Горизонтальные и вертикальные центробежные насосы: ключевые различия и руководство по выбору

Два инженера работают на химическом заводе с одинаковым технологическим процессом: 120 м3/ч 30% серной кислоты на высоте 20 м. Один возвращается с горизонтальным насосом на опорной плите пола. Другой указывает на вертикальный насос, подвешенный внутри резервуара. Оба используют жидкость, но площадь их установки, надежность запуска и затраты на техническое обслуживание резко различаются. Разница между горизонтальными и вертикальными центробежными насосами не является вопросом личных предпочтений — это решение о том, как ваше предприятие будет использовать площадь помещения, избегать кавитации и оплачивать будущий ремонт.

На самом базовом уровне вертикальный погружной насос можно опустить в яму, при этом горизонтальный насос прикручен к салазкам. Этот простой геометрический выбор влияет на чистую положительную высоту всасывания насоса (NPSH), конфигурацию его уплотнения и способ открытия его для обслуживания.

Конструктивная разница между горизонтальными и вертикальными центробежными насосами

Начните с оси вала. Горизонтальный центробежный насос имеет вал, параллельный земле, и рабочее колесо, расположенное в спиральном корпусе, поддерживаемом опорной плитой. Жидкость поступает через всасывающее сопло с одной стороны и выходит через выпускное сопло сверху. Вертикальный центробежный насос имеет вал, перпендикулярный земле. Во многих конструкциях рабочее колесо и нижний комплект подшипников погружены в жидкость, а двигатель остается над монтажным фланцем.

IH Одноступенчатый коррозионностойкий центробежный насос одинарного всасывания Этот горизонтальный насос, разработанный в соответствии с ISO2858, перекачивает агрессивные жидкости без твердых частиц при температуре до 105°C. Широкий диапазон технических характеристик и эффективность делают его идеальным решением для химической и нефтехимической промышленности. Посмотреть продукт →

Только эта ориентация определяет, как запускается насос. Горизонтальному насосу в промышленных условиях обычно требуется затопленная система всасывания или заливочная система для удаления воздуха из корпуса перед запуском. Вертикальный насос с погружным рабочим колесом по своей конструкции является самовсасывающим, поскольку жидкость уже присутствует вокруг рабочего колеса при запуске двигателя. Для службы перекачки с плохими условиями всасывания эта разница часто является решающим фактором.

Площадь установки и площадь пола

Если площадь пола недостаточна, вертикальный насос выиграет еще до того, как вы посмотрите на кривую производительности. Горизонтальному насосу необходима зона расширения опорной плиты, пространство для прямого прохождения всасывающего трубопровода и место сбоку, чтобы механик мог поворачивать корпус подшипника. Вертикальный насос подвешивается непосредственно на кромке резервуара или опорном кронштейне, поэтому он вообще не занимает места на полу.

Вертикальный погружной насос FY с длинным валом для агрессивных жидкостей Этот вертикальный погружной насос экономит пространство и упрощает установку в существующих отстойниках. Он соответствует стандартам ISO2858 и ISO5199, выдерживает температуры от -20°C до 180°C и подходит для агрессивных сред без абразивных твердых веществ. Посмотреть продукт →

По нашему опыту, замена горизонтального насоса на вертикальный насос с длинным валом в существующем отсеке дамбы может освободить 60% площади пола насосной камеры. Этой площади часто бывает достаточно, чтобы переместить дозировочную установку или вторичную защитную емкость в один и тот же корпус.

Вертикальные насосы действительно требуют затрат: им необходим зазор над монтажным фланцем, чтобы тянуть вращающийся элемент, и им часто требуется более высокая подъемная проушина на подъемнике. Для внутренних бюветов с низким потолком такая высота над головой может стать ограничением.

NPSH и гидравлические характеристики горизонтальных и вертикальных насосов

Горизонтальные насосы надежны, когда подача всасывания находится выше средней линии насоса, но они становятся уязвимыми для кавитации, когда источник жидкости находится ниже насоса. Каждый метр высоты всасывания снижает доступный NPSH примерно на 10 кПа для водоподобных жидкостей. Вертикальные насосы устраняют эту потерю, оставляя рабочее колесо погруженным, а это означает, что их доступный NPSH начинается с давления на поверхности жидкости, а не с высоты насоса.

Горизонтальный химический насос CZ с повышенной эффективностью и кавитационными характеристиками Этот горизонтальный насос соответствует стандартам DIN 24256 и ISO2858 и обеспечивает повышенную эффективность и NPSH по сравнению с моделями IH. Он работает с чистыми или слегка загрязненными жидкостями в широком диапазоне температур, что делает его универсальным для химических процессов. Посмотреть продукт →

Для горячего или летучего химического вещества эта разница имеет решающее значение. Рассмотрите возможность применения серной кислоты при температуре от 60 до 80 C. Горизонтальному насосу, установленному на полу отстойника, может потребоваться большая сливная труба и резервуар предварительной заливки только для обеспечения NPSH. Вертикальный насос в том же отстойнике часто может использовать двигатель меньшего размера, поскольку сторона всасывания уже положительна.

Сравнение затрат на техническое обслуживание и жизненный цикл

Доступ для технического обслуживания — это то место, где горизонтальный насос дает отпор. Вал горизонтального насоса, подшипники и механическое уплотнение доступны с боков и сверху. Техник может снять торцевую крышку подшипника, вытащить вал и осмотреть уплотнение, не устанавливая подъемник на всю высоту. Вертикальный насос с длинным валом обычно требует подъема всего вращающегося элемента из резервуара, что означает отвинчивание монтажной пластины и использование специального крана или лебедки.

Устройство уплотнения также различается. Механическое уплотнение вертикального насоса расположено вблизи верхней части вала, что помещает его в менее агрессивную среду, чем уплотнение горизонтального насоса, заглубленное в нижний корпус подшипника. Это может существенно увеличить срок службы уплотнений при условии, что насос не работает всухую.

Как выбрать между горизонтальными и вертикальными центробежными насосами

Перед заказом воспользуйтесь краткой таблицей выбора. Подберите ориентацию насоса в соответствии с ограничениями на вашем объекте и химическим составом вашего процесса.

Для нового химического завода практический подход заключается в выборе горизонтальных насосов для надземных перекачивающих систем и вертикальных насосов для отстойников, ям и низкоуровневых хранилищ. Купите горизонтальный насос, если ваш резервуар уже находится выше уровня земли и операторам необходим быстрый доступ к уплотнению. Купите вертикальный насос, когда вы находитесь внутри дамбы, работаете с коррозийными химикатами или пытаетесь сохранить каждый квадратный метр пола доступным.

Часто задаваемые вопросы

Может ли вертикальный центробежный насос заменить любой горизонтальный насос?

Нет. Вертикальные насосы обычно не могут работать с перекачивающими линиями большого диаметра с высоким расходом и очень низким давлением всасывания из верхнего резервуара, и им может потребоваться больше места для обслуживания. Горизонтальные насосы остаются стандартом для многих надземных систем с высоким расходом.

Какой тип насоса лучше подходит для агрессивных химикатов?

Вертикальный насос может быть более подходящим для сильнокоррозионных жидкостей, поскольку корпус может оставаться погруженным, что снижает воздействие паровой фазы. Однако смачиваемые части по-прежнему должны соответствовать среде, и горизонтальный насос с фторопластовой футеровкой также может быть отличным выбором.

Дешевле ли обслуживать горизонтальный центробежный насос?

Обычно да для стандартного доступа к подшипникам и уплотнениям, поскольку механик может добраться до компонента, не поднимая весь вращающийся элемент. Для вертикальных насосов часто требуется кран или подъемник, что может увеличить трудозатраты на каждый ремонт.

Почему вертикальные насосы запускаются без заливки?

Поскольку рабочее колесо уже погружено в жидкость, нет необходимости всасывать жидкость во всасывающую трубу. Насосу нужно лишь преодолеть трение и поднять жидкость через нагнетание.