Сантехника в доме

Насосы

Насос, устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для безнапорного перемещения жидкости насосами обычно не называют и относят к водоподъёмным машинам. Основной параметр насоса - количество жидкости, перемещаемое в единицу
 времени, т.е. осуществляемая объёмная подача Q. Для большинства насосов важнейшими техническими параметрами также являются: развиваемое давление p или соответствующий ему напор H, потребляемая мощность N и КПД η.

Центробежные насосы

Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.

Принципиальная схема центробежного насоса.

На рабочем колесе имеются лопатки (лопасти), которые имеют сложную форму. Жидкость подходит к рабочему колесу вдоль оси его вращения, затем направляется в межлопаточный канал и попадает в отвод (направляющий аппарат). Отвод предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, и преобразования кинетической энергии потока жидкости в потенциальную энергию, в частности в энергию давления. Указанное выше преобразование энергии должно происходить с минимальными гидравлическими потерями, что достигается специальной формой отвода.

Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом. При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, лопатками отбрасывается к периферии, выходит в отвод далее в напорный трубопровод.

В многоступенчатом насосе описанный процесс повторяется многократно за счет прохождения жидкости через гирлянду перемежающихся направляющих аппаратов и лопастных колес. В данном случае, направляющий аппарат выступает в роли “гасителя скорости потока”, обеспечивая подпор перед лопастным колесом. Такая конструкция обеспечивает существенное приращение давления при сравнительно небольших габаритах и применяется, главным образом, в повысительных насосах.

Схема многоступенчатого центробежного насоса:
1 - всасывающий патрубок; 2 - рабочее колесо; 3 - направляющий аппарат (лопаточный отвод); 4 - нагнетательный патрубок; 5 - торцевое уплотнение; 6 - корпус насоса.

В центральной части насоса, т.е. на входе жидкости в рабочее колесо насоса, возникает разрежение, и жидкая среда под действием давления направляется от источников водоснабжения по всасывающему трубопроводу в насос. Частоту вращения рабочего колеса насоса обозначают через n (об/мин), а угловую скорость - через ω. Связь между ω и n определяется выражением ω = π n / 30.

Насос с сухим ротором

Насос с сухим ротором - это насос, в котором ротор электродвигателя не соприкасается с перекачиваемой жидкой средой. Насосы с большой подачей жидкости Q, как правило, изготовляются с сухим ротором.

Насос с сухим ротором:
1 – вентилятор; 3 - торцевое уплотнение; 4 - рабочее колесо; 5 – гайка; 6- корпус насоса.

Насос с мокрым ротором

Насос с мокрым ротором - это насос, в котором ротор двигателя непосредственно работает в жидкой среде. Статор двигателя (находящийся под напряжением) отделен от ротора гильзой (толщиной 0,1 - 0,3 мм), изготовленной, например, из ненамагничивающейся нержавеющей стали. Смазка подшипников ротора осуществляется жидкой средой, которая и выполняет функцию охлаждения ротора и двигателя. Вал насоса обычно располагается горизонтально.

Насос с мокрым ротором:
1 – ротор; 2 - корпус насоса; 3 -рабочее колесо; 4 – гильза; 5 -клеммная коробка.

Преимущества центробежных насосов

Преимущества центробежных насосов по сравнению с насосами других типов: пологие характеристики Н = f(Q) и η = η(Q), в результате чего высокие значения напоров Н и высокие значения КПД сохраняются в широком диапазоне подач Q; большая частота вращения, что позволяет в качестве привода для насосов использовать электродвигатели и турбины; плавная формаизменения мощности N, что позволяет выполнить пуск насоса при закрытой выходной задвижке (или при закрытом обратном клапане); устойчивость в работе насосов и расширение технических показателей Н и Q при последовательном и параллельном соединении насосов при работе на один трубопровод; плавное протекание переходных процессов при изменении режима работы гидросистемы; расположение насоса выше уровня жидкости в расходной емкости; изменение показателей насосов H, Q, η за счет различных факторов: обточки диаметра рабочего колеса, изменения частоты вращения, изменения частоты электроснабжения и др.; невысокая стоимость насоса из за использования в конструкции насоса сравнительно дешевых конструкционных материалов: сталь, чугун, полимерные материалы; простота технического обслуживания и эксплуатации; высокая надежность в работе; большие подачи жидкости Q ; равномерный с малыми пульсациями давления поток жидкости; возможность успешной работы на "загрязненных" жидкостях.

Схемы различных рабочих колес:
а - закрытого типа; б - полузакрытого типа; в - вихревого типа; г – открытого типа (жидкостно - кольцевое).

Но центробежные насосы обладают и рядом недостатков:
 требуют заливки перед пуском;
 имеют склонность к кавитации;
 имеют пониженное значение КПД при перекачивании вязких жидкостей;
 имеют небольшое значение КПД при малой подаче жидкости Q и большое значение напора Н и др.

Как и всякую машину, насосный агрегат характеризует потребляемая мощность, определяющая комплектующий двигатель. Величина мощности насоса находится в прямой зависимости от величины напора и подачи и обратно пропорциональна его коэффициенту полезного действия (КПД). Разброс КПД насосных агрегатов велик (от 20 до 98%). Столь существенный разброс определяется разным характером взаимодействия рабочего органа с жидкостью. Общая закономерность: динамические насосы значительно уступают по этому параметру насосам объемного типа. Значимость этого параметра для больших насосов велика. Одним из характерных приемов повышения КПД для центробежных насосов является обточка рабочего колеса. Конкретный подбор рабочего колеса под нужные
режимы (подача и напор) позволяет, особенно на крупных насосах, получать значительную экономию энергии. На выбор комплектующего электродвигателя в значительной мере может влиять удельный вес перекачиваемой жидкости и вязкость (с повышением удельного веса и увеличением вязкости возрастает потребляемая мощность). С эксплуатационной точки зрения общие для любой машины характеристики, надёжность и срок службы, будут освещены в соответствующих типам насосов разделах
обзора, в этой части основное внимание будет уделено гидравлическим понятиям и в первую очередь определяющим параметрам насосов и их регулированию, т.е. подаче и напору.

Циркуляционные насосы для отопления

Советуем при замене сатрого насоса оценить, производилась ли реконструкция дома или системы отопления после установки насоса, например:

• новые стеклопакеты
• дополнительная теплоизоляция
• новые термостатические вентили. Большинство старых насосов имеют слишком большую производительность, и их можно заменить на регулируемый насос с меньшей производительность. Регулируемый насос адаптируется к новым условиям, минимизирует риск возникновения шума, в то же время экономя электроэнергию.

Центробежные насосы целесообразно использовать в области больших подач жидкости Q и низких и средних напоров жидкости Н. Напорная характеристика отражает основные потребительские свойства, насоса. Выбор насоса начинается с подбора напора (давления) и подачи. При выборе насоса следует учитывать разброс параметров насоса по подаче и напору, в том числе при различной обточке рабочего колеса, а также возможность нахождения требуемого режима работы в пределах рабочей области его характеристики.

Важным гидравлическим параметром насоса является допустимая вакуумметрическая высота всасывания, характеризующая нормальные условия подхода жидкости к рабочему колесу. Эта величина выражается в метрах водяного столба при температуре 20°С и при нормальном атмосферном давлении (10 м вод. ст.). В силу разных причин, в том числе из-за сложности физического процесса, происходящего не всасывании насоса, этому важнейшему параметру при эксплуатации и при подборе насосов не уделяется должного внимания. Большая часть неприятностей при эксплуатации насоса связана с плохими условиями на всасывании насоса и возникновением, как следствие этого, кавитации.

Кавитация ведет к быстрому износу насоса или к его разрушению из-за вибрации (чаще всего подшипниковых узлов). При появлении признаков неустойчивой работы насоса на это следует обратить внимание. Если вы обращаетесь за консультацией по работе насоса, вам следует при заполнении опросного листа внимательнейшим образом характеризовать всасывающую линию, учитывая, что на всасывающую способность насоса отрицательно влияют следующие факторы:
 высокая температура (более 60°) перекачиваемой жидкости;
 неплотности во фланцевых соединениях и "сальниковой" запорной арматуре на всасывающей линии;
 малый диаметр и большая протяженность всасывающей линии;
 засорение всасывающей линии.

Циркуляция в системе горячего водоснабжения (ГВС)

Опыт показывает, что большинство циркуляционных насосов для ГВС имеют слишком большую производительность, в то время как насос с меньшей производительностью также смог бы обеспечить высокий уровень комфорта (малое время ожидания горячей воды). Рекомендуется выбирать насос с таймером для составления программы работы насоса, чтобы он включался в то время, когда ожидается высокий уровень потребления горячей воды (обычно это утренние и вечерние часы).

Необходимый размер насоса может быть определен исходя из размеров и протяженности установленных труб.

Системы с солнечным подогревом

Системы, использующие солнечную энергию, применяются в системах ГВС и отопления. Для всех типов таких систем требуется циркуляционный насос.

При монтаже следует учесть, что насос должен подходить для работы в следующих условиях:
• наличие антифриза в воде
• высокая температура
• значительные перепады температур

Тепловой насос

Использование температуры земли или воздуха предоставляет дополнительные возможности обогрева или охлаждения домов. Специально разработанные системы могут применяться как для отопления, так и для охлаждения, в зависимости от необходимости. Зимой эти системы передают тепло земли в Ваш дом. Летом, напротив, тепло из дома отдается земле.

Основным элементом такой системы являются циркуляционный насос и тепловой насос, или охладитель. Охладитель состоит из конденсатора, испарителя, компрессора и расширительного клапана. Конденсатор используется для нагрева циркулирующей воды в зимнее время; испаритель - для охлаждения этой же воды летом. В качестве хладагента используется фреон.

Необходимо учесть, что циркуляционный насос должен быть способен работать при температуре теплоносителя от +6 до +55 градусов Цельсия.

Тепло земли

В режиме отопления (зимой), испарение жидкого фреона достигается с помощью гликолево- водной смеси (при температуре около 17 градусов Цельсия). Земля нагревает охлажденную смесь прежде чем она возвращается в испаритель. Затем фреон сжимается под давлением и направляется в конденсатор, где передает свое тепло циркулирующей воде.

В режиме охлаждения (летом) конденсация фреона достигается с помощью гликолево-водной смеси. Земля охлаждает смесь прежде чем она возвращается в конденсатор.

Затем жидкий фреон возвращается в газообразное состояние и направляется в испаритель, где отбирает тепло у циркулирующей воды.

Тепло грунтовых вод

Погружной насос перекачивает грунтовую воду, имеющую постоянную температуру, в испаритель в зимнее время и в конденсатор – летом. Охлажденная или нагретая вода после этого возвращается обратно с помощью распыления. Способ обмена теплом с циркулирующей водой в данном случае такой же как в предыдущей системе, использующей тепло земли.

Тепло воздуха

Испарение фреона в зимнее время и конденсация фреона летом производится с использованием наружного воздуха. Способ обмена теплом с циркулирующей водой в данном случае такой же как в предыдущей системе, использующей тепло земли. Минимальная допустимая температура окружающей среды 0 градусов Цельсия. При более низких температурах система будет работать неэффективно, либо не будет работать совсем.

Маркировка энергоэффективности

Прежде шкала маркировки энергоэффективности применялась исключительно для бытовой техники. Однако в насосной отрасли также была внедрена шкала маркировки энергоэффективности для обозначения энергоэффективности циркуляционных насосов. Маркировка энергоэффективности обозначает класс энергоэффективности насоса. Количество измеренных киловатт-часов, которые насос тратит за год, оценивается по шкале от A до G, при этом энергоэффективность средних циркуляционных насосов соответствует классу D. В отличие от них, насосы класса A могут сократить энергопотребление на 75 %.

Такая относительно простая и понятная шкала позволяет монтажникам заранее предположить масштаб экономии электроэнергии и помогает заказчикам сделать свой выбор.

Советы по установке циркуляционных насосов.

• Насосы с мокрым ротором всегда устанавливают так, чтобы вал находился в горизонтальном положении.
• Не устанавливайте насос большей производительности, так как это может привести к шуму в системе.
• Не включайте насос, до заполнения системы водой и полного удаления воздуха из системы. Даже непродолжительные периоды “работы в сухую” могут повредить насос.
• Перед пуском насоса, промойте систему чистой водой для удаления инородных частиц.
• Устанавливайте насос таким образом, чтобы избежать попадания воды в клеммную коробку через кабельный ввод.
• Насос размещайте как можно ближе к расширительному бачку.
• Убедитесь, что возможно стравить воздух из насоса и трубопровода. Если это невозможно, установите насос с воздухоотводчиком.
• В “закрытых системах”, если возможно, насос размещают на обратном трубопроводе из-за более низкой температуры на данном участке.
• Не устанавливайте циркуляционный насос с термостатом вблизи водонагревателей или баков, тепло от которых может воздействовать на термостат.
• Голова насоса может быть установлена по разному в зависимости от наличия места.

Циркуляция в системе ГВС. Пуск насоса.

Чтобы избежать излишнего шума воздуха в системе, важно правильно удалить воздух из системы:
1. Открыть кран на вводе.
2. Открыть водопроводный кран на конце тубы, до полного удаления воздуха из системы.
3. Включить насос.
4. Дать насосу поработать несколько минут.
5. Если воздух в системе остался, остановить и запустить насос 4-5 раз, до полного удаления воздуха.
6. Отрегулировать таймер и/или термостат.

Советы по установке циркуляционных насосов для циркуляции в системах ГВС.

• Hасосы с мокрым ротором всегда устанавливают так, чтобы вал находился в горизонтальном положении.
• Не включайте насос, до полного заполнения системы водой и удаления воздуха. Даже непродолжительные периоды “работы в сухую” могут повредить насос.
• Перед запуском насоса, промойте систему чистой водой, для удаления инородных частиц.
• Устанавливайте насос таким образом, чтобы избежать попадания воды в клеммную коробку через соединение кабельного ввода.
• Чтобы избежать скопления воздуха в насосе, никогда не устанавливайте его в трубопроводе с направлением жидкости вниз. Устанавливайте насос по направлению движения жидкости вверх или горизонтально.
• Устанавливайте насос на обратном трубопроводе. Hикогда не устанавливайте насос на подающем трубопроводе.
• При работе с «жесткой» водой рекомендуется использовать насос с “сухим ротором”.

Поиск и устранение неисправностей.

Проблема	Причина	Решение
Шум в радиаторе	Избыточное давление теплоносителя,  проходящего через термостатический вентиль	Установить регулируемый  насос. Давление в системе будет понижаться при снижении расхода.
Радиатор холодный	Термостатический вентиль засорен или заклинил	Перекрыть все остальные радиаторы в системе и включить максимальную скорость работы насоса для создания максимального перепада давления, который прочистит вентиль.
	Система отопления не сбалансирована	Проверить всю систему на предмет работы дроссельных клапанов (они могут быть встроены в термостатические вентили) и добиться равного распределения потока.
Нерегулируемый насос не включается	В насосе возникли отложения	Установить насос на максимальную скорость и включить. Момент вращения будет достаточным, чтобы убрать отложения.
Насос работает с очень низкой или нулевой производительностью	Электродвигатель вращается в обратную сторону	Для трехфазных насосов – поменять местами две фазы
	Насос неверно смонтирован	Поверните насос на 180°
	Рабочее колесо загрязнено	Открыть насос и почистить рабочее колесо. ВАЖНО: Закрыть вентиль
	Всасывающий патрубок заблокирован	Открыть насос, очистить патрубок и корпус. ВАЖНО: Закрыть вентиль
	Вентиль закрыт	Открыть вентиль
	Сетчатый фильтр загрязнен	Почистить сетчатый фильтр
	Воздух в насосе	Отключить насос и удалить воздух. Установите автоматический воздухоотводчик
	Насос работает на минимальной скорости	Переключить насос на более высокую скорость работы
	Перепускной клапан настроен на слишком низкое давление	Перенастроить перепускной клапан на более высокое давление. Закрыть байпас.
	Задана слишком низкая рабочая точка насоса	Задать более высокую рабочую точку на насосе или пульте управления
Насос остановился, питание отсутствует	Неисправность в системе электропитания	Проверить источник питания. В случае необходимости установить внешний переключатель питания
	Расплавился предохранитель.	Заменить закоротившую проводку Исправить плохой контакт Проверить номинал предохранителя Проверить электродвигатель и подводящий провод
	Сработала защита от тока блокировки	Кратковременно переключить насос на макс. частоту вращения или деблокировать ротор. Проверить вязкость перекачиваемой жидкости Проверить наличие 3-х фаз питающей сети. Заменить неисправный насос
Насос прекратил работу, питание присутствует	Сработал термовыключатель	Проверить, находится ли температура рабочей жидкости в определенном техническими характеристиками диапазоне. После достаточного охлаждения насоса его можно снова включить
	Ротор заблокирован, но термовыключатель не отключил насос	Отключить напряжение питания сети, прочистить/ отремонтировать насос.
	Насос не запускается	Разблокировать насос Очистить насос Заменить конденсатор Проверить наличие 3-х фаз питающей сети. Заменить неисправный насос
Шумы в системе, термостатических вентилях/трубах	Производительность насоса слишком велика	Понизить скорость работы Открыть байпас / клапан Произвести балансировку гидравлических параметров Проверить расчеты параметров работы насоса/системы Настроить насос Проверить систему Заменить насос
Шум при работе насоса	Воздух в насосе	Удалить воздух из насоса Удалить воздух из системы Проверить расширительный бак Установить воздушный сепаратор
	Кавитационный шум. Выросло давление на вентилях и термостатических клапанах	Увеличить статическое давление Понизить температуру Понизить скорость работы насоса
	Резонансные шумы	Закрепить основание насоса Снизить производительность насоса (выбрать пониженную частоту вращения) Заменить насос/ электродвигатель
	Стук инородных тел в насосе/ клапанах	Демонтировать насос и удалить из него грязь Заменить обратный клапан Отрегулировать давление в клапанах Отрегулировать пружины в клапанах Повернуть клапан вокруг своей оси Заменить насос

Читать о поверхностных насосах на http://remont52.esy.es/Поверхностные%20насосы.html