Принцип работы циркуляционного насоса

Принцип работы циркуляционного насоса

Организовывая отопление загородного дома, важно учесть метраж жилища. Если это не маленькая дача, а двух или трёхэтажный дом, в котором общая площадь исчисляется сотнями квадратных метров, то для решения отопительных задач будет недостаточно естественной циркуляции теплоносителя. В таких системах давление в трубопроводе не будет выше 0,6 мПа и для эффективного движения горячей воды в системе нужно произвести подключение циркуляционного насоса. Чтобы правильно выбрать такой агрегат, подобрать подходящее место для установки, нужно понимать принцип работы этого прибора.

Особенности агрегата

Циркуляционный насос – это прибор, работающий в замкнутой отопительной системе и выполняющий перемещение воды в трубопроводе. Агрегат поддерживает определённую температуру теплоносителя в системе. Прибор не восполняет потери теплоносителя и не наполняет систему. Наполнение системы осуществляется за счёт специального насоса либо определённого давления в трубах.

Принцип действия циркуляционного насосного оборудования основан на создании непрерывной циркуляции жидкости в системе без изменения показателя давления. Поскольку после установки прибор работает постоянно, главные требования к таким насосам – это низкий уровень шума при работе, экономное энергопотребление, надёжность, долговечность и простота использования.

Важно: циркуляционные насосы – это компактные приборы, которые не занимают много места и не создают шум при работе.

Сфера использования циркуляционных агрегатов для отопительных систем довольно обширная. Они устанавливаются:

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

  • в традиционных радиаторных системах;
  • при обустройстве водяного тёплого пола;
  • в геотермальных системах;
  • при организации горячего водоснабжения коттеджей и дач.

В отличие от систем принудительной циркуляции, данное насосное оборудование не нуждается в трубах с увеличенным диаметром. Кроме этого прибор имеет следующие преимущества:

  • быстрота нагревания помещения;
  • котёл можно установить в любое подходящее место;
  • потери теплоносителя и воздушные пробки сведены к минимуму;
  • за счёт термореле обеспечивается автоматическое управление температурными режимами;
  • затраты на электроэнергию снижаются благодаря использованию авторегулировки частоты вращения ротора;
  • поскольку в приборы отопления постоянно подаётся жидкость, продлевается срок их эксплуатации.

Циркуляционный насос выполняет функцию принудительной циркуляции теплоносителя в системах отопления закрытого и открытого типов. Циркуляционный насос состоит из стального нержавеющего корпуса, к которому крепится электрическая часть, состоящая из обмотки статора, внутри которого вставлен ротор.

На валу ротора закреплена крыльчатка, которая при подаче электричества вращается, и выполняет втягивание теплоносителя с одной стороны и выброс его в трубопровод системы с другой стороны. Создаваемый насосом напор, преодолевает гидравлическое сопротивление элементов системы отопления и осуществляет циркуляцию теплоносителя.

Безусловно, система отопления, со встроенным циркуляционным насосом, является более эффективной, так как обогрев небольшого дома осуществляется в течении нескольких минут после запуска отопительного котла. Грамотная установка циркуляционного насоса в систему отопления, значительно повысит ее эффективность и сделает такую систему экономичнее в плане расхода энергоресурсов (как показывает практика, экономия газа составит примерно на 25 – 30%). За счет чего происходит экономия? Нагретый теплоноситель будет быстрее подаваться на радиаторы и быстрее возвращаться в котел менее охлажденный, а более теплый теплоноситель быстрее подогреть, соответственно снижается нагрузка на котел, который к тому же будет реже включаться.

Назначение и область применения

У насосов для рециркуляции горячей воды очень важная функция. При помощи таких устройств обеспечивается работа в требуемом режиме замкнутых трубопроводов, по которым транспортируется горячая вода. Нагнетая жидкость в трубопровод за счет вращения специальных элементов, рециркуляционные электронасосы повышают напор перекачиваемой ими жидкой среды и, соответственно, скорость ее перемещения.

Чаще всего рециркуляционными насосами оснащают системы отопления, что позволяет повысить не только эффективность, но и экономичность последних. Большинство таких систем, как известно, работает за счет теплоносителя, который, перемещаясь по трубопроводу, отдает тепло в помещение. Нагрев теплоносителя (в данном случае перед его подачей в трубопровод) обеспечивается котлом, бойлером или водонагревателем. После прохождения всего отопительного контура вода должна вернуться к нагревательному оборудованию, где ей снова придается требуемая температура.

Схема рециркуляции ГВС

Без использования специального насосного оборудования циркуляция воды в системе отопления будет протекать медленно, а в некоторых случаях может вообще не протекать, так как напор потока теплоносителя, никаким образом дополнительно не увеличиваемый, будет гаситься элементами трубопровода. Результат этого – неравномерно прогретые отопительные трубы и, соответственно, некомфортная температура в помещениях дома.

Циркуляционный насос для горячего водоснабжения повышает напор и давление горячей жидкости, перемещающейся по замкнутому трубопроводному контуру. Особенно актуально применение циркуляционных насосов для горячей воды в трубопроводных системах домов площадью более 200 м2, в которых имеется несколько точек водозабора, а бойлер установлен в отдельном помещении или в подвале. Вода в таких трубопроводах (как правило, достаточно протяженных), если в них не предусмотрена система рециркуляции при помощи специального насоса, остывает достаточно быстро. Это приводит к тому, что при открытии крана приходится долго ждать, пока из него польется нагретая до требуемой температуры жидкость.

Кроме того, при открытии сразу некоторых кранов в водозаборных точках напор воды в них падает, потому что давление жидкости, перемещающейся по трубопроводу самотеком, ничем дополнительно не поддерживается. Для решения именно таких проблем, с которыми сталкиваются владельцы частных и жители многоквартирных домов, предназначен насос ГВС, обеспечивающий принудительное перемещение, а также создание стабильного напора и давления воды в системе горячего водоснабжения.

Рециркуляционный насос не следует устанавливать вблизи баков и водонагревателей, тепло от которых может действовать на термостат

Использование циркуляционного насоса для отопления и горячего водоснабжения частного дома, кроме вышеперечисленных преимуществ, позволяет экономить на затратах на энергоносители. Поскольку в системах с рециркуляцией вода от котла транспортируется по трубам принудительно и значительно быстрее достигает всех точек водозабора и радиаторов отопления, ее температура при такой транспортировке снижается незначительно. Котлу, если в обслуживаемом им трубопроводе предусмотрена принудительная рециркуляция воды, требуется меньше времени, чтобы нагреть ее, соответственно, расход энергоносителей, используемых для работы нагревательного оборудования, снижается.

Насосы для циркуляции горячей воды активно используются для оснащения систем «теплый пол», схема которых предполагает наличие протяженного трубопроводного контура сложной конфигурации, состоящего из труб небольшого диаметра. Насос циркуляционный в таких случаях обеспечивает постоянное движение теплоносителя по трубам.

Циркуляционный насос является обязательным элементом системы теплых полов

Расчет циркуляционного насоса

Циркуляционный насос в отопительной системе дома должен решать главную задачу: обеспечивать достаточную для отдачи нормированного количества прокачку рабочего тела. То есть, прокачивать по трубам проходить такой объем теплоносителя, который при остывании в одном цикле передаст воздуху комнат энергию, указанную в СНиП (как минимум).

При расчете используются нормы для самого холодного времени года. А именно, при требованиях отдачи тепла на уровне 173-177 Вт/кв.м в условиях температуры воздуха на улице от -25 до -35 градусов. Данная норма действительна для одно- и двухэтажных строений. В домах большей высоты принимается отдача в 100 Вт/кв.м.

По данным показателям вычисляется, в первую очередь, мощность главного нагревателя, электрического, газового, жидко или твердотопливного котла. Основной параметр циркуляционного насоса, расход или производительность, быстро и удобно вычисляется на основании характеристик отопителя. Для этого достаточно поделить мощность котла в Ваттах на дельту температур, показатель остывания воды за один рабочий цикл. Это разница между подачей и обраткой. На практике ее принимают равной 20-25, так как на выходе котла теплоноситель имеет 80-95%, а после прохода через батареи от 60 до 70 градусов Цельсия.

Однако вычислить производительность насоса — только половина дела. Его характеристик должно быть достаточно для преодоления гидравлического сопротивления всей сети труб внутри дома. Оно приводится к параметру напора насоса в таком соотношении: 100 Па/м соответствует 0,01 м.

Для расчета гидравлического сопротивления трубной сети внутри дома игнорируют его этажность. Причина проста: длина труб подъема воды от котла практически всегда равна протяженности обратки. Для расчета гидравлического сопротивления обычно используют специальные формулы, учитывающие все особенности распределительной сети.

Пример расчета циркуляционного насоса

Есть и упрощенный вариант расчета. В расчете используются следующие допущения:

  • один метр прямой трубы создает сопротивление от 100 до 150 Па на каждый метр, в зависимости от материала;
  • использование фитингов увеличивает сопротивление сети на 30%;
  • при использовании трехходовых смесителей нужно добавить еще 20% от прямого сопротивления к конечному результату.

Порядок расчета выглядит так: сначала измеряют общую протяженность труб. Умножая ее на нормированное сопротивление, получают базовый результат. Затем к нему добавляют потери. То есть, прибавляют проценты для фитингов, смесителей, поворотов. Если сеть построена по однотрубной схеме и в радиаторах используются терморегулирующие вентили, к итоговому результату добавляют 70% от базового значения сопротивления.

Существует мнение, что полученные в итоге расчетов целевые параметры циркуляционного насоса описывают технический максимум. А на практике можно взять устройство с заниженными показателями. Однако упрощенный расчет означает достаточно серьезный люфт в итоговых результатах. Множество факторов остаются неучтенными.

Совет при этом можно дать довольно простой: покупать циркуляционный насос с регулятором скорости. Он позволит эмпирически подобрать параметрику, если устройство работает в постоянном режиме.

Способы управления оборудованием

Поскольку расход горячей воды жильцами дома осуществляется периодически, по мере надобности, то нет никакого смысла в том, чтобы насос рециркуляции ГВС функционировал в постоянном режиме. Работа рециркуляционного насоса для воды в режиме периодического включения и отключения снижает нагрузку как на само оборудования, так и на трубопровод в целом. Обеспечить функционирование рециркуляционных насосов в периодическом режиме можно двумя способами:

  • с использованием датчиков температуры;
  • с применением таймера (включение и отключение электронасоса по расписанию).

Разница между такими элементами управления рециркуляционными помпами заключается как в их конструктивном исполнении, так и в принципе действия.

Управление при помощи датчика температуры

Данный способ управления работой рециркуляционного насоса предполагает использование температурного датчика, рабочая часть которого находится в постоянном контакте с транспортируемой по трубопроводу жидкостью. Когда температура воды в системе ГВС или в отопительной системе снижается до критического значения, датчик автоматически включает рециркуляционный электронасос, а когда температура жидкости поднимается до требуемого уровня, отключает его. Применение температурного датчика для управления работой рециркуляционного насоса позволяет поддерживать стабильную температуру жидкости в обслуживаемом трубопроводе. Удобным при использовании температурного датчика является и то, что его можно отрегулировать на любые значения температуры, при которых он будет срабатывать.

Рециркуляционный насос Grundfos с термостатом (датчиком температуры)

Управление посредством таймера

Бытовые рециркуляционные насосы могут оснащаться таймерами, которые будут включать и отключать оборудование по определенному расписанию. Время срабатывания таймера и продолжительность работы оборудования рассчитываются в зависимости от протяженности трубопровода и объема жидкости в нем, при расчете также учитываются тепловые потери в трубах и производительность помпы.

Используя таймер, можно увеличить период между отключением рециркуляционного насоса и его последующим включением вплоть до недели. Данная опция особенно актуальна в тех случаях, когда в горячей воде в определенный период нет необходимости, соответственно, включать насос и нагружать его вхолостую также нет смысла.

Рециркуляционный насос с встроенным таймером

При использовании насоса для рециркуляции воды важно также знать, как подключаются такие устройства к системам отопления и ГВС. Существуют две основные схемы подключения рециркуляционного насоса:

  • последовательная (электронасос подключается к одному контуру трубопровода, который обслуживает все водозаборные точки);
  • параллельная (рециркуляционное оборудование подключается к нескольким контурам трубопровода вместе с коллектором).

Разновидности циркуляционных насосов

Чтобы понять, как работает это прибор, необходимо знать отличия между двумя видами циркуляционного насосного оборудования. Хоть принципиально схема системы отопления на базе теплового насоса не меняется, два вида таких агрегатов отличаются особенностями работы:

  1. Насос с «мокрым» ротором выполняется в корпусе из нержавеющей стали, чугуна, бронзы или алюминия. Внутри находится керамический или стальной двигатель. Крыльчатка из технополимера крепится на валу ротора. При вращении лопастей крыльчатки приводится в движение вода в системе. Эта вода одновременно выполняет функции охладителя двигателя и смазки для рабочих элементов прибора. Поскольку схема «мокрого» прибора не предусматривает использования вентилятора, работа агрегата проходит практически бесшумно. Такое оборудование работает только в горизонтальном положении, иначе прибор просто перегреется и выйдет из строя. Главные преимущества мокрого насоса в том, что он не нуждается в техническом обслуживании, а также обладает отличной ремонтопригодностью. Однако КПД прибора всего 45 %, что является небольшим недостатком. Но для бытового использования этот агрегат подходит как нельзя лучше.
  2. Насос с «сухим» ротором отличается от своего собрата тем, что его двигатель не соприкасается с жидкостью. В связи с этим агрегат обладает меньшей долговечностью. Если прибор будет работать «на сухую», то риск перегрева и выхода из строя невысокий, однако появляется угроза нарушения герметичности из-за истирания уплотнителя. Поскольку КПД сухого циркуляционного насоса составляет 70 %, его целесообразно применять для решения коммунальных и производственных задач. Для охлаждения двигателя схема прибора предусматривает использование вентилятора, который и вызывает повышение уровня шума во время работы, что является недостатком этой разновидности насосов. Поскольку в данном агрегате вода не выполняет функции смазки для рабочих элементов, в ходе работы агрегата периодически необходимо проводить техосмотр и выполнять смазку деталей.

В свою очередь «сухие» циркуляционные агрегаты по типу установки и соединения с двигателем делятся на несколько видов:

  • Консольные. В этих приборах у двигателя и корпуса есть своё место. Они разделены и прочно зафиксированы на нём. Приводной и рабочий вал такого насоса объединяет муфта. Для установки такой разновидности прибора потребуется соорудить фундамент, а обслуживание этого агрегата довольно затратное.
  • Моноблочные насосы могут эксплуатироваться на протяжении трёх лет. Корпус и двигатель располагаются отдельно, но объединяются моноблоком. Колесо в таком приборе устанавливается на валу ротора.
  • Вертикальные. Срок использования этих приборов доходит до пяти лет. Это герметичные усовершенствованные агрегаты с уплотнителем с торцевой стороны, изготовленным из двух отполированных колец. Для изготовления уплотнителей используется графит, керамика, нержавеющая сталь, алюминий. Когда прибор работает, эти кольца вращаются относительно друг друга.

Также в продаже есть более мощные приборы, имеющие два ротора. Такая сдвоенная схема позволяет повысить производительность прибора при максимальной нагрузке. В случае выхода одного из роторов, второй может взять на себя его функции. Это позволяет не только усилить действие агрегата, но и экономить электроэнергию, ведь при снижении потребностей в тепле, работает только один ротор.

Как работает агрегат?

Принцип действия циркуляционного агрегата очень схож с работой дренажного насоса. Если этот прибор установить в отопительную систему, то он будет вызывать движение теплоносителя за счёт захватывания жидкости с одной стороны и нагнетания её в трубопровод с другой стороны. Всё это происходит за счёт центробежной силы, которая образуется в процессе вращения колеса с лопастями. В ходе работы прибора давление в расширительном баке не изменяется. Если требуется повысить уровень теплоносителя в отопительной системе, устанавливают повышающий насос. Циркуляционный агрегат только способствует преодолению водой силы сопротивления.

Схема установки прибора выглядит так:

  • На трубопроводе с горячей водой, поступающей от нагревателя, устанавливается циркуляционный насос.
  • На отрезке магистрали между насосным оборудованием и нагревателем монтируется пропускной клапан.
  • Трубопровод между пропускным клапаном и циркуляционным насосом соединяется байпасом с обратным трубопроводом.

Такая схема установки подразумевает выброс теплоносителя из прибора только в том случае, если агрегат заполнен водой. Чтобы длительно удерживать жидкость в колесе, на конце трубопровода сооружается приёмник, оборудованный обратным клапаном.

Циркуляционные насосы, используемые в бытовых целях, могут развивать скорость теплоносителя до 2 м/с, а агрегаты, применяемые в промышленной области, ускоряют теплоноситель до 8 м/с.

Стоит знать: любой вид циркуляционного насоса работает от электросети. Это довольно экономичное оборудование, поскольку мощность двигателя у крупных производственных насосов составляет 0,3 кВт, а у приборов бытового назначения – всего 85 Вт.

Выбираем место

При монтаже такого агрегата необходимо выбрать способ его врезки с учетом того, что в дальнейшем устройство нужно будет обслуживать. Помимо этого требования есть и другие моменты, которые влияют на выбор места для установки.

Раньше его врезали в обратку – чтобы рабочая область омывалась охлажденной уже водой, и тем самым продлевался срок эксплуатации устройства. Сейчас производители выпускают насосы с деталями, узлами из материалов, не боящихся воздействия горячей воды. Поэтому их можно устанавливать не только в обратный, но также в подающий трубопровод.

Нужно определиться, куда именно вы будете врезать устройтво.

Чтобы повысить давление теплоносителя, его стоит установить на участке трубы подачи воды, разместив поближе ко входу в систему расширительного бака. Это обеспечит поддержание высоких температур.

Перед установкой на байпас (перемычку, отрезок трубы между прямой и обратной подводкой теплоносителя) надо проверить, выдерживает ли устройство сильный напор горячей воды.

При наличии мембранного бачка, насос на байпасе врезают в обратный трубопровод, предпочтительно поближе к расширительному бачку. Когда же доступ к устройству будет затруднен, его можно установить на подающий трубопровод, туда же врезать и обратный клапан.

Принцип работы

Принцип работы циркуляционного насоса заключается в его способности создавать центробежную силу внутри корпуса, в следствии чего происходит повышение давления во внутреннем резервуаре насоса. Благодаря этому происходит выталкивание теплоносителя в выходное отверстие насоса. Повторение цикла обеспечивает устойчивый напор во всей системе.

Все циркуляционные насосы делятся на два типа:

  • насосы с «мокрым» ротором;
  • насосы с «сухим» ротором.

Оборудование с «сухим» ротором

Данный механизм отличается высоким уровнем КПД. Этот показатель доходит до 80%, что позволяет использовать данное оборудование при монтаже отопительных систем в больших и производственных помещениях. При этом непосредственно ротор работает без прямого контакта с жидкостью. Данный тип циркуляционных насосов имеет и ряд значительных недостатков. Главным из которых можно отнести тот факт, что работа насоса требует постоянного контроля за качеством перекачиваемой среды. Оборудование очень восприимчиво к наличию посторонних примесей и воздушных пузырьков, что может привести к нарушению герметичности в уплотнительных кольцах. Высокий шум работающего механизма так же можно отнести к его недостаткам при использовании в системах отопления частных домом и небольших помещений. На данный момент на рынке представлены следующие виды циркуляционных насосов с «сухим» ротором

  • блочные
  • вертикальные, здесь выходные и входные патрубки расположены вертикально на одной оси
  • горизонтальные(консольные), здесь оба патрубка перпендикулярно друг другу.

Маркировка насоса

Все нужные пользователю данные содержит маркировка на передней панели. Цифры на циркуляционном насосе означают:

  • тип устройства (чаще всего это UP — циркуляционный);
  • тип регулировки скорости (не указан — односкоростной, S — ступенчатое переключение, E — плавное частотное регулирование);
  • диаметр патрубков (указывается в миллиметрах, означает внутренний габарит трубы);
  • напор в дециметрах или метрах (может отличаться у разных производителей);
  • монтажный габарит.

Маркировка насоса содержит сведения и о типах соединений подводящих и выходных труб. Полная схема кодирования и порядка следования слов выглядит так:

Ответственные производители всегда следуют стандартным правилам маркировки. Однако отдельные компании могут не указывать часть данных, например, монтажный габарит. Его нужно узнавать непосредственно из документации к устройству.

Стоит выбирать насос только от проверенных брендов. Надежные устройства представлены и в средней ценовой категории. А если нужно высочайшее качество и есть возможность заплатить в полтора-два раза больше — следует обратить внимание на изделия марок GRUNDOFS, WILO.

Сегодня на рынке можно купить любой циркуляционный насос. Для пользователя главное — правильно рассчитать требуемые показатели нагнетателя. И тогда, если не покупать откровенно бросовые изделия китайской гаражной промышленности, система отопления с качественным насосом будет функционировать долго, безотказно и стабильно.

Подключение к электропитанию

Работают циркуляционные насосы от сети 220 в. Подключение — стандартное, желательна отдельная линия электропитания с автоматом защиты. Для подключение требуются три провода — фаза, ноль и заземление.

Схема электрического подключения циркуляционного насоса

Само подключение к сети можно организовать при помощи трехконтактных розетки и вилки. Такой способ подключения используется, если насос идет с подключенным питающим проводом. Также можно подключить через клеммную колодку или напрямую кабелем к клеммам.

Клеммы располагаются под пластиковой крышкой. Ее снимаем, открутив несколько болтов, находим три разъема. Они обычно подписаны (нанесены пиктограммы N — нулевой провод, L — фаза, а «земля» имеет интернациональное обозначение), ошибиться трудно.

Куда подключать кабель электропитания

Так как от работоспособности циркуляционного насоса зависит вся система, имеет смысл сделать резервированное питание — поставить стабилизатор с подключенными аккумуляторами. При такой системе электропитания все будет работать и несколько суток, так как сам насос и автоматика котла «тянут» электричества по максимуму 250-300 Вт. Но при организации надо все просчитать и подобрать емкость аккумуляторов. Недостаток такой системы — необходимость следить за тем, чтобы аккумуляторы не разряжались.

Как подключить циркуляционник к электричеству через стабилизатор

Здравствуйте. Моя ситуация, насос 25 х 60 стоит сразу после электрокотла на 6 квт, далее магистраль из трубы 40 мм идёт в баню (там три стальных радиатора) и возвращается к котлу; после насоса ответвление вверх, далее 4 м, вниз, окольцовывает дом 50 кв. м. через кухню, далее через спальню, где удваивается, потом зал, где утраивается и вливается в обратку котла; в бане ответвление 40 мм вверх, выходит из бани, входит на 2 этаж дома 40 кв. м. (там два чугунных радиатора) и возвращается в баню в обратку; на второй этаж тепло не пошло; идея установить второй насос в бане на подачу после ответвления; общая длина трубопровода 125 м. Насколько решение правильное?

Идея правильная — слишком длинная трасса для одного насоса.

Проведение работ

Правильная установка насоса в систему отопления частного дома требует выполнять работы, соблюдая определенные правила монтажа. Один из них – врезка по обеим сторонам от циркуляционного агрегата шаровых кранов. Они могут понадобиться впоследствии при демонтаже насоса и обслуживании системы.

Обязательно нужно установить фильтр – для дополнительной защиты устройства.

Обычно качество воды оставляет желать лучшего, а попадающиеся частички могут повредить компоненты агрегата.

Сверху на байпасе вмонтируйте клапан – неважно, ручной он будет или автоматический. Он нужен для стравливания периодически образующихся в системе воздушных пробок

Клеммы следует направлять строго вверх. Само устройство, если оно принадлежит к мокрому типу, нужно монтировать горизонтально. Если этого не сделать – омываться водой будет только его часть, как следствие – повредится рабочая поверхность. В этом случае присутствие насоса в отопительном контуре бесполезно.

Циркуляционный агрегат и крепления нужно расположить в отопительном контуре закономерно, в правильной последовательности.

Перед началом работ слейте из системы теплоноситель. Если давно не чистили – произведите очистку, несколько раз промыв ее.

Сбоку основной трубы в соответствии со схемой вмонтируйте байпас – П-образный отрезок трубы со встроенным в его середину насосом и шаровыми кранами по бокам. При этом надо учитывать направление движения воды (оно отмечено стрелкой на корпусе циркуляционного устройства).

Каждое крепление и соединение надо обрабатывать герметиком – чтобы предотвратить утечку и сделать более эффективной всю конструкцию.

После закрепления байпаса заполните отопительный контур водой и проверьте его способность к нормальному функционированию. Если обнаружатся погрешности в работе или неисправности – их нужно устранять немедленно.

Как устроены циркуляционные насосы

Циркуляционный насос относится к центробежному типу приборов. Механизм агрегата заключен в корпус, который может быть выполнен из любого нержавеющего металла либо ударопрочного пластика. Корпус состоит из двух половинок. С одной стороны расположен электрический двигатель, с другой стороны находится камера для перекачки теплоносителя. Полости камеры оснащены выпусками. Они могут быть резьбовые или фланцевые.

Главный рабочий узел – крыльчатка, насаженная на керамический ротор. Вращаясь от привода – электрического двигателя, в трубопроводной магистрали отопительной сети она создает направленный поток рабочей жидкости. Все технические характеристики устройства зависят от конструкции, габаритов, внешних данных крыльчатки, скорости ее вращения.

Посредством выпусков помпа присоединяется к водяной магистрали. С одной и с другой стороны агрегат крепится к трубам через быстроразъемное соединение. Обычно этим соединением служит штуцер с накидной гайкой. Фланцевое соединение крепится четырьмя болтами с гайками, плоскими и пружинными шайбами. Между фланцами устанавливается уплотнительная прокладка из паронита либо термостойкой резины.

ВНИМАНИЕ! На разъеме, где соединяются две половинки, выполнены два отверстия для дренажа. Через них отводится конденсат, скапливающийся в статорной половине электрического двигателя

Закрывать дренажные отверстия категорически запрещено! Совершая монтаж теплового оборудования, также необходимо помнить, что крыльчатка должна располагаться в составе отопительной системы строго горизонтально. Саму помпу можно устанавливать в любом положении трубопровода относительно горизонтальной оси. Она может располагаться на горизонтальном участке трубопровода, вертикальном, под любым углом к горизонту. Но ось крыльчатки должна быть ориентирована строго в горизонтальной плоскости!

Устройство насоса

Главными элементами, из которых состоит циркуляционный насос, являются:

  • корпус из нержавеющей стали, бронзы, чугуна или алюминия;
  • роторный вал и ротор;
  • колесо с лопастями или крыльчатка;
  • двигатель.

Как правило, рабочее колесо – это конструкция из двух параллельных дисков, которые соединяются друг с другом посредством радиально выгнутых лопастей. В одном из дисков есть отверстие для протекания жидкости. Второй диск фиксирует крыльчатку на валу электродвигателя. Теплоноситель, проходящий через двигатель, выполняет функции смазки и охладителя для роторного вала в месте фиксирования рабочего колеса.

Поскольку статор двигателя находится под напряжением, он отделяется от ротора при помощи стакана, выполненного из нержавейки или углеродистого материала. Стенки стакана толщиной 0,3 мм. Ротор фиксируется на керамических или графитовых подшипниках для скольжения.

Важным элементом реакторного контура является главный циркуляционный насос (ГЦН). В системе мощной АЭС любого типа циркуляция теплоносителя в нормальной эксплуатации принудительная. Большая протяженность циркуляционного контура, составляющая, например, для каждой петли ВВЭР-1000 более 46 м, значительная скорость теплоносителя и стремление к компактности размещения оборудования приводят к значительным сопротивлениям, преодоление которых за счет естественной циркуляции возможно только при малой нагрузке — это и используется в аварийных ситуациях. ГЦН предназначен для работы при высоком давлении, но может работать и при низком — начиная с 2,0 МПа, что необходимо при пусковых операциях.

Основное требование, предъявлявшееся к ГЦН в начале развития атомной энергетики, сводилось к полному отсутствию протечек, что существенно усложняло и удорожало конструкцию насоса. Такие герметичные ГЦН по стоимости составляли заметную долю стоимости всей станции. Рабочее колесо, электродвигатель и вал были герметизированы в

общем корпусе, соединяемом с трубопроводами контура. Недостатком этих насосов являлся также их низкий КПД-60-65%. Для современных реакторных контуров такие насосы не используются, а применяются ГЦН с контролируемыми протечками среды, организованно возвращаемыми в контур. Для уменьшения таких протечек разработаны механические уплотнения вала насоса и относительно несложные вспомогательные контуры уплотняющей воды. Эти насосы вдвое дешевле герметичных в основном за счет перехода к выносному электродвигателю обычного исполнения. КПД таких насосов на 12 — 15 % больше герметичных. Так же как и для герметичных насосов использована одноступенчатая конструкция с одним рабочим колесом с консольным расположением его на вертикальном валу, обеспечивающим удобство обслуживания.

Циркуляционные насосы с механическим уплотнением вала (рис. 7.7) обеспечивают утечки ограниченные, относительно стабильные и контролируемые в эксплуатации. Гидравлическая часть насоса


Рис. 7.7. Установка циркуляционного насоса большой производительности с маховиком — ГЦН- 195 для АЭС с ВВЭР:

1 — вал электродвигателя; 2 — маховик; 3 — электродвигатель; 4 — соединительная муфта; 5 — радиально-упорный подшипник; 6 — узел уплотнения; 7 — корпус; 8 — опорные лапы

состоит из эллиптического корпуса, проточной части со всасывающим и нагнетательным патрубками, одностороннего рабочего колеса, консольно расположенного на валу ротора, направляющего аппарата и узлов уплотнения.

Насосный агрегат имеет следующие вспомогательные системы (рис. 7.8): масляную систему для подачи масла на смазку верхнего подшипника, состоящую из маслонасосов, маслоохладителей и фильтров; систему охлаждения элементов насосного агрегата и электродвигателя технической водой промежуточного контура; систему подпитки, предназначенную для запирания теплоносителя первого контура в зоне уплотнения вала насоса путем подачи в камеру уплотнения очищенного и дегазированного теплоносителя с давлением, превышающим давление в контуре. При этом часть уплотняющей воды через уплотнение поступает в контур, не допуская выхода наружу радиоактивной воды, а остальная часть сбрасывается в деаэратор подпитки контура для ВВЭР и в основной деаэратор для РБМК.


Рис. 7.8. Уплотнения циркуляционного насоса ГЦН-195:

1, 2 — отвод и подвод воды промконтура; 3 — отвод на дроссель; 4, 5 — сливы утечек воды и масла; 6, 7 — отвод и подвод масла; 8 — подвод запирающей воды

Для предотвращения нарушения целостности оболочек твэлов из-за перегрева необходима непрерывная циркуляция теплоносителя через активную зону не только при нормальном режиме, но и в аварийных ситуациях. Для продолжения циркуляции при временном обесточивании ГЦН с механическим уплотнением вала снабжают маховиком на валу электродвигателя насоса. При прекращении электропитания это обеспечивает продолжительность работы насоса до полного останова более одной минуты. На рис. 7.9 показано изменение подачи таких насосов


Рис. 7.9. Расход теплоносителя через ГЦН — 195 в зависимости от времени с момента прекращения электропитания

с момента прекращения электропитания. Из рисунка видно, что в течение 30 с циркуляция теплоносителя еще достаточна — расход по контуру ВВЭР уменьшается в 2,7 раза, после чего начинается переход на естественную циркуляцию.

Аналогичные ГЦН применяют и для РБМК. Основные данные для этих насосов приведены в табл. 7.3. Для ВВЭР и РБМК по-разному решается вопрос выбора числа ГЦН и их резервирования. Для ВВЭР каждый ГЦН обслуживает свою петлю. Большой диаметр соответствующего ГЦН каждой петли делает ненужным установку резервного ГЦН. В противоположность этому для РБМК ГЦН каждой половины реактора работают с общим всасывающим и общим напорным коллекторами (см. рис. 7.5). Это вынуждает предусматривать резервные ГЦН. Так, для РБМК устанавливают для каждой половины реактора по три работающих ГЦН и один резервный, все с одинаковой подачей, то есть всего для реактора — шесть работающих ГЦН и два резервных.

Таблица 7.3. Основные характеристики главных циркуляционных насосов для
ВВЭР (ГЦН-195) и РБМК-1000 (ЦВН-8)

Эксплуатация АЭС с ВВЭР-440 возможна не только при шести работающих ГЦН, но и при пяти, четырех и даже трех ГЦН с соответствующим снижением мощности. Работа менее чем с тремя ГЦН не допускается.

Насосные станции водоснабжения

Насосные станции водоснабжения играют одну из ведущих ролей в системах, которые обеспечивают подачу определенного расхода воды с нужным напором. От качества проекта, монтажа и точного подбора оснащения зависит удобство эксплуатации, оптимальные затраты при высокой надежности всей конструкции снабжения и отведения воды.

Классификация насосных станций

Система администрирования насосной станцией должна обеспечивать простоту и надежность ее работы. Выбор соответствующего способа определяется видом станции и ее расположением:

  • вручную — операторы непосредственно запускают устройство и контролируют его функционирование;
  • автоматически — по результатам показаний датчиков уровня воды в резервуарах, давления в трубопроводах и потребления воды;
  • полуавтоматически — оператор задает сигнал, а далее работа происходит в автоматическом режиме;
  • дистанционно — из диспетчерской за пределами территории площадки.

В проект закладывается способ управления, который определяется путем технического анализа.

Насосы, применяемы на станциях водоснабжения первого и второго подъема, циркуляционных и повысительных насосных станциях, классифицируют по устройству, способу установки и области применения. Здесь устанавливаются горизонтальные, вертикальные, центробежные и осевые насосы. Существует два типа сооружений, выбор которых зависит от высоты расположения воды в водозаборе:

  • насосы с положительной высотой всасывания;
  • насосы с отрицательной высотой всасывания, установленные с подпором (под залив).

Особенности рельефа и проектные данные непосредственно влияют на расположение машинного отделения. Исходя из заданных условий его изготавливают в следующем исполнении:

  • наземным;
  • полузаглубленным;
  • заглубленным (подземным).

Разделяют 3 категории, согласно которым соблюдается надежность и обеспеченность водоснабжением.

  1. I категория — остановка водоснабжения нежелательна и может привести к серьезному материальному ущербу (выхода из строя технологического оборудования, нарушения сложного техпроцесса);
  2. II категория — остановка водоснабжения возможна на время, необходимое для включения резервных агрегатов;
  3. III категория — остановка водоснабжения допустима на срок до суток.
Категория Максимальное время Численность обслуживаемых Максимальный срок снижения
Насосной станции остановки водоснабжения населенных пунктов водоснабжения на 30 %
I категория 10 минут Свыше 50 тысяч населения 3 суток
II категория 6 часов От 5 до 50 тысяч населения 10 суток
III категория 24 часа До 5 тысяч населения 15 суток

Если происходит авария, то при остановке деятельности всего оборудования включаются резервные агрегаты. Также ее работу прерывают для проведения текущего ремонта или замены установок. Требования, которым должны соответствовать станции разных категорий, возрастают по степени их надежности.

I категория надежности больше подходит для промышленных объектов.

Станции первых двух категорий обеспечиваются как минимум двумя самостоятельными источниками электроснабжения.

По выполняемым функциям и параметрам станции водоснабжения можно разделить на следующие виды:

  • насосные станции первого подъема;
  • насосные станции второго подъема;
  • насосные станции третьего, четвертого и последующих подъемов;
  • повысительные насосные станции (станции подкачки);
  • циркуляционные насосные станции.

Транспорт воды происходит по определенной схеме с помощью насосов, к которым подсоединены всасывающие трубы и напорные водоводы.

Насосные станции первого подъема

Насосные станции первого подъема всасывают воду из открытых или подземных источников и направляют ее на очистные сооружения, а при высоком качестве воды или при низких требованиях к качеству, сразу в водопроводную сеть, накопительные емкости или водонапорную башню. Функционирование станции происходит равномерно на протяжении суток, без перерывов. Ее производительность рассчитывают на средний часовой расход в дни значительного водопотребления.

Станции первого подъема бывают оснащены как минимум двумя ведущими насосами и одним или двумя резервными. И те и другие имеют отдельный всасывающий трубопровод.

Насосная станция второго подъема

Насосная станция второго подъема представляет собой систему накопительных емкостей и насосного оснащения. Она обеспечивает подачу чистой либо технической воды в водопроводную сеть населения и объектов промышленности, а также поддерживает требуемое давление в магистрали. Эффективность деятельности станции меняется на протяжении суток, поэтому производительность насосного оснащения рассчитывается на подачу заданного объема воды, соответствующего режимам ступенчатого потребления.

При проектировании и монтаже станции второго подъема желательно установить автоматическое и ручное управление. Бинарный принцип контроля обеспечивает:

  • стабильное давление в напорном водопроводе путем автоматической регулировки насосов;
  • экономию электроэнергии;
  • ограничение пусковых токов в линии электропередач;
  • отсутствие гидроударов в водопроводной магистрали, снижение вероятности аварий;
  • надежность работы в холодный период года;
  • уменьшение численности персонала по обслуживанию станции, создание удаленной диспетчерской службы.

Насосная станция второго подъема размещается чаще всего неподалеку от очистных сооружений.

Повысительные насосные станции (станции подкачки)

Данные станции обеспечивают нужный напор воды на отдельном участке водопроводной сети в многоэтажных жилых застройках или на индустриальных объектах. Они всасывают воду непосредственно из трубопроводов и не могут координировать ее подачу. Такая станция действует согласно принятой схемы водопотребления.

Станции подкачки представляют собой группу насосов, количество которых зависит от объема водопотребления. Станция оснащается основными и резервными насосами, которые включаются автоматически, если запуск основного не произойдет на протяжении 10 сек.

Циркуляционные насосные станции

Циркуляционные насосные станции встраивают в цепи оборотного водоснабжения. Они поставляют отработанную воду в охлаждающие устройства определенных технологических установок. Вид и число насосов определяются мощностью системы и применяющимися водоохладительными сооружениями.

Циркуляционные станции относят к I категории надежности. Остановки процесса их работы недопустимы. Они оснащаются резервным оборудованием, независимыми источниками электроснабжения, всасывающими и напорными коммуникациями, насосом, установленным под заливом. Такой насос требует заглубленное машинное отделение.

Циркуляционные насосы работают согласно графику технологического процесса производства.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *