Центробежные насосы: устройство, принцип действия, преимущества и недостатки

Сферы применения

Благодаря своей универсальности, высокой эффективности и надежности центробежные насосы сегодня успешно применяются практически везде. Если говорить о наиболее популярных областях использования насосов центробежного типа, то сюда следует отнести:

Центробежный насос гигиенического исполнения для пищевой, фармацевтической и косметической промышленностей

Для того чтобы понять, в чем состоит причина универсальности и высокой эффективности гидромашин центробежного типа, следует разобраться в том, из каких конструктивных элементов состоит и как работает такое оборудование.

Основные разновидности

Классификация центробежных насосов

В зависимости от расположения оборудования относительно перекачиваемой им жидкой среды различают следующие типы центробежных насосов:

• поверхностное насосное оборудование;
• насосы погружного типа.

Схема водоснабжения на основе поверхностного насоса

Схема водоснабжения дома из скважины на основе погружного насоса

На различные типы насосы центробежного типа разделяются и по такому параметру, как количество рабочих колес. Так, в зависимости от данного параметра различают:

• центробежные одноступенчатые насосы, которые оснащены одним рабочим колесом;
• устройства многоступенчатого типа, которые, соответственно, имеют несколько рабочих колес, фиксируемых на одном вращающемся валу.

Центробежный многоступенчатый насос

Насосы центробежного типа классифицируют и по конструктивному исполнению ротора. Так, в зависимости от данного параметра различают:

• насосное оборудование с «мокрым» ротором;
• центробежные устройства с «сухим» ротором.

Конструкция центробежного насоса с ротором «мокрого» типа

Циркуляционный центробежный насос с ротором «сухого» типа

Рекомендации по выбору модели

Устройство центробежного насоса

Центробежный насос, оптимальное назначение которого заключается в создании постоянного потока жидкости без ее обратного движения — популярное у потребителей устройство. Его конструкция состоит из нескольких крупных функциональных блоков.

Кроме этого, центробежные насосы могут оснащаться системами вторичного преобразования потока. Это делается для стабилизации выходного давления или в целях обеспечения подъема жидкости на нужную потребителю высоту.

Принцип работы

Дополнительные элементы конструкции

Если приведенная выше функциональная схема содержит малое число значимых узлов, реальное устройство центробежного насоса включает дополнительные конструкционные элементы:

Вентиль ProFactor запорно-регулировочный

Рекомендации по установке центробежных насосов

Насосы центробежного типа устанавливаются в соответствии с их параметрами по следующим правилам.

Монтаж и подключение трубопроводной сети должны также подчиняться некоторым правилам.

Схема установки центробежного насоса

Распространенные поломки центробежных насосов и методы их устранения.

Центробежный насос — достаточно простое оборудование. Часть неисправностей потребует вмешательства специалистов, которые проведут необходимый ремонт. Но определенный список нештатных режимов работы или неполадок можно устранить самостоятельно.

Сразу стоит отметить: при аккуратной, внимательной, соответствующей общим правилам и рекомендациям производителя установке неисправности центробежных насосов крайне редко беспокоят владельцев таких агрегатов.

Однако никто не застрахован от неожиданностей. Поэтому разумно проводить периодические осмотры оборудования и профилактику.

Принцип работы и устройство миксера

Параметры выбора миксеров

Мощность

В первую очередь при выборе миксера следует обратить внимание на его показатели мощности. Именно это характеристика является самой важной, так как от неё зависит скорость, с которой прибор сможет обрабатывать продукты, и производительность.

Высокая мощность позволит устройству выполнять множество даже самых сложных задач. Но не стоит забывать, что при этом будет тратиться большое количество электроэнергии, а стоимость прибора окажется значительно выше менее мощных миксеров.

1. Стационарные миксеры для бытового использования по мощности не должны иметь показатели ниже, чем 500 Вт.

2. Планетарные стационарные миксеры, которые чаще всего работают в производственных масштабах, имеют мощность не менее 900 Вт. Меньшая нагрузка потребует мощности в 600 Вт.

3. Ручным миксерам для редкого применения хватит мощности в 250 Вт. Но если вы планируете часто использовать его, то предпочтите модели со значением в 350 – 400 Вт. Такие устройства отлично подойдут для ежедневной готовки.

Материал корпуса и чаши

Корпусы ручных и стационарных миксеров обычно изготавливаются из пластика, но есть модели и из других материалов. Чаши, в свою очередь, бывают как металлическими, так и стеклянными.

Дешёвый материал, позволяющий снизить стоимость всего изделия. Отличается лёгкостью. Некачественный может начать пахнуть, вибрировать и скрипеть. Пластмассовые чаши со временем склонны к деформации и изменению цвета.

Из данного материала делают обычно чаши. Они красивы, экологичны и экономичны по стоимости, но с ними следует быть аккуратнее, так как из-за хрупкости их легко повредить.

Объём чаши

Выбирая ёмкость, проанализируйте количество обрабатываемых вами продуктов, прибавив к этому примерно от 200 до 500 мл. Такой запас необходим для того, чтобы содержимое не разбрызгивалось за пределы чаши.

Если в комплекте идёт специальная крышка, имеющая отверстия, то добавлять ингредиенты станет гораздо проще. При этом ваша кухня будет защищена от пятен, а подливать или подсыпать необходимое вы сможете прямо в процессе работы миксера.

Насадки

Миксеры могут комплектоваться разнообразными насадками в количестве от одной до пяти.

С его помощью удобно взбивать самые разные продукты.

Используется для того, чтобы замешивать крутое тесто. Спиралевидные подойдут для более жидких текстур.

Отлично смешивает жидкое тесто.

Эта насадка позволяет измельчать. Хорошо справляется с приготовлением смузи, соусов, коктейлей и т. п.

5. Стальной стержень с ножом

Легко позволяет сделать пюре, детские смеси и прочее.

Каждый прибор оснащён функцией автоматического отделения насадок. В конце работы достаточно лишь нажать специальную кнопку. В дорогих моделях существуют ограничители, фиксирующие насадки в процессе работы миксера.

Скоростные режимы и прочие функции

Миксеры могут иметь от 3 до 10 скоростных режимов. Чем больше их у прибора, тем точнее настраивается степень регулировки обработки продуктов. Это также позволяет плавно увеличивать или уменьшать вращение насадки.

Основные режимы:

Включение для обычного смешивания или взбивания.

Мотор работает рывками, что подходит для измельчения продуктов с повышенной твёрдостью.

Ускоренная работа мотора в течение короткого времени, обычно нескольких секунд. Это нужно для предотвращения перегревания двигателя.

Не стоит переплачивать за большое количество режимов, так как на практике пользователю обычно хватает от 2 до 5 скоростей.

Сколько стоит миксер

1. За стационарный миксер придётся отдать в районе 3 – 8 тыс. р.

2. Планетарный обойдётся ещё дороже. Стоимость на модели может доходить до 150 тыс. р. Правда, такие приборы больше подойдут для использования на производстве, где большие масштабы работы.Минимальная цена будет в районе 10 тыс. р.

3. Миксер ручного вида стоит недорого. Ценник на него колеблется в районе 500 – 3 тыс. р, в зависимости от бренда, материалов изготовления и комплектации.

Принцип работы электродвигателя

Подробное описание принципа работы электродвигателей разных типов:
• Принцип работы однофазного асинхронного электродвигателя
• Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя
• Принцип работы синхронного электродвигателя

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Универсальный электродвигатель

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

• С постоянными магнитами

• С обмоткой возбуждения

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина — вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

Асинхронный электродвигатель

• Однофазный
• Двухфазный

• Трехфазный

Cинхронный электродвигатель

• С обмоткой возбуждения
• С постоянными магнитами

• Реактивный
• Гистерезисный
• Реактивно-гистерезисный
• Шаговый

Основные параметры электродвигателя

• Момент электродвигателя
• Мощность электродвигателя
• Коэффициент полезного действия
• Номинальная частота вращения

• Момент инерции ротора
• Номинальное напряжение
• Электрическая постоянная времени
• Механическая характеристика

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

,

• где M – вращающий момент, Нм,
• F – сила, Н,
• r – радиус-вектор, м

,

• где P_ном – номинальная мощность двигателя, Вт,
• n_ном — номинальная частота вращения, мин -1 [4]

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

,

• где P – мощность, Вт,
• A – работа, Дж,
• t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы [2].

,

• где s – расстояние, м

Для вращательного движения

,

• где – угол, рад,

,

• где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

,

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Частота вращения

• где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

,

• где J – момент инерции, кг∙м 2 ,
• m — масса, кг

1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

,

• где – угловое ускорение, с -2 [2]

,

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики [3].

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

,

• где – постоянная времени, с

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Общая классификация

В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.

Объемные насосы — это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:

• мембранные;
• роторные;
• поршневые.

Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.

Поршневые модели

В такой работе есть один недостаток – жидкость поступает неравномерно. Чтобы устранить это явление, используется сразу несколько поршней, которые двигаются с определенной периодичностью, что и обеспечивает ровный поток.

Струйные насосы

Струйные модели – это самые простые из всех возможных устройств. Были созданы еще в 19 веке, тогда использовались для откачки воды или воздуха из медицинских пробирок, позже их стали применять в шахтах. В настоящее время сфера применения еще более широка.

Струйные насосы бывают нескольких типов: эжектор, инжектор, элеватор.

Таким образом, струйные насосы используются для работы с водой, парой или газом. Также они могут выступать для смешивания разных веществ или для поднятия жидкостей (аэролифтовая функция).

• надежность;
• нет необходимости постоянного технического обслуживания;
• простая конструкция;
• широкая сфера применения.

Минус — низкий КПД (не более 30%).

Осевые модели

Основная задача подобных насосов – перекачивание пресной и соленой воды. Используются для отвода, снабжения и очистки воды. Осевые насосы могут иметь очень компактные размеры и устанавливаться внутри водопровода.

Классификация по типу питания

Бензиновые модели стоят дешевле и работают более тихо. Дизельные устройства заправляются соляркой. Цена у них дороже, но топливо стоит дешевле. Кроме того, они более шумные.

Насосы на жидком топливе иначе называют мотопомпой. Основное их преимущество заключается в простоте использования и мобильности, то есть использовать можно в любом месте, если нет электричества.

Электрические модели используют для работы переменный ток. Владельцу такого насоса нет необходимости переживать о наличии топлива, однако следует позаботиться о постоянном наличии электроэнергии, что не всегда удобно.

Классификация по месту расположения

Все насосы также делятся на погружные и внешние (более распространенное название – поверхностные). Первый тип находится непосредственно в воде или частично в ней. Модели, которые погружаются не полностью, именуются полупогружными.

Стоит отметить, что есть несколько видов погружных насосов.

Все погружные насосы могут иметь двигатель, который уже встроен в корпус, то есть он находится под водой. У некоторых моделей он располагается на поверхности.

Наружный насос расположен непосредственно около водоема. В данном случае всасывающий механизм осуществляет свою работу через специальный шланг. Чем дальше насос расположен от воды, тем мощнее он должен быть.

Чаще всего поверхностные насосы используют на дачах и загородных участках. Они имеют высокую экономичность и небольшие размеры, что делает их популярными для использования в быту. Могут быть оснащены автоматикой, что делает их полностью автономными.

Погружные насосы

Погружные насосы, помимо прочего, делятся по назначению:

• скважинные;
• колодезные;
• дренажные;
• фекальные.

Основной задачей дренажников является откачивание загрязненной воды из подвалов, траншей, котлованов и прочих мест. Есть разновидности с ножами для измельчения, а также для работы со слабозагрязненными средами.

Поверхностные насосы

Основным отличием поверхностных насосов является их расположение недалеко от воды. Их можно разделить на несколько типов:

• самовсасывающие;
• автоматические;
• насосные станции.

Удобство пользования таким агрегатов в простоте и функциональности, возможности использовать при перебоях с подачей электроэнергии. Также им можно обеспечить водой сразу несколько точек.

Разновидности

В зависимости от разновидности основного элемента, можно купить следующие гидрораспределители:

• золотникового типа;
• клапанного типа;
• кранового типа.

Золотниковые

Крановые

Клапанные