Помпите - сърцето на инженерните системи Днес е невъзможно да си представим водоснабдяване, канализация, промишленост, пречистване на води, климатизация и много други сфери без помпи. Всяка система, която изисква движение на течности, газове и флуиди от смесен тип, за да функционира, има нужда от помпа. Напоследък пазарът предлага голямо разнообразие от помпи според конструкция, производителност, приложение, марка и т.н. Всички те имат своето достойно място и предоставят възможност за реализиране на разнообразни проекти в различни области. Нека разгледаме някои от най-често използваните видове помпи с техните приложения, за да Ви помогнем в правилния избор на продукт.
текст Вела Динкова
Помпата представлява хидравлично устройство за придвижване на вода, промишлени течности, отпадни флуиди и газове. Без допълнително влагане на енергия течностите могат да се движат само то по-високо към по-ниско ниво и от по-високо към по-ниско налягане. Движението на флуидите в инженерната система се влияе от редица фактори, най-важни сред които са триене, размери на тръбите, вискозитет на течностите и наличие на завои в инсталацията. За да може потокът от флуиди да преодолее подобни пречки и да се движи срещу по-високо налягане и към по-високо ниво, ще трябва да се му се придаде енергия. Добавянето на необходимата енергия към течностите става именно чрез помпи. Както сърцето изпомпва и движи кръвта в тялото, така и помпите правят същото с течностите в инженерните системи. Това означава, че функционирането им без помпи е невъзможно.
Видове помпи и техните приложения
Съществува голямо разнообразие от помпи в зависимост от различни параметри - според принципа на действие (например центробежни, вихрови, електромагнитни, бутални, ротационни, високонапорни), според особеностите в конструкцията (турбо-лопаткови, зъбчати, винтови), според разположението си (потопяеми, наземни, хоризонтални, вертикални), според предназначението си (за водоснабдяване и отводняване, за сондажни кладенци, дренажни, канализационни, дозиращи, за поливане, за фонтани, промишлени), според флуидите (за гъсти течности, за силно агресивни течности, за питейна вода, за отпадна вода) и други. Понятието „помпа” се използва и за някои устройства с по-различен принцип на действие, каквито са хидро-елеватори и газ-лифтове, наричани още инжектори или струйни помпи, които нямат двигател и движещи се работни части и работят за сметка на друг източник на енергия; вакуумните помпи, предназначени за извличане на газове от затворен обем и термопомпите, които пренасят топлина от околната среда към консуматор в системите за отопление и климатизация.
Едни от най-разпространените и използвани поми за напорно придвижване на течности са центробежните. Те са предназначени за студена и гореща вода (над 60оС), вискозни и корозивни течности (нефт, киселини, основи), отпадъчни води, смес от вода с пръст, пепел, шлака. Действието им се основава на предаване на кинетичната енергия от въртящ се ротор на частиците от флуида, намиращи се между неговите части. Под влияние на възникналата центробежна сила, частиците на предаваната среда преминават от ротора в корпуса на помпата и нататък по системата, а на тяхно място под действие на налягането на въздуха постъпват нови частици, обезпечавайки непрекъсната работа на помпата. Една от най-важните характеристики на центробежните помпи е тяхната бързина ns - брой обороти в минута, които прави ротора, за да постигне напор H=1м, при подаване на течност с обем Q=75л/сек. По този признак помпите се делят на бавни (50-80об/мин.), средно бързи (80-150об/мин.) и бързи (150-350об/мин.). Когато ns<50об/мин., помпите са вихрови, в интервала ns=350-400об/мин. имаме диагонални помпи, а при ns=400-1500об/мин. говорим за осеви помпи. За създаване на по-голямо напрежение се използват многостепенни помпи, които имат няколко ротора (колела), като от всеки един от тях се получава съответно количество енергия. Важна особеност за центробежните помпи е непосредствената зависимост на налягането, мощността, коефициента на полезно действие (КПД) и височината на изпомпване от подаването, като за всеки вид помпа това се отразява с графики със съответните параметри. При определен режим на работа на центробежната помпа, КПД достига максимална стойност, а след това с увеличаване на подаването, стойността му се понижава. Най-големите помпи от този вид могат да обезпечат подаване на вода около 65 000м3/ч при напор 18,5м, мощност 7,5мВт и максимално КПД=88-92%.
За целите на водоснабдяването на най-големите небостъргачи в света са създадени още по-големи центробежни помпи, които могат да подават 138 000м3/ч вода при напор 95м и мощност 48мВт.
Има центробежни помпи с магнитно задвижване, които се използват предимно за транспортиране на корозивни, леснозапалими и токсични течности, както и за флуиди със съдържание на частици. Електромагнитните помпи работят на принципа на предаване на електромагнитни колебания. Най-често използваните помпи от този клас са обемно-инерционните. Те нямат търкащи се повърхности и въртящи се детайли, поради което експлоатацията им е значително улеснена. Коефициентът им на полезно действие е сравнително висок - при мощност 250W и не много голяма маса, производителността им достига 1.5м3 в час. Тези помпи могат да дадат напор до 40м.
Осевите (аксиални) помпи са предназначени за подаване на огромни обеми течности. Работата им е обусловена от предаването на тази енергия, която течността получава при силово въздействие на въртящи се колела. Така частиците на предаваната течност придобиват криволинейна траектория, която се изправя при преминаването от входа към изхода на помпата. Движението на частиците е основно около помпената ос, от където идва и наименованието на този вид помпи. Съществуват две основни разновидности на осевите помпи – едните са с твърдопластинчати дискове, закрепени неподвижно на работното колело, а другите са с обръщащи се дискове, т.е. оборудвани са с механизъм за промяна в ъгъла на наклона на дисковете. И двете разновидности обикновено се правят едностепенни, и по-рядко двустепенни. При промяната в наклона на дисковете на работните колела се регулира подаването, така че да се поддържа високо ниво на КПД.
Вихровите помпи са друга основна разновидност. Те имат голяма самоизпомпваща способност. Това означава, че работата по предаване на работния флуид може да започне без предварително изпълване на тръбите с него. Ето защо те се използват основно за лесно изпарими летливи субстанции и газове в комбинация с центробежни помпи. Вихровите помпи са два типа – открит и закрит. При закрития вид частиците течност по периферията на работните колела, под влияние на центробежни сили преминават в канал на корпуса на помпата и предават част от кинетичната си енергия на намиращата се там среда. Движейки се през винтообразното си вихрово преместване, всяка частица докато се намира в помпата преминава няколко пъти през ротора, като получава от него определена енергия. В резултата на това многостепенно действие вихровите помпи, в сравнение с аналогични по размер и скорост на въртене центробежни помпи, развиват от 3 до 7 пъти по-голям напор, но работят при 2-3 пъти по-ниски стойности на КПД. При вихровите помпи от открит тип течността се подава в близост до вала, преминава между дисковете на работното колело и се отвежда към изходно отверстие в корпуса. В литературата вихровите помпи се срещат още под названията – фрикционни, регенеративни, турбулентни и самоизпомпващи.
Буталните помпи се отличават с голямо разнообразие в конструкцията и широк диапазон от приложения. Действието им се изразява в редуване на процесите изпомпване и нагнетяване на течността, в цилиндъра на помпата при работата на бутало. Тези процеси протичат в един и същи обем, но в различни моменти във времето. Тези помпи биват хоризонтални, вертикални, с единично и многократно действие, едно- и много цилиндрови. В сравнение с центробежните помпи, буталните имат по-сложна конструкция, по-ниска скорост на въртене и по-големи габарити (по-големи размери за единица свършена работа), но в същото време са с високо КПД и показват независимост между подаване и напор, което ги прави особено подходящи за дозиращи.
Роторните помпи се използват обикновено за подаване на неголеми обеми течности. Според особеностите в конструкцията са винтови, зъбчати, аксиално- и радиално-бутални, синусоидални и други. При последните роторът е синусоидален, с няколко въртящи се камери, от които флуидът се придвижва до подаващ отвор. Засмукването на входа и подаването на изхода са отделени чрез клапан. Те се характеризират със слаби вибрации и универсалност – една помпа може да се използва за различно вискозни течности. Те не предизвикват аериране или друга промяна в транспортирания продукт. Използват се предимно в хранително-вкусовата и химическата промишлености при производство на напитки, млечни и месни продукти, козметика и химически препарати.
Друга важна група помпи според механизма на действие са помпите-дозатори. Те се използват за получаване на работна течност с точно определен състав по всяко време и на всеки производствен етап. Намират масово приложение във водоподготовката на битови питейни води, в пречиствателните станции за битови и промишлени отпадни води и във всякакъв вид производство, което използва води, разтвори и газове с определен състав.
Както вече споменахме, в зависимост от разположението си помпите са повърхностни и потопяеми. Повърхностните помпи са с лесна експлоатация и са сред най-евтините варианти. Лесно се монтират и пренасят. Както личи от наименованието им, те се поставят извън водоизточника, т.е. имат наземен монтаж и изпомпват води от повърхностни водоеми, плитки кладенци и подпочвени води с дълбочина до 7-8м. Повечето помпи от този вид имат производителност 3-5м3/ч и създават напор 45-60м. Ако се цели повишаване на налягането във водопроводи, се използват несамозасмукващи повърхностни помпи, а самозасмукващите са за изпомпване на вода непосредствено от водоизточника. За битови цели обикновено се използват наземни помпи с хоризонтален монтаж. Вертикалните помпи, по правило са за високонапорни станции, за получаване на много високо налягане, но и сред тях има варианти за еднофамилни къщи, например. Другият основен тип помпи според разположението си – потопяемите, се наричат още сондажни. Те служат за подаване на вода от голяма дълбочина – кладенци, сондажи и водоеми. Според конструктивните си особености и механизми на функциониране потопяемите помпи могат да бъдат центробежни, електромагнитни или някой друг вид от вече разгледаните по-горе. Независимо от различията им, всички те са обединени от един общ принцип - да работят във водна среда. Потопяемите водни помпи се поставят на дъното на водния басейн, върху предварително подготвена основа, така че да не засмукват утайки.
Правилният избор на помпа
Разглеждайки различните видове помпи ние вече споменахме за някои от тях за какви приложения са най-подходящи. Разбира се, в рамките на този материал не могат да се изчерпат всички примери за приложения на голямото разнообразие от типове, модели и марки помпи, които съществуват на пазара. Във всички случаи правилният избор на помпа зависи от работните є параметри производителност (разход) и напор. Производителността показва колко литра в минута или кубични метра в час може да придвижи помпата, а напорът – на каква височина в метри може да достави водата. Необходимият разход на вода се определя по следния начин: ако приемем, че един човек изразходва 700 литра вода за денонощие, то ще умножим тази стойност по броя на консуматорите, за да получим целия разход за денонощие в сградата. Тук се отчита и максималното потребление, т.е. сумата от потреблението във всички точки, включени във водоснабдяването, с отчитане на вероятността за едновременна консумация. Опитът показва, че за 4-5-членно семейство е напълно достатъчно максималният разход да е 30 литра в минута, а общото денонощно потребление да е 3000 литра. По отношение на напора, за да получите минимално необходимия ви напор за помпата, която ще използвате, трябва да вземете височината на сградата, да добавите към нея 6м и да умножите цялото число по 1,15 (коефициент на загуба на напор в тръбопровода). Например, ако ще избирате помпа за водоснабдяване на сграда, висока 10м, то необходимият напор на помпата е 18,4м, обезпечаващ разход 30 литра в минута.
Това е само един пример за избор на помпа за битово водоснабдяване. Както казахме, обаче помпите имат много по-широко приложение – в промишленото водоснабдяване, канализацията, отводняването, дозирането, климатизацията, пречистването на води и т.н. Във всички тези конкретни случаи правилният избор зависи от вземането под внимание на голям брой параметри според конкретния проект. Най-добре е в този избор да се доверите на специалисти в производството и търговията на помпи, които ще ви предложат индивидуален проект, монтаж и поддръжка.26/05/2010 |
