Рабочее колесо центробежного насоса: обточка, типы | 

Каким бывает рабочее колесо центробежного насоса и как оно устроено?

Насосы уже давно вошли в нашу жизнь, причем отказ от них не представляется возможным в большинстве отраслей. Существует большое количество разновидностей этих устройств: у каждого свои особенности, конструкция, назначение и возможности.

Наиболее распространенные — центробежные - агрегаты оснащены рабочим колесом, которое является главной деталью, передающей энергию, поступающую от двигателя. Диаметр (внутренний и наружный), форма лопаток, ширина колеса – все эти данные являются расчетными.

Типы и особенности

Большинство насосов осуществляют свою работу с использованием одного или нескольких зубчатых или плоских колес. Передача движения происходит за счет вращения по змеевику или трубе, после чего жидкость выдается в отопительную или водопроводную систему.

Можно выделить такие типы рабочих колес центробежных насосов:

  • Открытые – обладают низкой производительностью: КПД составляет до 40 процентов. Конечно, некоторые землесосные снаряды до сих пор используют такие агрегаты. Ведь они обладают высокой стойкостью к засорению, при этом их легко защитить, используя стальные накладки. Добавляется к этому еще и упрощенный ремонт рабочих колес насосов.
  • Полузакрытые – используются для перекачки или передачи жидкости с низкой кислотностью и содержанием небольшого количества абразива в крупных грунтовых агрегатах. Такие элементы оснащены диском со стороны, противоположной всасыванию.
  • Закрытые – современный и наиболее оптимальный вид насосов. Используется для подачи или перекачки сточных или чистых вод, продуктов нефтепереработки. Особенность такого типа колес в том, что на них может быть разное количество лопаток, находящихся под разными углами. Такие элементы имеют самый высокий КПД, этим и объясняется высокая востребованность. Колеса сложнее защитить от износа и ремонтировать, однако они имеют высокую прочность.

Чтобы было удобнее выбирать и различать, на каждом насосе имеется маркировка, позволяющая правильно подобрать для него рабочее колесо. Во многом тип определяется объемом передаваемых жидкостей, при этом используются и разные двигатели.

Что касается количества рабочих лопаток в колесе, то это число колеблется от двух до пяти, реже используется шесть штук. Иногда на внешней части дисков закрытых колес делаются выступы, которые могут быть радиальными или повторяющими очертания лопаток.

Рабочее колесо насоса зачастую производится цельнолитым. Хотя, например, в Соединенных Штатах этот элемент крупного грунтового агрегата делается сварным из литых составляющих. Иногда рабочие колеса изготавливаются с отъемной ступицей, создаваемой из мягкого материала.

В этом элементе может быть сквозное отверстие для обработки.

koleso-rabocheeОтверстие в ступице для посадки на вал может быть коническим или цилиндрическим. Последний вариант позволяет более точно закреплять положение рабочего колеса. Но при этом поверхности нуждаются в очень тщательной обработке, да и снять колесо при цилиндрической посадке сложнее.

При конической посадке высокая точность обработки не требуется. Важно лишь соблюсти конусность, которая в основном находится в границах от 1:10 до 1:20.

Но есть и недостаток такого подхода в закреплении: отмечается значительное биение колеса, что вызывает повышенный износ, особенно при сальниковом уплотнении. При этом положение колеса относительно улитки в продольном направлении является менее точным – еще один минус.

Хотя, конечно, некоторые конструкции позволяют устранить этот недостаток путем перемещения вала в продольном направлении.

Рабочее колесо водяного насоса соединяется с валом при помощи шпонки призматической формы, изготовленной из углеродистой стали.

Современные землесосы все чаще использует другой вид фиксации рабочего колеса с валом – винтовой. Конечно, есть определенные сложности в создании, однако эксплуатация намного упрощается.

Такое решение применяется в крупных грунтовых насосах серии Гр (отечественного производства), а также в агрегатах американского и голландского происхождения.

На рабочее колесо центробежного насоса действуют большие силы – результат:

  • изменения давления на зону колеса против ступицы;
  • изменения направления потока внутри колеса;
  • разности давлений на задний и передний диски.

Если в ступице есть сквозные отверстия, осевая сила больше всего воздействует на хвостовик вала. Если же отверстия несквозные, сила направлена больше на болты, которые используются для фиксации с кольцом валом.

Далее рассмотрим типы колес, которые используются на основных видах насоса:

  • Вихревые и центробежно-вихревые насосы. Колесо центробежного насоса – диск с радиально расположенными лопатками, число которых находится в пределах 48-50 штук, имеющий высверленные отверстия. Рабочего колесо может изменять направление вращения, однако при этом требуется изменение назначения патрубков.
  • Лабиринтные насосы. По принципу действия такие агрегаты схожи с вихревыми. В этом случае рабочее колесо изготавливается в виде цилиндра. На внутренней и внешней поверхности имеются винтовые каналы противоположного направления. Между гильзой корпуса и колесом есть зазор в размере 0,3-0,4 мм. Когда колесо вращается, с гребня канала образуются вихри.

Обточка колеса

Обточка рабочего колеса центробежного насоса позволяет уменьшить диаметр для снижения напора, при этом эффективность гидравлики насоса не ухудшается. При малом снижении КПД довольно существенно увеличивается подача и напор.

Обточка применяется тогда, когда характеристика насоса не отвечает текущим условиям функционирования в определенных пределах, при этом параметры системы остаются неизменными, а выбрать агрегат по каталогу не удается.

Количество обточек, которые создаются производителем, не превышает двух.

Размер обточки находится в диапазоне 8-15% от диаметра колеса.  И только в крайних случаях этот показатель может быть увеличен до двадцати.

В турбинных насосах обтачиваются лопатки, а в спиральных – еще и диски колеса. Данные производительности, напора, мощности и коэффициента быстроходности при процедуре определяются так:

  • G2 = G1D2/D1;
  • H2 = H1(D2/D1)2;
  • N2 = N1(D2/D1)3;
  • ns2 = ns1D1/D2 ,

где индексами обозначены данные до (1) и после (2) обточки.

При этом происходят такие изменения в зависимости от изменения коэффициента быстроходности колеса: 60-120; 120-200; 200-300:

  • снижение КПД на каждые десять процентов обточки: 1-1,5; 1,5-2, 2-2,5 процентов;
  • уменьшение нормального диаметра колеса: 15-20; 11-15; 7-11 процентов.

Расчет колеса центробежного насоса позволяет определить коэффициент быстроходности по формуле:

  1. (√Q0  / i) / (H/ j)¾.
  2. ns = 3.65 n * (результат первого пункта). 

rabochee-kolesoгде j – число ступеней; i – коэффициент, зависящий от вида рабочего колеса (с двухсторонним входом жидкости – 2, с односторонним входом жидкости — 1); H0 – оптимальный напор, м; Q0 – оптимальная подача, м3/с; n – частота вращения вала, об/мин.

Расчет рабочего колеса центробежного насоса выполнять самостоятельно не рекомендуется — работа это ответственная и требует внимания специалистов.

Ремонт и замена

При некачественно изготовленном элементе создается неравномерная нагрузка, что провоцирует нарушение равновесия проточных частей. А это, в свою очередь, приводит к дисбалансу ротора. Если возникла подобная проблема, необходима замена рабочего колеса.

Эта процедура включает такие действия:

  1. Разборка насосной части.
  2. Выпрессовка, замена колеса или нескольких колес (в зависимости от конструкции).
  3. Проверка остальных элементов насоса.
  4. Сборка агрегата.
  5. Тестирование характеристик устройства при нагрузке.

Процедура ремонта элемента может стоить от 2000 рублей. Купить рабочее колесо центробежного насоса можно от 500 рублей — само собой, за самый небольшой вариант.

Устройство в работе (видео)

https://www.youtube.com/watch?v=Thq1-RpBTUw




Автор
IMG_

Вазянов
Евгений Викторович

Инженер-строитель

Сделаем расчет или подберем лучшее предложение

Строительные калькуляторы

Самое интересное и полезное из рубрики: