Как правильно выбрать насос

Насос представляет собой механическое устройство, которое реализует поток жидкости, преобразуя энергию, подаваемую двигателем, в гидравлическую энергию. Первый критерий выбора насоса – это, конечно, тип жидкости. Необходимо учитывать технические характеристики жидкости, потому что именно они определят выбор насоса.

Чтобы правильно определить размеры и вычислить рабочую точку насоса, необходимо знать параметры сети, такие как: расход, высота всасывания, высота нагнетания, утечки и т.д.

Данное руководство представит вам обзор основных видов насосов и типичных случаев их использования. Нужно учесть, что в этом разделе мы не будем рассматривать ни гидравлические насосы (называемые также силовыми насосами), ни вакуумные насосы. Эти типы насосов, отличающиеся по видам использования и технологиям, представлены отдельно.

Просмотреть насосы

Как выбрать насос?

Водный насос компании ANDRITZ
Водный насос компании ANDRITZ

Чтобы выбрать насос, который соответствует вашим потребностям, вы должны определить его характеристики, в соответствии с его будущим использованием.

Во-первых, вы должны определиться с типом жидкости, который должен быть перекачен, во избежание коррозионных явлений и, следовательно, преждевременного износа насоса. Поэтому важно знать химический состав перекачиваемой жидкости, ее вязкость и возможное присутствие твердых компонентов. Знание всех физических свойств жидкости позволит вам выбрать идеальную технологию для насоса и материалы, совместимые с перекачиваемой жидкостью. Перед тем как выбрать корпус насоса, проконсультируйтесь с таблицей химической совместимости.

Затем вы должны проверить характеристики, связанные с транспортировкой жидкости, в том числе:

  • желаемый расход, выраженный обычно в м3 /ч (кубические метры в час), л/с (литры в секунду) или  GPM (галлоны в минуту), определение расхода повлияет на размеры вашего насоса. 
  • высота всасывания (высота между входом всасывающего шланга и насосом): как правило, высота всасывания не должна превышать 10 метров. В противном случае, необходимо использовать погружной насос.
  • высота нагнетания (высота между насосом и выходом нагнетательного шланга).
  • длина нагнетательного трубопровода.
  • утечки, связанные с препятствиями в трубопроводе (клапаны, углы и т.д.)
  • наличие или отсутствие нагнетательного бака влияет на давление.
  • на выбор корпуса насоса также повлияет температура.

Эти различные параметры позволяют рассчитать NPSHa (Net Positive Suction Head available или значение подпора на всасывающем патрубке насоса). Таким образом, вы сможете выбрать подходящий насос, чтобы избежать риска кавитации. Вам также следует учитывать выработку; оптимальный вариант: плюс или минус 30% от требуемого номинального расхода.

Критерии выбора насоса

  • тип жидкости
  • расход
  • давление
  • температура
  • высота всасывания
  • высота нагнетания
  • утечки

Каковы характеристики жидкости, которую мне необходимо перекачать?

Тип жидкости, подлежащий транспортировке, имеет большое значение при выборе насоса, поскольку характеристики насоса будут зависеть, в частности, от ее вязкости (то есть сопротивления, которое жидкость будет оказывать при ее перемещении), температуры на уровне всасывания и наличия или отсутствия твердых веществ в жидкости. Вы также должны определить, является ли транспортируемая жидкость химически нейтральной или коррозионной, чтобы выбрать насос, предназначенный для работы в этих условиях.

Как правило, чем вязче жидкость, тем труднее она протекает через систему накачки, учтите, что вязкость жидкости зависит от условий эксплуатации. В зависимости от уровня вязкости, жидкости подразделяются на 4 большие группы: к первой группе относятся такие жидкости, как вода, масло, спирт, которые протекают одинаково, независимо от скорости или степени взбалтывания. Для такого типа применения у вас не будет большого количества ограничений при выборе насоса. Ко второй группе относятся некоторые пищевые продукты, такие как масло или сливки, вязкость которых повышается при взбалтывании; следовательно, стандартный центробежный насос не будет приспособлен к циркуляции жидкости. Третья группа включает жидкости, которые имеют порог вязкости, который необходимо превысить перед накачиванием. После того как этот уровень превышен, вязкость уменьшается при взбалтывании. Клеи, краски, жиры составляют четвертую группу; они очень густые в спокойном состоянии, но их вязкость уменьшается при постоянном взбалтывании.

Как правило, для жидкостей с низкой вязкостью (первая и вторая группа) центробежные насосы являются наиболее подходящими, потому что насосное действие создает быстрое передвижение жидкости, по мере того как вязкость увеличивается, вы должны учитывать дополнительное сопротивление, которое жидкость будет противопоставлять движению. Объемные насосы являются наилучшим выбором для работы с вязкими жидкостямиx (третья и четвертая группа), потому что они работают на более низких скоростях, а энергия сдвига, передаваемая жидкостям, ниже, чем энергия центробежных насосов.

Основные виды применения насосов :

  • водный насос
  • масляный насос
  • насос для сточных вод
  • шламовый насос
  • насос для химических веществ
  • насос для жиров
  • насос для пищевых продуктов

Разные типы насосов

Существуют разные типы насосов, а именно :

Центробежные насосы (жидкость всасывается лопастным колесом или пропеллером) являются самой распространенной моделью.
Мембранные насосы (жидкость всасывается, благодаря колебаниям мембраны). Поршневые насосы (жидкость всасывается и накачивается движением одного или нескольких поршней).
Перистальтические насосы (жидкость проталкивается в шланг, передавленный катящимися по окружности роликами).
Шестеренные насосы (жидкость втягивается и вытягивается вращением ротора и шестерни или двумя шестернями, вращающимися в противоположном направлении).

Существуют также насосы, предназначенные для конкретных целей, которые используют различные принципы работы, описанные ниже, например:

  • Дозирующие насосы или насосы для дозировки, служащие для точного и повторяющегося внедрения жидкости.
  • Напорные насосы, служащие, например, для откачивания сточных вод.
  • Насосы для бочек, служащие для перекачки жидкого содержимого в бочку или цистерну.
  • Смазочные насосы, служащие, как указывает их название, для смазки оборудования.
  • Погружные насосы, которые всасывают жидкость напрямую в насос, что позволяет не ограничиваться высотой всасывания.

В каком случае нужно использовать центробежный насос?

Центробежный насос компании Weir
Центробежный насос компании Weir

Вы можете использовать центробежные насосы, если вам необходимо работать с жидкостями низкой вязкости и, возможно, с жидкостями, содержащими твердые элементы. Центробежные насосы – это надежное оборудование, которое обычно обеспечивает хорошую выработку.

Этот тип насоса может использоваться для перекачивания больших объемов с постоянной скоростью потока. Они не являются самозаполняющимися насосами. Необходимо иметь возможность предварительно наполнить систему.

Вы также можете рассмотреть этот тип насоса для использования на станциях очистки сточных вод или для транспортировки плотных жидкостей, или чистящих жидкостей, например, в нефтехимической промышленности.

Критерии выбора центробежного насоса

  • высокий расход
  • низкая вязкость
  • концентрация твердых частиц
  • заполнение

В каком случае нужно использовать перистальтический насос?

Перистальтический насос компании VERDERFLEX
Перистальтический насос компании VERDERFLEX

Перистальтические насосы идеально подходят для чистых жидкостей, стерильных жидкостей или агрессивных жидкостей, когда необходимо гарантировать незараженность жидкости внешними агентами. Такие насосы позволяют вам точную дозировку жидкостей. Действительно, при использовании такого типа насоса жидкость перемещается по шлангу или трубе, не контактируя с корпусом насоса, что гарантирует гигиенически чистое перекачивание.

Это самозаполняющиеся насосы, поскольку отсутствие шланга создает амортизирующее действие и позволяет насосу эвакуировать жидкости, содержащие воздух или возможные газообразные остатки.

С другой стороны, этот тип насоса относительно громоздкий, по сравнению с другими насосами с идентичной скоростью потока. Кроме того, скорость потока не является постоянной, поскольку перистальтический насос работает от пульсаций. Этот тип насоса также требует регулярного технического обслуживания, чтобы предотвратить износ трубы в корпусе насоса, однако, труба остается единственным подлежащим замене изделием, что представляет относительно низкую стоимость.

Перистальтические насосы, как правило, функционируют с низкой скоростью потока.
Они, в основном, используются в химической промышленности и в медицинской сфере.

Критерии выбора перистальтического насоса

  • стерильные или агрессивные жидкости
  • насос для дозирования
  • низкий расход
  • самозаполняющийся

В каком случае нужно использовать мембранный насос?

Насос с двойной мембраной компании ARO
Насос с двойной мембраной компании ARO

Вы можете использовать мембранный насос, когда вам необходимо работать с очень вязкими и плотными жидкостями. Как правило, эти насосы имеют двойную мембрану, чтобы обеспечить всасывание, а затем нагнетание транспортируемой жидкости. Такие насосы могут работать всухую: они не требуют смазки и являются самозаполняющимися. Они используются в химической промышленности, благодаря своей чрезвычайной гибкости, они также применяются в таких секторах, как пищевая промышленность, электроника, горнодобывающая промышленность.

Чаще всего мембранные насосы с большой производительностью имеют пневматический привод. Вам следует проконтролировать мощность вашей пневматической сети, если насос должен использоваться в промышленном здании, возможно, вам придется установить поблизости воздушный компрессор, если вы намереваетесь использовать насос на отрытом воздухе.

Критерии выбора мембранного насоса

  • очень вязкие жидкости
  • с сухим ротором
  • самозаполняющийся
  • пневматический привод
  • высокая гибкость

В каком случае нужно использовать шестеренчатый насос?

Шестеренчатый насос компании WITTE
Шестеренчатый насос компании WITTE

Шестеренчатый насос может использоваться тогда, когда вам необходимо перекачивать вязкие жидкости под высоким давлением, если они не содержат твердых частиц. Они подходят для перекачивания высоковязких материалов при высоких температурах, а также имеют возможность изменять направление накачки.

Эти насосы характеризуются равномерным потоком с очень низким уровнем шума во время работы. Это довольно надежные насосы, компактные и с простой сборкой, поэтому их техническое обслуживание не будет дорогостоящим. С другой стороны, они не подходят для работы с высокими расходами.

Они широко используются в автомобилях для обеспечения смазки всех частей двигателя. Они применяются в машинах для литых материалов, в автоматических прессах или в литейном секторе.
Эти насосы также могут обеспечивать функцию дозирования.

Критерии выбора шестеренчатого насоса

  • вязкие жидкости
  • высокое давление
  • равномерный расход
  • насос для дозирования
  • низкий расход

В каком случае нужно использовать поршневый насос?

Погружной поршневый насос компании LEWA
Погружной поршневый насос компании LEWA

Поршневые насосы могут использоваться для жидкостей с низкой вязкостью и для средних скоростей потока (порядка 80 м³ / ч). Кроме того, этот тип насоса не предназначен для перекачки твердых частиц, поскольку насос может обеспечить надлежащую работу при идеальном уплотнении между цилиндром и поршнем.

Для работы с высоким давлением вы можете использовать насосы с погружным поршнем; они отличаются от поршневых насосов уплотнением, которое не перемещается с поршнем, оно фиксировано и, следовательно, способно выдерживать более высокое давление.

Существует несколько типов поршневых насосов (дуплекс, триплекс и т.д.), которые гарантируют более длительный срок службы насоса, поскольку давление распределяется по нескольким поршням. В этих случаях обратите внимание на скорость вращения, потому что, если вы решите уменьшить количество поршней, чтобы достичь такого же уровня давления, скорость будет выше, и, следовательно, вы сможете наблюдать более сильные пульсации.

Эти насосы идеально подходят для высоких давлений, их можно применять в таких сферах, как перекачка нефти, очистители высокого давления или для дозирования при отсутствии мембранных насосов.

Критерии выбора поршневого насоса

  • высокое давление
  • низкая вязкость
  • средний расход
  • жидкости без твердых частиц

Погружной или поверхностный насос : как сделать выбор?

Погружной насос компании KSB
Погружной насос компании KSB

Выбор между погружным насосом и поверхностным насосом полностью зависит от  высоты всасывания. Если жидкость, которую нужно отсасывать, находится на глубине более 7 метров, без сомнения, вам придется использовать погружной насос, потому что поверхностный насос не сможет поднять жидкость с этой глубины.

С другой стороны, если  высота всасывания позволяет использовать оба типа насоса, выбор будет зависеть, в основном, от типа использования, условий окружающей среды и частоты использования. Поверхностные насосы обеспечивают облегченный доступ и, следовательно, упрощают техническое обслуживание. Однако, условия установки могут влиять на производительность насоса. Поэтому необходимо обеспечить защиту насоса от неблагоприятных погодных условий и возможных внешних агентов.

Другим недостатком поверхностных насосов является необходимость наполнения насоса, тогда как погружной насос уже погружен в жидкость, подлежащую закачке, и поэтому он уже наполнен.

В качестве поверхностного насоса вы можете использовать самозаполняющийся насос, когда система не может быть заполнена автономно. Насосы такого типа оснащены механизмом, который позволяет эвакуировать воздух, присутствующий во всасывающей трубе, а также имеет обратный клапан, который предотвращает попадание жидкости во всасывающую трубу при остановке насоса.

Критерии выбора между погружным или поверхностным насосом

  • высота всасывания
  • условия установки
  • частота использования
  • техническое обслуживание
  • заполнение

Каковы основные виды двигателей насоса?

Мотонасос компании Godwin
Мотонасос компании Godwin

Насосы обычно состоят из двух отдельных частей: сам насос, который транспортирует жидкость, и двигатель, который приводит в действие насос.

Самыми распространенными являются электрические насосы с электрическим двигателем, приводящим их в действие. Источник электропитания зависит, в частности, от манометрической высоты (высота всасывания + высота нагнетания), утечек, расстояния транспортировки и расхода.

Автономные насосы, как правило, представлены мотонасосами, которые оборудованы термодвигателем. В отличие от обычного насоса, которому требуется внешний источник энергии, мотонасос представляет собой насос, как правило, центробежный, связанный с тепловым двигателем (дизель или бензин), что делает его автономным в использовании. Этот тип насоса используется в сельском хозяйстве и для борьбы с пожарами. Мотонасосы также могут быть полезны в качестве реле, когда жидкость должна транспортироваться на большие расстояния.

Существуют также пневматические насосы, работа которых основана на сжатом воздухе; эти насосы используются, в основном, для увеличения давления в системе накачивания. Исключив ручные насосы, некоторые насосы могут продаваться без двигателя. Необходимо предусмотреть систему, которая позволит приводить их в действие.

Основные виды двигателей насоса

  • электрический насос
  • пневматический насос
  • насос с тепловым двигателем (мотонасос)

Как бороться с кавитацией насоса?

Кавитация происходит, когда перекачиваемая жидкость близка к точке кипения (т. е. ее превращению в газ, которая зависит от температуры жидкости и давления, которому она подвергается). Кавитация вызвана образованием пузырьков пара, которые взрываются, создавая шум, который может раздражать, а также быстро повредить насос.

Важно убедиться, что насос хорошо адаптирован к общей конфигурации установки и, в частности, к высоте всасывания. Чтобы избежать кавитации в насосе, необходимо предвидеть образование пузырьков газа, убедившись, что насос имеет нужный размер относительно установки. Для этого требуется расчет величины, называемой NPSHa (значение подпора на всасывающем патрубке насоса), которая зависит от расхода, давления, утечек, высоты всасывания и нагнетания. Производитель насоса указывает NPSHr (требуемое значение подпора на всасывающем патрубке насоса или высоту загрузки). Эти две величины выражены в метрах, для хорошего размера насоса вы должны проверить, что рассчитанный NPSHa больше, по меньшей мере, на 0,5 м, чем NPSHr.

Если проблема кавитации останется нерешенной, вам необходимо будет внести изменения, которые позволят увеличить NPSHa, например:

  • Уменьшить температуру жидкости на входе в насос (например, добавив кольцо для охлаждения).
  • Снизить скорость насоса
  • Установить всасывающий шланг большего диаметра
  • Уменьшить утечки (в частности, вызванные трением), устранив ненужные витки и клапаны.

Вы также можете снизить NPSHr, приняв следующие меры :

  • Снизить диаметр нагнетательного шланга.
  • Установить дроссельный клапан на системе нагнетания.
  • Заменить насос другим насосом, более подходящим к условиям эксплуатации.