Рабочие колеса насосов – их типы и влияние на эффективность перекачки
Из всех технологий перекачивания центробежные насосы наиболее широко известны благодаря эффективности перекачки разнообразных жидкостей с их помощью. Спецификация подходящего центробежного насоса для конкретного применения включает в себя различные параметры, один из них — выбор рабочего колеса.
Далее мы рассмотрим, что это такое, и как его правильно подобрать.
Что такое рабочее колесо (крыльчатка)
Рабочее колесо — это вращающийся компонент конструкции центробежного насоса, который передает энергию от двигателя насоса к жидкости. Он состоит из лопастей, которые выходят из открытого впускного отверстия в центре и создают центробежную силу при вращении, перемещая жидкость из корпуса в точку выпуска благодаря центробежной силе.
Существует несколько типов крыльчаток, каждый из которых имеет разные характеристики эффективности работы, которые делают их более или менее подходящим для конкретного применения, нежели другие. Учитывая жизненно важную роль, которую кряльчатка играет в работе центробежного насоса, тип и размер рабочего колеса являются важным фактором при выборе насоса.
Типы крыльчатки насоса
Открытое рабочее колесо или открытая крыльчатка. Как следует из названия, открытое рабочее колесо имеет лопасти, открытые с обеих сторон, без защитного кожуха. Поскольку у них нет никакой поддержки с обеих сторон, они, как правило, слабее и поэтому обычно используются в небольших и недорогих насосах, которые не могут эксплуатироваться при значительных нагрузках.
Хотя такие крыльчатки способны перерабатывать определенное количество твердых частиц в отличие от закрытых рабочих колес, им требуется более высокий коэффициент NPSH для работы без кавитации, повреждений и потери эффективности.
Полуоткрытое рабочее колесо. Полуоткрытые рабочие колеса имеют кожух на задней стенке, который придает лопаткам механическую прочность, оставляя их при этом открытыми с другой стороны. Этот тип крыльчаток представляет собой нечто среднее между открытыми и закрытыми рабочими колесами с точки зрения эффективности и значения коэффициента NPSH, что делает его подходящим для насосов среднего размера с небольшим количеством мягких частиц в перекачиваемой жидкости.
При использовании полуоткрытых рабочих колес важно отметить, что зазор между лопатками и корпусом насоса должен быть небольшим, поскольку при его увеличении выше некоторого предела (определяемого скоростью вращения ротора и вязкостью жидкости) произойдет нежелательная рециркуляция.
Закрытое рабочее колесо. Теперь, когда вы прочитали об открытых и полуоткрытых крыльчатках, вы, вероятно, можете догадаться, что закрытая крыльчатка закрыта сзади и спереди, обеспечивая максимальную прочность. Она имеют низкий NPSH и обеспечивают более эффективный поток.
Однако, такой вид рабочего колеса представляет собой более сложную и дорогую конструкцию из-за того, что в конструкции используются щелевые кольца с малым зазором, позволяющие снизить осевые нагрузки и помочь сохранить эффективность. Этот тип крыльчаток являюется наиболее популярным рабочим колесом для больших насосов, перекачивающих чистую жидкость, поскольку они склонны к засорению при контакте с твердыми частицами.
Вихревая крыльчатка. В отличие от трех предыдущих типов рабочих колес, вихревые рабочие колеса не являются канальными. По внешнему виду они похожи на полуоткрытые, но имеют больше места в улитке и работают по-другому.
Их конструкция идеальна для грязных жидкостей, содержащих мусор и вязкие твердые частицы, поскольку она создает водоворот, или вакуум, который удерживает любые твердые частицы вне рабочего колеса при прохождении жидкости, тем самым предотвращая повреждение внутренних компонентов.
Риск засорения минимален, при возможности обращения со значительным объемом твердых частиц, однако эффективность таких крыльчаток ниже. По этой причине вихревые рабочие колеса следует выбирать только тогда, когда это необходимо.
Рабочее колесо – фреза. Как и вихревое рабочее колесо, режущий тип крыльчатки предназначен для работы с твердыми частицами. Однако эти устройства отличаются тем, что вместо того, чтобы обеспечивать прохождение твердых частиц, как, например, в случае с вихревыми рабочими колесами, они имеют ножницеобразные лопасти с острыми краями, предназначенные для измельчения и уничтожения любых твердых частиц перед тем, как они попадут в насос.
Несмотря на низкую эффективность, такие решения являются идеальным выбором рабочего колеса для перекачивания сточных вод и других отходов, где другой тип рабочего колеса ьыстро забьется мусором.
Влияние диаметра рабочего колеса на эффективность перекачки жидкостей
При выборе центробежного насоса важно учитывать не только тип рабочего колеса, но и его диаметр, поскольку это может повлиять на его производительность. Для большинства промышленных насосов существуют графики, показывающие взаимосвязь между размером лопасти крыльчатки и производительностью устройства.
Чем больше рабочее колесо, тем выше круговая скорость, придаваемая жидкости на выходе с крыльчатки и, следовательно, тем больше напор и расход, создаваемые насосом, и наоборот. В этом случае рабочие колеса можно подрезать в соответствии с конкретной рабочей точкой, требуемой для конкретного применения.
Кривые производительности большинства центробежных насосов отображают диапазон размеров рабочего колеса, при котором насос может работать, выдавая необходимый объем жидкости. Затем эти данные используется для определения диаметра рабочего колеса, необходимого для достижения требований к производительности.
Подстройка рабочего колеса обходится намного дешевле, чем использование частотно-регулируемого привода для достижения требуемой рабочей точки. Однако чем больше обрезано рабочее колесо, тем больше зазор между ним и корпусом, что приводит к потерям эффективности вследствие рециркуляции.
