Рабочее колесо насоса представляет собой специальную деталь, которая входит в обязательный конструктив насосного оборудования. Ключевое предназначение заключается в передачи определенной энергии, поступающей от движущегося вала, непосредственно к жидкости.
Гидродинамический расчет выполняется для того, чтобы правильно рассчитать проточную часть данного элемента. Сделать это нужно заранее, поскольку рабочее колесо насоса подвергается довольно серьезной нагрузке.
Еще один значимый элемент – крыльчатка насоса. В ее состав входит определенное количество лопастей, которые расположены по периметру рабочего колеса. Каждая лопасть представлена в виде изогнутой пластины. Выпуклая часть лопастей располагаются в том же направлении, в котором двигается поток рабочего вещества. От того, какое направление будет выбрано для рабочего колеса, какие геометрические характеристики оно имеет, зависит и то, какими свойствами будет обладать насос. Чтобы правильно определить все эти параметры, стоит предварительно произвести расчеты. Данные действия стоит выполнять на этапе проектирования.
Среди всех деталей, которые входят в состав насосного оборудования, наиболее важными считаются именно крыльчатки центробежного насоса и рабочие колеса.
Особенности работы
Рабочее колесо насоса способствует формированию соответствующей центробежной силы. Именно данная сила оказывает влияние на рабочую среду, что способствует ее перемещению из камеры, которая входит в состав насосного оборудования, в трубопровод.
Принцип действия рабочего колеса
Чтобы проще было разобраться в особенностях функционирования данного элемента, стоит обратить внимание на основные процессы, включенные в рабочий цикл:
- Изначально рабочая камера, входящая в состав насоса, заполняется соответствующей жидкостью.
- Как только запускается электрический двигатель, начинает вращаться вал, а также прикрепленное к нему рабочее колесо центробежного насоса.
- В процессе формируется центробежная сила, в рабочей полости появляется определенного уровня давления.
- Центробежная сила оказывает воздействие на жидкость. В результате она перемещается от центральной части рабочего колеса к стенкам камеры.
- Постепенно давление увеличивается, что провоцирует частичное выталкивание рабочей среды в канал (нагнетательный) трубопровода.
- Через время давление начнет снижаться, а в рабочую камеру вновь начнет поступать рабочая среда.
Подобным образом комплектуются тепловые насосы, а также некоторые другие виды оборудования.
Основные типы представленных на рынке рабочих колес
Сейчас производители выпускают несколько видов:
- закрытый тип, дополненный покрывным диском;
- открытый тип;
- модели двустороннего входа.
Рабочее колесо открытого типа
Чаще всего такие рабочие колеса центробежного насоса являются литыми. Для того чтобы их изготовить, отдельно подготавливают формы для литья и составы. Такой подход позволяет создать рабочее колесо, которое отличается высоким уровнем прочности, стойкостью и чистотой поверхности.
Пользоваться открытым типом можно, если нужно выполнять перекачивание грязной либо же довольно густой жидкости. Среди ключевых плюсов рабочих колес можно выделить:
- длительный срок эксплуатации и повышенный уровень износостойкости;
- процесс очистки от различных загрязнений не занимает много времени.
Модели закрытого типа
Такое рабочее колесо центробежного насоса включает несколько элементов. Основной диск дополняется лопастями, которые могут быть отлитыми. Иногда применяются и другие технологии. К основному элементу добавляется покрывающий. Для соединения этих элементов используется сварка.
Уровень КПД такого рабочего колеса выше. Насосы с колесами данного типа применяют, если нужно перекачивать очищенную либо немного загрязненную воду.
В отдельную категорию входит модель двустороннего входа. Для создания такого изделия используется несколько классических рабочих колес. Они попарно соединены. Все остальные составляющие будут одинаковыми.
В состав рабочего колеса центробежного насоса входят специально подготовленные лопатки (осевые либо же радиальные):
Радиальные модели
Отличительная особенность подобных моделей – перемещение жидкостей в радиальном направлении. Все это способствует созданию всех требуемых условий для активизации центробежных сил.
Насосы, оснащенные таким рабочим элементом, отличаются особым принципом работы. Разность давлений возникает в тот момент, когда активизируется вал, а также рабочее колесо. Под действием давления лопатки начинают вращаться. Из-за этого увеличивается скорость, а также уровень давления. Это приводит к образованию соответствующей механической энергии.
Осевые модификации
Насосы, которые оснащены такими видами рабочего элемента, обладают особым принципом действия. В них рабочая среда двигается параллельно оси вращения. Энергия передается непосредственно к потоку рабочей жидкости от входящих в состав лопастей.
Особенности монтажа
Лишь при условии, что монтаж будет выполнен правильно, оборудование можно будет эксплуатировать не один год. Срок активного использования насоса зависит от нескольких моментов:
- диаметры не только всасывающего участка, но и патрубка;
- присутствует ли провисание горизонтального трубопроводного участка;
- насколько большое количество изгибов.
Особенности расчета диаметра и других параметров рабочего элемента
Чтобы правильно выбрать рабочее колесо, стоит правильно произвести расчеты некоторых параметров.
Подача колеса
Q1=Q/К, где К - это численность потоков в насосном оборудовании.
Напор рабочего колеса
Н1=Н/і, где і - численность ступеней в насосном оборудовании.
В ходе проведения расчетов стоит принимать во внимание и возможные потери. Их нужно рассчитывать как для подачи, так и для напора. Чтобы правильно рассчитать диаметр колеса, а также его дополнительные характеристики, стоит учитывать угол лопастей, параметры канала.
Самостоятельно произвести все расчеты довольно сложно. Лучше доверять эту работу профильным организациям.
Основные причины поломки насоса
Кавитация насоса
Возникать кавитация насоса может в случае, если давление в жидкости будет стремительно снижаться. Установить наличие кавитации насоса несложно. Для этого нужно обратить на шум, который может возникать в процесс использования насосного оборудования.
Сухой ход
Характерная особенность сухого хода – отсутствие жидкости (рабочей среды) на входе. Если эксплуатировать насосное оборудование без жидкости, это способствует возникновению трения. В результате возникает нагрев отдельных элементов, а также стремительное закипание жидкости, которая сосредоточена в рабочей камере. Если не решить эту проблему, с течением времени рабочее колесо деформируется и разрушается.
Коррозия металлических элементов
Металлические детали, которые контактируют с водой либо же с водными растворами, могут покрываться коррозионными пятнами. Такая проблема может возникнуть из-за разности потенциалов. Этот эффект довольно часто называют гальванической парой.
Основная причина поломки насоса (возникновения гальванической пары) - использование элементов из различных металлов. Более активно разрушается металл, сосредоточенный на анодных участках. Иными словами, коррозия представляет собой совокупность катодных, а также анодных процессов.
Материалы для рабочих колес
Чтобы сделать выбор в пользу привлекательного материала, стоит принимать во внимание несколько моментов. Важно, чтобы материал обладал определенными механическими свойствами. Только в этом случае рабочее колесо будет выделяться повышенным уровнем прочности. При определении приемлемого коэффициента линейного расширения сырья, применяемого для конструирования рабочего колеса, стоит обращать внимание на коэффициент линейного расширения материала, который использован для изготовления вала.
Еще одна важная характеристика, которой стоит уделять более пристальное внимание, - коррозионная стойкость материала. Чтобы правильно рассчитать этот параметр, стоит учитывать особенности жидкости, которая перекачивается.
Из этого можно сделать вывод, что материал, который будет использоваться для создания рабочего колеса, должен соответствовать установленным нормам и требованиям.
Еще одно важное условие заключается в том, что механические свойства выбранного для изготовления сырья должны способствовать обеспечению приемлемого уровня прочности рабочего колеса. При этом оценка выполняется не только в стандартных условиях, но и в особых условиях, когда часто возникают температурные скачки.
Иногда случается так, что внутрь насоса попадают посторонние элементы. Посторонние тела могут негативно повлиять на работу колеса, стать причиной поломки насоса. К примеру, с течением времени могут образоваться вмятины либо же другие повреждения. Очень важно выбирать именно тот материал, который выделяется повышенным уровнем прочности, пластичности. Не менее важное условие – это повышенная коррозионная стойкость.
Вышеперечисленным требованиям идеально соответствует бронза. Но важно учитывать, что стоимость бронзовых изделий довольно высокая. Помимо этого, при длительном контакте с высокими температурами часть свойств материал утрачивает. Некоторые сложности возникают и в случае, если используется бронзовое рабочее колесо, а также стальной вал. Это негативно сказывается на работе всего насосного оборудования.
Отличными механическими свойствами, а также коррозионной стойкостью обладают рабочие колеса из нержавеющей стали. Поскольку нержавеющая сталь обладает низкими литейными свойствами, изготавливают рабочие колеса путем сваривания. Дополнительно выполняется подковка и иные мероприятия.
Если нужно выбрать рабочее колесо с крыльчаткой насоса для низко-коррозионной среды, можно обратить внимание на модели из чугуна.
Некоторые производители довольно часто используют для создания крыльчатки центробежного насоса определенные виды пластмасс. Они нормально переносят контакт с некоторыми видами агрессивных составов.
Если промышленные насосы используются в благоприятных от коррозии условиях, их можно комплектовать разнообразными рабочими колесами с крыльчатками насоса, которые подготовлены из высококачественной углеродистой стали. Те же места, которые подвергаются существенной нагрузке, дополнительно обрабатывают. Для защиты могут быть использованы специальные наплавки. Все это способствует продлению срока эксплуатации.
Ремонтные работы и замена рабочего колеса насоса
Периодически насосное оборудование выходит из строя. Основная причина – это повреждение. В некоторых случаях может потребоваться замена рабочего колеса насоса. Если возникает потребность в демонтаже рабочего колеса, нужно воспользоваться инструкцией, которая подготовлена профессионалами.
Изначально стоит отключить питание от насосного оборудования. Дополнительно перед ремонтом рабочего колеса насоса нужно провести проверку, чтобы исключить вероятность получения травмы.
Если ремонтировать нужно насосное оборудование негерметичного типа, нужно изначально разъединить муфту. Муфта используется для соединения электрического двигателя и насосного оборудования.
При необходимости нужно отсоединять напорную либо же всасывающую трубу. Все зависит от того, какие конструктивные особенности имеет насосное оборудование. Особое внимание уделяется крыльчатке центробежного насоса.
Чтобы произвести демонтаж корпуса перед ремонтом рабочего колеса насоса, стоит аккуратно открутить установленные болты. Вал и рабочее колесо соединены посредством шпонки. Ее необходимо аккуратно выбить. После этого нужно аккуратно снять элемент, досконально осмотреть его.
Перед тем как выполнять замену либо ремонт рабочего колеса насоса, стоит обратить внимание на особенности посадочного места. Оно может быть крестообразным, шестигранным либо же иным. Этот аспект нужно учитывать, выбирая подходящую схему для замены рабочего колеса насоса либо для его ремонта.
