Циркуляционные насосы

О циркуляционных насосах

Циркуляционный насос, на сегодняшний день, важнейший элемент системы отопления или горячего водоснабжения. Он необходим для создания циркуляции жидкости в замкнутом контуре, что повышает теплоотдачу в системе отопления. Циркуляционный насос позволяет также поддерживать постоянную температуру воды в системе горячего водоснабжения. Циркуляционный насос работает непрерывно, поэтому к нему предъявляются очень высокие требования - большой запас надежности ,низкие показатели шума, безвредность для окружающей среды, удобство в установке и эксплуатации, малое потребление электроэнергии. Основными областями применения циркуляционных насосов являются отопительные системы, кондиционеры, промышленные установки.

В основе работы циркуляционного насоса лежит принцип центробежной силы. Рабочее колесо с радиально изогнутыми лопастями закрепляется на валу двигателя. Вода попадает в центр рабочего колеса из всасывающего патрубка и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии рабочего колеса, после собирается в улитке и вновь поступающей водой выталкивается из напорного патрубка насоса.

Разделяют циркуляционные насосы с мокрым ротором и циркуляционные насосы с сухим ротором. Устройством циркуляционного насоса с сухим ротором предусмотрено торцевое скользящее уплотнение на валу, исключающее перетекание воды из гидравлической части в двигатель. Наибольшее распространение среди насосов с сухим ротором получили моноблочные циркуляционные насосы, у которых ось напорного и всасывающего патрубка находятся на одной линии - in line. Разновидностями конструкций насосов с сухим ротором являются консольный насос (вал насоса и двигателя соединены через фланец) и моноблочный насос (рабочее колесо насажено на вал двигателя).

Среди достоинств насосов с сухим ротором необходимо отметить высокий КПД; широкий диапазон напоров и расходов; неприхотливость к монтажу и к качеству теплоносителя; цена (как правило, цены ниже цены насоса с мокрым ротором и аналогичными характеристиками).

Среди недостатков насосов с сухим ротором стоит отметить высокий уровень шума и вибрации; необходимость устройства фундамента; и наличие сальникового уплотнения (т.е. Насосы требуют периодического обслуживания).

Насосы с сухим ротором могут устанавливаться практически в любом положении относительно линии горизонта, но для их установки необходимо устройство рамы. Для тяжёлых насосов, необходимо устройство фундамента с виброизолирующим основанием.

Особенностью насосов с мокрым ротором является наличие оребрения на корпусе и крыльчатки, защищённой кожухом, в торце электромотора. Для циркуляции могут применяться практически любые насосы, но наибольшее распространение получили насосы с мокрым ротором, одним рабочим колесом и устанавливаемые на трубопровод по типу in line.

Конструкция циркуляционного насоса с мокрым ротором обеспечивает водяное охлаждение обмотки двигателя и смазку подшипников перекачиваемой водой. Водяное охлаждение и отсутствие подшипников качения делают эти насосы практически бесшумными.

Циркуляционный насос с мокрым ротором состоит из чугунного корпуса, рабочего колеса, ротора (из керамики или нержавеющей стали), вала из нержавеющей стали, подшипника из керамики или графита и обмотки из медной проволоки.

К неоспоримым достоинства насосов с мокрым ротором относят тихую работу и отсутствие вибрации; отсутствие фундамента; отсутствие сальников и необходимости обслуживания; компактную конструкцию.

Среди недостатков насосов с мокрым ротором - низкий КПД; напор насоса не более 1,8бар; ось мотора должна быть горизонтальна; высокие требования к качеству теплоносителя; цена (как правило, выше цены насоса с сухим ротором и аналогичными характеристиками).

Основное правило монтажа насосов с мокрым ротором, которое обеспечит им длительную работу – ось вала должна быть горизонтальна. Чаще всего это правило нарушается, насос перегревается и защита его отключает.

Циркуляционные насосы подбираются по графической характеристике, отображающей зависимость напора развиваемого насосом от расхода воды проходящего через него. Составляется производителем отдельно для каждой марки насоса на основании данных полученных в результате испытания опытного образца и приводится в технических каталогах.

Напор циркуляционного насоса — это разница между давлениями во входящем и выходящем патрубками, которая всегда будет равна сумме гидравлических потерь в циркуляционном кольце. Определяя напор насоса, не следует пренебрегать естественным циркуляционным давлением системы, которое возникает из-за разности плотностей горячей воды на входе в систему и холодной на выходе из неё. Величина естественного давления имеет положительный знак, если центр нагрева воды - ниже центра охлаждения и отрицательный, если центр нагрева выше центра охлаждения. В разные периоды отопительного сезона, величина естественного давления различная и соответственно – различное и его влияние. Устранить влияние естественного давления можно установив автоматические регуляторы перепада давления или расхода. Чем больше доля естественного давления в циркуляционном напоре – тем больше его влияние.

На графическую характеристику насоса наносят рабочую точку системы, которая находится на пересечении расчётного расхода и напора. Рабочая точка системы должна находиться либо на кривой насосной характеристики либо немножко выше неё, как можно ближе к точке насосной характеристики с максимальным КПД (если более одного насоса отвечает заданным характеристикам, выбирают насос меньшей мощности, а если расход изменяется в широком диапазоне — то выбирают насос с пологой рабочей характеристикой).

Рабочая точка циркуляционного насоса — вычисляется наложением на напорно-расходную характеристику насоса, гидравлической характеристики циркуляционного кольца. Рабочая точка отображает фактическую подачу и напор насоса в циркуляционном кольце.

Подача насоса — это объём воды, подаваемый насосом за единицу времени. Различают оптимальную и фактическую. Оптимальная подача - при максимальном КПД, а фактическая определяется рабочей точкой на напорно-расходной характеристике.

Кроме того, выбирая циркуляционный насос, следует учесть возможную гидравлическую разбалансированность (неудовлетворительная циркуляция воды через отдалённые от насосного узла циркуляционные кольца). Для компенсации такой разбалансированности рекомендуют выбирать насос с 10-20% запасом по напору и 20-30% запасом по расходу.

Также следует обратить внимание на следующие характеристики циркуляционного насоса:

• кавитационный запас насоса (NPSH) — минимальное абсолютное давление во всасывающем патрубке насоса, при котором гарантирована работа без кавитации. Его значение определяется индивидуально для каждой марки насоса на основе испытаний опытного образца и приводится в каталогах насосов (тем выше, чем выше температура перекачиваемой воды). Кавитация в насосе возникает когда давление воды во всасывающем патрубке снижается до давления насыщения. По сути, кавитация – это резкое образование пузырьков пара и такое же резкое их схлопывание, как следствие - резкие скачки давления на рабочем колесе насоса. Кавитация в насосе не только сопровождается повышенным шумом, но и ускоряет процесс его износа. Исключить кавитацию в насосе можно обеспечив давление во всасывающем патрубке, выше давления насыщения воды. Следует учесть, что давление насыщения зависит от температуры воды, чем она ниже – тем ниже давление насыщения.;

• полезная мощность насоса — равна энергии передаваемой жидкости за единицу времени. Мощность насоса — это мощность которая передаётся на вал от двигателя. Значение мощности больше значения полезной мощности на величину потерь на трение в рабочем колесе и гидравлических потерь;

• КПД циркуляционного насоса — определяется как отношение полезной мощности к мощности на валу. Отражает долю полезно использованной энергии полученной от двигателя;

• DN насоса — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение диаметра применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду насоса.

• PN насоса - наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру насоса. ПОДБОР ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ

Защита циркуляционных насосов может идти в стандартной комплектации насосного блока или устраиваться отдельно.

Защита от сухого хода – прекращает подачу питания, если давление во всасывающем патрубке опустилось ниже минимального давления необходимого для заполнения насоса или безкавитационной работы.

Тепловая защита – прекращает подачу питания при блокировке вала или сухом ходе. Тепловая защита зачастую предусмотрена стандартной комплектацией циркуляционных насосов.

Защита от перекоса фазных напряжений – прекращает подачу питания при перекосе фазных напряжений (необходима только для трёхфазных насосов).

Перед циркуляционным насосом по ходу движения воды должен быть установлен сетчатый фильтр, а до и после него запорная арматура и манометры. Стрелка на корпусе насоса должна совпадать с направлением движения воды в месте его установки.

Применение современного циркуляционного электронасоса удешевляет систему отопления или горячего водоснабжения в целом, так как дает возможность использовать трубы меньшего, чем при естественной циркуляции, диаметра, позволяя экономить до 30% энергопотребления.