Эксплуатационно-технические характеристики дренажного насоса

Бытовые и промышленные дренажные насосы эффективно помогают в решении задач водоотведения. Они обеспечивают полную механизацию и автоматизацию рабочих процессов и вносят существенный вклад в комфортность и гигиеничность объектов различного назначения. Дренажные насосы используются для перекачивания чистой и грязной воды в различных объемах, поэтому выпускаются в широком диапазоне мощности и рабочих характеристик, отличаются конструкционным исполнением. Все эти особенности учитывают при выборе модели под конкретные условия эксплуатации.

Типы систем водоотведения

В первую очередь, нужно обратить внимание на качество перекачиваемой жидкости, потому что от этого зависит длительность эксплуатации механизма, риск возникновения засоров. Дренажные насосы используются для систем водоотведения трех типов.

• Для осушения и дренажа с максимальным диаметром твердых частиц в потоке 5-10 мм. Такая техника подходит для откачивания воды из подвалов, водоемов, при паводках.
• Для перекачивания слабозагрязненных вод и очищенных стоков с максимальным размером твердых частиц 25-35 мм и средним содержанием волокнистых включений. Насосы используются на очистных установках, в системах отвода дождевых вод.
• Для сточных вод с твердыми включениями до 80 мм.

Загрязнения, содержащиеся в рабочем потоке, могут быть разными: ил, песок, неочищенные канализационные стоки с крупными и волокнистыми включениями. В зависимости от вида твердых частиц и наличия агрессивных компонентов подбираются материалы конструкции. Долговечная техника изготавливается из чугуна, латуни, нержавеющей стали. Для работы в агрессивной среде металлы защищаются специальными покрытиями на основе эпоксидной смолы. Наиболее высокими эксплуатационными характеристиками обладают детали из нержавеющей стали.

Основные параметры работы дренажных насосов

Производительность или подача зависит от мощности двигателя и диаметра трубопровода. Для бытовых нужд используют модели с подачей до 250 л/мин. Профессиональная техника имеет среднюю производительность 1300-1500 л/мин.

Напор — разность удельной энергии потока на выходе и входе насоса, выраженная в метрах столба. Это одна из наиболее важных рабочих характеристик, показывающая, на какую максимальную высоту и расстояние можно подать воду. Перемещение воды рассчитывают из пропорции 1 м подъема — 10 м горизонтального трубопровода. Напор действующего оборудования контролируют по показаниям приборов, а при выборе нового насоса его рассчитывают по элементам конструкции.

По создаваемому напору классифицируют насосы:

• низкого давления — до 20 м;
• среднего давления — от 20 до 60 м;
• высокого давления — свыше 60 м.
<.ul>

Мощность дренажного насоса соответствует производимой работе в единицу времени. Ее выбирают с учетом КПД (потерь).

У дренажных насосов различают 3 вида технических характеристик:

• комплексные;
• универсальные;
• относительные.

Это теоретические характеристики, которые представляются в виде графических зависимостей основных параметров от объемной производительности. Графики демонстрируют зависимость напора от подачи и наоборот, мощности и КПД от подачи.

Действительные характеристики получают на основе теоретических с учетом энергетических потерь. Потери подразделяют на:

• гидравлические;
• механические;
• объемные.

Все они выражаются в виде соответствующего КПД. Гидравлические потери возникают при установке переходников, поворотах трубы. Механические потери мощности — это трение в подшипниках, сальниках, на наружной поверхности рабочих колес и жидкость. В насосах погружного типа трение подшипников и уплотнения учитывают в потерях двигателя. Этот вид потерь возрастает с увеличением расхода. Объемные потери или утечки образуются в зоне зазора корпуса и рабочего колеса. Они существуют даже при минимальном расстоянии между деталями, и поток жидкости, проходящий через рабочее колесо, больше, чем на выходе. Это приводит к снижению напора. Объемные потери возрастают по мере износа рабочего колеса.

Высота всасывания выражается как вакуумметрическая и геометрическая величина. Вакуумметрическая характеристика отображает степень разряжения на входе в насос, а геометрическая — указывает высоту установки.

Конструкция дренажного насоса для поверхностной и погружной эксплуатации

Дренажные насосы относятся к динамическим машинам с проточной полостью, через которую движется рабочий поток. В большинстве случаев они представляют собой моноблочную конструкцию с герметичным двигателем для установки в приемном резервуаре с перекачиваемой водой. Модели рассчитаны и на погружную, и на «сухую» установку. Это особенно удобно, если колодец или подвал подвержены сезонному затоплению. Погружные дренажные насосы такого типа выпускаются в широком диапазоне мощности, с техническими характеристиками для выполнения различных задач. Гидравлическая часть оборудуется центробежным или вихревым механизмом.

Общая конструкция включает:

• короткозамкнутый асинхронный электродвигатель с торцевым уплотнением, подшипником и электрокабелем для подвода питания;
• рабочее колесо;
• общий вал;
• корпус с отводом жидкости.

Такая конструкция долговечна, обеспечивает стабильный напор и КПД.

Различия в конструкции

Комплектация и исполнение насосов для разных условий эксплуатации может иметь значительные отличия. При классификации по типу конструкции обращают внимание на следующие особенности:

• тип рабочего колеса и его расположение;
• количество ступеней перекачивания жидкости (количество ступеней соответствует количеству рабочих колес);
• вертикальное или горизонтальное расположение вала;
• тип торцевого уплотнения.

По конструкции корпуса модели подразделяют на спиральные и секционные. Спиральные с улиткообразным отводом обычно используется в одноступенчатых агрегатах, секционные - в многоступенчатых, каждая ступень которых размещена в отдельной секции. Корпус многоступенчатых насосов имеет цилиндрическую форму.

Эксплуатационные характеристики техники зависят от торцевых уплотнений, которые бывают 3 типов:

• манжетные;
• сальниковые или набивочные;
• торцевые.

Манжетные уплотнения используются в насосах малой мощности. Они представляют собой резиновое кольцо с круглым сечением, которое натягивается на вал и крепится к корпусу. Длительность работы такого уплотнения зависит от срока сохранения резиной эластичности.

Сальниковая конструкция оснащается разъемным креплением из прочного износостойкого материала. Для уменьшения трения и герметизации соединения с валом используется промасленная мягкая набивка. Недостатки уплотнения — нагрев и потери мощности. Конструкция подвержена деформации из-за биения вала. По этой причине приходится регулировать плотность прижима.

В наиболее мощных насосах используются торцевые уплотнительные элементы. Их конструкция состоит из подвижного и неподвижного контактов. Неподвижные - крепятся к корпусу, а подвижные устанавливаются на ротор. Протечки жидкости предотвращаются специальным уплотнительным кольцом с пружиной, за счет которой обеспечивается свободное перемещение контакта вдоль вала. Материалы торцевого уплотнения подбираются с учетом свойств перекачиваемой жидкости и хорошей взаимной прирабатываемости, антифрикционных свойств. Для их изготовления подходят сталь и цветные сплавы, графит, текстолит, керамика. Такие уплотнения долговечны, не требуют регулировки и обслуживания.

Эксплуатационные характеристики рабочего колеса подбирают с учетом состава перекачиваемой жидкости. В дренажных насосах устанавливаются:

• многолопастные закрытые колеса для перекачивания слабозагрязненных жидкостей с долей твердых включений не более 5 %;
• вихревые колеса при повышенном содержании песка и абразивов;
• осевые (пропеллерные) колеса для перекачивания больших объемов.

Осевые и лопастные колеса используются в центробежных насосах. Такая техника обеспечивает равномерную подачу жидкости и высокий КПД. Вихревые насосы поддерживают сильный поток без контакта жидкости с колесом. Это значительно снижает износ механизма, но максимальное КПД составляет всего 50 %.

Преимущества и недостатки вихревого дренажного насоса

Вихревые дренажные насосы (трения) перемещают жидкость за счет интенсивного вращения лопаток рабочего колеса. Лопатки нагнетают продольный вихрь, благодаря которому жидкость всасывается во внутренний центральный канал и движется к выходу за счет бурного перемешивания с вихреобразованием.

Преимущества такой конструкции:

• работа колеса предотвращает обратный ход жидкости, поэтому на валу не требуется уплотнения;
• возможно работа с агрессивными газонасыщенными жидкостями;
• простота устройства;
• возможность самовсасывания потока на входе;
• высокая долговечность.

Благодаря самовсасыванию для начала перекачивания жидкости достаточно небольшого количества воды в канале насоса. Вихревые колеса нагнетают давление в 3-7 раз выше, чем центробежные, однако рабочий процесс требует больших энергетических затрат на преодоление трения. По этой причине снижается КПД. Вихревые насосы подходят для работы в системах с высоким напором и низким расходом.

Преимущества и недостатки центробежного лопастного насоса

Лопастное рабочее колесо контактирует с жидкостью. Вода подается к центральной части колеса, после чего попадает в диапазон действия лопастей, отбрасывается к периферии и выходит по периметру в улитку корпуса. Спиралевидная конструкция тормозит поток для повышения давления. Таким способом достигается большой напор при относительно небольшом расходе.

Преимущества центробежной конструкции:

• компактность и простота механизма;
• нагнетание равномерного потока за счет плавной работы;
• высокий КПД;
• универсальность применения.

Для запуска центробежного дренажного насоса приходится наполнять водой в систему, поскольку самовсасывание отсутствует. Главное достоинство конструкции - высокий КПД, достигающий 95 % (у бытовых моделей около 80 %).

Осевые рабочие колеса оснащены лопастями, работающими по принципу пропеллера. Они значительно уступают по уровню нагнетания давления (в 4 раза ниже, чем у центробежных), но подходят для быстрого перекачивания больших объемов, поэтому используются в системах с большим расходом при невысоком давлении и напоре.

Характеристики электродвигателей дренажных насосов

В насосах устанавливают асинхронные электромеханические двигатели, характеризующиеся высокой эксплуатационной надежностью при минимальном обслуживании. Они выпускаются в очень широком диапазоне мощности — от долей до десятков кВт. При мощности более 1 кВт КПД составляет 70-95 %. Однофазные модели используются для бытовых и коммунальных нужд, их мощность не превышает 2 кВт.

Наиболее часто дренажные насосы оснащаются двигателями с короткозамкнутой обмоткой на роторе (валу). Они обладают стабильной механической характеристикой, высоким пусковым вращающим моментом. При повышении нагрузки до номинальной их частота вращения снижается по сравнению с холостым ходом всего на 2-5 %. Их недостаток — высокие пусковые токи.

Электродвигатели с контактными кольцами лишены этого недостатка, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже. По этой причине такие двигатели используют в технике для наиболее сложных условий эксплуатации и при необходимости точной регулировки частоты вращения.

К основным номинальным данным асинхронных двигателей относятся:

• механическая мощность;
• частота сети;
• частота вращения вала;
• КПД.

Номинальный КПД возрастает с ростом их механической мощности и частоты вращения.

Электродвигатели погружных насосов имеют класс защиты IP68. Они жестко соединяются с гидравлической частью и часто составляют с корпусом единое целое. Двигатели проектируются с учетом типа колеса, чтобы исключить вероятность перегрузки. Поскольку они работают в погруженном состоянии, то перегрев исключен. Вода омывает корпус и эффективно отводит тепло. У поверхностных двигателей приходится регулировать нагрузку или использовать специальные охлаждающие кожухи.

Промышленные дренажные насосы оснащаются двигателями в обычном и взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенные электродвигатели класса D противостоят возгоранию при внутреннем взрыве. В агрегатах класса Е не возникает искрения внутренних компонентов под нагрузкой. Из-за повышенных эксплуатационных требований к компонентам взрывозащищенные двигатели стоят дороже.

При возникновении трудностей с выбором характеристик насосного оборудования обращайтесь за консультацией к специалистам ГК «ЭнергоПроф». Наши инженеры имеют большой и успешный опыт проектирования дренажных систем любой сложности.