В перекачивающих, нагнетающих и вакуумных насосах  используют термин "давление", которое считется в атмосферах на киллограмм в секунду`(кГс/см) или мегапаскалях (МПА) (один мегапаскаль равен 10 атмосферам).

 

 Величина развиваемого давления имеет очень важное значение для характеристики насоса. Подбор насоса лучше начинать с выбора необходимого давления и объема подачи.

 

Необходимо также  принять во внимание различные показатели насосов по подаче и давлению, а также соответствие условий эксплуатации условиям,указанным в документации к насосу.

 

Необходимо учитывать при выборе и покупке вакуумного насоса так называемую вакуумметрическую величину силы всасывания, обеспечивающую хороший режим  доступа перекачиваемого вещества к рабочей поверхности. Этот показатель обозначается при температуре 20°С в метрах водного столба  и при обычном атмосферном давлении (10 м вод. ст.). \

 

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.

 

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, надежность и срок службы будут освещены в соответствующих типам насосов разделах обзора, а в этой части основное внимание будет уделено гидравлическим понятиям и в первую очередь определяющим параметрам насосов и их регулированию, т.е. подаче и напору.

 

Под регулированием работы насоса подразумевается процесс изменения соотношения между подачей и напором. Регулирование насоса можно осуществлять двумя методами:

 

- конструктивное изменение характеристики насоса;

 

- изменение условия работы системы «насос – сеть». Универсальным методом (как для динамичных насосов, так и для объемного типа) изменения характеристики насоса является изменение числа оборотов привода. При этом надо учитывать, что подача находится в прямой зависимости от оборотов, а напор – в квадратичной зависимости.

 

При существующем уровне развития техники этот метод для насосостроения является дорогостоящим, хотя с точки зрения энергетических затрат, он экономичен.

 

В практике насосостроения нашло применение регулирование числа оборотов в основном с помощью вариаторов и в меньшей степени – с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт скольжения (ЭМС) или регулирования электропривода (тиристорные преобразователи частоты ТПЧ и синхронные электродвигатели). Положительной особенностью этого метода является то, что на группу из нескольких рабочих насосов достаточно иметь один регулируемый насос. Это существенно снижает затраты и обеспечивает конкурентоспособность этого метода с другими методами.

 

Дальнейшие описания в части регулирования насосов будут относить к центробежным насосам, хотя большая часть этих положений будет относиться и к осевым, и особенно к вихревым.

 

Особенности явлений, характерных для осевых и вихревых насосов, будут рассмотрены при их анализе.

 

Конструктивное изменение характеристики насоса.

 

Широко распространенным методом регулирования характеристики центробежного насоса является изменение диаметра рабочего колеса (обточка). Имеется в виду, что напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра рабочего колеса при прочих равных условиях.

 

Обтачивая (уменьшая) диаметр рабочего колеса, можно значительно изменить поле работы насоса. Чтобы получить нужный напор насоса при обточке колеса, необходимо существующий напор умножить на квадратичную величину отношения диаметра обточенного колеса к диаметру обтачиваемого.

 

В практике насосные заводы уже предлагают потребителям конкретные модификации с различной обточкой колеса и с меньшей мощностью комплектующего электродвигателя.

 

Другим методом регулирования работы центробежного скважинного насоса является изменение условий работы насоса на сеть.

 

Графическое изображение напорной характеристики центробежных насосов представляет собой, как правило, пологую кривую, снижающуюся при большей подаче. Другими словами, при большей подаче мы имеем меньший напор и наоборот. Для каждой конструкции насоса имеется своя напорная характеристика, определяемая «крутизной» и максимальной величиной КПД, т.е. зоной оптимальной работы. Рабочая точка насоса на этой кривой определяется сопротивлением сети. Если менять сопротивление, например закрывая задвижку, то и рабочая точка будет смещаться влево по кривой, т.е. насос будет выбирать режим работы на меньшей подаче, так как «вынужден» работать с большим напором, чтобы преодолеть дополнительное сопротивление (задвижки).

 

Существует ещё один способ изменения условий работы насоса на сеть – это байпасирование, т.е. установка регулируемого или нерегулируемого перепуска (байпаса) с напорной линии на всасывание. По отношению к насосу это аналогично снижению сопротивления, т.е. происходит снижение напора. По отношению к потребительской сети это аналогично снижению подачи. В результате рабочая точка (Q-H) сместится круто вниз, т.е. можем в потребительской сети получить одновременно меньший напор и меньшую подачу (энергия жидкости идет на сброс).

 

Рассмотренные два метода регулирования работы относятся непосредственно к насосу. Однако с общей точки зрения потребителя чаще интересует насосная система, обеспечивающая нужный напор и подачу.

 

Такой системой выступает насосная станция для дома. В отношении насосной станции вопрос регулирования напора и подачи может рассматриваться шире за счет возможностей соединения насосов параллельно и последовательно.

 

При параллельном соединении насосов суммируется подача, при последовательном – напор. Если на насосной станции необходимо получить нужные рабочие параметры (Q и H), то всегда существует возможность путем комбинаций набора ряда насосов с ограниченной подачей соединить их параллельно, чтобы получить большую подачу и последовательно – чтобы получить больший напор. На насосных станциях это осуществляется всегда. Для получения необходимого напора на автономных насосных станциях последовательное соединение (бустерные или напорные насосы) применяется реже. В практике это осуществляется через отдельные каскады насосных станций (станции 1,П,Ш-го подъема).

 

Возможность применения насосов с параллельным и последовательным соединением в работе следует учитывать, так как потребитель довольно часто сталкивается с отсутствием нужного насоса по проекту из-за дефицита или снятия его с производства без соответствующей замены.

 

Следует обратить внимание, что последовательное и параллельное соединение центробежных насосов, имеющих подобную напорную характеристику, не дает, как правило, возможности получения двойного значения напора и подачи. Они будут несколько меньше. Это происходит по следующим причинам.

 

При параллельном соединении не удается плавно соединить потоки, напорные трубопроводы из-за удобства монтажа заужают, делают лишние повороты. Это всё приводит к дополнительному сопротивлению и соответственно к смещению рабочей точки на меньшую подачу обоих насосов. При последовательном соединении насосов уменьшение напора происходит из-за потерь на промежуточном участке между насосами. Это вызвано наличием арматуры на промежуточном участке и уменьшенным диаметром трубопровода, принимаемым обычно равным диаметру всасывающего патрубка насоса, в который подает жидкость другой насос.

 

При последовательном соединении следует обратить внимание на допустимое давление на входе в насос в зависимости от материала корпуса и типа уплотнения.

 

Допустимое давление на входе насоса, корпус которого изготовлен из чугуна, не должно превышать 8 кГс/см (80 м.в.ст.), для стального корпуса давление 25 кГс/см, как правило, является допустимым.

 

Мягкий сальник допускает давление до 10 кГс/см, торцевое уплотнение – до 25 кГс/см; щелевое и манжетное уплотнение, обеспечивающее само уплотняющее воздействие за счет давления рабочей жидкости, поддерживает давление только с одной стороны и соответственно при этом типе уплотнения не допускается давление на входе в насос.

 

Если изложить главные требования при эксплуатации центробежных насосов, то следует помнить два основных условия:

 

- пуск насоса следует производить при заполненных всасывающем трубопроводе и корпусе насоса, а также закрытой напорной задвижке;

 

- запрещается осуществлять пуск насоса при закрытой или не полностью открытой всасывающей задвижке, а также работать более 2-3 минут при закрытой напорной задвижке.

 

Параметры насосного оборудования в обзоре будут представляться в обозначениях, действовавших до 1991 года.

 

Q – подача (м3/час – кубометры в час или л/сек. – литры в секунду);

 

Н – напор (м.в.ст. – метры водяного столба);

 

Р – давление (кГс/см – атмосферы или МПА – мегапаскали);

 

N – мощность (квт);

 

n – число оборотов в минуту или допускаемый кавитационный запас;

 

nx – число ходов рабочего органа в минуту (для насосов поршневого типа);

 

Т – температура в градусах C (по Цельсию) и К (по Кельвину);

 

Dhд – допустимая вакуумметрическая высота всасывания (метры водяного столба);

 

h – коэффициент полезного действия насосов (КПД) в %.

 

Данные выше рекомендации помогут Вам принять быстрое решение в подборе насоса при дефиците времени.

 

С целью правильной эксплуатации насосного оборудования и нахождения оптимального технического решения в реальной обстановке целесообразно воспользоваться рекомендацией специалиста.

 

В обозначении насосного оборудования традиционно закладывается много информации.

 

К вопросу о взаимозаменяемости центробежных насосов.

 

В связи с ликвидацией централизованной системы материально-технического обеспечения и зачаточным состоянием рынка, приобретение продукции производственно-технического назначения, в том числе и дефицитного насосного оборудования, связано для многих потребителей с большими трудностями.

 

В этой ситуации применение имеющегося в наличии насосного оборудования в конкретных условиях становится более актуальным, потому что насосы, как правило, работают в технологических процессах и системах водоснабжения, где потери из-за остановки насосов несопоставимы с их стоимостью.

 

При отсутствии заменяющих насосов с параметрами, близкими заменяемому, требующиеся системе параметры можно получить, применяя два насоса вместо одного, путем последовательного или параллельного их соединения.

 

При замене следует руководствоваться следующими принципами.

 

Во-первых, использовать для замены насос по возможности с меньшим рейтингом дефицита, чем заменяемый.

 

По стоимости взаимозаменяемые насосы желательно иметь сопоставимыми. Однако при этом не должно быть догматического подхода. Иногда приходиться заменять чугунные насосы на более дорогие из углеродистой стали и даже из нержавеющей стали, но применение насосов из стали за счет более длительного срока эксплуатации сможет компенсировать первоначальные затраты.

 

Во-вторых, предпочтительнее производить замены насосов один на один.

 

При анализе подходов замены начинать следует с изучения того, как влияет работа насоса с другими рабочими параметрами в целом на весь технологический процесс. Например, при анализе подходов замены погружного насоса следует иметь в виду, что этот тип насоса работает, как правило, с периодическим отключением в зависимости от уровня откачиваемой жидкости. Это обстоятельство позволяет установить насос с большим значением подачи относительно оптимального, но при этом он будет реже включаться и наоборот.

 

Второй пример: следует тщательно изучить влияние на систему установки более высоконапорного насоса, чем это заложено в проекте, и не спешить обтачивать колесо, так как выбор низконапорного насоса проектными организациями часто определяется соображениями экономии электроэнергии за счет установки менее мощного электродвигателя в насосном агрегате.

 

Прочностные же характеристики элементов системы (трубы, арматура, сосуды и т.д.), как правило, позволяют варьировать в широком диапазоне величину напора вихревых и осевых насосов.

 

При заменах объемных насосов следует внимательно анализировать систему с точки зрения прочностных характеристик, если устанавливается более высоконапорный насос в сравнении с проектным.

 

При установке более мощного насоса (если это позволяет технологический процесс) следует обратить внимание на пусковую электроаппаратуру и питающий кабель.

 

Часто в качестве заменяющего используется насос с более низким КПД, например вихревой насос вместо центробежного. Тогда, чтобы получить аналогичные рабочие параметры, надо применить насос с большей мощностью электродвигателя. Иногда бывает целесообразно применить насос с тем же электродвигателем, но с меньшими значениями рабочих параметров (подача, напор), если это допускает технологический процесс. В этом случае пусковая аппаратура не меняется.

 

Применение одного насоса вместо другого часто затрудняется необходимостью использовать заменяющий насос в нерабочей зоне. При этом следует иметь в виду, что рабочая зона для центробежных насосов (она показывается в каталогах на напорных характеристиках) во многом определяется экономичностью работы агрегата в этом диапазоне, т.е. работой с наибольшим значением КПД.

 

Для маломощных насосов этот параметр не является особо актуальным, тем более в ситуации, когда может нарушиться и остановиться технологический процесс.

 

Выход насоса за границы «рабочей зоны» позволяет в некоторых ситуациях приспособить заменяющий насос для работы в данном технологическом процессе.

 

При использовании насоса на запредельной от максимального значения подаче следует обратить внимание на температурные условия работы электродвигателя (возможна его перегрузка), чтобы температурный режим электродвигателя позволял работать агрегату в приемлемых условиях.

 

Часто в практической работе решение вопроса зависит от возможности использования насоса в режиме с меньшей подачей, чем рекомендовано «рабочей зоной». При использовании насоса в этом диапазоне подач (запредельной от минимального значения подачи) следует устранить существенное негативное явление в агрегате – работу в помпажном режиме. Этот режим приводит к неустойчивой работе насоса и может резко понизить надёжность работы всей системы.

 

 

При переходе на режим малых подач (если это требуется от насоса для работы в диапазоне подач заменяемого насоса) насос попадает в возрастающую (неустойчивую) часть напорной характеристики.

 

Чтобы устранить это негативное явление, целесообразно использовать байпасирование (перепуск части подачи с напорной линии на всасывающую), при этом на внешней сети потребитель получает заданную малую величину подачи, а сам насос работает в устойчивом диапазоне «падающей характеристики».

 

Как метод заменяемости насосов можно рассматривать использование высоконапорного насоса в диапазоне работы низконапорного.

 

При этом можно говорить о трех приемах.

 

Первый и наиболее широко распространенный метод (он не требует конструктивных изменений в системе) – дросселирование. На напорной линии насоса, как правило, имеется арматура. С помощью напорной задвижки (крана) зауживается проходное сечение напорного трубопровода, и часть напора за счет дросселирования гасится (энергия напора переходит в энергию тепла). Следует при этом учитывать, что с повышением сопротивления сети снижается и подача насоса, т.е. насос «ползает» строго по кривой напорной характеристики, так как имеется детерминированная зависимость между подачей и напором.

 

Второй метод – это снижение напора за счет байпасирования. Снижение напора с помощью перепуска жидкости с напорной линии на всасывающую обеспечивает снижение напора, величина которого зависит от крутизны характеристики и колеблется в диапазоне от 30 до 10%.

 

Этот прием обладает тем достоинством, что его используют во временных схемах. Например, с выходом низконапорного насоса устанавливают высоконапорный насос с байпасом на линии, не изменяя диаметра колеса. Восстановив низконапорный насос, перекрывают байпасную линию и продолжают дальнейшую эксплуатацию насоса в технологическом процессе.

 

К третьему методу можно отнести снижение напора насоса с помощью обточки колеса (см. выше). Напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра колеса, и это можно эффективно использовать.

 

Например, насос НБ5-50-160 имеет оптимальные параметры 25/32 при диаметре колеса 160 мм. Завод может поставить насос с колесом 150 мм, обеспечивающий параметры 25/24 (снижение напора на 20%). Обточка рабочего колеса до диаметра 130 мм обеспечивает параметры 25/16, при этом КПД насоса практически сохраняется на уровне 65%. Возможно и дальнейшее уменьшение диаметра колеса, но КПД начинает резко снижаться. (Уменьшение диаметра колеса на 30% незначительно влияет на КПД насоса).

 

Один из эффективных методов взаимозаменяемости в насосном оборудовании – незначительные конструктивные изменения, позволяющие применить насос для определенных условий.

 

Иногда насос легко подобрать по основным параметрам (подача, напор), но заменяемый насос имеет характерные конструктивные особенности, обеспечивающие специфические условия работы. Примером может служить использование обычных консольных насосов вместо повысительных – установка вибропоглощающих подставок. К этому же методу следует отнести установку подогревающих рубашек на насосы без обогрева с целью приспособления их для перекачивания застывающих при обычной температуре жидкостей или с целью охлаждения насоса, например приспособление обычного шестеренного вместо насоса типа ШГ с помощью установки на присоединительных фланцах обогреваемых рубашек.

 

К этому же методу следует отнести применение «вакуумного бачка», позволяющее преобразовать обычный вихревой насос в самовсасывающий.

 

Один из нетрадиционных приемов заменяемости насосов – приспособление элементов и устройств системы к насосу.

 

Например, в практике потребители часто сталкиваются с отсутствием погружных насосов при наличии на аналогичные параметры насосов консольной конструкции.

 

Перед потребителем стоит достаточно типовая задача «применение консольной конструкции вместо погружной». При этом бывает достаточно установить или приспособить ранцевый патрубок в нижней части емкости для подсоединения всасывающего патрубка насоса консольной конструкции, чтобы заменить насос погружной конструкции, устанавливаемый над емкостью.

 

Особо следует отметить использование объемных насосов вместо центробежных.

 

Ввиду того, что при работе объемных насосов подача не зависит от напора (исключая протечки), при замене необходимо более внимательно проанализировать всю гидравлическую систему, и прежде всего – как она будет реагировать, если через нее не будет осуществляться прохождение жидкости, например закроется задвижка на напорной линии. Объемный насос будет повышать давление до величины, которую позволит его конструкция или настройка предохранительного перепускного клапана.

 

С другой стороны, объемный насос может развивать сколь угодно низкое давление от номинального, а потому он «охватывает» весь диапазон низких напоров при данной подаче. Соответственно, его возможности по замене насосов при данном значении подачи в сторону ниже номинального не ограничены.

 

Обобщая изложенное в части взаимозаменяемости насосного оборудования, можно сделать вывод, что при одинаковой конструктивной компоновке насоса, как правило, имеется возможность замены, причем насос, предназначенный для перекачивания специальных (определенных) жидкостей может заменить насос для воды.

 

Например, вместо консольного насоса можно поставить химический или нефтяной консольной конструкции. Обратной замене препятствует требования к материалу проточной части, условия взрывозащищенности, температурный режим и т.д.