Секционные насосы

Насос ЦНС: устройство, расшифровка маркировки и характеристики ряда

Насос ЦНС - центробежный секционный насос для воды, в маркировке которого первое число означает подачу в м3/ч, второе - напор в метрах. Ниже разобраны буквы типа по ГОСТ 10407-88, устройство ступеней и гидропяты, характеристики ЦНС 38-44 и сравнение рядов 13, 38 и 60.

Расшифровка маркировки насоса ЦНС по ГОСТ 10407-88

ЦНС - центробежный насос секционный. Обозначение строится по схеме из приложения к ГОСТ 10407-88: буквы типа, затем подача в м³/ч, через дефис напор в метрах, а после него, если есть, порядковый номер модернизации. Запись ЦНС 38-44 читается так: секционный насос для воды, номинальная подача 38 м³/ч, номинальный напор 44 м. Если на табличке стоит ЦНС 38-44-1, это первая модернизация того же типоразмера.

Буквы после "ЦНС" задают условия работы, а не мощность или размер. Стандарт выделяет четыре типа.

В каталогах продавцов встречаются и другие буквы: ЦНСн, ЦНСм, ЦНСА, ЦНСк. Это обозначения отдельных заводов, ГОСТ 10407-88 их не описывает, поэтому смысл буквы нужно брать из паспорта конкретного изготовителя. Например, в разделе каталога ЦНСк 2-10 собраны малые секционные насосы с проточной частью из нержавеющей стали, но это другой конструктивный ряд, с двигателями 1,1-2,2 кВт.

Из каких узлов собран секционный насос

Секционный насос похож на пакет одинаковых ступеней, зажатый между двумя крышками. Корпус не разъемный по горизонтали, а наборный по оси вала, и это определяет весь порядок разборки.

Статор

• Крышка (корпус) всасывания с входным патрубком, на ней же опора со стороны входа.
• Секции - кольцевые корпуса ступеней. В каждой стоит направляющий аппарат, который собирает поток с рабочего колеса, гасит закрутку и подводит воду к входу следующего колеса.
• Крышка (корпус) нагнетания с напорным патрубком и последним направляющим аппаратом.
• Стяжные шпильки по периметру удерживают пакет секций; герметичность стыков дают уплотнительные кольца или прокладки.

Ротор и разгрузка

• Вал с рабочими колесами одностороннего входа, все колеса смотрят в одну сторону.
• Дистанционные втулки фиксируют колеса по длине вала.
• Гидравлическая пята (разгрузочный диск и кольцо пяты) за последней ступенью. Она уравновешивает осевую силу, которую создают колеса, и позволяет ротору немного "плавать" в осевом направлении.
• Трубка разгрузки отводит воду из камеры за пятой обратно на всасывание.
• Подшипниковые опоры по обоим концам вала, уплотнения вала (сальниковые или торцевые) и водоотражательные кольца, которые не пускают утечку в подшипники.

Все эти позиции, от аппаратов направляющих до колец разгрузки и пяты, есть в разделе запчастей ЦНСг 13-105; по названиям деталей удобно сверяться при дефектации.

Как набирается напор и почему ступени одинаковые

Каждое рабочее колесо добавляет примерно одинаковый напор, поэтому полный напор насоса ряда равен напору одной ступени, умноженному на число ступеней. Это хорошо видно по типоразмерам: ряд 38 идет шагом 22 м (44, 66, 88 ... 220), ряд 60 шагом 33 м (66, 99 ... 330), ряд 13 шагом 35 м (70, 105 ... 350).

Число ступеней определяется простым делением:

z = H / H_ст, где H - напор по маркировке, м; H_ст - напор одной ступени ряда, м.

Для ЦНС 38-44 получается 44 / 22 = 2 ступени, для ЦНС 38-154 - 7 ступеней. Подача от числа ступеней не зависит: вода последовательно проходит все колеса.

Обратная сторона такой схемы - осевая сила. На каждом колесе давление за задним диском выше, чем у входа, и силы ступеней складываются. Гидропята решает задачу автоматически: при сдвиге ротора зазор между диском и кольцом меняется, давление в камере перераспределяется, и ротор возвращается в равновесие. Поэтому изношенная пята - одна из главных причин задиров и остановок секционных насосов, а расход через трубку разгрузки - полезный диагностический признак.

Коэффициент быстроходности ступени ЦНС 38 при n = 2950 об/мин, Q = 0,0106 м³/с и H_ст = 22 м составляет около 109. Это средняя быстроходность, от которой зависит, например, допустимая обточка рабочего колеса.

Характеристики ЦНС 38-44 и всего ряда 38

По ГОСТ 10407-88 и паспорту изготовителя насосы ряда 38 имеют номинальную подачу 38 м³/ч (0,011 м³/с), частоту вращения 2950 об/мин (синхронная 3000) и допускаемый кавитационный запас 3,6 м. Рекомендуемая рабочая область по подаче - 28-48 м³/ч. Условный проход входного и напорного патрубков - 80 мм.

Для ЦНС 38-44 в агрегате обычно ставят двигатель 11 кВт на 3000 об/мин, для ЦНС 38-66 - 15 кВт. Потребляемая мощность самого насоса в номинальной точке около 7 кВт; это легко проверить расчетом: N = ρgQH / η = 1000 · 9,81 · 0,0106 · 44 / 0,67 ≈ 6,8 кВт. Запас до 11 кВт покрывает работу правее номинала и пусковые режимы. Запас по мощности выбирают с учетом плотности жидкости и самой правой точки рабочей области.

Сравнение рядов ЦНС 13, 38 и 60

Три самых ходовых ряда отличаются подачей и напором одной ступени. Остальная логика маркировки у них одинакова.

Отсюда практический вывод: при одинаковом напоре насос ряда 13 короче (меньше ступеней), но дает втрое меньшую подачу. Подбирать ряд нужно по подаче, а число ступеней - по требуемому напору с учетом характеристики сети. Методика описана в материале как подобрать центробежный насос по подаче и напору. Готовые агрегаты ЦНСг на раме с двигателями от 11 кВт собраны в разделе насосы ЦНСг 13-105.

Где применяют секционные насосы ЦНС и ЦНСг

Секционная схема выгодна там, где нужен высокий напор при умеренной подаче. Типовые задачи:

• повышение давления в системах холодного водоснабжения предприятий и поселков;
• питание паровых котлов и подпитка тепловых сетей - здесь нужен ЦНСг из-за температуры до 105 °C;
• подача воды в системы пожаротушения и технологические контуры;
• перекачка нефтепромысловых вод в системах поддержания пластового давления - для этого предназначены ЦНСс и ЦНс.

Ограничения по среде жесткие: содержание механических примесей до 0,1 % и частицы не крупнее 0,1 мм. Насос с щелевыми уплотнениями ступеней и гидропятой плохо переносит песок: абразив разбивает зазоры, растет перетечка между ступенями и расход через разгрузку. Если в воде есть взвесь, перед насосом нужен отстойник или фильтр, иначе межремонтный срок сократится в разы.

Пуск, контроль и типовые неисправности

Порядок пуска для ЦНС стандартный для центробежных машин, с поправкой на гидропяту:

1. Проверить центровку агрегата и свободное вращение ротора от руки; ротор должен иметь осевой разбег, заданный паспортом.
2. Открыть задвижку на всасывании, заполнить насос водой и выпустить воздух через пробки.
3. Пустить двигатель при закрытой напорной задвижке.
4. После выхода на обороты плавно открыть напорную задвижку до рабочей точки. Длительная работа на закрытую задвижку недопустима: вода в проточной части быстро нагревается.
5. Проконтролировать давление на входе и выходе, ток двигателя, температуру подшипников и утечку через уплотнения.

Типовые признаки и их причины:

• нет напора после пуска - насос не заполнен, воздух во всасывающей линии, обратное вращение;
• напор упал при той же подаче - износ щелевых уплотнений колес и рост перетечек между ступенями;
• растет расход через трубку разгрузки - изношены диск и кольцо гидропяты;
• шум и треск на входе - кавитация: мал подпор, засорен фильтр, подача больше рабочей области;
• греются подшипники - расцентровка, осевое смещение ротора из-за износа пяты, загрязненная смазка.

Подробно о шуме на входе и запасе по NPSH - в статье о кавитации в насосе, а порядок разборки и замены деталей вынесен в отдельный материал ремонт насоса ЦНС.

Что проверить в паспорте и на табличке

Одна и та же маркировка ЦНС 38-110 может стоять на насосах разных заводов с разной комплектацией. Перед заказом агрегата или запчастей сверьте:

1. Тип по букве: ЦНС для холодной воды или ЦНСг для горячей. Детали уплотнений и опор у них могут различаться.
2. Число ступеней - по маркировке и фактически, по количеству секций. После ремонтов встречаются насосы с измененным набором ступеней.
3. Номер модернизации в конце обозначения: от него зависят чертежные номера вала, аппаратов и пяты.
4. Тип уплотнения вала: сальниковая набивка или торцевое уплотнение. От этого зависит комплект запчастей и порядок обслуживания.
5. Мощность и частоту вращения двигателя на раме, исполнение двигателя.

При заказе деталей указывайте полное обозначение насоса и чертежный номер детали с выбитой маркировки или из паспорта: так меньше шансов получить аппарат или колесо другой модернизации.

Частые вопросы

Источники

• ГОСТ 10407-88. Насосы центробежные многоступенчатые секционные. Технические условия, Госстандарт СССР, 1988
• Насосы центробежные многоступенчатые ЦНС(г) 13-70...350, 38-44...220, 60-66...330. Руководство по эксплуатации, ОАО Пинский опытно-механический завод, 2020
• ЦНС 38 - многоступенчатые насосы для воды, карточки типоразмеров, Римос, 2024

Материал носит справочный характер. Перед ремонтом и заменой деталей сверяйтесь с паспортом и руководством по эксплуатации насоса. Заметили ошибку - напишите на admin@vvnpump.cc.