Как насос Grundfos создает напор: принцип работы оборудования

Насосы Grundfos перемещают воду, теплоносители, сточные и технологические среды. Большинство моделей передаёт жидкости механическую энергию и преобразует скорость потока в статическое давление. Центробежное колесо создаёт непрерывную подачу, последовательные ступени повышают напор, а в циркуляционном устройстве с мокрым ротором вода охлаждает двигатель и смазывает подшипники.

Преобразование энергии в центробежном насосе

Жидкость поступает через всасывающий патрубок к осевой области колеса. Электродвигатель создаёт крутящий момент и через вал передаёт его лопаткам. Поток получает окружную и радиальную скорости, перемещаясь от центра к периферии. В спиральном отводе или направляющем аппарате сечение увеличивается, движение замедляется, а динамический напор преобразуется в статическое давление. Удаление жидкости из центра поддерживает пониженное давление на входе и непрерывную подачу. Последовательность рабочего процесса включает следующие операции:

• заполнение корпуса и удаление воздуха перед пуском,
• разгон ротора электромагнитным полем статора,
• подвод жидкости к входной кромке лопаток,
• передачу потоку момента количества движения,
• увеличение скорости и полного напора в каналах колеса,
• торможение потока в отводе с ростом статического давления,
• подачу среды до установления рабочей точки.

Гидравлические параметры

Подача Q представляет объём за единицу времени и выражается в кубических метрах в час. Напор H характеризует удельную энергию жидкости и измеряется в метрах её столба. Рабочая точка находится на пересечении убывающей кривой насоса и возрастающей характеристики сети. При закрытой арматуре расход близок к нулю, а давление максимально; длительный режим вызывает нагрев. Избыточная подача увеличивает потери, нагрузку двигателя и риск кавитации. Для расчёта и контроля применяются следующие параметры:

• частота питания 50 герц и частота вращения около 3000 оборотов в минуту,
• подача от долей до десятков кубических метров в час,
• напор от нескольких до более 100 метров в зависимости от числа ступеней,
• гидравлическая мощность как произведение плотности, расхода, напора и ускорения,
• потребляемая мощность с учётом суммарных потерь,
• полный КПД как отношение полезной гидравлической мощности к потреблению,
• требуемый NPSH относительно запаса всасывающей линии.

Конструкция проточной и электромеханической частей

Одноступенчатый агрегат включает корпус, колесо, вал, опоры и уплотнение. В многоступенчатом насосе выход одного колеса соединён направляющим аппаратом со входом следующего, поэтому напоры складываются при одинаковой подаче. В машине с сухим ротором двигатель отделён от среды торцевым уплотнением: неподвижное и вращающееся кольца работают через охлаждающую жидкостную плёнку. В циркуляционном исполнении герметичная гильза разделяет статор и заполненную водой роторную полость. Среда охлаждает узел и смазывает подшипники, исключая динамическое уплотнение вала. Значение конструктивных элементов распределяется следующим образом:

• двигатель преобразует электрическую энергию во вращение,
• вал передаёт момент рабочему колесу,
• лопатки задают траекторию и энергию потока,
• направляющий аппарат преобразует скорость в давление,
• подшипники воспринимают радиальные и осевые нагрузки,
• торцевое уплотнение ограничивает утечку вдоль вала,
• обратный клапан препятствует движению жидкости после останова,
• датчики передают контроллеру измеренные значения.

Регулирование производительности

Частотный преобразователь меняет скорость ротора по сигналу контроллера. По законам подобия подача пропорциональна частоте вращения, напор — её квадрату, а мощность — кубу. Поэтому замедление ротора при частичной нагрузке снижает потребление. Пропорциональный режим уменьшает перепад вместе с расходом, постоянный удерживает давление при изменении положения клапанов, фиксированная характеристика сохраняет заданную скорость. Каскадный алгоритм подключает дополнительные агрегаты при росте расхода. К основным режимам управления относятся:

• постоянная скорость при стабильном сопротивлении,
• постоянный перепад давления при переменном расходе,
• пропорциональный перепад для разветвлённой сети,
• поддержание давления по сигналу преобразователя,
• каскадное включение при увеличении водоразбора,
• чередование агрегатов для равномерной наработки,
• останов при сухом ходе, перегреве, блокировке или перегрузке.

Таким образом, насос Grundfos передаёт энергию двигателя потоку и преобразует скорость в напор. Устойчивость зависит от согласования агрегата с сетью, достаточного кавитационного запаса и допустимой подачи. Несколько ступеней суммируют напор, мокрый ротор упрощает герметизацию циркуляционного узла, частотное управление адаптирует производительность к нагрузке. Компания «Олниса» осуществляет поставку насосов Grundfos и другого промышленного оборудования для инженерных, коммунальных и производственных систем. Поставки охватывают исполнения агрегатов и комплектующих.