Что такое эжектор в насосной станции: назначение и принцип работы

Также их применяют для увеличения напора перекачиваемой среды в различных системах. Кроме транспортировки чистой воды, существует группа промышленных агрегатов для дизельного топлива, мазута, а в химической отрасли — для подачи агрессивных жидкостей, в том числе насыщенных газом.

Виды

Ключевым звеном самовсасывающего агрегата является крыльчатка. От ее конструкции зависит принцип действия перекачивающего устройства. Различают следующие разновидности приборов:

• центробежный самовсасывающий насос. Его корпус имеет форму улитки с диффузором на выходном патрубке. Лопасти рабочего колеса загнуты в противоположном направлении относительно его вращения. При движении крыльчатки в центре создается область пониженного давления, в которую засасывается перекачиваемая жидкость из источника воды по шлангу. Лопасти создают центробежную силу, которая совместно с диффузором повышает давление и выталкивает воду через выходной патрубок. Перед стартом таких насосов требуется заполнить рабочую камеру водой;
• вихревой агрегат. Рабочим колесом такого насоса является импеллер. При его вращении, в дополнение к центробежной силе, происходит интенсивное образование и разрушение вихрей. Благодаря вихревому эффекту напор, создаваемый насосом, в 3–7 раз превышает этот показатель для центробежного устройства при одинаковых условиях. Эти модели применяют, когда нужен малый расход при большом напоре. Их не требуется заполнять водой перед запуском;
• центробежный самовсасывающий насос с эжектором. Струйный аппарат создает дополнительное разрежение во всасывающей трубе, которая опущена в источник, что благоприятствует подъему воды. Эффект достигается благодаря тому, что эжектор подает часть нагнетаемой жидкости на сторону всасывания.

Различают поверхностные насосы с эжектором, встроенным в корпус агрегата, который забирает воду с глубины до 8 м, и с внешним эжектором для всасывания жидкости с уровня более 8 м. Рассмотрим их устройство и особенности применения более подробно.

Насосы со встроенным эжектором

Нагнетательные агрегаты оборудуют внутренним эжектором для повышения надежности работы и обеспечения стабильности расходно-напорной характеристики. Это достигается благодаря тому, что такие модели могут работать при наличии воздуха во всасывающей магистрали.

Принцип работы насоса с эжектором основан на законе Бернулли, устанавливающем зависимость давления жидкости от ее скорости: при возрастании скорости воды в трубе давление в ней падает. Перед включением корпус насоса заполняется водой. В процессе рабочее колесо нагнетает среду в подающий патрубок, где она разделяется на два потока.

Один направляется потребителю, а второй — на вход в эжектор. В сужающемся сопле этой детали происходит увеличение скорости жидкости и падение давления в струе ниже атмосферного.

Если к входному патрубку насоса подсоединена труба, опущенная в источник водоснабжения, то под воздействием перепада между атмосферным давлением и давлением разрежения, создаваемым рабочим колесом и эжектором, вода из водоема поступает в камеру всасывания насоса, а далее — в смесительную секцию. Здесь она смешивается со струей эжектора, а затем замедляется в диффузоре с повышением давления. После этого та часть воды, которая поднята из источника, поступает к потребителю. Другая же возвращается на вход в эжектор.

Насос с внешним эжектором

В такой модели струйный аппарат размещается на глубине в скважине или в колодце. Всасывающий патрубок насоса соединяется трубой с выходом эжектора, а нагнетательный трубопровод разветвляется на два. Первый предназначен для подачи поднимаемой воды потребителю, а второй опущен в скважину и соединен с соплом эжектора. Приемная камера служит для забора поднимаемой жидкости.

При обустройстве скважины таким способом не рекомендуется делать глубину зеркала воды относительно уровня земли выше 15 м.

Особенности

Преимущества, из-за которых потребители выбирают самовсасывающее оборудование:

• возможность размещения вне источника воды, например в цоколе или подвале здания либо на оголовке скважины;
• простота обслуживания, так как все компоненты устройства находятся на земле и доступны к осмотру и ремонту;
• более высокая мощность электродвигателя по сравнению с погружными моделями.

Главным отличием всасывающих насосов от других типов нагнетательного оборудования является автоматический дренаж воздуха. Например, если в случае снижения уровня воды в источнике происходит завоздушивание скважинного насоса и его отключение поплавковым клапаном, то при использовании самовсасывающего устройства воздух удаляется самостоятельно через клапан обратного типа (сапун) из верхней части корпуса. Если скважина не оснащена поплавковым клапаном, то при работе погружного насоса в режиме «сухого хода» просто сгорит его электромотор.

Центробежные

Насосы данного типа изготовляются из чугуна, нержавеющей стали и пропилена, что обеспечивает длительный срок службы агрегатов (до 20 лет). К другим их преимуществам относятся низкий уровень шума, способность перекачивать жидкости, содержащие небольшие механические частицы, и удачная конструкция, которая позволяет легко производить техническое обслуживание и ремонт.

Обязательным условием применения центробежных разновидностей является необходимость заполнения корпуса жидкостью перед запуском и установка на входной магистрали обратного клапана, чтобы вода не вытекала. При возникновении воздушной пробки насос перестает качать. Это его основной недостаток.

Вихревые

Недостаток, присущий центробежным моделям, отсутствует в вихревых приборах. Они перекачивают смесь воды и воздуха без потери рабочих характеристик. Следует выделить и другие достоинства вихревых насосных агрегатов по сравнению с центробежными:

• отсутствует необходимость заполнения корпуса жидкостью перед пуском;
• более высокий напор (в 5–7 раз);
• компактность;
• низкая стоимость.

Минусы вихревых конструкций — низкий КПД (до 45 %), большое энергопотребление и необходимость фильтрации перекачиваемой жидкости. По этим причинам они предпочтительны для периодического использования, когда кратковременно требуется подать воду на большое расстояние или создать максимальный напор (тушение пожаров, полив огорода и т. д.).

Эжекторные

Преимущество модели со встроенным эжекционным устройством — заводская готовность модуля к работе. Еще одним плюсом насоса с эжектором является увеличение глубины подъема в 2–3 раза и повышение напора. Однако его работа сопровождается необходимостью возврата части воды в скважину. А это снижает производительность на 30–40 % по сравнению с агрегатом без эжектора.

Другой недостаток — сильный шум и вибрации, из-за чего допускается установка только в специальных помещениях, удаленных от жилья. Для снижения громкости работы также можно использовать схему включения самовсасывающего насоса с погружным эжектором.

Схемы установки

Чтобы организовать систему полива с помощью поверхностного насоса, потребуются подающая и всасывающая магистраль с обратным клапаном, запорная арматура и распылители.

Обустройство водоснабжения жилого дома потребует уже комплектации насосной станции, в состав которой необходимо включить следующие компоненты:

• насос поверхностный самовсасывающий. При выборе модели по каталогу учитывают мощность и производительность, которые должны соответствовать глубине подъема, удаленности источника воды от дома, потребляемому расходу жидкости. Обращают внимание на минимальный напор, развиваемый насосом (давление в домашнем водопроводе обычно около 3 бар). Учитывают шумовые характеристики: центробежные более массивны, работают тише вихревых агрегатов и допускают работу с мелкими взвесями, но требуют предварительного заполнения водой. В России приобрести самовсасывающие насосы ведущих европейских производителей можно с доставкой по приемлемым ценам у официальных дистрибьютеров, например в компании «РЕБАЙ»;
• гидроаккумулятор. Представляет собой бак, объем которого выбирается в зависимости от потребляемого расхода. Функционал емкости включает также поддержание требуемого давления в системе трубопроводов с помощью встроенной мембраны, что обеспечивает подачу воды под давлением потребителям без включения насоса после каждого открывания крана. Это сберегает насос и продлевает его ресурс;
• всасывающий трубопровод. Один конец трубы или шланга подсоединен к входному патрубку насоса, а другой оснащен обратным клапаном и размещен в скважине. Это уменьшает количество воды, необходимое для заполнения корпуса агрегата перед началом работы и предотвращает ее вытекание при запуске;
• выходную трубу. Соединяет напорный патрубок насоса с гидроаккумулятором. Конструкция гибкой подводки должна соответствовать по проходному сечению диаметру выходного патрубка насоса и бака-накопителя.

Для удобства управления насосная станция может быть оснащена средствами измерения давления жидкости, фильтрами и запорной арматурой.

Чтобы работа системы была безукоризненной, монтаж всасывающей магистрали следует выполнять с тщательным соблюдением следующих требований:

• длина должна быть минимально возможной (не более 20 м). В составе магистрали не допускаются изгибы сложной геометрии, чтобы снизить потери напора;
• при подъеме жидкости с глубины более 4 м желательно увеличить диаметр всасывающей линии. Например, для центробежного насоса модели JSWm 1AX фирмы Pedrollo компания-изготовитель рекомендует увеличить диаметр подводящей трубы до 40 мм (у всасывающего патрубка агрегата d = 1’’);
• соединения трубы с агрегатами и арматурой должны быть герметичными, чтобы исключить подсос воздуха в систему и поломку центробежного насоса.

Трассировку всасывающей магистрали следует выполнять с положительным уклоном не менее 1 % в сторону насоса, чтобы создать условия для выхода воздуха через его корпус.

Роль эжекторов в работе насосных систем: где и как их использовать

Эжекторы являются функциональными устройствами, которые применяются для создания вакуума, смешивания потоков жидкости или газа, а также для транспортировки вещества в насосных системах. Их конструкция базируется на принципе использования энергии движущейся среды для перекачки другой.

Состоит эжектор из сопла, камеры смешивания и диффузора, где последовательно происходит ускорение, взаимодействие и восстановление давления рабочей жидкости. Основные параметры, определяющие эффективность, включают геометрические размеры частей, давление на входе и расход перекачиваемой среды.

При выборе эжектора необходимо учитывать его совместимость с конкретной системой. Для жидкостных сред рекомендуется выбирать модели, выполненные из материалов, устойчивых к коррозии, таких как нержавеющая сталь или бронза. Если предполагается работа с агрессивными веществами, то целесообразно рассмотреть устройства с покрытием из полиэтилена или полипропилена.

Размеры сопла и диффузора должны соответствовать расходу жидкости. Для достижения оптимальных показателей рабочий расход следует выбирать с запасом не менее 15 процентов от предполагаемой максимальной нагрузки. Диаметр входного отверстия подбирается на основании гидравлических расчетов, чтобы избежать чрезмерного снижения давления в системе.

Одним из распространенных случаев применения эжекторов является обеспечение стабильной работы вакуумных насосов. При откачке больших объемов паров и газов эжектор создает начальное разрежение, которое способствует увеличению производительности системы.

В вакуумных системах с абразивными или липкими включениями рекомендуется устанавливать эжекторы из износостойких материалов, например, из специального сплава с высокой твердостью. Важно учитывать, что длина соединительных трубопроводов между эжектором и насосом не должна превышать трех метров, чтобы избежать значительных потерь давления.

Материалы корпуса должны быть термостойкими и обеспечивать надежность работы в течение всего срока эксплуатации. При проектировании таких систем необходимо учитывать, что оптимальная установка эжектора производится в верхней части контура, чтобы обеспечить эффективный сбор газов.

Для транспортировки жидкостей с твердыми включениями, таких как песок или шлам, эжекторы также находят свое применение. В таких случаях особое внимание уделяется выбору диаметра камеры смешивания, чтобы предотвратить засорение.

Важно учитывать, что рабочее давление не должно превышать 1,5 атмосфер, чтобы избежать повреждения внутренних элементов. В некоторых системах для увеличения срока службы используются эжекторы с керамическими вставками, которые обладают повышенной износостойкостью.

В нефтехимической промышленности эжекторы применяются для транспортировки легких фракций и удаления газов из реакторов. Здесь важно учитывать требования к герметичности и устойчивости к воздействию химически активных веществ. Для подобных задач используются модели с высокой степенью герметизации, выполненные из легированных сталей.

Расчет давления подачи необходимо производить с учетом характеристик транспортируемой среды и длины магистрали. Для повышения эффективности могут устанавливаться эжекторы с несколькими ступенями, обеспечивающие более высокий уровень вакуума.

Эжекторы в пожаротушении играют важную роль при заборе воды из открытых источников. В таких случаях они позволяют быстро организовать подачу жидкости к насосной станции. Для этих целей выбираются устройства с увеличенным входным отверстием и корпусом из алюминия или его сплавов, чтобы облегчить вес конструкции.

При этом напор воды на входе должен составлять не менее 2,5 атмосфер, чтобы обеспечить подачу на высоту до 10 метров. Следует учитывать, что эксплуатация в условиях низких температур требует предварительного слива жидкости из корпуса, чтобы избежать его повреждения.

В системах циркуляции охлаждающей воды эжекторы используются для предотвращения образования воздушных пробок. Установка производится в точках с пониженным давлением для создания равномерного потока.

Для таких целей подходят модели с регулировкой сопла, позволяющей адаптировать производительность устройства под текущие нужды системы. Важно следить за состоянием фильтров, установленных перед эжектором, чтобы избежать попадания загрязнений, снижающих эффективность работы.

Эжекторы требуют регулярного обслуживания. Проверка состояния сопел и диффузоров должна проводиться не реже одного раза в квартал. При наличии отложений или загрязнений элементы очищаются с использованием мягких щеток или химических средств, совместимых с материалом устройства.

Замена изношенных частей производится по мере необходимости, но не реже одного раза в три года для обеспечения стабильной работы системы.

При установке важно соблюдать правильность соединений с трубопроводом. Герметизация выполняется с помощью резьбовых уплотнителей или прокладок из устойчивых к температурным и химическим воздействиям материалов. При монтаже эжектора на вертикальном участке трубопровода следует предусмотреть фиксацию, исключающую его смещение при гидравлических ударах.

Эжекторы, используемые в промышленных условиях, должны соответствовать установленным нормативным требованиям. Согласно стандартам, давление на входе должно выдерживаться в пределах проектных значений с отклонением не более 5 процентов.

Важно учитывать требования к шумности, если оборудование используется в закрытых помещениях. Для таких случаев могут применяться модели с шумопоглощающими элементами.

В условиях нестабильного водоснабжения эжекторы способны компенсировать перепады давления, поддерживая работу насосов. Их применение особенно эффективно в системах, где использование дополнительного оборудования ограничено по техническим или финансовым причинам.

Правильно подобранное устройство способно существенно повысить надежность всей насосной установки.

Чем отличается инжектор от эжектора

Инжектор и эжектор — разновидности струйного насоса. Различия между ними заключаются в особенностях их работы.

Нравится
Tweet
Send
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции

Струйный гидравлический насос — аппарат, основанный на принципе обмена механической энергией между потоками с высоким и низким давлением. Совместим с жидкими, газообразными, сыпучими веществами. Если насос что-то закачивает или распыляет, то это инжектор. Если же прибор что-либо откачивает, то это эжектор. Конструкция гидравлического агрегата проста.

В самом облегченном виде она состоит из двух скрепленных трубок, в ней нет движущихся деталей, электрооборудования. Это упрощает обслуживание и повышает надежность.

Устройство эжектора

Эжектор — устройство, передающее кинетическую энергию среды с большей скоростью к среде с меньшей при их соединении. Вместе с вакуумным насосом аппарат увеличивает напор всасываемой жидкости. Нередко его применяют как смеситель на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях. Работа эжекторного насоса основана на принципе Бернулли. Упрощая, его можно сформулировать так: давление течения с меньшей скоростью движения выше, а с высокой, наоборот, ниже. То есть поток с высоким давлением в трубе вызывает всасывание потока в патрубке с низким. Эжекторное приспособление состоит из следующих элементов:

1. трубы с сужающимся соплом, куда поступает эжектирующая субстанция;
2. патрубка, куда всасывается эжектируемая жидкость-/газ;
3. камеры, где они смешиваются;
4. узкого цилиндрического горла;
5. более широкого диффузора;
6. выходной трубки, соединяющейся с главным трубопроводом.

Схема работы выносного эжектора

1. Рабочий поток всасывается в главную трубу с соплом.
2. В патрубке резко падает давление. Как только скорость движения пассивной среды достигает определенной отметки, в камере формируется вакуум. То есть давление становится ниже атмосферного. Это ведет к засасыванию жидкости-/пара из патрубка.
3. Эжектируемая и эжектриующая среды встречаются в камере, где обмениваются кинетической энергией. При поступлении в диффузор она превращается в потенциальную энергию сжатия. Под её действием вещество поступает в выходную трубку.

Принцип работы инжектора

1. равнофазные (газ-газ, пар-пар, жидкость-жидкость);
2. разнофазные (газ-жидкость, жидкость-газ);
3. изменяющейся фазности (пар-жидкость, жидкость-пар).

Соответственно, инжектор используют в составе различной аппаратуры. Его применяют в горной промышленности, на электростанциях, в машиностроении; в качестве составной части котельного оборудования — в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

Схема работы инжектора

1. Подают пар, который конденсируется на охлажденных стенках.
2. Из-за разности давлений вода из резервуара поднимается в инжекторную полость.
3. Пар расширяется и тянет за собой водный поток дальше в камеру смешения.
4. Состав из конденсированного пара и воды устремляется вперед по расширяющемуся конусу. Там его скорость превращается в давление.
5. Это помогает ему преодолеть сопротивление клапана (выходной трубки), проходя через который он поступает в котел.

Конструкция инжектора (форсунки) в автомобильных двигателях отличается большей сложностью, включает движущиеся элементы.

В чем разница

1. Принцип действия. Эжектор откачивает газ-/пар-/жидкость, а инжектор, наоборот, распыляет.
2. Конструкция. Инжекторная система может быть усложнена по сравнению с эжекторной, хотя в своей основе они идентичны.
3. Сфера применения. Эжектор применяют в паре с вакуумным насосом, инжектор — с котельным оборудованием, автомобильными двигателями и др.