2023-11-02 13:21:16 
Jak działają pompy odśrodkowe?
Pompy odśrodkowe wytwarzają ciśnienie cieczy w wyniku przyspieszenia jej cząstek przez odpowiednio ukształtowany wirnik obracający się z dużą prędkością. Wytworzona w ten sposób siła odśrodkowa wywołuje wzrost ciśnienia na styku z korpusem, a obwodowy kanał umożliwia odprowadzenie wody do rury tłocznej.
Pompy te, to najczęściej wykorzystywanego rodzaj takich urządzeń do standardowych zastosowań w budownictwie w zakresie dostarczania wody do budynków, a niekiedy również do usuwania ścieków, awaryjnego odwadniania oraz szeregu zastosowań pomocniczych w obiegach zamkniętych.
Instalowane typy pomp charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi parametrami użytkowymi, do których w szczególności należą tzw. wysokość podnoszenia oraz wydajność przepływu wody. Parametry te są ze sobą ściśle powiązane i maksymalną wydajność uzyskamy przy minimalnej wysokości podnoszenia i na odwrót.
Dlatego przy ocenie przydatności pompy do konkretnych zastosowań należy zawsze korzystać z wykresu wydajności w funkcji ciśnienia, co wiąże się również z zapotrzebowaniem mocy do jej napędu.
Dla wyjaśnienia trzeba rozróżnić podawaną przez producenta tzw. wysokość podnoszenia od ciśnienia uzyskiwanego na wylocie pompy. Zróżnicowane to dotyczy głównie pomp ssących, w których wysokość podnoszenia (bez uwzględnienia oporów przepływu) jest suma geometryczną wysokości zasysania i wysokości tłoczenia.
Ponieważ pompy te najczęściej „obsługują” instalacje wodne, to ze względu na gęstość właściwą tego medium przyjmowaną na poziome 1 000 kg/m3, w praktyce przelicza się ją na wskaźnik odpowiadający 10 m słupa wody, który wytwarza parcie 1 bara (0,1 MPa).
Ze względu na mechanizm wywoływania zjawiska ssania, jego maksymalna wartość jest zatem ograniczona do teoretycznej wartości również 10 m H2O, gdyż wywołuje je ciśnienie atmosferyczne naciskające na swobodne lustro wody, a żadna pompa nie może wytworzyć absolutnej próżni.
W efekcie przy przeciętnym ciśnieniu atmosferycznym o wartości 1000 hPa, wysokość ssania zawsze będzie poniżej tej wartości , a ze względu na szereg innych niekorzystnych zjawisk przy przypływach podciśnieniowych standardowo przyjmuje się max. wysokość ssania na poziomie 7 m określoną jako odległość od osi wirnika pompy do stabilnego poziomu lustra czerpanej wody.
Zatem przykładowo pompa o wysokości podnoszenia np. 50 m pracujące w trybie zasysania z głębokości 5 m, teoretycznie pozwoli na wytworzenie ciśnienia na wylocie odpowiadające 45 m słupa H2O, czyli ok. 4,5 bar (0,45 MPa). Problem ten nie dotyczy tzw. pomp zatapialnych (zanurzonych w wodzie) jak również pracujących w obiegu zamkniętym np., w instalacji c.o.
Ze wyglądu na sposób przetłaczania pompy wirnikowe są wrażliwe na transportowane z cieczą zanieczyszczenia, które występują przy czerpaniu wody studziennej, przetłaczaniu ścieków czy odwadnianiu zalanych obszarów. W pewnym zakresie są one chronione przed uszkodzeniem poprzez zastosowanie odpowiednich sit, ale twarde drobiny (zwłaszcza piasek) przenikają do pompy, co znacznie skraca jej żywotność.
Przy niestandardowych zastosowaniach niekiedy trzeba tez uwzględnić dopuszczalną temperaturę pracy jak i odporność na agresywne oddziaływanie cieczy np. przy przetłaczaniu kondensatu z kotłów.
W postaci użytkowej pompy wirnikowe oferowane są w wielu odmianach, ale do najczęściej wykorzystywanych należą pompy klasyfikowane jako zasysające, głębinowe, zatapialne czy obiegowe.
Pompy zasysające
Pompy zasysające to głównie urządzenia kompletowane jako kompaktowe zestawy hydroforowe, w których oprócz pompy jedno- lub wielo - stopniowej, zawierają aparaturę sterującą oraz zbiornik przeponowy. Wykorzystywane są do zasilania w wodę domów czy gospodarstw i umieszczane wewnątrz budynku - najczęściej w piwnicy.
Oczywiście mogą być instalowane tylko w przypadku dostępu do studni o stabilnym poziomie wody na wysokości umożliwiającym jej zasysanie i o dostatecznej wydajności napływu, w której umieszczany jest jedynie wąż ssący zakończony filtrem i zaworem zwrotnym.
Takie standardowe pompy często niepoprawnie nazywane są samozasysającymi, choć w rzeczywistości nawet odmiany tych pomp z układem odpowietrzania, nie są całkowicie samozasysające - w każdym przypadku przy uruchomieniu wymagają zalania pompy i jedynie różna może być ilość wody potrzebna do jej uruchomienia.
Oczywiście po pierwszym cyklu pracy, pompa będzie „startować” bez konieczności każdorazowego zalewania, gdyż przed zapowietrzeniem po stronie ssącej chroni zawór zwrotny utrzymujący wodę w rurze.
Natomiast ze względu na mobilne wykorzystanie, dość kłopotliwe będzie wykorzystanie takich pomp jako tzw. pompy ogrodowej zasilającej np. zraszacze wodą pobieraną ze stawu czy innego zbiornika bądź studni. Przy takim przeznaczeniu uzasadnione jest korzystanie z pomp z układem „pseudo – samozasysających”, gdyż pompa ta przy każdym uruchomieniu z reguły wymagają zalania tylko stosunkowo niewielką ilością wody.
Pompy głębinowe
Pompy głębinowe to urządzenia umieszczane najczęściej w wierconych studniach o dużej głębokości, a przy ich wyborze decyduje przede wszystkim średnica istniejącej rury osłonowej - najmniejsza, wewnętrzna musi pozwolić na wprowadzenie pompy 2-calowej, co odpowiada przelotowi o rozmiarze przynajmniej 70 mm.
Budowa pompy głębinowej GTC.2.23 o średnicy 3,5". fot. Hydro-Vacuum S.A
Pompy te charakteryzują się wysokimi parametrami pracy, a wytwarzanego ciśnienia może sięgać nawet ponad 10 bar (1MPa) i przy wydajności rzędu kilkudziesięciu litrów na minutę. Dodatkowo mogą być wyposażone w szereg układów zabezpieczenia przed przegrzaniem, przeciążeniem czy suchobiegiem, ale w razie awarii dość kłopotliwe będzie ich wyciągnięcie.
Pompy zatapialne
Pompy zatapialne to uproszczona wersja pomp głębinowych wykorzystywana głównie do przetłaczania wody w przypadku zalań, czy np. utrzymywania niskiego poziomu wód gruntowych w systemach drenażowych. Zależnie od wielkości prześwitu w wirniku będzie przystosowana do pompowania wody czystej lub brudnej, a w wersji i z rozdrabniaczem również do przetłaczania ścieków.
Najczęściej zintegrowana jest z wyłącznikiem pływakowym, co umożliwia automatyczną regulację poziomu czerpanej wody. Z reguły nie pozwalają one na uzyskanie wysokich ciśnień - najczęściej to 0,7-1,5 bara, co uniemożliwia na wykorzystanie ich. np. do zasilania zraszaczy, ale za to charakteryzują się znaczną wydajnością ponad 100 l/min. przy minimalnej wysokości podnoszenia.
Pompy obiegowe
Pompy obiegowe montowane w domowych instalacjach centralnego ogrzewania jak i c.w.u. charakteryzują się stosunkowo niewielką wysokością podnoszenia przetłaczanej cieczy – (najczęściej w zakresie 4-6 m) i wydajnością do ok. 2 m3 na godzinę.
Jednak zasadnicza różnica w porównaniu z pompami wodociągowymi to długotrwałość ich pracy - praktycznie działają przez cały czas oraz pożądana płynna regulacja ich wydajności znacząco wpływająca na zmniejszenie zużycie energii elektrycznej.
Istotna zmiana w sposobie regulacji pomp obiegowych nastąpiła po upowszechnieniu się sterowania elektronicznego silników indukcyjnych za pośrednictwem inwertora.
Zwartą i bezobsługową konstrukcję pompy obiegowej uzyskuje się dzięki technologii bezdławicowej, gdy wirnik silnika i pompy umieszczone są na wspólnym wale, z wirnikiem zanurzonym w przetłaczanym płynie, co jednocześnie zapewnia smarowanie ślizgowego ułożyskowania i chłodzenie.
Zależnie od przeznaczenia (instalacja c.o. czy też do wody pitnej) korpus pompy wykonuje się z żeliwa albo stali nierdzewnej bądź mosiądzu. Za sterowanie praca pompy odpowiada moduł elektroniczny zawierający przemiennik częstotliwości, który pozwala na zmian prędkości obrotowej silnika w szerokim zakresie poprzez układ regulacji automatycznej.
Autor: Redakcja BudownicwaB2B
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcie: Dambat/IBO
Komentarze