Обзор насосных агрегатов: виды, принцип действия и сфера применения

Насосные системы уже давно стали неотъемлемым атрибутом повседневной жизни человека. Оспаривать их необходимость глупо, ведь практически каждая система оснащена таким вспомогательным, а иногда и основным элементом – насосом. Разновидностей подобного оборудования на сегодняшний день огромное множество. Принцип их работы и конструктивные особенности будут напрямую зависеть от места их применения, способов эксплуатации и поставленных целей. Правильно подобрать необходимое оборудование является весьма сложным и кропотливым процессом. Перед тем, как сделать окончательный выбор, следует более детально рассмотреть разновидности насосного оборудования.

Жидкостные поршневые насосы

Поршневой тип насосных агрегатов используется издавна и помогает добывать чистую воду из недр земли. Распространение оборудования широкое, а в основе принципа заложено вытеснение жидкостей посредством давления. Современные насосы устроены несколько сложнее, однако и стали они гораздо надежнее и эффективнее.

При более детальном рассмотрении принципа работы подобного оборудования, следует принять во внимание то, что первые конструкции начали использоваться еще несколько веков назад. Особенности работы насоса заключаются в следующем:

В основе механизма расположен подвижный элемент, который в процессе эксплуатации будет совершать поступательные и возвратные движения. Для его изготовления принято использовать только самые современные материалы, которые способны поднять показатель изоляции на должный уровень.
Элемент расположен в специальном отделении, которое имеет форму цилиндра. В процессе эксплуатации будет создаваться разряженный воздух непосредственно в рабочей камере. Именно за счет этого жидкость будет всасываться в устройство из трубопровода.
При обратном поступлении жидкость будет выдавливаться в специальную магистраль (отводящую). Имеющиеся клапана не позволят попасть воде в магистраль в момент осуществления выталкивания.

Такой тип устройств принято использовать для решения самых разных повседневных задач. Показатель их универсальности высокий. Конструктивные особенности выбранного оборудования позволяют проводить транспортировку и откачивание жидкостей в больших объемах.

Роторные насосы

Такой тип оборудования принято использовать в промышленном назначении, так как его технические характеристики позволяют производить установку на гидростанциях разной мощности. Современные модели позволяют перекачивать с его помощью как смеси, так и масла. Зачастую устанавливаются именно роторные моторы коллекторного типа.

В основе принципа его функционирования лежит взаимодействие рабочих элементов с транспортируемой жидкостью, которая находится в рабочих камерах. Попеременно они будут соединяться с полостями нагнетания и всасывания. В этом случае необходимость в использовании клапанов отсутствует.

При отсутствии клапанов, быстроходность оборудования существенно возрастает, что делает возможным прохождение большего количества циклов за один и тот же промежуток времени. От поршневых они также отличаются обратимостью, поэтому роторные насосы могут использоваться и в качестве электрических двигателей. Такой тип оборудования принято использовать:

для транспортировки масел и других жидкостей;
при транспортировке жидкостей с разным уровнем загрязнения;
лакокрасочную продукцию;
кислоты и другие химические вещества;
нефть и ее продукты переработки.

Мембранные насосы

Диафрагмальные или мембранные насосы относятся к категории насосного оборудования объемного типа. В этом случае в основе принципа его функционирования будет лежать перекачка веществ посредством циклического изменения объема камеры. Они оснащены эластичной мембраной – диафрагмой, которая крепится к внутренней стенке рабочей камеры. В основе принципа ее работы лежит:

вытягиваясь по направлению от камеры, мембрана значительно увеличивается в объеме;
происходит существенное снижение показателя давления (его область);
таким образом очередная порция вещества попадает в насос;
при движении стенок в обратном направлении, жидкость будет выталкиваться наружу, за счет повышения давления и уменьшения габаритов рабочей камеры.

Подобное оборудование используется при транспортировке пищевых продуктов (тесто, алкоголь, зубная паста, шоколад, сиропы, молоко, приправы и многое другое), в бумажной и химической промышленности.

Струйные насосы

Исходя из конструктивных особенностей, струйные насосы относятся к категории наиболее простых. Они оснащены рядом подвижных элементов, которые менее остальных подвержены преждевременному износу. Также их легко ремонтироваться и достаточно просто использовать. Все они относятся к разряду гидравлических агрегатов. Принцип его действия:

газ, пар или жидкость под высоким давлением подается внутрь трубы, которая оснащена соплом, подходящим к камере;
сопло будет постепенно сужаться, что сделает движение потока невероятно быстрым, что приведет к образованию кинетической энергии;
в самой же камере давление опустится ниже допустимого уровня (атмосферного) и начнется всасывание из питающего трубопровода;
после жидкость попадет в следующую камеру, где потоки смешаются, равно как и кинетическая энергия;
образовавшееся вещество попадет в насос (диффузор), где произойдет частичная потеря давления;
после она пройдет в резервуар под определенным напором.

Разнообразие конструкций у насосов этого типа огромное, благодаря чему они используются в самых разных отраслях промышленности и выступают как в качестве комплектующих к насосным установкам, так и в качестве самостоятельного оборудования.

Насосы центробежные

В основе принципа его функционирования лежит преобразование электрической энергии в статическую, посредством центробежной силы, что приводит к существенному повышению давления. Жидкость попадает в колесо, в котором лопатки имеют изогнутую форму. Под воздействием центробежной силы жидкость начнет движение в другом направлении (осевое – радиальное). Проходя через лопатки она попадет в канал самого корпуса, который находится вне колеса. В канале, который имеет форму спирали, кинетическая энергия частично преобразуется в статическую, что поможет выйти из патрубка поток с более высоким показателем давления.

Принято использовать:

для подпитывания котлов;
для отвода конденсата;
для транспортировки сетевой воды;
в ТЭС;
при использовании технологического цикла АЭС;
в сельском хозяйстве;
промышленных предприятиях;
городском водоснабжении;
нефтяной промышленности;
пищевой промышленности;
химической промышленности.

Осевые насосы

Жидкость в таком оборудовании передвигается в осевом направлении, в связи с чем агрегаты и имеют такое наименование. Радиальное перемещение жидкостей, в таком оборудовании отсутствует, что делает воздействие центробежных сил невозможным. Давление будет расти только при переходе кинетической энергии в потенциальную. Это обусловлено возникновением диффузорного эффекта.

Однако их изменения происходят исключительно при определенных условиях, и их нарушения могут привести к разграничению потоков между лопастями. В этом случае потоки претерпят переформирование. Благодаря подобным ситуациям, оборудование подвержено более серьезным проверкам, которые основываются на четких требованиях.

К центробежным насосам такие требования не применяются. Оборудование принято использовать при обустройстве морских паротурбинных судах, где необходимо быстрое перекачивание жидкостей за бортом через конденсаторы. Системы сухого всасывания в осевых насосах отсутствуют, так как имеют низкий показатель вакуумметрической всасывающей высоты. Их установка производится ниже уровня жидкостей, с которой предстоит работать.

Вихревые насосы

При сравнении с центробежными насосами, строение у них схожее. Движение воды будет происходить по касательной, исходя из действующего принципа подвода воды. После жидкость начнет смещаться по направлению к центру колеса, откуда продолжит свое движение к лопастям посредством имеющегося давления. Таким образом, она попадет в выходной патрубок.

Особенностью устройства следует назвать то, что за один оборот (цикл), выталкиваний и всасываний происходит множеством раз. Таким образом, удалось усилить действующий напор в несколько раз. А вот работа с жидкостью, в которой содержатся твердые включения, невозможна. Показатель КПД также низкий.

Вихревые насосы нашли свое применение в разных сферах, однако устанавливать их необходимо только в том случае, если объем транспортируемых веществ небольшой, а давление на выходе требуется значительное. Стоят они меньше, габариты у них скромнее, да и работают они тише по сравнению с центробежными моделями.