Насосы для перекачки воды

Сегодня трудно представить себе жизнь человека без использования насосного оборудования. Вода нужна человеку ежедневно, а порой и ежеминутно и для того, чтобы получить ее для нашего производства или быта мы используем насосы для перекачки воды.

История появления и совершенствования насосов для воды

Насосы для перекачки воды были изобретены человеком примерно в пятом тысячелетии до н.э. Причинами, побудившими наших предков создать некое устройство для подъема и транспортировки воды, послужили переход человека к земледелию и создание более или менее крупных поселений. Как следствие этих двух знаменательных событий, значительно повлиявших на развитие человечества, возникла необходимость орошения земельных участков и подача питьевой воды в поселения. Примеры таких устройств можно легко найти в истории Древнего Китая, Египта и Вавилона.
«Лень — двигатель прогресса. Ключ к Диогену — лень. Я знаю — ты прелестна. Все остальное — тлен…» — сказал Поэт и был прав. Именно желая облегчить свой труд и не таскать воду самостоятельно от источника на поле или в дом, человек придумал водоподъемное колесо, первое устройство, которое можно назвать насосом.
По истнчении некоторого времени люди усовершенствовали водяное колесо и создали так называемый цепной насос, представлявший из себя бесконечную цепочку с прикрепленными к ней ковшами. В 17 веке до нашей эры в Египте был колодец глубиной 91,5 метра, который служил источником для питьевой воды, а поднимали ее на поверхность при помощи цепного насоса.
Дальнейшим шагом в совершенствовании насосов стало появление винтовых подъемных механизмов, известных также под названием архимедов винт.
За 200 лет до Рождества Христова в Александрии использовали противопожарный насос, который по принципу своего действия можно без зазрения совести рассматривать как прототип первого двухцилиндрового поршневого насоса. Создателем этого насоса считают Ктезибием, применившего в своем изобретении элементы, присущие современному поршневому насосу, а именно плунжер, эксцентриковый привод плунжера и откидные клапаны.
Новый этап совершенствования насосного оборудования пришелся на 16-18 века одновременно с периодом бурного развития техники, индустриализации и особенно горнодобывающей промышленности. Потребовалось создание более мощных насосов для перекачивания воды.
В 1689 году талантливый французский механик Дени Папен, более известный как изобретатель первого двигателя внутреннего сгорания, создает очень удачную конструкцию центробежного насоса. Устройство состояло из двухлопастного колеса в кожухе постоянного сечения. В последствии Дени Папен усовершенствовал насос за счет замены двухлопастного колеса на многолопастное и применения спирального кожуха. Однако нужно отметить, что первые эскизы центробежного насоса были найдены в документах Леонарда да Винчи.
В 1805 году появляются первые водяные насосы с паровым приводом, разработанные англичанином Ньюкоменом. Насос Ньюкомена стал первым балансирным насосом.
В 1850 году английский предприниматель-промышленник Джон Гвинне в первые произвел двухпоточный спиральный насос, оснащенный изогнутыми лопастями и закрытым рабочим колесом. Эта конструкция была значительно улучшена Осборном Рейнолдсом, получившим патент на первый многоступенчатый центробежный насос с обратно подводящими каналами и направляющим устройством.
В начале 20 века профессор Пфлейдерер установил четкую зависимость конечного числа лопастей насоса и гидравлическимипоказателями насоса. Как результат появилась возможность для дальнейшего развития лопастных насосов.

Классификация насосов

Бытовые и промышленные насосы.Современные насосы для перекачки воды по сфере применения могут быть бытовыми, применяемыми для удовлетворения потребности человека в перекачке воды для собственных бытовых (повседневных) нужд, и промышленными, нашедших применение в промышленном производстве, где требуется подача или перекачка воды.

Бытовые насосы, в отличии от промышленных, характеризуются меньшей мощностью и, как следствие, меньшим объемом перекачиваемой воды.

Бытовые насосы можно разделить на погружные и поверхностные.
Погружные насосы, лопастные или центробежные, работают непосредственно находясь в водной среде. Охлаждение осуществляется за счет перекачиваемой воды, что позволяет значительно экономить на стоимости аппарата. Существуют колодезные и скваженные насосные агрегаты, которые применяются в прямой зависимости от глубины, на которой насосу придется работать. Оба типа имеют цилиндрическую форму. Скваженные насосные агрегаты отличаются меньшими размерами в сравнении с колодезными.
Поверхностные бытовые насосы используют для перекачки загрязненной и чистой воды, увеличения давления в системе отопления и осуществления подачи воды и другие схожие задачи. Они могут легко перемещаются по территории. Забор и вывод воды осуществляется через шланги или трубы.

Промышленные насосы нашли применение в системах очистки воды, охлаждения промышленных сред и оборудования, обеспечения водой и вывода (откачки) загрязненной воды. Ими пользуются практически во всех отраслях промышленности начиная с электроэнергетики и заканчивая, но не ограничиваясь, нефтедобычей.

Отдельно среди промышленных насосных агрегатов выделяют насосы, работающие с морской водой. Это объясняется агрессивностью морской среды и продолжительность ее воздействия на агрегат. Основное применение такие насосы находят в системах откачки балласта, безопасности и очистки воды.

Типы насосов по принципу действия

По методу действия основного подающего элемента насосы для перекачки воды следует разделить на три основные группы:
1. Роторные;
2. Возвратно-поступательного действия;
3. Динамические.

Роторные насосы

Роторные насосы обеспечивают захват и передачу воды за счет вращательного движения рабочего элемента агрегата. Не смотря на большое разнообразие роторных насосов, наибольшее применение получили шестерные и пластинчатые насосы.
Шестерные насосы работают за счет всасывания воды при выходе зубьев двух шестерен из зацепа, а нагнетание давления (выход) при входе зубьев в зацеп.
Пластинчатые роторные насосы работают за счет изменения серповидного, рабочего объема полостей всасывания и нагнетания давления.

Бывают также коловратные, роликовые, винтовые и другие виды роторных насосов. Совсем недавно появились перистальтические роторные насосы, а также насосы с гибкими пластинами.
Насосы возвратно-поступательного действия.
Процесс перекачивания воды в насосах такого типа обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня, мембраны, плунжера или диафрагмы. В поршневых или плунжерных насосах одностороннего действия вода всасывается в камеру с возвратным клапаном и выталкивает поршнем или диафрагмой в выводной трубопровод.
В насосах двустороннего действия обе поршневые плоскости являются рабочими. В результате этого за один ход в прямом направлении одновременно происходит всасывание и нагнетание воды.

Насосы для перекачки воды возвратно-поступательного действия делятся на группы.

• По виду действия они бывают односторонние, двусторонние, трехсторонние, дифференциальные и сдвоенные двусторонние.
• По расположению цилиндров насосы разделяют на горизонтальные насосы и вертикальные.
• По конструкции основного рабочего агрегата насосы бывают плунжерные, поршневые и с проходным поршнем.

По тому, каким способом приводятся насосы в действие различают приводные и прямодействующие.
Примером таких насосов могут служить водоподъемные машины, промышленные насосы с паровым приводом и многие другие.

Динамические насосы

Перекачивание воды в динамических насосах осуществляется за счет того, что кинетическая энергия, получаемая от вращения рабочего колеса, передается воде и далее превращается в энергию давления в направляющем аппарате, диффузоре или спирали.
По принципу своего действия динамические насосы для перекачки воды разделяют на лопастные и вихревые.
Конструкция лопастного насоса состоит из ротора на валу с лопастями, распложенными в пазах ротора и охваченными статором.
Во время вращения ротора лопасти начинают перемещаться в пазах. Как результат такого перемещения лопасти либо удаляются от центра ротора, зона всасывания становится больше и происходит всасывание воды, либо приближаются к нему, объем зоны становится меньше и происходит вытеснение воды в трубопровод нагнетания.
В регулируемых лопастных насосах можно устанавливать мощность насоса за счет изменения положения статора.
Конструкция вихревого насоса обеспечивает перекачку воды за счет вращения колеса с наклонными или радиальными лопатками в цилиндрическом корпусе с не большими торцевыми отверстиями. Создается продольный вихрь, обеспечивающий поступление воды через всасывающий зазор, ее перемещение по цилиндру и выдавливается через выходное отверстие.
Вихревые насосы для перекачки воды пользуются большой популярностью, поскольку по сравнению с центробежными насосами имеют следующие преимущества:
— при одинаковых общих размерах и частоте вращения создаваемое давление превосходит давление центробежных насосов от 3 до 7 раз;
— простота и дешевизна конструкции;
— обладает способностью осуществлять самовсасывание.
По форме рабочего колеса можно выделить вихревые насосы закрытые, открытые и чисто вихревые.
Помимо основных типов динамических насосов можно еще упомянуть струйные насосы, работающие на основании закона Бернулли, являющегося следствием закона сохранения механической энергии , применяемого для стационарного потока идеальной жидкости. Закон Бернулли гласит, что чем выше скорость течения жидкости, тем ниже ее давление.

Струйные насосные агрегаты отличаются простой конструкцией и в ней отсутствуют движущиеся детали. Для их работы необходим подвод пара или сжатого воздуха.

По методу действия струйные насосы бывают эжекторами, всасывающими вещество за счет создаваемого ими разряжения и инжекторами, нагнетающими вещество за счет создания избыточного давления.

Современное состояния рынка насосного оборудования

В советские времена при плановой системе веления народного хозяйства государством была сформирована и полностью монополизирована система производства, закупки на внешнем рынке и распределения насосного оборудования. Значительная доля рынка обеспечивалась за счет национального производства. Недостающие объемы поставлялись по импорту. Перечень иностранных поставщиков строго контролировался государством. Контроль осуществлялся за счет монополии государства на внешнюю торговлю.
С распадом СССР и быстрым развитием рыночных отношений монополия государства на рынке насосного оборудования прекратилась.

Повышенный спрос на насосы для перекачки воды в постсоветские времена, вызванный увеличением производственных предприятий и личных хозяйств, предопределил перераспределение рынка между национальными и иностранными производителями.
Отсутствие государственной поддержки в первые годы становления капитализма в России, моральная старость оборудования и технологий, разрыв устоявшихся хозяйственных связей предопределило падение доли национальных производителей на рынке производства насосов. Теперь уже иностранные производители и поставщики прочно захватили львиную долю этого интересного и объемного рынка.
В последнее десятилетие ситуация несколько изменилась. Государство начало оказывать поддержку национальному производителю путем предоставления льготных ссуд и кредитов, установления защитных таможенных барьеров. Однако, принятые меры не привели к кардинальным изменениям, а вступление России в ВТО стало еще одним ударом по российским производителям насосного оборудования.
Но у каждой медали есть две стороны. Российский потребитель получил возможность покупать не только то, что ему навязывало государство и национальные производители со своим старым оборудованием, морально устаревшей линейкой продукции и не современными технологиями, но и то оборудование, которое будет отвечать его производственным потребностям и экономическим возможностям.