Принцип роботи та влаштування циркуляційного насоса

Принцип роботи та влаштування циркуляційного насоса

Насосне обладнання займає важливе місце в організації систем водопостачання та опалення. На базовому рівні за допомогою такої техніки забезпечується перекачування рідини від джерела до місця споживання. Однак у міру оптимізації та раціоналізації процесів транспортування рідинних середовищ було виділено завдання саме підтримки достатньої швидкості руху в контурі доставки. На її виконання і орієнтується пристрій циркуляційного насоса, що базується на електромоторі з ротором.

Конструкція агрегату

Корпус переважно виготовляється на моноблочній основі, завдяки якій підвищується ступінь герметичності, але також знижуються можливості для виконання ремонтних заходів. Робота гідравлічної інфраструктури забезпечується електричним двигуном з виведенням для підключення до мережі (деякі конструкції допускають двосторонній підвід кабелю). До слова, у сучасному влаштуванні циркуляційного водяного насоса передбачається широкий спектр засобів електротехнічного захисту, в числі яких адаптери навантаження з регулюванням частоти обертання, запобіжний блок та система автовідключення.

Також у пристрій основи насоса входить статор, робоче колесо, вал, фланцеві компоненти, клемна коробка, патрубки для підключення підводних комунікацій тощо. Це робоча група, на якій ґрунтується більшість насосів, призначених для систем опалення. Окрему увагу варто приділити допоміжним пристроям циркуляційного насоса. Ремонтні операції, як правило, і пов 'язані з їх заміною. Зокрема, це стосується ущільнювальних підкладок, наполегливих підшипників, заторів і матеріалів ізоляції. У цих елементів різний експлуатаційний ресурс, але через певні часові інтервали вони деформуються або зношуються, вимагаючи оновлення.

Багато що в надійності циркуляційного насоса і його компонентів залежить від якості матеріалів виготовлення. Корпус частіше виконується з чавуну або сталевого сплаву, хоча в деяких моделях заради зниження ваги застосовується високоміцний пластик. Фурнітурні елементи виготовляють з композитів, гуми (синтетичний каучук), термопластів і штампованого алюмінію. В останніх версіях насосів спостерігається відмова від металевих трущихся елементів на користь керамічних. Дане рішення позначається на ціннику у бік підвищення, проте збільшує ресурс того ж підшипника.

Загальний принцип роботи обладнання

Функція циркуляційних насосів відрізняється тим, що вони не беруть участі безпосередньо в операціях забору і віддачі води. Принаймні, традиційний пристрій циркуляційного насоса для опалення розраховується на підтримку достатньої швидкості руху води в контурі за рахунок впливу робочого колеса. У точці установки агрегату рідина виходить під більш високим тиском, що і позначається на швидкості потоку. Іншими словами, швидкісний режим на підході до робочого колесу насоса перетворюється за рахунок підвищення тиску, що, як мінімум, забезпечує постійний рух теплоносія.

Вже було зазначено, що системи опалення є цільовими об 'єктами застосування циркуляційного насоса. Але чи можна використовувати їх у системі водопостачання? Як і в опалювальному контурі, таке обладнання цілком може виконувати роль стабілізатора тиску і швидкості руху потоку. Однак важливо враховувати, що функції контролю тиску в системах опалення та водопостачання розрізняються за навантаженнями. Якщо в першому випадку потрібно лише підтримувати рух потоку, то повноцінна подача води, наприклад, на другий поверх вимагає набагато більше ресурсів, на які не розраховується принцип роботи циркуляційного насоса. Пристрій деяких моделей допускає підключення розширювального бака (гідробак), наявність якого може збільшувати напірну потужність, але із завданнями саме водопостачання краще справляються відцентрові самозасивні насоси.

І навпаки, не кожен поверхневий насос з групи відцентрових може бути інтегрований в систему опалення. Справа в тому, що середовище теплоносія відрізняється не тільки високою температурою до 110 ° С, але і наявністю в складі сумішей антифризу. Для обслуговування таких середовищ повинні бути спочатку використані спеціальні термостійкі труби в системі опалення і насоси з прийнятними характеристиками внутрішніх поверхонь, якими відрізняються циркуляційні установки.

Робота моделей з "мокрим" ротором

В даному випадку місце ротора знаходиться в зоні внутрішнього протоку теплоносія, тобто елемент розташовується в прямому контакті з обслуговуваним середовищем. Ключовим експлуатаційним ефектом даної конфігурації є непряма мастила рідиною, яку переносить агрегат. Цим обумовлюється оптимізований пристрій циркуляційного насоса з "мокрим" ротором, в якому відсутня спеціальна інфраструктура для змащення трущихся частин двигуна. Із зовнішніх факторів застосування такого обладнання можна відзначити низький рівень шуму і легкість техобслуговування.

Однак спрощення конструкції насоса має і зворотні сторони експлуатації. Наприклад, виробники встановлюють жорсткі вимоги щодо розміщення насоса. Його корпус повинен бути розміщений так, щоб ротор займав строго горизонтальне положення, інакше обладнання вийде з ладу. Також в силу чутливості начинки до забруднень пристрій "мокрого" циркуляційного насоса в деяких версіях передбачає впровадження фільтра очищення на вхідному патрубці. Пов 'язано це якраз з тим, що мастильний теплоносій може містити дрібні тверді включення, які негативно позначаються на стані того ж ротора при тривалій експлуатації. З цього випливає й інший негативний фактор - зниження продуктивності до 40%. З цієї причини моделі з "мокрим" ротором використовуються тільки в мережах з невеликою кількістю коротких розгалужень.

Робота моделей з "сухим" ротором

У цій конфігурації насоса ротор ізолюється від протоки теплоносія за допомогою ущільнювачів і сальникових елементів. Завдання змазки рухомих деталей при цьому вирішується в окремому порядку за допомогою технічних олій. Але також існують різні варіації влаштування і принципу роботи циркуляційного насоса з "сухим" ротором:

  • Консольні моделі. Передбачається поділ електродвигуна та його робочої інфраструктури за рахунок спеціальної муфти. Обидві частини знаходяться в різних блоках, але на одному рівні, що виключає можливість їх непараллельного взаємодії.
  • Моноблочні конструкції. Також двигун відокремлюється від робочої частини, проте все розміщується в одному блоці, що полегшує установку і техобслуговування насоса.
  • Налаштування Inline. По суті, модифікація консольної системи, але з поліпшеною реалізацією з 'єднуючої оснастки. Для цього застосовується не тільки муфта, а й комплекс ущільнювальних кілець, виконаних з кераміки або сталі. За допомогою цих кілець забезпечується високий ступінь герметичності водонесучої частини, що підвищує надійність роботи агрегату. Крім того, пристрій циркуляційного насоса в конфігурації Inline передбачає лінійне розміщення виносить і приносить патрубків. Для порівняння, інші версії моделей з "сухим" ротором характеризуються радіальним або циркулярним розміщенням патрубків для комунікаційного забезпечення.

В цілому ж ізоляція ротора від теплоносія дає позитивний ефект з точки зору продуктивності (ККД більше 70%), тому таку техніку часто застосовують в обслуговуванні довгих опалювальних мереж з високою пропускною здатністю. Це оптимальне рішення для промислових об 'єктів, але в побутовій сфері досить клопітке і некомфортне з точки зору обслуговування.

Експлуатаційні характеристики

В першу чергу при оцінці характеристик циркуляційного насоса слід переконатися, що він в принципі придатний до роботи з цільовим рідинним середовищем в конкретному температурному режимі. Як уже говорилося, таке обладнання витримує від 90 до 110 ° С. Далі можна перейти до конструкційних параметрів, головним з яких крім габаритів і конфігурації розміщення двигуна буде діаметр різьбового з 'єднання. Наприклад, пристрій циркуляційного насоса Grundfos UPS-25/40 допускає можливість підключення до труб з діаметром зовнішньої різьблення 25 мм. Друга ж цифра в маркуванні данського агрегату вказує на силу напору. У числовому вираженні це 40 дм або 4 м водяного стовпа, який може підтримуватися при максимальному завантаженні потужностей. Знову ж таки, не варто розглядати це значення як основний робочий параметр, який дозволить доставити воду на задану висоту. Це не більш ніж рівень підйому в рамках опалювальної циркуляційної мережі. До порівнянні, підвищувальні напірні моделі для систем водопостачання здатні в нормальному робочому режимі піднімати рідину на 12-15 м. У рамках обслуговування опалювальних контурів також можуть застосовуватися насоси з діаметром вхідного патрубка на 32 мм і напірним тиском близько 60 дм.

Для простоти розрахунків за необхідною потужністю виробники насосів спеціально вказують і швидкість руху теплоносія. Ця величина безпосередньо залежить від силового потенціалу двигуна і розмірів патрубка. Зазвичай 1 кВт прирівнюється до 0,06 м3/год. Альтернативна система розрахунку пропонує відштовхуватися від того, що, якщо діаметр вихідного отвору в пристрої циркуляційного насоса для опалення становить ті ж 25 мм, то швидкість руху потоку буде досягати 30 л/хв. Але це мала величина, так як більшість сучасних моделей навіть побутового сегмента досягає в показнику продуктивності 170-180 л/хв. Баланс між конструкційною пропускною здатністю і потужністю двигуна забезпечується функцією регулювання обертання валу. Моделі з такою можливістю дозволяють виконувати ступінчасте перемикання від 2 до 4 швидкостей.

Електротехніка насоса

Зазвичай в якості силового агрегату застосовуються асинхронні електромотори, що підключаються до мережі з напругою 220 В. Середня сила струму становить 0,12-0,18 А. Основа для підключень являє собою комплекс з клемного короба, перемикача частоти і кабельних сполук. У пристрої циркуляційних насосів Wilo з лінійки Star-RS також передбачає відведення конденсату і двостороннє підключення кабелів із системою захисту від струмів блокування.

Але далеко не завжди вдається на базі самого насоса реалізувати повний спектр пристроїв для електротехнічного захисту. Тому суттєву роль в організації системи енергопостачання відіграватимуть і зовнішні апарати. Як мінімум слід передбачити стабілізатор напруги і систему захисту від коротких замикань - зрозуміло, не можна ігнорувати і вимоги до заземлення. Що ще важливо, в мережах з періодичним відключенням енергії буде не зайвим продумати і питання забезпечення резервного харчування циркуляційного насоса. Пристрої для вирішення таких завдань представлені в широкому асортименті - від зовнішніх акумуляторів (АКБ) до автономних генераторів. Вибір конкретного обладнання залежить від умов і режимів експлуатації насоса. Якщо мова йде про приватний будинок, де енергопостачання припиняється у виняткових випадках, то можна вибрати АКБ відповідного обсягу з регулярною підтримкою енергоресурсу. Але в умовах гострого дефіциту електроенергії на віддалених об 'єктах краще застосувати генераторний блок на бензині або солярці з системою автозапуску. До слова, робота малопотужних насосів до 30 Вт протягом пари днів може підтримуватися і автомобільними акумуляторами, але такий варіант слід використовувати лише в крайніх випадках.

Монтаж насоса

До моменту проведення установки має бути підготовлено і місце експлуатації, і сам агрегат. Що стосується першої умови, то повинні бути готові до підключення труби із запірними кранами перед точками з 'єднання для перекриття води. Насос, у свою чергу, повинен бути ретельно промит і перевірений на предмет цілісності конструкції. Врізка здійснюється за допомогою муфти і контригайки з ущільнювальними матеріалами. Для підвищення надійності регуляційного контуру в монтажному пристрої циркуляційного насоса іноді передбачають байпас. Це обхідник на контурі розміщення обладнання, який являє собою відрізок трубопроводу, що йде паралельно відповідальній технологічній зоні і виконує функцію резервного маршруту доставки теплоносія. На цьому ж відрізку можна встановити і додаткову функціональну оснастку на зразок фільтрів, повітровідвідувачів і просто запірної арматури.

Технічне обслуговування

У режимі інтенсивної експлуатації перевірку стану робочої частини та підключення насоса рекомендується проводити щомісяця. Комплексні роботи з технічного обслуговування виконуються до і після опалювального сезону разом з опресовкою водопровідної системи. Серед основних заходів з обслуговування насоса варто виділити наступні:

  • Перевірка техніко-конструкційного стану обладнання.
  • Заміна зношуваних елементів при необхідності. Як вже зазначалося, у влаштуванні циркуляційного насоса є деталі з обмеженим ресурсом, встановленим виробником. Наприклад, ущільнювачі та муфти в середньому служать 1-1,5 року, після чого їх слід замінювати.
  • Очищення поверхонь корпусу і функціональних частин від забруднень.
  • Перевірка роботи двигуна - необхідно проконтролювати його здатність до підтримки силового навантаження, рівень шуму і вібрацій.
  • Особливу увагу слід приділити герметичності конструкції та сполучним вузлам.
  • Перевірка електротехнічної інфраструктури та якості сполук з підключеними до насосу пристроями.

Можливі поломки і ремонт

У процесі експлуатації обладнання можна зіткнутися з наступними технічними проблемами:

  • Агрегат не запускається. Серед можливих причин може бути порушення електричного з 'єднання або неполадка конденсатора. Якщо в пристрої циркуляційного насоса передбачений "мокрий" ротор, то в результаті його забруднення домішками теплоносія цілком може виникнути блокування двигуна. Відповідно, буде потрібна загальна ревізія електротехнічної системи з комунікаціями, перевірка конденсатора і очищення ротора.
  • Насос шумить і сильно вібрує. Як правило, подібні проблеми пов 'язані з великою витратою води, що не відповідає потужності обладнання. Також не виключено запізнення опалювального контуру. Повітря з системи має виводитися регулярно, для чого використовується автоматичний повітроводчик.
  • Агрегат вмикається і відразу відключається. Поширена проблема, що частіше зустрічається у моделей з консольним пристроєм. Ремонт циркуляційного насоса для опалення в даному випадку зводиться до відновлення герметичності конструкції на ділянці сполучення робочих блоків. У зоні між сорочкою статора і ротором також слід виконати очищення від вапняного нальоту при його наявності.

Ув 'язнення

Циркуляція теплоносія може бути організована і без підтримки насосного обладнання в природному режимі руху. Такі схеми застосовуються в приватних будинках, але високою продуктивністю, з точки зору тепловіддачі, не відрізняються. Водночас, наприклад, пристрій циркуляційного насоса "Грундфос" передбачає можливість підключення бойлерного обладнання, що виводить функцію агрегату далеко за рамки однієї лише регуляції потоків системи опалення. З 'являються нові можливості забезпечення системи ГВП, але в рамках техніко-експлуатаційного потенціалу застосовуваного обладнання. Можливі і схеми суміщення опалювального контуру з системою кондиціонування, в якій буде задіюватися циркуляційний насос, проте подібні конфігурації вимагають ретельного розрахунку на етапі проектування.