Содержание
При работе центробежного насоса Grundfos давление жидкости, движущейся от входа к выходу, постепенно повышается. Эта разность давлений перемещает жидкость по трубам.
Центробежный насос повышает давление путем передачи механической энергии от электродвигателя к жидкости посредством вращающегося рабочего колеса.
Жидкость течет от входа к центру рабочего колеса и дальше вдоль его лопаток. Под действием центробежных сил скорость жидкости растет, следовательно, растет кинетическая энергия, которая преобразуется в давление. Пример проточной части центробежного насоса показан на рисунке 1.
Рис.1. Схема движения жидкости в центробежном насосе Grundfos
Рис.2. Элементы проточной части насоса
Принципы работы элементов проточной части являются общими для большинства центробежных насосов. Элементы проточной части — это детали, которые находятся в контакте с жидкостью.
Элементы проточной части одноступенчатого насоса ин-лайн показаны на рисунке 2. В следующих разделах описаны элементы от входного до выходного фланца.
Входной фланец и вход
Центробежный насос Grundfos соединен с трубопроводом с помощью входного и выходного фланцев. Конструкция фланцев зависит от применения насоса. Некоторые типы насосов не имеют входного фланца, поскольку вход не соединен с трубой, а погружен непосредственно в жидкость.
Жидкость от входа направляется на вход рабочего колеса. Конструкция входа зависит от типа насоса. Четыре самых распространенных типа входа — ин-лайн (с патрубками в линию), с односторонним всасыванием, с двусторонним всасыванием и вход погружного насоса, см. рисунок 3.
Насосы ин-лайн предназначены для установки на прямых участках труб, откуда и получили свое название. Входной канал направляет жидкость на вход рабочего колеса.
Насосы с односторонним всасыванием имеют очень короткий прямой входной канал, поскольку вход рабочего колеса расположен в непосредственной близости от входного фланца.
Рабочие колеса насосов с двусторонним всасыванием имеют два входа рабочего колеса. Входящий поток разделяется, и жидкость подается от входного фланца на оба входа рабочего колеса. Такая конструкция минимизирует осевую силу.
В погружных центробежных насосах Grundfos электродвигатель часто располагается ниже проточной части, а вход находится в средней части насоса, см. рисунок 3.
Такая конструкция устраняет гидравлические потери, связанные с движением жидкости вдоль электродвигателя. Кроме того, электродвигатель охлаждается благодаря погружению в жидкость.
Рис.3. Вход в насосах инлайн, с односторонним всасыванием, двусторонним всасыванием и в погружном насосе
Подводящий канал должен создать равномерный профиль скоростей на входе рабочего колеса, так как это обеспечивает наилучшие показатели
насоса. На рисунке 4 показан пример распределения скоростей в различных сечениях подводящего канала.
Рабочее колесо
Рис.4. Распределение скоростей в подводящем канале
Лопатки вращающегося рабочего колеса передают энергию жидкости путем повышения ее давления и скорости. Жидкость всасывается через вход рабочего колеса и движется по каналам рабочего колеса, образованным лопатками между передним и задним дисками, см. рисунок 5.
Конструкция рабочего колеса определяется требованиями к давлению, подаче и применению. Рабочее колесо является важнейшей частью, определяющей показатели насоса. Варианты центробежных насосов Grundfos часто создаются только с помощью модификации рабочих колес.
Рис.5. Элементы рабочего колеса, определение направлений и течения по отношению к рабочему колесу
Способность рабочего колеса повышать давление и создавать движение жидкости в основном зависит от того, в радиальном или осевом направлении движется жидкость в рабочем колесе, см. рисунок 6.
Рис.6. Радиальное, радиально-осевое и осевое рабочие колеса
В рабочих колесах радиального типа существует значительная разница между диаметрами на входе и выходе из колеса, а также между диаметром колеса и шириной выхода (высотой канала) на выходе из колеса. Такая конструкция рабочего колеса применяется для создания высокого давления при малой подаче.
И наоборот, относительно низкое давление и большая подача создаются в осевых рабочих колесах, при этом направление движения не меняется, а ширина выхода больше. Радиально-осевые колеса используются, когда нужен компромисс между повышением давления и подачей.
Рабочее колесо имеет несколько лопаток. Количество лопаток зависит от необходимых показателей и ограничений по шуму, а также от количества и размера твердых частиц в жидкости. Рабочие колеса с 5-10 каналами демонстрируют максимальный КПД и используются для жидкостей, не содержащих твердых частиц.
Для жидкостей, содержащих твердые частицы, таких как сточные воды, применяются рабочие колеса с одним, двумя или тремя каналами. Входная кромка лопаток таких колес имеет специальный профиль для снижения риска блокировки колес твердыми частицами.
Через рабочие колеса с одним, двумя или тремя каналами могут проходить частицы определенного размера. Насос с одноканальным рабочим колесом изображен на рисунке 7.
Рис.7. Насос с одноканальным рабочим колесом
Рис.8. Вихревой насос
Рабочие колеса без переднего диска называются колесами открытого типа. Открытые рабочие колеса применяются, если необходимо очищать колесо или существует риск блокировки колеса. Для перекачки сточных вод применяются вихревые насосы с открытыми рабочими колесами.
В насосах такого типа рабочее колесо создает поток жидкости, напоминающий по форме вихревую воронку торнадо, см. рисунок 8. Вихревые насосы имеют низкий КПД по сравнению с насосами, оснащенными дисковыми рабочими колесами и уплотнениями между колесами и корпусом насоса.
Когда тип рабочего колеса выбран, конструирование колеса — это нахождение компромисса между потерями на трение и потерями вследствие неравномерного профиля скоростей. В целом, равномерный профиль скоростей достигается с помощью увеличения длины лопаток рабочего колеса, но это приводит к увеличению трения.
Насосное оборудование и компоненты гидросистем
Оборудование Grundfos (Грюндфос) благодаря своей надежности, производительности и простоте в эксплуатации получили широкое распространение во всех отраслях.
Они используются в области ЖКХ при строительстве централизованных магистралей отопления, водоснабжения, отвода канализационных стоков, обслуживании предприятий сельского и лесного хозяйства, а также в оснащении промышленных комплексов.
Основные виды неполадок
Своевременное обслуживание насоса или насосной станции любого назначения – залог корректности его работы и долговечности системы в целом. Ремонт насосов в профильном сервисном центре, например, в Сергиевом Посаде, изначально недешевое удовольствие. Однако если вы знакомы с устройством агрегата и понимаете принципы его работы, устранить неисправности вполне можно и собственными силами.
Устройство и принцип работы
Модельный ряд Grundfos представлен всеми основными категориями насосного оборудования:
- скважинными;
- канализационными;
- центробежными;
- циркуляционными;
- многоступенчатыми самовсасывающими установками.
Ассортимент насосного оборудования Грундфос
Скважинные насосы используются в системе водоснабжения и при обустройстве скважин с артезианской водой, для наполнения резервуаров и другие системы водораспределения. Как правило, это глубинные установки, работающие в непрерывном или кратковременном режиме, регулируемом реле давления и гидробаком. В комплектацию изделия входят три основных элемента – двигатель, встроенный фильтр и система верхнего или нижнего водозабора. Продукция представлена сериями оборудования SP, SQ и SQE.
Рассмотрим устройство канализационных насосов Sololift, на примере типового агрегата Сололифт 2 WC 3. Установка состоит из оснащенного отверстиями входа/выхода бака, в который поступает сточная вода. После предварительной очистки, обеспечиваемой системой фильтрации, и по факту достижения определенного уровня, который контролирует датчик уровня Grundfos, насос включается автоматически. Таким образом запускается процесс откачивания жидкости в централизованную магистраль, септик или другой утилизационный резервуар. Установка также комплектуется измельчителем, который перерабатывает крупные бытовые отходы и препятствует засорению канализационных труб. Самая простая установка способна поднять воду на высоту до 5-7 м и транспортировать ее на 100 м в горизонтальной плоскости.
Моноблочные центробежные насосы серии NB отличаются односторонней системой всасывания и применяются в системах водоснабжения, отопления, вентилирования, кондиционирования и в составе оросительных установок. Крутящий момент от двигателя передается крыльчатке ротора, в центральную часть агрегата поступает жидкость. По мере вращения лопастей вода или другой носитель тепловой энергии, если речь идет об отопительной системе, отбрасывается по направлению к внешним элементам корпуса и перенаправляется в выходной патрубок под воздействием центробежной силы. Показатели давления внутри системы регулирует датчик уровня Grundfos.
Циркуляционные насосы, представленные сериями оборудования UP, UPS, UPSD, Alpha 2, оснащаются мокрым ротором и предназначаются преимущественно для комплектации отопительной системы с замкнутым контуром. В основе его функционирования – центробежная сила, генерируемая размещенным на валу рабочим колесом. При попадании воды из всасывающего патрубка в центральную часть вращающегося колеса она отбрасывается в периферийные отделы агрегата. Преимущество оборудования этой серии – в автоматическом охлаждении ротора, который вращается непосредственно в перекачиваемой среде. Ремонт циркулярного насоса отопления с мокрым ротором рекомендуется все же поручать профессионалам.
В сегменте самовсасывающего оборудования лидирует Grundfos MQ 3-35, применяемый в комплектации насосной станции с мембранным расширительным баком. Циркуляция воды стимулируется повышением давления за счет возникающей при вращении рабочего колеса центробежной силы. Когда она вытесняется из периферийных отсеков установки в напорный трубопровод, давление в центральной части рабочего колеса снижается и жидкость поступает в корпус насоса. Такие модели применяются для повышения давления и в составе систем подачи чистой воды (питьевой или технической).
Устройство циркуляционного насоса Грундфос
Распространенные виды неисправностей
Поломка насоса возникает, как правило, внезапно и вызвана она преимущественно некорректной эксплуатацией, чему также нужно уделить немного внимания. Монтаж Сололифтов, например, и аналогичного высокопроизводительного оборудования и первое включение желательно доверить специалистам.
Перед тем, как подключить погружной или поверхностный насос к электросети или к гидроаккумулятору, необходимо проверить, присутствует ли жидкость в области размещения заборного устройства и во всех трубопроводах системы – при «сухом» запуске насосная станция практически со 100% гарантией выйдет из строя. Объем и температура воды для перекачивания должен соответствовать эксплуатационным характеристикам и рекомендациям производителя.
При длительном простое насоса, например, при использовании на даче или в нежилом загородном доме, раз в месяц его необходимо включать на 15-30 минут для предотвращения окисления движущихся частей.
Несмотря на различия в конструкции и принципе работы, для большинства разновидностей насосов характерны следующие типы неполадок:
- отсутствие крутящего момента;
- преждевременную самопроизвольную остановку работы;
- повышенный уровень шума;
- повышенную вибрацию;
- недостаточный напор;
- остановку после старта.
Причины неполадок
Отсутствие крутящего момента при том, что установка гудит, свидетельствует об окислении вала в результате длительного простоя оборудования или загрязнения системы инородными нерастворимыми или крупнофракционными элементами в составе перекачиваемой жидкости. В обоих случаях устранить неисправность может чистка, реже требуется замера роторного вала или полностью всего двигателя. Если насос при включении не вращается и не издает шум, необходимо проверить параметры электропитания и напряжения.
Когда насос произвольно отключается через короткое время после старта, неполадка с большой вероятностью вызвана избыточным отложением известковой и солевой массы в пространстве между ротором и стартером. Проблема также решается с помощью чистки, требующей предварительного отключения системы и демонтажа двигателя.
Высокий уровень шума при включении свидетельствует о наличие избыточного количества воздуха в трубопроводах, который достаточно спустить с одновременным повышением показателей давления на входе. Ремонт Сололифта в этом случае не требуется.
Повышенный уровень вибрации связан с тем, что подшипник, которым комплектуется помпа в некоторых моделях, пришел в негодность и требует замены.
Дефекты напора возникают в том случае, если вязкость перекачиваемой жидкости выше пропускной способности насосной станции, что устраняется путем замены засорившегося фильтра. Еще одна причина – неправильно осуществленное трехфазное подключение. Этим же зачастую вызвана и остановка оборудования практически сразу после его запуска.
Устройство насосной станции Грундфос
К причинам возникновения поломок также относятся неконтролируемые внешние факторы – замерзание жидкости в трубопроводах в случае недостаточного утепления или аномальных климатических явлений и гидравлический удар при «сухом» запуске.
Этапы и правила ремонта
Ремонт насоса Sololift, как и ремонт насосной станции Grundfos любого назначения, можно выполнить самостоятельно, предварительно выявив источник проблемы.
Диагностика оборудования подразумевает несколько этапов:
- запустите насосную станцию, оцените уровень шума и вибрации;
- проверьте показатели напора;
- убедитесь в том, что мотор в процессе работы не перегревается;
- проверьте наличие и качество смазки узловых соединений;
- удостоверьтесь в целостности конструкции и отсутствии протечек;
- осмотрите коробку на предмет надежной фиксации клемм.
Если вы уверены в том, что неисправности вызваны не отложениями извести и загрязнением, перегрузками или эксплуатацией на предельных мощностях, насос можно разобрать. Планируя осуществить ремонт насоса Грундфос своими руками, убедитесь в том, из трубопроводов спущена вода и отключите систему. Разборка начинается с распределительной коробки и визуальной оценки комплектующих. Как правило, такой осмотр дает возможность сразу обнаружить перегоревшую или износившуюся деталь. Если нет – продолжим разбирать установку.
Двигатель в процессе разборки должен быть в вертикальном положении. Это позволит предотвратить риск утечки масла. Для диагностики пускового механизма к двигателю необходимо подсоединить омметр. Этот инструмент при вращении рукоятки генерирует напряжение в диапазоне 200-300 В, достаточное для снятия показаний на приборе определения сопротивления. Слишком высокие данные диагностики, достигающие бесконечности, свидетельствуют об обрыве рабочей фазы, слишком низкие – о межвитковом замыкании. Самостоятельная регулировка параметров работы при таких отклонениях невозможна.
Циркуляционный насос Grundfos: ремонт-обзор (видео)
Циркуляционные насосы прекрасно зарекомендовали себя при обустройстве отопительных систем. Конструктивно насос имеет очень схожее строение с конструкцией помпы. Как правило корпус насосного оборудования выполняется из достаточно прочных и коррозиестойких материалов (латунь, бронза, чугун, нержавеющая сталь). Данный материал способен отлично взаимодействовать как с агрессивной средой, так и с высокими температурами.
Принцип работы
Принцип работы циркуляционного насоса заключается в его способности создавать центробежную силу внутри корпуса, в следствии чего происходит повышение давления во внутреннем резервуаре насоса. Благодаря этому происходит выталкивание теплоносителя в выходное отверстие насоса. Повторение цикла обеспечивает устойчивый напор во всей системе.
Все циркуляционные насосы делятся на два типа:
- насосы с «мокрым» ротором;
- насосы с «сухим» ротором.
Оборудование с «сухим» ротором
Данный механизм отличается высоким уровнем КПД. Этот показатель доходит до 80%, что позволяет использовать данное оборудование при монтаже отопительных систем в больших и производственных помещениях. При этом непосредственно ротор работает без прямого контакта с жидкостью. Данный тип циркуляционных насосов имеет и ряд значительных недостатков. Главным из которых можно отнести тот факт, что работа насоса требует постоянного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию посторонних примесей и воздушных пузырьков, что может привести к нарушению герметичности в уплотнительных кольцах. Высокий шум работающего механизма так же можно отнести к его недостаткам при использовании в системах отопления частных домом и небольших помещений. На данный момент на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором
- блочные
- вертикальные, здесь выходные и входные патрубки расположены вертикально на одной оси
- горизонтальные(консольные), здесь оба патрубка перпендикулярно друг другу.
Агрегаты с «мокрым» ротором
В данном случае ротор так же не имеет прямого контакта с перекачиваемой жидкостью. Но особенность конструкции позволяют осуществлять поддержку ротора в механизме за счет специальных металлических или керамических уплотнителей, выполненных в виде колец. Вот непосредственно наличие этих уплотнительных колец и обеспечивают защиту механизма от прямого воздействия жидкости на ротор. Принцип работы заключается в следующем: между двумя трущимися друг об друга уплотнительными кольцами возникает еле заметный, очень тонкий слой жидкости. Вот именно наличие этого слоя и обеспечивает поддержание необходимой разницы давления в рабочей камере насоса. Одновременно при работе оборудования происходит сильное сжатие колец друг другу, этот фактор обеспечивает еще большую герметичность насоса. Охлаждение и смазывание двигателя, в этом варианте исполнения, происходит за счет жидкости, которая проходит через рабочую полость агрегата. Данный вид циркуляционных насосов обладает рядом преимуществ перед насосами с «сухим» ротором. Практически бесшумный, обладает скромным весом и небольшими габаритами, не требует постоянного присутствия во время длительной эксплуатации, энергоэкономичен.
Наибольшей популярностью при установки автономного отопления естественно пользуются циркуляционные насосы с «мокрым» ротором. Неоспоримым лидером на российском рынке являются насосы голландской фирмы Grundfos. Давайте на примере ее линейки разберем основные функции, которыми обладают циркуляционные насосы сегодня.
Компания с многолетним опытом работы в области производства оборудования для систем отопления представляет насосы новой линейки Alpha. Данные модели пришли на смену уже известным насосам линейки UPS.
Модели насосов Grundfos
Насосы UPS – это агрегаты с циркуляционного типа, с мокрым ротором. На данных моделях применяется двигатель с асинхронным видом действия. Насос укомплектован специальной клеммой коробкой, которая обеспечивает подключение агрегата к электроэнергии. При первоначальном запуске рекомендуется открыть технологическое отверстие и спустить воздух из рабочей камеры насоса. Так же в конструкции предусмотрена возможность ручной прокрутки ротора в случае его закисания. Данные насосы обладают тремя скоростными режимами работ, которые выставляются вручную и обеспечивают устойчивую работу определенных систем.
Насосы новой модели AIpha 2 (L) являются первыми в общей линейки серии. Данный наос обладает более широкими возможностями чем насосы серии UPS. Здесь присутствует электродвигатель, который имеет постоянные магниты на корпусе. Если один из магнитов удалить, что во многих случаях делают русские умельцы, можно значительно сократить энергопотребление агрегата. Так же в новой конструкции отсутствует технологическая гайка для выпуска воздуха. В этой модели происходит автоматический сброс воздуха при кратковременном включении насоса на третьей скорости. Подключение к электропитанию стало проще, это происходит с помощью штекерного разъема. Данная модель обладает уже семью режимами работы. К имеющимся трем прибавилось еще два режима работы с постоянным перепадом давления и два режима пропорционального регулирования.
Работа насоса в режиме постоянного перепада – предполагает устойчивую работу насоса даже в тех случаях, когда в системе происходит изменения расхода жидкости и перепад давления. Создаваемый насосом определенный уровень давления, всегда будет автоматически поддерживается на одном уровне.
Режим пропорционального регулирования – данный режим работы обеспечивает надежное функционирование насоса в случае, когда в системе происходит переменный расход. Данный режим не заменим если в процессе эксплуатации происходит периодическое перекрывание радиаторов, что приводит к возрастанию давления в системе. Происходит автоматическое снижение скорость вращения насоса, в результате расход и напор в системе будет пропорционально уменьшаться. Основных режимов работ все же три. Системы, в которых они применяются;
- теплые полы,
- однотрубные системы,
- тупиковые системы,
- коллекторные системы,
- двухтрубные системы,
- радиаторные системы.
Самой инновационной можно назвать модель AIpha 3. Эту модель можно рассматривать как очень точный инструмент способным одновременно обеспечивать надежную работу всей системы и в тоже время позволяет контролировать расход теплоносителя. Эту возможность можно использовать совместно с приложением Grundfos GO Balance. Наличие этих приложений позволяют производит настройку всей топливной системы на удаленном расстоянии. Данное оборудование можно использовать и для измерения и балансировки всей системы отопления, устанавливая его на место другого циркуляционного насоса, подходящего по своим габаритам и размерам. Особенно хорош насос при балансировке радиаторов, коротких петель в системе теплый пол, а также при малых расходах теплоносителя. Наличие возможности трехкратной градации режимов как постоянного, так и пропорционального напора делают данную модель очень надежной и продуктивной. Ведь как известно, для любого мастера производящим монтаж отопительной системы, очень важным является способность монтируемого оборудования обеспечить нормальный расход теплоносителя, а для заказчика важным является надежность и экономичность данной системе. Циркуляционный насос дает положительный результат обоим. Экономичный и достаточно простой в обслуживании данный насос очень хорошо подходит для обустройства автономного отопления в загородных домах и отдельных квартирах.
Расчет мощности циркуляционного насоса
Для долговременной и качественной работы всей системы отопления необходимо грамотно произвести расчеты по выбору циркуляционного насоса. Не всегда, наличие нескольких насосов в системе обеспечивают надежную работу всей системы. Да к тому же это приводит к излишним, и довольно ощутимых материальным затратам, как в период монтажа, так и период эксплуатации. Правильно выбранное оборудование поможет существенно сэкономит бюджет и оградит от ненужных затрат в дальнейшем.
Все циркуляционные насосы обладают двумя основными характеристиками — это объём и напор. Эти характеристики необходимы знать, чтобы правильно рассчитать производительность выбранного оборудования. Рассмотрим вариант расчета подбора насосного оборудования для частного дома в 200 кв. м.
Первое, определимся с объемом, который насос способен прокачать. Эта одно из главных технических параметров насоса он должен обеспечивать надежную и долговременную работу оборудования. Объем вычисляется с помощью формулы П=3,6 х Q/ (c х ∆Т). Где 3,6 это постоянная величина. Q- это мощность тепловой системы, высчитывается из расчёта десять квадратных метров равна одному киловатту тепловой энергии. С- величина удельной теплоемкости теплоносителя, как правило роль теплоносителя исполняет вода, удельная емкость воды составляет 4,2 кДж/кг. И наконец ∆Т- это разница температуры теплоносителя. Замеры должны производится в двух точках- это на точке выхода теплоносителя из нагревающего оборудования и на точке возврата теплоносителя обратно в нагреватель. Нормальным параметром считается разница в 20 градусов. Для систем с теплым полом эта разница должна достигать всего пяти градусов.
В итоге получаем следующий расчёт:
Получили 0,857 куб/ч такой объем должен обеспечивать насос для перекачивания жидкости в доме площадью в 200 кв.м.
В дальнейшем нужно произвести расчёт напора, который должен выдавать насос. Данный показатель так же очень важен для нормальной работы всего оборудования. Произвести данные расчёты можно с помощью формулы; Н= NхК
N– это количество этажей в доме, здесь нужно учитывать цокольные и подвальные помещения если предусматривается их отопление данной системой.
К- величина усредненного сопротивления в системе отопления, такая величина как правило составляет с лучевой разводкой 1,85, а с двухтрубной системой разводки величина составляет 1,1. Двухтрубная система имеет меньше изгибов что и обуславливает меньшую единицу сопротивления.
В рассматриваемом варианте мы возьмем самый распространённый способ разводки – это лучевая.
Производим расчёт, в данном случае мы имеет одноэтажное строение, но приборы отопления расположены в подвальном помещении из этого получаем: Н= 2х1,85, итого необходимый напор для обеспечения нормальной работы системы отопления требуется в размере 3,7 метра.
В итоге мы высчитали параметры, которые должен поддерживать циркуляционный насос. Стоит так же учитывать, что насос нужно выбирать с небольшим запасом по показателям.
Проведя эти достаточно простые вычисления можно произвести подборку циркуляционного насоса, который в полной мере удовлетворит стабильную работу всей системы отопления.
