходе, чем с большей скоростью вращается его рабочее колесо.

Центробежная сила, появляющаяся при вращении рабочего колеса, накачивает жидкость в патрубок, соединённый с магистральным трубопроводом, благодаря чему ближе к центру колеса появляется разряжение, а на его периферии – высокое давление.

Существует несколько разновидностей консольного насосного оборудования:

  1. Насосы типа К, встречающиеся на рынке чаще других. Они представляют собой горизонтальные агрегаты, где насос и привод связывает между собой упругая муфта.
  2. Насосы типа КМ, — моноблочные конструкции с рабочим колесом, расположенным на краю вала электрического двигателя.
  3. Насосы КМЛ и ЦВЦ имеют линейно расположенные оси всасывающего и напорного патрубков.

Каждая из этих разновидностей отличается надёжностью, экономичностью и высокой эффективностью работы.

Смотрите видео, в котором показаны технические характеристики насоса центробежного консольного типа К модель 160-30:

Львиную долю всех насосов производимых в мире составляют консольные насосы различных типов и исполнений . По оценкам специалистов, опубликованных в разное время в специализированных изданиях, касающихся насосной тематики, количество консольных насосов в штуках составляет от 59 до 72% от всего парка выпускаемых в мире насосов. Такая цифра обусловлена простой конструкцией консольного насоса по сравнению с другими видами насосов. Элементарный принцип консольного насоса обеспечивает его широкое распространение как в коммунальной технике, так и в сложных системах подачи жидкости военной техники и космических аппаратов.

Внешне конструкция консольного насоса очень похожа на многие другие, не специалист легко может ошибиться по внешнему признаку, особенно если опираться на название «консольный» и искать консоль в конструкции. В любом справочнике машиностроителя о консольном насосе написано буквально следующее:

«Консольный насос соединен с электродвигателем через упругую муфту. В насосах типа КМ рабочее колесо установлено на конце удлиненного вала электродвигателя…»

Разумно было бы предполагать, что консольным он называется потому что у него рабочая часть расположена консольно относительно станины. И это действительно так у некоторых небольших консольных насосов. Однако в большинстве случаев рабочая часть консольного насоса в своей самой дальней от привода точке жестко закреплена к корпусу насоса, и ни о какой консоли с виду речи быть не должно. Пример на рисунке — консольный насос марки К65-50-160/4:

Это классический консольный насос, и он без видимой консоли. Так почему же он называется консольным?

А называется он так не случайно. Дело в том, что консольная часть в таком насосе находится внутри корпуса, и является рабочим колесом, консольно закрепленным на валу.

Принцип действия консольных насосов

Рабочее колесо консольного насоса представляет собой барабан, состоящий из двух дисков и перегородок, расположенных под определенным углом. Барабан помещен в полость и приводится во вращение посредством вала, подшипниковый узел которого защищен от жидкости внутри полости. Таким образом барабан (рабочее колесо) располагается консольно на валу внутри корпуса насоса. Полость в котором расположено рабочее колесо насоса имеет два отверстия — одно с противоположной стороны от вала (в центре, в районе оси вала), а второе на окружности корпуса. Первое отверстие служит для подвода рабочей жидкости к рабочему колесу консольного насоса, второе — для отвода жидкости под давлением. Давление жидкости возникает в результате вращения рабочего колеса и возникающего вследствие этого центростремительного ускорения в жидкости, вращаемой перегородками рабочего колеса — лопастями консольного насоса. Отсюда и название одного из видов консольных насосов — «центробежный консольный насос
«.

Классификация консольных насосов:

Насосы консольные различают на:

  • «К» — основное исполнение консольных насосов. Выполняются горизонтального исполнения с опорой на корпус насосного агрегата. Привод происходит посредством упругой муфты.
  • «КМ» — консольный моноблочный. Рабочее колесо расположено не на собственном валу, как у насосов серии «К», а на удлиненном валу специального асинхронного электродвигателя.
  • «КМП» — повысительный моноблочный насос. Фактически тот же моноблочный консольник, но предназначен специально для работы в сфере ЖКХ, в жилых зданиях.
  • «КМЛ» (ЦВЦ) — линейный центробежный консольный насос с вертикальной осью рабочего колеса и линейным расположением всасывающего и выходного отверстий.

Материал консольного насоса

Для изготовления рабочего колеса консольного насоса используют конструкционные и легированные стали, а также серый чугун. Для перекачивания специальных (агрессивных) жидкостей применяют сплавы, адаптированные к воздействию перекачиваемой среды. Материал корпуса консольного насоса также может быть и чугунным, и алюминиевым, и изготовленным из нержавеющей стали.

В качестве уплотнений вала консольного насоса применяют сальники и манжеты самых различных типов, в зависимости от типа перекачиваемой жидкости и ее температуры. Серийно выпускаемые консольные насосы «К» и «КМ» предназначены для работы с жидкостью температурой до 85 градусов, для перекачивания более горячих жидкостей служат специальные насосы.