2.8. Многоступенчатые и многопоточные центробежные насосы

Напор теоретический, развиваемый рабочим ко­лесом центробежного насоса, как установили выше в п. 2.4.3.1:

H_т =1/g  С₂  U₂  cos₂ , (2.59)

определяется величиной произведения С₂U₂.

Для достижения высокого напора в насосе с од­ним рабочим колесом необходимо иметь большое зна­чение окружной скорости U₂. Однако окружная ско­рость ограничена условиями прочности колес и кавитацией: для чугунных колес она не должна пре­вышать 40 м/с, а для стальных легированных - 300 м/с. В специальных конструкциях для колес из легких сплавов высокой прочности допускают окружные ско­рости до 500 м/с.

В промышленных установках часто требуется созда­ние высоких напоров жидкости. В таких случаях цент­робежные насосы с одним рабочим колесом оказываются непригодными и их заменяют многоступенчатыми.

рис. 29. Схема многоступенчатого

центробежного насоса

Многоступенчатый центробежный насос состоит из ряда одноступенчатых машин, рабочие колеса которых находятся на общем валу и соединены последовательно.

Представление о таком многоступенчатом (пятисту-пенчатом) насосе дает рис. 29.

При последовательном включении колес напоры, со­здаваемые ими, складываются так, что полный напор насоса равен сумме напоров отдельных ступеней. В боль­шинстве случаев при подаче жидкостей геометрические размеры всех ступеней одинаковы, и поэтому полный напор такого насоса равен напору одной ступени, умно­женному на число ступеней.

Напоры, развиваемые современными центробежными многоступенчатыми насосами, очень велики. Например, насосы типа М, подающие воду, создают напор до 2000 м.

Имеются насосы с числом ступеней до 30.

В тех случаях, когда центробежный насос при за­данном напоре должен обеспечить такую подачу, что раз­меры проточной части (например, ширина лопатки b₂ на выходе) окажутся конструктивно неприемлемыми, применяют параллельное соединение рабочих колес. Такие насосы называют многопоточными.

Принципиальная схема насоса с четырьмя потоками представлена на рис. 30.

рис. 30. Схема многопоточного центробежного насоса

При высоких напорах и больших подачах находят применение центробежные насосы многопоточного типа со ступенями давления (смешенного типа).

На рис. 31 приведена схема трехступенчатого двух-поточного насоса.

рис. 31. Схема трехступенчатого

двухпоточного насоса

Рассмотрим конструктивное устройство четырехсту­пенчатого насоса (рис. 32).

Из всасывающего патрубка 4 жидкость поступает в рабочее колесо 3 первой ступени, затем в лопаточный отвод 7 и далее по переводному каналу 8 подводится к рабочему колесу второй ступени и т.д. Пройдя все ступе­ни, жидкость по отводу 7 направляется в напорный пат­рубок 2, а из него в нагнетательный трубопровод.

В насосах с односторонним подводом жидкости воз­никает осевая сила, действующая по оси вала 5. В мно­гоступенчатых насосах эту силу уравновешивают при помощи специального устройства - разгрузочного дис­ка (пяты) 9.

рис. 32. Четырехступенчатый центробежный насос:

1 - корпус;

2 - нагнетатель­ный патрубок;

3 - рабочее колесо;

4 - всасывающий патрубок;

5 - вал;

6 - подшип­ник;

7 - лопаточный отвод;

8 - переводной канал;

9 - разгрузочный диск (пята)

Широкое применение в народном хозяйстве нашли многоступенчатые горизонтальные центробежные насо­сы типа М, имеющие подачу от 6 до 1200 м³/ч при напоре от 40 до 2000 м.

Насосы типа М выпускают трех видов:

1) тип М - многоступенчатые;

2) тип МД - многоступенчатые с первым колесом дву­стороннего входа;

3) тип МС или ЦНС - многоступенчатые, центробеж­ные, секционные.

Маркировка насосов типа М следующая:

а) первая цифра - диаметр входного патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный;

б) буквы М, МД и МС означают: М - многоступенчатый; Д - первое колесо двустороннего входа; С - секционный;

в) первая цифра после букв - удельная быстроход­ность, уменьшенная в 10 раз и округленная;

г) вторая цифра после букв - число рабочих колес.

Например, насос 10МС-7х9: 10 - диаметр входного пат­рубка, уменьшенный в 25 раз, т.е. 250 мм; М - многоступен­чатый; С - секционный; 7 - число удельной быстроходности, уменьшенное в 10 раз, т.е. n_s = 70; 9 - число рабочих колес.

Насосы типа МС обозначают еще и как ЦНС - цент­робежный насос секционный. После букв ЦНС первая цифра - подача в м³/ч, вторая - напор в м. Например, насос ЦНС 500-720: центробежный насос секционный с подачей 500 м³/ч и напором 720 м.

В мелиоративных системах используются многосту­пенчатые насосы типа 3В. Их маркировка следующая: 3 - обозначение конструкции насоса; В - водяной; пер­вая цифра после буквы В - диаметр напорного патруб­ка в мм; вторая цифра - число рабочих колес.

Например, насос 3В-200-4: многоступенчатый цен­тробежный насос для воды, имеющий диаметр напор­ного (нагнетательного) патрубка 200 мм, число рабо­чих колес - 4.