2.       Химическая атака
Если жидкости или химические вещества, не совместимые с материалом насоса, приводят к коррозии и выходу из строя деталей.

3.       Кавитация
Отсутствие давления всасывания может привести к образованию пузырьков внутри всасывания, которые разрушаются, а затем взрываются на поверхности рабочего колеса, разрушая большие площади, что быстро приводит к выходу из строя.

4.       Дисбаланс
На этапе производства все рабочие колеса отбалансированы. Если они не сбалансированы, это приводит к неравным радиальным силам и связанному с этим ускоренному износу компонентов из-за сильной вибрации. Это напрямую влияет на срок службы механического уплотнения и подшипников, что приводит к преждевременному выходу насоса из строя.

5.       Гидравлический удар
Гидравлический удар представляет собой внезапную остановку жидкости, в результате которой инерция, присутствующая в жидкости, меняет направление потока, быстро перемещается вперед и назад, создавая вибрацию. Это может привести к растрескиванию крыльчаток и корпусов под действием действующих сил.

6.       Незакрепленные
Крыльчатки могут расшататься при возникновении вибрации внутри устройства. Следовательно, это приводит к тому, что деталь соприкасается с компенсационными кольцами или корпусом насоса на скорости, что приводит к разрушению агрегата.

7.       Резонанс
При установке приводов с регулируемой скоростью можно предположить, что насос может работать при любой частоте вращения. Некоторые обороты могут создавать резонанс в деталях насоса, что приводит к вибрации.

8.       Загрязнение
Загрязнение может уменьшить свободный путь жидкости, снижая эффективность. Если насосы простояли в течение некоторого времени, могут появиться наросты не только внутри насоса, но и во всасывающем трубопроводе в морской среде, известном как биоохота.

Это может привести к кавитации внутри блоков. Если выбраны конструкции с закрытыми рабочими колесами, которые затем сталкиваются с твердыми частицами, они могут засорить внутренний канал.

Некоторые жидкости, содержащие растворенные твердые вещества, которые отделяются после остановки жидкости или при высыхании, например, используемые в скрубберах, могут привести к кальцификации/образованию известкового налета также снижение эффективности.

9.       Турбулентный поток
Когда поток турбулентный, а не ламинарный, это может вызвать разделение перекачиваемой жидкости, но также создает идеальные условия для возникновения кавитации.

10.   Избыточное давление
Высокое давление на входе может прижать рабочие колеса к компенсационным кольцам или корпусам ступеней, что резко сократит срок службы.

Крыльчатки подвергаются обрезке, чтобы насосы могли выполнять определенные функции. Обычно агрегаты изготавливаются с полноразмерными крыльчатками, а при использовании с инвертором скорость вращения можно уменьшить, чтобы уменьшить расход и давление для достижения требуемой рабочей точки. За счет полного диаметра крыльчатки зазоры между вращающейся частью и корпусом остаются небольшими, сохраняя эффективность.

Обрезка крыльчаток — это еще один способ, с помощью которого насос может соответствовать рабочей точке, однако чем больше удаляется материала, тем больше внутренних допусков создается внутри корпуса, что снижает эффективность.

Скорость вращения и диаметр вращающейся части используются в качестве предикторов производительности и известны как законы подобия.

Законы подобия насосов представляют собой набор формул, которые можно использовать для определения производительности агрегата при таких изменениях, как скорость или диаметр рабочего колеса, производимого потока и давления. с высокой степенью точности.

Есть 3 закона подобия:

При изменении скорости вала или диаметра крыльчатки расход будет изменяться на ту же величину. Если скорость насоса уменьшить на 20 %, расход при том же напоре также уменьшится на 20 %.

При изменении диаметра крыльчатки или скорости вала давление изменяется пропорционально квадрату изменения скорости вала или диаметра крыльчатки. Если скорость вала увеличить на 10%, то давление при том же расходе увеличится на 21%

Если скорость вала увеличить на 10%, то из-за того, что мощность пропорциональна кубу скорости вала, давление увеличится на 33,3%.

Износные кольца расположены по обеим сторонам крыльчатки и действуют как расходуемые детали, предотвращающие износ корпуса и сохраняющие эффективность внутри корпуса. Удвоение зазоров компенсационных колец может привести к увеличению кавитационного запаса на целых 50 %.

Полезная информация о центробежных насосах

Что такое центробежный насос?

Центробежный насос представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения жидкости посредством передачи энергии вращения от одного или нескольких ведомых роторов, называемых рабочими колесами. Жидкость поступает в быстро вращающееся рабочее колесо вдоль его оси и выбрасывается под действием центробежной силы по его окружности через концы лопастей рабочего колеса. Действие крыльчатки увеличивает скорость и давление жидкости, а также направляет ее к выпускному отверстию насоса. Корпус насоса специально разработан для того, чтобы сжимать жидкость на входе насоса, направлять ее в рабочее колесо, а затем замедлять и контролировать жидкость перед выпуском.

Как работает центробежный насос?

Рабочее колесо является ключевым компонентом центробежного насоса. Он состоит из ряда изогнутых лопастей. Обычно они зажаты между двумя дисками (закрытая крыльчатка). Для жидкостей с вовлеченными твердыми частицами предпочтительнее открытое или полуоткрытое рабочее колесо (с одним диском) (рис. 1).

Жидкость входит в рабочее колесо по его оси («ушко») и выходит по окружности между лопатками. Рабочее колесо, расположенное на противоположной от проушины стороне, соединено приводным валом с двигателем и вращается с высокой скоростью (обычно 500-5000 об/мин). Вращательное движение крыльчатки ускоряет поток жидкости через лопасти крыльчатки в корпус насоса.

Существуют две основные конструкции корпуса насоса: улитка и диффузор. Целью обеих конструкций является преобразование потока жидкости в контролируемый выпуск под давлением.

В спиральном корпусе крыльчатка смещена, образуя изогнутую воронку с увеличивающейся площадью поперечного сечения по направлению к выпускному отверстию насоса. Эта конструкция вызывает увеличение давления жидкости по направлению к выпускному отверстию (рис. 2).

Тот же основной принцип применим к конструкциям диффузоров. В этом случае давление жидкости увеличивается, поскольку жидкость вытесняется между набором неподвижных лопастей, окружающих рабочее колесо (рис. 3). Конструкции диффузоров могут быть адаптированы для конкретных применений и, следовательно, могут быть более эффективными. Спиральные корпуса лучше подходят для применений, связанных с вовлечением твердых частиц или жидкостей с высокой вязкостью, когда выгодно избегать дополнительных сужений лопаток диффузора. Асимметрия спиральной конструкции может привести к большему износу рабочего колеса и приводного вала.

Каковы основные характеристики центробежного насоса?

Существует два основных семейства насосов: центробежные и поршневые насосы. По сравнению с последними центробежные насосы обычно предназначены для более высоких потоков и для перекачивания жидкостей с более низкой вязкостью, вплоть до 0,1 сП. На некоторых химических заводах 90% используемых насосов будут центробежными. Тем не менее, есть ряд применений, для которых предпочтительнее объемные насосы.

Каковы ограничения центробежного насоса?

Эффективная работа центробежного насоса зависит от постоянного высокоскоростного вращения его рабочего колеса. При работе с сырьем с высокой вязкостью центробежные насосы становятся все более неэффективными: возникает большее сопротивление и требуется более высокое давление для поддержания определенного расхода. В целом, центробежные насосы подходят для перекачивания жидкостей с низким давлением и высокой производительностью с вязкостью от 0,1 до 200 сП.

Взвеси, такие как буровой раствор или масла с высокой вязкостью, могут вызвать чрезмерный износ и перегрев, что приведет к повреждению и преждевременному выходу из строя. Объемные насосы часто работают на значительно более низких скоростях и менее подвержены этим проблемам.

Любая перекачиваемая среда, чувствительная к сдвигу (разделение эмульсий, взвесей или биологических жидкостей), также может быть повреждена высокой скоростью вращения рабочего колеса центробежного насоса. В таких случаях предпочтительна более низкая скорость объемного насоса.

Еще одним ограничением является то, что, в отличие от поршневого насоса, центробежный насос не может обеспечить всасывание в сухом состоянии: он должен быть предварительно заполнен перекачиваемой жидкостью. Поэтому центробежные насосы не подходят для любого применения, где подача прерывистая. Кроме того, если давление подачи является переменным, центробежный насос создает переменный поток; объемный насос нечувствителен к изменению давления и обеспечивает постоянную производительность. Таким образом, в приложениях, где требуется точное дозирование, предпочтение отдается объемному насосу.

В следующей таблице приведены различия между центробежными и поршневыми насосами.

Сравнение насосов: центробежные и объемные

Свойство	Центробежный	Прямое смещение
Диапазон эффективной вязкости	Эффективность снижается с увеличением вязкости (макс. 200 сП)	Эффективность увеличивается с увеличением вязкости
Допустимое давление	Расход изменяется при изменении давления	Расход нечувствителен к изменению давления
	Эффективность снижается как при более высоком, так и при более низком давлении	Эффективность увеличивается с увеличением давления
Грунтовка	Обязательно	Не требуется
Расход (при постоянном давлении)	Константа	Пульсирующий
Сдвиг (разделение эмульсий, суспензий, биологических жидкостей, пищевых продуктов)	Высокая скорость повреждает чувствительные к сдвигу среды	Низкая внутренняя скорость. Идеально подходит для перекачивания чувствительных к сдвигу жидкостей

Каковы основные области применения центробежных насосов?

Центробежные насосы обычно используются для перекачки воды, растворителей, органических веществ, масел, кислот, оснований и любых «жидких» жидкостей как в промышленности, сельском хозяйстве, так и в быту. На самом деле, существует конструкция центробежного насоса, подходящая практически для любого применения с жидкостями с низкой вязкостью.

Резюме

Центробежный насос работает за счет передачи энергии вращения от одного или нескольких ведомых роторов, называемых рабочими колесами.