Насосы многоступенчатые характеристики. Многоступенчатый центробежный насос

Центробежные насосы активно используются как в быту, так и в промышленности. В зависимости от конструктивного исполнения их относят к многоступенчатым насосам или одноступенчатым. Насосное оборудование, принадлежащее к каждой из этих категорий, не только имеет особенное внутреннее устройство, но и отличается специфическими техническими характеристиками и, соответственно, сферами применения.

Конструктивные отличия

Насос центробежный, что становится понятно уже из его названия, является устройством, которое перекачивает жидкие среды за счет действующей на них центробежной силы. Основным рабочим органом насосного оборудования данного типа, который и обеспечивает формирование такой силы, является колесо (или барабан), на внешней цилиндрической поверхности которого зафиксированы специальные лопасти.

Корпус насосов рассматриваемого типа может быть выполнен из чугуна или стального сплава. Внутри такого корпуса размещаются приводной электродвигатель и соединенный с ним вал вращения, на котором и фиксируется колесо с лопастями. По своему конструктивному исполнению рабочее колесо насоса может быть открытым или закрытым. Открытые рабочие колеса состоят из одного диска, на внешней поверхности которого зафиксированы лопасти, закрытые – из двух дисков, соединенных между собой рабочими лопастями.

Лопасти располагаются под определенным углом, их изгиб направлен в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. Такое расположение лопаток обеспечивает более эффективную работу насосного оборудования. Всасывание перекачиваемой жидкой среды во внутреннюю камеру насоса, а также ее выталкивание в напорную магистраль осуществляется через патрубки.

Принцип, по которому работают как одноступенчатые устройства, так и насосы многоступенчатые, заключается в следующем.

Жидкость, находящаяся во внутренней части насоса перед его запуском, при вращении рабочего колеса захватывается лопастями и начинает перемещаться вместе с ними.
Под воздействием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам внутренней камеры, за счет чего возле них создается высокое давление.
При перемещении через область напорного патрубка жидкость, находящаяся под высоким давлением, выталкивается в него.
При откидывании перекачиваемой насосом жидкости к стенкам рабочей камеры в центральной части последней создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию жидкой среды через входной патрубок.

За счет вышеописанного принципа работы в насосах как одноступенчатого, так и многоступенчатого типа обеспечивается непрерывность процесса всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкости при вращении рабочего колеса. Сферу применения насосного оборудования данного типа значительно расширяет тот факт, что, в отличие от поршневых устройств, оно не создает пульсаций напора жидкости в обслуживаемой им трубопроводной системе.

Как уже говорилось выше, одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы имеют конструктивные особенности, которые и определяют различия в их технических характеристиках. Так, основными элементами конструкции одноступенчатого насоса являются:

корпус, который часто называют «улиткой»;
рабочее колесо с лопастями;
уплотнительные элементы вала;
вал, соединенный с приводным электродвигателем и обеспечивающий вращение рабочего колеса;
уплотнительные элементы камеры с масляной ванной;
опора для подшипникового узла;
несущая опора;
отверстие, при помощи которого осуществляется контроль уровня масла в камере.

Одноступенчатый центробежный насос, в отличие от многоступенчатых моделей, оснащается одним рабочим колесом. Центробежный многоступенчатый насос может иметь в своем оснащении два и более рабочих колеса с лопатками, что позволяет значительно повысить эффективность такого оборудования.

Благодаря наличию нескольких рабочих колес центробежные многоступенчатые устройства, если сравнивать их с одноступенчатыми, обладают определенными преимуществами.

С помощью многоступенчатых насосов можно осуществлять перекачивание жидкости с более высокой производительностью, характеризующей количество жидкой среды, которую гидромашина пропускает через себя в единицу времени.
Многоступенчатые насосы способны формировать поток жидкости с более высокими показателями напора, измеряемого в метрах водяного столба. Фактически напор жидкости, который создают электронасосы многоступенчатого типа, складывается из суммы напоров, создаваемых каждой его ступенью. Такое качество многоступенчатых гидромашин позволяет добиваться более высокого давления жидкости в обслуживаемых ими трубопроводных системах и перемещать ее по ним на более дальние расстояния и более значительные высоты.

Многоступенчатый центробежный насос в зависимости от своего конструктивного исполнения может быть секционным или спиральным. В устройствах секционного типа жидкая среда в процессе перекачивания последовательно перемещается от первой секции насоса к последней, при этом напор жидкости увеличивается также последовательно. Современные модели многоступенчатых насосов секционного типа способны обеспечить производительность процесса перекачивания жидкости, значение которой доходит до 900 м 3 , при этом напор рабочей среды, создаваемый такими устройствами, может доходить до 1900 метров водяного столба.

Достоинства и недостатки насосов центробежного типа

Как многоступенчатый, так и одноступенчатый насос отличается целым рядом достоинств, которые и делают данные устройства такими популярными среди потребителей. К преимуществам рассматриваемых гидромашин относятся:

компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
простота конструкции (именно поэтому любой многоступенчатый или одноступенчатый насос доступен по цене).

Среди недостатков одно- и многоступенчатых насосов выделяют:

достаточно низкий КПД при работе в режиме малой производительности (это становится проблемой в том случае, когда требуется под высоким давлением перекачать маленький объем жидкой среды);
невозможность быстрого запуска (чтобы такие устройства начали работать, их рабочую камеру необходимо предварительно заполнить жидкостью).

Основания классификации

Центробежные насосы (как многоступенчатые, так и одноступенчатые) делятся на различные категории по ряду своих параметров и вариантов конструктивного исполнения. Так, в зависимости от пространственного положения оси рабочего вала они могут относиться к одному из следующих типов:

насосы горизонтальные центробежные;
устройства с вертикальным расположением рабочей оси.

Центробежный горизонтальный насос, ось вращения вала и рабочего колеса которого располагаются строго в горизонтальной плоскости, – это, как правило, крупногабаритная установка, используемая в промышленных целях. Центробежные горизонтальные насосы применяют для оснащения насосных станций, обеспечивающих работу систем автономного водоснабжения, в которых подобные устройства используются совместно с гидроаккумулятором. Таким образом, горизонтальный насос требует больше места для своей установки.

Центробежные насосы с вертикальным расположением оси вала и рабочего колеса нашли большее распространение в бытовой сфере. В таком конструктивном исполнении может быть представлен как поверхностный многоступенчатый насос, используемый для обслуживания системы автономного водоснабжения, так и дренажный или фекальный.

Еще одним критерием, по которому среди одно- и многоступенчатых насосов выделяют различные категории, является расположение такого оборудования по отношению к перекачиваемой жидкой среде. Так, в зависимости от данного параметра насосы могут быть поверхностными (или наземными), погружными и полупогружными. Поверхностные устройства, в качестве которых может выступать вертикальный многоступенчатый и одноступенчатый или горизонтальный многоступенчатый и одноступенчатый насос, располагаются на поверхности земли, вне скважины, но поблизости от нее.

Помещают такое оборудование, надежно защищенное от попадания влаги, в приямке, на специально подготовленной площадке или в отдельном помещении. Одним из наиболее значимых недостатков насосного оборудования данного типа является то, что при работе оно издает достаточно много шума. Следует учитывать и то, что поверхностные центробежные насосы можно выбирать лишь в том случае, если глубина скважины, из которой планируется откачивать воду с их помощью, не превышает десяти метров.

Центробежные насосы погружного типа в процессе эксплуатации полностью погружаются в перекачиваемую среду. Отдельные модели вертикальных центробежных насосов погружного типа могут размещаться даже в трубе, по которой осуществляется откачивание жидкой среды. При использовании погружных насосов воду из обслуживаемой скважины можно поднимать с глубины 40 метров и более. Насосы погружного типа способны обеспечить перекачивание жидкой среды с производительностью до 16 м 3 /час, при этом ее напор может достигать 200 метров водяного столба. Погружные насосы практически не издают шума при своей работе, поскольку полностью находятся в жидкой среде.

Центробежными насосами называются динамические гидравлические машины. Функциональная задача такого оборудования – перекачивать жидкость, что осуществляется, если кинетическая энергия вращения преобразуется в гидродинамическую энергию потока. Для вращения вала насоса предусматривается электродвигатель или ДВС. Жидкость доходит до рабочего колеса, у которого на корпусе имеются лопатки, необходимые для того, чтобы воздействовать на частицы жидкости и передавать той энергию.

Центробежные силы действуют таким образом, чтобы жидкость направлялась к периферии рабочего колеса. В этой области, через специальный кольцевой канал, который еще называют улиткой, жидкость подается к напорному патрубку, то есть диффузору. А уже задачей этого элемента является преобразование части динамической энергии в статическую.

Многоступенчатый центробежный насос – более совершенное оборудование, устройство которого предполагает несколько рабочих колес и ступеней, расположенных друг за другом. Выбирая центробежный насос следует обратить внимание на то, каких образом уплотнен вал. Современные модели отличаются торцевым уплотнением, когда как более старые модели имеют сальниковую набивку. Первая конфигурация хороша тем, что сохраняет герметичность конструкции и предотвращает утечки. Даже если насос работает с вибрациями или его вал несколько сместится, это не станет причиной протечки.

На данный момент существует немалое количество насосов для перекачивания жидкости и наиболее распространенные из них – центробежные. Они отличаются своими конструктивными особенностями и бывают одно- или многоступенчатыми.

Многоступенчатый насос и его схема

Центробежное оборудование собирается из таких элементов как напорный патрубок, направляющий аппарат, колеса и спиральный отвод.

Когда начинают вращаться колеса, часть, имеющая особые изгибы на лопастях заполняется жидкостью.

Необходимо понимать, что существует множество моделей таких насосов, которые друг от друга отличаются конструкцией сборки – как расположен вал, какой формы патрубки и сколько установлено рабочих колес. При выборе следует также отталкиваться от мощности и габаритов оборудования.

Особенности конструкции

Одноступенчатое оборудование оснащено одним рабочим колесом, а у многоступенчатого насоса их предполагается от двух и больше. Что касается принципа действия – он идентичен, количество колес напрямую связано с производительностью агрегата. Таким образом, многоступенчатые насосы способны перекачивать больше воды за определенное время, а также отличаются увеличенным напором, то есть жидкость можно перекачивать на дальние расстояния, по сравнению с одноступенчатым насосом.

Многоступенчатые центробежные насосы также имеют разную конструкцию и бывают секционными или спиральными. Что касается секционного, жидкость он перекачивает последовательно, то есть из одного барабана в другой. Максимальный уровень производительности описываемого оборудования – 900 кубических метров воды в час с напором в 1900 метров.

Сильные и слабые стороны центробежных агрегатов

Такое насосное оборудование, задействующее центробежную силу, сейчас пользуется немалым спросом. Причиной тому – различные эксплуатационные преимущества, которые мы выделим ниже:

так как вал вращения напрямую соединен с двигателем, насосное оборудование отличается компактностью и небольшой массой. В самой конструкции не предусматриваются передаточные механизмы;
надежное и долговечное устройство, которому не требуется регулярное техобслуживание;
так как рабочая среда подается максимально плавно, это гарантирует отсутствие гидроударов в системе;
для работы насоса может использоваться загрязненная жидкость, в составе которой присутствуют механические частицы. Обуславливается это тем, что конструкция устройства не предполагает наличие клапанов;
опять же, максимально простая конструкция насоса позволяет распространять его по доступной стоимости;
простая эксплуатация, с чем справится даже новичок.

Даже неподготовленному пользователю под силу разобраться в схеме многоступенчатого насоса. Эти приборы служат с той целью, чтобы перекачивать жидкость, но могут работать и с другими составами, главное, чтобы те не были химически агрессивными.

Имеются и отрицательные стороны, одна из которых – невысокий КПД, если активирован режим малой производительности. Подобная проблема становится критичной, если необходимо перекачать небольшой объем воды под высоким давлением.

Помимо этого, не получится быстро ввести насос в эксплуатацию, так как прежде чем начать перекачивать жидкость, в корпус устройства должна быть введена вода.

Если не обращать внимания на эти недостатки, то, если вам требуется действительно производительная работа – насосы центробежного характера считаются оптимальным оборудованием для выполнения этих целей.

Виды многоступенчатых насосов

Отталкиваясь от того, в каком положении находится поршень оборудования, устройство может быть:

горизонтальным. Позволяет увеличить напор подачи воды, поэтому популярен для эксплуатации в квартирах и загородных домах. Если необходимо автономное водоснабжение, такие насосы также успешно справляются с задачей. Зачастую подобное оборудование предполагает поверхностную работу, то есть их не нужно погружать в жидкость для функционирования. Так, многоступенчатый центробежный насос позволяет: ускорить наполнение бассейна или организовать систему орошения на участке;
вертикальным. Такой колодец лучше всего подходит в том случае, если на участке есть колодец, расположенный недалеко от дома. Насос эффективно выкачивает воду с глубины порядка 20 метров, чего достаточно для многих пользователей.

Основные узлы многоступенчатого насоса

корпус. Его задача – обеспечить герметичность конструкции и ее фиксацию;
ротор – основа всего агрегата. Так как аккумулированы высокие технологии, данный элемент отличается надежностью и производительностью. Конструктивные особенности позволяют устройству взаимодействовать с различными жидкостями;
балансировочный диск. Позволяет уменьшить нагрузку до оптимальной, в результате чего продлевается срок службы подшипников;
основной вал. Обеспечивает устойчивость вала на одном месте, что, в свою очередь повышает эксплуатационный срок уплотнителей и подшипников;
уплотнения;
дефлекторы. Обеспечивают гарантированный объем масла в узле подшипника, а также защищают его от попадания механических частиц;
рабочие колеса и импеллеры. Минимализируют вибрации вала и делают его движения сбалансированными.

Насосы этого типа заслуженно считаются самыми эффективными и универсальными устройствами для перекачки жидкостей. Но и они имеют свои ограничения. Для многих задач требуется ограничить диаметр насоса и при этом увеличить его производительность и напор. Эти два требования вступают в противоречие.

Ступени насоса

Конфликт между стремлениями ограничить диаметр насоса и повысить его нагнетательные возможности разрешается применением многоступенчатой схемы. Многоступенчатый насос имеет несколько рабочих колес, расположенных на одном валу в общем корпусе. Давление, создаваемое каждым из них, вносит свой вклад в суммарный напор на выходе.

Многоступенчатые насосы Pedrollo применяются везде, где необходимо получить высокую производительность перекачки жидкостей с хорошим напором. Прежде всего, это различные варианты погружных и глубинных насосов. Как правило, это устройства, предназначенные для подачи воды из колодцев и скважин. Условия эксплуатации насосов налагают отпечаток на их конструкцию и компоновку.

Насосы на все случаи

Погружные многоступенчатые насосы Pedrollo выполняются в виде вертикального цилиндра из нержавеющей стали, в котором смонтированы рабочий орган и электропривод. Такая компоновка позволяет сделать устройство компактным и удобным в использовании. Единый корпус обеспечивает герметичность электродвигателя и его эффективное охлаждение перекачиваемой жидкостью. По такой схеме изготовлены модели серий VL и VLE. Эти модели имеют 4–7 рабочих колес и могут подать воду на высоту до 105 м. Изделия серии VLE, кроме того, могут работать и без погружения, с установкой на ровную поверхность.

Модели этого типа предназначены для погружения в колодец или в скважину. В последнем случае их корпус имеет диаметр, позволяющий опустить его в трубу скважины. Кроме размеров, скважинные насосы обладают конструктивными особенностями, предохраняющими их от разрушительного воздействия песка, который несет с собой перекачиваемая вода.

Поверхностные многоступенчатые насосы Pedrollo не объединены одним корпусом с электродвигателем, но все же выполнены в виде цельного блока. Мотор здесь охлаждается потоком воздуха от собственного вентилятора.

Различают насосы с вертикальным и горизонтальным валом. Трехступенчатые агрегаты серии 2-4CP предназначены для горизонтальной установки. Прочный чугунный корпус, компактность и простота делают насосы этой серии недорогими и неприхотливыми тружениками.

Вертикальные многоступенчатые насосы Pedrollo имеют корпус из нержавеющей стали и основные силовые элементы из чугуна. Вертикальная компоновка позволяет смонтировать и подключить их на ограниченном пространстве.

Разнообразие, которое демонстрирует модельный ряд Pedrollo, не оставляет сомнений, что для любой задачи и для любого применения здесь можно найти подходящий агрегат.

Купить многоступенчатый насос

Определив модель многоступенчатого насоса в ходе консультации с нашими специалистами, Вы можете его приобрести у нас!
С более подробной информацией можно ознакомиться в разделе «

Огромное разнообразие насосных агрегатов используемых как в быту так и в промышленности заставляет конструкторов придумывать все более совершенные модели, увеличивая рабочие характеристики.

О том, чем Вам могут быть полезны многоступенчатые насосы для воды рассмотрим в этой статье.

Особенности конструкции

В зависимости от конструкции и количества рабочих колес насосы делятся на одноступенчатые насосы – с одним рабочим колесом и многоступенчатые – с двумя и более рабочими колесами.

Принцип работы многоступенчатого насоса не меняется: в области входа жидкости во всасывающую полость образуется область разрежения, на выходе из насоса в направляющем аппарате область нагнетания. Благодаря разности давлений центробежный насос перемещает среду по трубам.

Отличия между одноколесным и много колесными насосами в плане характеристик меняются только в плане подачи. Подача многоколесных насосов равна сумме подач каждого из колес, т.е. подача увеличивается во столько раз сколько колес смонтировано на валу.

Принцип и схема работы многоступенчатого насоса

Напор, создаваемый колесом центробежной машины, определяется произведением U*C, где U – окружная скорость движения жидкости в колесе, С – абсолютная скорость, или скорость движения жидкости относительно неподвижного корпуса.

Для достижения высокого напора в насосе с одним колесом необходимо иметь большое значение окружной скорости.

Но окружная скорость ограничена условиями прочности колес и кавитацией.

Скорость U для колес из чугуна по условиям прочности ограничена величиной 40 м/с, для стальных колес – около 300 м/с.

В специальных конструкциях транспортных нагнетателей для колес из легких сплавов высокой прочности допускают окружные скорости более 500 м/с.

В насосах, подающих воду и технические жидкости, скорость вращения, а следовательно, и напор ограничиваются условиями возникновения кавитации.

Многоступенчатый центробежный насос представляет собой ряд одноступенчатых агрегатов, рабочие колеса которых располагаются на общем валу и включены последовательно.

При последовательном включении колес напоры, создаваемые ими, складываются так, что полный напор машины равен сумме напоров отдельных ступеней.

В большинстве случаев при подаче несжимаемых жидкостей геометрические размеры всех ступеней одинаковы и поэтому полный напор такой машины равен напору одной ступени, умноженному на число ступеней машины.

Поток жидкости поступает через входную камеру 1 в рабочее колесо 2 первой ступени машины, откуда получив от лопаток рабочего колеса некоторое количество энергии, выбрасывается в направляющий аппарат 3 этой ступени.

Из второй ступени поток направляется в третью и т.д.

Обратный направляющий аппарат

Обратный направляющий аппарат является характерным элементом многоступенчатой центробежной машины.

При выходе из направляющего аппарата первой ступени поток жидкости обладает значительным значением абсолютной скорости, т.е. он закручен относительно центра машины. Если такой поток подвести к лопастям рабочего колеса второй ступени, то он получит ещё одно приращение энергии.

Если на пути между выходом из направляющего аппарата первой ступени и входом в рабочее колесо второй ступени расположить лопаточное направляющее устройство, то оно будет работать так же эффективно как и рабочее колесо первой ступени.

Назначение же обратного направляющего аппарата заключается в обеспечении оптимального закручивания потока с целью эффективной передачи энергии потоку в следующей ступени насоса.

Напоры создаваемые современными центробежными многоступенчатыми насосами достигают значения 400 метров водного столба. Имеются насосы с числом ступеней до 30.

Горизонтальный и вертикальный многоступенчатый насос

В зависимости от назначения и области применения конструкция многоступенчатого центробежного насоса может быть следующих типов.

– как видно из названия такие насосы устанавливаются вертикально. Благодаря конструкции создают очень высокий напор при умеренной подаче. Основная область применения в повседневной жизни – это обеспечения водоснабжения из скважины или колодца.

Вертикальный многоступенчатый центробежный насос используется для обслуживания скважин, кроме того такая конструкция применяется в изготовлении дренажных и фекальных насосов.

Вертикальный многоступенчатый насос погружного используются для подачи воды из скважин (скважинные насосы). В процессе эксплуатации они полностью погружены в воду. Некоторые модели даже могут размещаться в трубе, по которой происходит перемещение жидкости.

Современные конструкции многоступенчатых погружных насосов способны поднимать воду на высоту до 100 при подаче до 50 кубических метров в час.

Горизонтальные многоступенчатые насосы – отталкиваясь от названия приходим к выводу, что такой агрегат монтируется горизонтально. Такой тип конструкции также позволяет увеличить напор во столько раз, сколько у него ступеней. Все колеса горизонтального многоступенчатого насоса насажены на общий вал и образуют единый ротор.

Центробежные горизонтальные насосы применяются при оснащении насосных станций и там, где требуется большой напор при определенной техническим проектом подаче.

Секционные многоступенчатые насосы

В случае, когда центробежная машина при заданном напоре должна обеспечивать такую подачу, что размеры проточной части оказываются конструктивно неприемлемыми, применяют параллельное соединение рабочих колес.

При высоких напорах и больших подачах находят применение центробежные машины многопоточного типа со ступенями давления. Такие машины состоят из двух или четырех групп ступеней давления. Такие насосы называют секционными многоступенчатыми насосами

В каждой группе ступени включены последовательно с целью повышения напора, а группы ступеней включены параллельно. В качестве примера соединения ступеней и групп в смешанном типе центробежной машины приведена схема работы трехступенчатой двухпоточной машины с симметричным расположением ступеней и их групп.

Видео про многоступенчатые насосы

Очень большим преимуществом многоступенчатого насоса является то, что система уравновешивания осевого давления, подшипники и сальники объединяются в одном общем для всех ступеней корпусе, что придает насосу компактность, уменьшает вес и снижает стоимость.

Вертикальные многоступенчатые насосы получили своё название благодаря большому количеству ступеней нагнетания давления, а также вертикальному расположению корпуса. Они применяются там, где необходимо получить высокое давление на выходе. В частности, за рубежом они используются для водоснабжения небоскребов и прочих высотных сооружений. Они также используются для оборудования бустерных станций и крупных ирригационных систем. Могут применяться для наполнения водонапорных хранилищ, находящихся на значительной высоте.

Рис. 1 – Различные варианты реализации вертикальные многоступенчатых насосов

Эти насосы характеризуются очень высоким напором и давлением. Они очень надежны, и могут работать беспрерывно в течение длительного периода времени. Обычно ограничение температуры перекачиваемой среды составляет обычно 90-120 °С. Напор, обычно, составляет от 30 до 50 метров, а производительность от 1 до 250 кубометров в час. Корпуса изготавливаются из толстостенной нержавеющей стали, потому что необходимо выдерживать высокое давление на верхних ступенях. Этот тип насосов выгодно отличается компактными размерами и массой, что делает существенно проще транспортировку и монтаж. Вертикальное расположение корпуса позволяет устанавливать их в специально подготовленных нишах, либо в шахтах, в которых установлены трубы.

Принцип работы и устройство

Многоступенчатые вертикальные насосы приводятся в работу при помощи электрического двигателя. Как и во всех динамических лопастных насосах, энергия вращения вала передается рабочим колесам, а затем и перекачиваемой среде, которая проходит через несколько рабочих колёс, размещенных на одном валу. Корпус при этом имеет секционную конструкцию. По сути, можно сказать, что в одном корпусе работает сразу несколько насосов. Напор, создаваемый многоступенчатым насосом равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом в отдельности. На многоступенчатые вертикальные насосы распространяется специальный отечественный стандарт - ГОСТ 10407-83. Согласно ему температура рабочей среды должна быть от 60 до 105 градусов, а также сортамент разделяется на две большие подгруппы: стандартные и высокооборотные модели. Сортамент от зарубежных производителей часто выходит за рамки этого стандарта, благодаря тому, что каждый производитель использует авторские запатентованные решения для улучшения характеристик.

Корпуса насосов этого типа состоят из определенного количества дискретных секций. Их должно быть ровно на 1 меньше, чем количество ступеней насоса, что обусловлено расположением первого колеса прямо в передней крышке. Это конструктивное решение позволяет уменьшить геометрические размеры насоса. Количество секций может быть регулируемым, и тогда напор будет уменьшаться, но при этом подаваемый объём будет неизменным. Обычно крышки насоса делают литыми, и они сопряжены с всасывающим и выпускающим патрубками соответственно. Во всасывающей секции обязательно устанавливается сальник, который снабжается гидрозатвором. Вода к нему подводится по специальной трубке, которая может быть расположена по-разному, в зависимости от модели и модификации.

Рис. 2 – Принципиальная схема устройства вертикального многоступенчатого насоса

1 – корпус двигателя , 2 – вал , 3 – корпус насоса , 4 - силовое уплотнение , 5 – импеллер , 6 – стенка камеры , 7 – внешний защитный кожух , 8 – подшипник , 9 – кольцевое уплотнение , 10 – подшипник , 11 – опоры насоса , 12 – кольцевая резиновая прокладка , 13 – нижний опорный подшипник , 14 – опорная утяжеляющая плита

Обычно количество колёс в вертикальных многоступенчатых насосах может колебаться от 2 до 10 штук. Перекачиваемая среда постепенно проходит от одного рабочего колеса к другому по специальному каналу, после чего она проходит лопасти следующей ступени. Направляющие каналы образуют так называемый направляющий аппарат. Уплотнение этой части и рабочих колёс выполняется посредством специальных колец из материала PPTE.

Основной проблемой всех многосекционных насосов считается прирост гидравлического усилия на оси. Оно возникает при так называемой приосевой подаче рабочей среды. Для того, чтобы снизить эффект от этого явления, на оси устанавливаются специальные устройства для разгрузки. Они выглядят как толстый диск, принимающий на свою плоскость часть давления. Он усилен так называемой гидравлической пятой. Для некоторых конструкций насосов, особенно для тех, что выпускаются с парой рабочих колес, характерно разнонаправленное вращение, поэтому усилие, возникающее на оси, взаимно компенсируется. Также для подавления эффекта от этого явления поверхность корпуса покрывают специальными спиральными рассеивающими каналами, существенно повышающими площадь поверхности. Обычно их изготавливают при помощи литья, а не методом нарезки.

Вертикальные многоступенчатые насосы с нормальной скоростью вращения обычно изготавливаются в секционном исполнении, а рабочие колеса находятся у осевых входов. Они могут обеспечить подачу объёма от 8 до 860 кубометров в час, а напор регулируется от 40 до 1500 метров. При этом у данного типа насосов есть определенные ограничения по высоте всасывания – не более 7 метров, и то не для всех моделей. Обычно этот показатель находится на уровне 4 метров. Насосы характеризуются высоким КПД, вплоть до 80%.

Высокооборотные модели имеют повышенную подачу, от 40 до 1000 кубометров в час, а также напор от 136 до 1980 метров. Для насосов такого типа обязательно наличие подпора на 3-6 м, и их КПД также доходит до 80%.

Рис. 3 - Нагнетающая часть вертикального многоступенчатого насоса может состоять из большого количества крыльчаток.

Особо мощный напор этих насосов позволяет использовать их там, где другие насосы не справятся. Например, для откачки воды из шахт горнорудной промышленности. Они до такой степени надежные, что бывают шахты, находящиеся в постоянном затоплении, но насосы не дают заполнить подземелье. Именно такими насосами оснащают пожарную технику, применяемую для тушения башен и прочих очень высоких зданий. Также они нашли и бытовое применение.

Основным конструктивным преимуществом многоступенчатых вертикальных насосов можно считать то, что секции можно убирать или добавлять. С одной секцией это будет обычный центробежный насос. При этом стоит отметить, что КПД таких насосов невелик, но такой подачей при таких малых габаритах не обладает ни один из типов. Разборка их также достаточно сложная.

Сфера использования

Откачивание жидкости из колодцев и шахт в горнорудной промышленности.

Могут использоваться в качестве погружного насоса для очень глубоких скважин.

Подача питьевой и технической воды на значительную высоту, в жилых домах, производственных помещениях и сооружениях. Например, при помощи такого насоса удобно заполнять водонапорную башню.

В пожарных системах для тушения пожаров на большой высоте.

Могут использоваться на станциях водоснабжения для повышения давления в трубопроводе.

Рис.4 – Вертикальный многоступенчатый насос с закрытыми крыльчатками в разрезе.

Используются в сельском хозяйстве для быстрого наполнения больших емкостей, а также для нагнетания давления. Эти насосы могут использоваться для бесперебойного водоснабжения фермы или птичника.

В промышленных системах водоснабжения на различных технологических линиях.

В установках для мойки, а также в очистных сооружениях и на станциях аэрации

В системах питания водогрейных котлов и различных отопительных систем.

Мощные системы фильтрации воды, включая обратноосмотические технологии.

Сами производители часто позиционируют свои насосы как многоцелевые.

Преимущества

Вертикальные многоступенчатые насосы имеют достаточно простую конструкцию, которая позволяет использовать широкий ассортимент материалов для улучшения качества передачи перекачиваемой среды.

Они занимают очень малую площадь, поэтому могут быть размещены в специальных обслуживаемых нишах в общей шахте вместе с трубами, что даёт дополнительную звуковую изоляцию.

Центробежные насосы могут работать едва ли не на любой скорости вращения, поэтому двигатель можно присоединять посредством прямого привода, что существенно упрощает конструкцию, а также делает насосы более компактными.

Вертикальные многоступенчатые насосы обеспечивают равномерность потока перекачиваемой среды, а также демонстрируют отличную стабильность показателей в любой момент работы.

Они могут работать практически месяцами, не выключаясь и без каких-либо последствий.

Затраты на техническое обслуживание этого типа насосов намного меньше, чем для любого другого насоса, обеспечивающего мощную подачу.

Рис.5 – Пример подключения вертикального многоступенчатого насоса для водоснабжения высотного здания.

Для этих насосов допустимо короткое время работы на холостом ходу. Обычно за это время успевают сработать аварийные системы отключения питания, либо производится ручное отключение. Насос за это время не повреждается.

Если сравнить в одном размере вертикальные многоступенчатые насосы и любой другой тип, то первые будут намного меньше в размерах при одинаковой производительности.

Недостатки

В одноступенчатом исполнении такой насос не представляет никакого интереса, потому что он развивает крайне низкое давление, а его КПД очень мал, и может не доходить до 30%.

Многоступенчатые насосы очень сложны в производстве, поэтому стоят они недешево.

Для уменьшения количества ступеней необходимо вращение на более высоких скоростях, что, в свою очередь, предъявляет высокие требования к материалам насоса.

Рис. 6 – Разрушение крыльчатки на одной из верхних ступеней из-за сухого хода

Обычно эти насосы не обладают самовсасыванием, что существенно затрудняет процесс запуска при определенных условиях.

Существует жесткое ограничение по вязкости перекачиваемой среды, так как осевые силы существенно возрастают.