Центробежные насосы представляют собой важные технические устройства, используемые для перекачивания жидкостей в различных областях производства и техники. Насосы применяются в любой промышленной сфере, где требуется перекачка различных сред. Одним из ключевых компонентов насосов являются их рабочие колеса, определяющие эффективность и надежность всей системы. Проектирование насоса начинается с лопастного колеса, так как именно оно играет ключевую роль в определении характеристик и производительности всей системы. Рабочие колеса, или лопастные колеса, — сложнопрофильные детали, выполняющие основные гидродинамические функции насоса, в насосной терминологии называются крыльчатками, в статье будем оперировать термином «лопастные колеса». Лопастные колеса имеют множество конструктивных особенностей, которые определяют их применимость в различных областях. Однако на данный момент не существует стандартных критериев классификации, что усложняет процесс выбора лопастных колес при проектировании насосных агрегатов, как и в случае насосов центробежного типа. В данной статье будут рассмотрены факторы, оказывающие влияние на конструктивные характеристики рабочих колес, и предложены критерии для их классификации.
К основным факторам, влияющим на производительность лопастного колеса, относят:
• размер и твердость частиц, находящихся в жидкости, которые могут существенно повлиять на износостойкость и производительность рабочего колеса [1, 2];
• концентрацию твердых частиц в жидкости, которая может оказать влияние на эффективность работы рабочего колеса из-за изменения динамики жидкости, что приводит к засорению, блокировке и, как следствие, к снижению производительности насоса [1, 2];
• конструкция лопастного колеса, включая количество и форму лопастей, может существенно повлиять на гидродинамические характеристики насоса [1, 2];
• NPSH (чистый положительный напор всасывания) минимальное давление, необходимое на входе насоса, чтобы избежать кавитации. Оно измеряется в метрах напора и определяется на точке максимальной подачи по кривой NPSH для конкретного насоса. Иными словами, это давление, которое нужно, чтобы предотвратить кавитацию, которая может привести к потере до 3% напора насоса, а также в значительной мере воздействовать на поверхность крыльчатки. Чем выше значение NPSH, тем безопаснее работа насоса и меньше риск кавитации. Воздействие кавитации на рабочее колесо показано на рис. 1 [1–4].