насос с открытой крыльчаткой

Когда говорят про насос с открытой крыльчаткой, многие сразу представляют что-то устаревшее, для грязных сред, и считают его простым и дешёвым решением на все случаи. Это первое и, пожалуй, самое распространённое заблуждение. На деле, выбор между открытым и закрытым рабочим колесом — это не вопрос цены, а вопрос правильного применения. Я сам долго думал, что они почти взаимозаменяемы, пока не набил шишек на конкретных объектах. Особенно это касается литейного производства, где перекачиваются суспензии, шламы, жидкости с твёрдыми включениями. Тут как раз и кроется главный нюанс.

Конструктивная суть и область, где альтернатив нет

Главное отличие — в конструкции рабочего колеса. У насоса с открытой крыльчаткой лопасти не закрыты дисками с обеих сторон. Это создаёт большие зазоры и, как следствие, сниженную эффективность по напору и КПД по сравнению с закрытыми колёсами. Но! Именно эти зазоры и дают ключевое преимущество — способность пропускать крупные абразивные частицы, волокна, комки без заклинивания. Закрытое колесо в таких условиях просто встанет или быстро сотрётся.

Поэтому, когда на том же литейном участке нужно откачать воду из зумпфа после гидроочистки отливок, где плавает песок, окалина, кусочки стержней, — это его территория. Или перекачка глинистой пульпы. Ставить тут центробежный насос с закрытым колесом — значит менять его или чистить каждую неделю. Видел такие попытки — итог всегда плачевен.

Интересный момент с вязкостью. Казалось бы, открытое колесо должно справляться лучше. Но нет, при значительном росте вязкости его эффективность падает ещё катастрофичнее, чем у закрытого. Для действительно вязких сред уже нужны другие типы насосов — винтовые, например. Это важно понимать, чтобы не совершить ошибку.

Опыт из литейного цеха: практика против теории

У нас на производстве, в ООО Шицзячжуан Хуатэен Шэньюань Машиностроение, есть несколько таких агрегатов. Один, например, работает на участке регенерации песка. Там циркулирует водопесчаная смесь после выбивки форм. Среда абразивная, плюс есть риск попадания мелких металлических включений. Насос с открытым рабочим колесом здесь отрабатывает свой ресурс полностью, хотя износ, конечно, выше. Ключевое — он не выходит из строя внезапно, давая время на плановое обслуживание.

А вот на линии ЛГМ (литьё по выплавляемым моделям) мы от них отказались. Там требуется перекачка чистых связующих, суспензий для обмазки, но без крупных включений. Точность поддержания давления и расхода важнее. Здесь насос с открытой крыльчаткой проигрывает в стабильности, его характеристики ?плывут? из-за тех же зазоров. Поставили многоступенчатые насосы с закрытыми колёсами — проблемы ушли.

Ещё один нюанс — кавитация. Из-за особенностей гидравлики открытые колеса к ней чуть более чувствительны. При проектировании всасывающей линии для такого насоса запас по NPSH лучше закладывать с небольшим запасом, особенно если температура жидкости высокая. Учились на своём опыте, когда на одном из старых участков насос начал сильно шуметь и терять подачу. Оказалось, подрос уровень в приёмной ёмкости, изменились условия всасывания.

Миф о простоте обслуживания и реальные затраты

Часто пишут, что обслуживать такие насосы проще — снял крышку, и колесо доступно. Это правда лишь отчасти. Да, визуально оценить износ лопастей или очистить засор легко. Но из-за работы с абразивами износ идёт не только по лопатям, а по всем зазорам — и по корпусу, и по защитным вставкам. Со временем зазоры увеличиваются, производительность падает. Просто почистить уже не поможет, нужна регулировка или замена изнашиваемых элементов.

Поэтому экономия на покупке такого насоса может быть съедена стоимостью расходников и частотой их замены. Выгодно это только там, где его применение оправдано средой. Если же качать через него условно чистую воду, то низкий КПД выльется в перерасход электроэнергии, который за год-два ?съест? разницу в цене с более эффективным насосом.

У нас на сайте htsycasting.ru в разделе про оборудование для литья сердечников и линии смесеприготовления как раз косвенно видна эта логика. Для каждого процесса подбирается своя техника. Там, где в смеси есть крупные включения от стержней или комки глинистого песка, без открытого колеса не обойтись. А для подачи жидкого связующего из ёмкости в смеситель — уже совсем другие требования.

Выбор и спецификация: на что смотреть кроме слова ?открытый?

Материал — это первое. Для абразивных сред чугун не всегда подходит, особенно для лопастей. Хромистый чугун, износостойкие стали, полиуретановые покрытия — вариантов много. Мы, например, для пескоструйной гидроочистки используем колеса с наплавкой твердым сплавом. Стоит дороже, но межремонтный период увеличивается в разы.

Конфигурация лопастей. Они бывают с двумя-тремя лопастями, радиальными или наклонными. Для сред с длинноволокнистыми включениями лучше малое число лопастей, чтобы не наматывались. Для песка — можно больше. Это тонкая настройка под конкретную задачу, которую каталоги часто не отражают. Приходится консультироваться с инженерами завода-изготовителя, описывая точный состав перекачиваемой среды.

И самое важное — не переразмеривать насос. Частая ошибка — взять с большим запасом по производительности. Насос с открытой крыльчаткой при работе на слишком низкой для его кривой характеристик точке будет иметь ещё большие внутренние перетечки, повышенный износ и риск кавитации. Лучше выбрать модель, рабочая точка которой находится в середине её эффективного диапазона.

Итог: инструмент для своей ниши, а не панацея

Так что, возвращаясь к началу. Насос с открытой крыльчаткой — это не архаика, а специализированный инструмент. Его место — там, где есть риск заклинивания или где регулярная прочистка закрытого колеса экономически невыгодна. Литейное производство, горно-обогатительные фабрики, некоторые этапы в ЖКХ — его законные области.

В нашем цехе, с его тремя линиями по производству смоляного песка и двумя линиями глинистого песка, такие насосы нашли своё чёткое применение. Но их не больше, чем нужно. Каждый стоит на своём технологическом месте, подобранный под конкретную среду, что подтверждается и нашим лабораторным контролем свойств смесей.

Поэтому главный совет — не гнаться за универсальностью. Если в жидкости есть твёрдые включения размером больше нескольких миллиметров — стоит серьёзно рассматривать этот вариант. Если же среда относительно чистая, а важны КПД и стабильность параметров — ищите другие конструкции. Всё просто и сложно одновременно, как и обычно в практике.