на главную Для работы с черновиками опросных листов: Имя пользователя: пароль: Забыли пароль?    
Тел.: (495) 727-2711
email: info@pumps-seals.ru
КОМПАНИЯ НАСОСЫ EBARA УПЛОТНЕНИЯ МУФТЫ ИНФОРМАЦИЯ УРОВЕНЬ НАСОСОВ КОНТАКТЫ

  НАСОСЫ
Опросный лист
Пищевые насосы
Химические насосы
Нефтяные насосы
Насосы для воды
Насосы по отраслям
Насосы Ebara
Насосы Husky
Спецпредложение
Насосы ЭНА
Поиск насосов
  УПЛОТНЕНИЯ
Опросный лист
John Crane
Пищевые
Химические
Нефтяные
Для бензина
Для воды
Для бумажной массы
Уплотнения для мешалок
Для подшипников ProTech
Уплотнения стандарта API
Инструкция по монтажу
  МУФТЫ
Муфты механические
Опросный лист
Подбор муфт
Ламинарные насосы и новые технологические возможности

Бендерович Виктор Анатольевич, технический директор ООО «НИУ»;
Лунаци Эрнест Джинович, инженер ООО «НИУ»;
Ноздрин Андрей Владимирович, инженер ООО «НИУ»;
Шеина Анна Евгеньевна, аспирант, Московский Автомобильно-Дорожный Государственный Технический Университет (МАДИ), инженер ООО «НИУ».

     Надежность насосов, безупречно перекачивающих чистые жидкости, заметно снижается, если в жидкости появляются абразивные частицы. В связи с этим вводятся ограничения по допустимым размерам частиц, их концентрации, твердости и другим показателям [1, 2]. 

     В настоящее время проблема перекачивания жидкостей с абразивными частицами по-прежнему актуальна. Поэтому разрабатываются специальные конструкции с применением особых уплотнений и материалов, компоновок, обеспечивающих возможность быстрой замены изнашивающих деталей, с фильтрацией перекачиваемых жидкостей и с промывкой чистыми жидкостями мест, подверженных износу от абразива. Однако, ресурс насосов для жидкостей с абразивом остается намного меньшим, чем для чистых жидкостей, а затраты на ремонт в несколько раз больше.

Поля режимов ламинарных насосов

                                            а                                                                                     б

Рис. 1. Поля режимов ламинарных насосов
а) для щадящего перекачивания (ОНЛ);
б) в отсутствие требований по «щадящему» перекачиванию (ОНЛр).

 

     Для чистых и загрязненных жидкостей широко применяются центробежные насосы (водяные, шламовые, дренажные, фекальные и др.) [3]. Возможности этих насосов снижаются, если нужно перекачивать вязкие жидкости, как чистые, так и содержащие частицы. Наибольшая вязкость, при которой на практике применяются центробежные насосы, равна 450- 500 сСт [2,3]. Увеличение вязкости перекачиваемой среды изменяет характеристики насосов, испытанных на воде, если их используют для вязких жидкостей. При этом коэффициенты подачи и напора снижаются вдвое, а мощности удваивается. Это свойство накладывает ограничения при проектировании технологического производство таким образом, чтобы перекачивать сильно разбавленные среды (в основном, водой) там, где хотелось бы перекачивать более густые жидкости. После перекачки продукт приходится отстаивать или выпаривать. Тратится много лишней энергии, усложняются технологические установки.

     Для перекачивания более вязких сред используют объемные насосы: шестеренные, одно-, двух-, трехвинтовые насосы, а так же шиберные, коловратные, мембранные, перистальтические (шланговые), поршневые и плунжерные [3, 4].
     Шестеренные насосы из-за относительно низкой себестоимости часто используют для перекачивания абразивсодержащих сред, хотя в документации на насосы это запрещено, что оборачивается проблемами с ремонтом. Коловратные и шиберные объемные насосы по устойчивости к абразивсодержащим средам похожи на шестеренные.
     Трехвинтовые насосы предназначены для чистых и вязких жидкостей. Однако по разным причинам используются и при перекачивании мазута с «песком», из-за чего возникает износ винтов, корпусных деталей и внутренних подшипников скольжения. Для задержки частиц применяют фильтры на всасывании, которые приходится чистить.
     Одновинтовые насосы обычно предназначают для вязких и абразивсодержащих сред. Ресурс этих насосов зависит от стойкости к абразиву винтов и, особенно, обойм, изготовляемых из различных эластомеров (резин) [5]. Несмотря на усилия разработчиков, достигаемые надежность и долговечность невелики [3,5].
     Диафрагмы мембранных и шланги перистальтических насосов являются слабыми местами. Здесь также разрабатываются все новые материалы и особые конструкции для обеспечения безотказности. Разрыв мембраны или шланга приводит к попаданию продукта в приводную часть и к сложному ремонту. Иногда используются конструкции с вакуумной полостью между слоями шлангов или мембран. Из полости откачивают воздух, а специальный ниппель подсоединяется к датчику разрежения, сигнализирующему о повреждении упругих деталей. Понятно, что такие конструкции весьма сложны и дороги, но в некоторых случаях без них не обойтись [5].

Разрез проточной части ламинарного насоса с ребрами Разрез проточной части ламинарного насоса без ребер
а б

Рис. 2. Разрез проточных частей ламинарных насосов:
а) с ребрами; б) без ребер. 

     Плунжерные и поршневые насосы давно используют для вязких и абразивсодержащих сред. Для придания долговечности здесь применяют особые покрытия для поршней и плунжеров все новые эластомеры для поршней и манжет. И все равно межремонтный период этих насосов невелик при сложной конструкции и большой цене. В этих насосах слабым местом являются еще и клапаны, износ или застревание которых иногда вызывает пульсации давления и гидроудары в трубах. Насос приходится останавливать и чистить.

Ламинарный насос ОНЛ

Рис.3. Моноблочная конструкция ламинарного насоса 

     Перечисленные объемные насосы обычно комплектуются перепускными клапанами, чтобы защитить насос при закрытии нагнетательной задвижки. Поэтому их элементы рассчитываются на кратковременную работу с давлением на 25 % бόльшим максимального по характеристике.
     Многие одновинтовые, перистальтические, мембранные и поршневые (плунжерные) насосы самовсасывающие, т.е. могут откачивать воздух из всасывающего трубопровода, а затем перекачивать жидкость. Правда, самовсасывающие свойства сильно зависят от износа деталей проточной части, и потому эти свойства документацией обычно не нормируются. Иногда эти насосы применяют для приблизительного дозированного впрыска ингредиентов в технологических системах.
     В 90-х годах прошлого века в США и с 2004 года в России освоен выпуск дисковых насосов (в России их называют «ламинарными» типа ОНЛ) [6]. Они способны перекачивать чистые и загрязненные, невязкие и вязкие среды. По конструкции эти насосы очень похожи на центробежные. Установка особого рабочего колеса, даже в корпус серийного центробежного насоса, иногда позволяет решать сложные задачи перекачивания как чистых, так и жидкостей с твердыми включениями с вязкостью до 300000 сСт [6,7]. Эти насосы могут перекачивать легко вспенивающиеся среды (шампунь, яичный белок) и жидкости, для которых не желательно динамическое воздействие, портящее их структуру (йогурт, сырное зерно).

     Однако ламинарные насосы обладают невысоким КПД, порядка 30-50%, но они надежны, неприхотливы к жидкостям, удобны для ремонта (как обычные центробежные насосы). Удобство ремонтных работ заключается в отсутствие простоев, ненужности квалифицированных ремонтников (которых сейчас на производстве все меньше). Регулирование режима прикрытием задвижки или с помощью частотного преобразователя происходит так же, как и у центробежных. В этих насосах нет таких изнашивающихся элементов, как резиновые обоймы или карданные соединения. Нет мембран, шлангов, клапанов, и других элементов, как у рассмотренных выше объемных насосов.
     Одинарное или двойное торцовое уплотнение, конструкция которого зависит от свойств перекачиваемой жидкости и режима работы, делают машины надежными. При увеличении вязкости их подача и напор возрастают, а потребляемая мощность удваивается только при вязкости 200-300 тысяч сСт [8].
     На рис. 1 показаны поля режимов по подаче и напору ламинарных насосов разного назначения со «щадящим» перекачиванием или без него. Литера «р» в аббревиатуре ламинарных насосов ОНЛр указывает на наличие ребер в рабочем колесе. Рабочие колеса ламинарных насосов бывают двух видов: с ребрами или без ребер. Рабочие колеса без ребер обеспечивают щадящее перекачивание вспенивающихся жидкостей.
     
На рис.2. показаны разрезы проточных частей ламинарных насосов с различным видом рабочих колес: с ребрами и без ребер.
     За счет отсутствия ребер (рис.2.а.) режим течения в ламинарном насосе приближается к ламинарному. За счет этого не повреждается структура жидкостей, которым она свойственна. При турбулентном режиме неизбежно ее разрушение и потеря ценных качеств, что происходит в случае перекачивания жидкости центробежными насосами, лопатки рабочих колес которых разрушают структуру перекачиваемой среды. При перекачивании жидкостей, содержащих твердые включения, обеспечивается сохранение их формы, легко разрушаемой при ударе лопастями рабочих колес центробежных насосов (важно для очистки от включений). Известным фактом является и то, что ламинарные насосы обладают меньшим износом проточных частей, даже при перекачивании сред, содержащих абразивные включения [6].

Характеристики насоса ОНЛ с двигателем 5,5 кВт при 1410 об/мин
Рис. 4 Характеристики насоса ОНЛ
с двигателем 5,5 кВт при 1410 об/мин.

     На рис. 3 показан насос внешний вид ламинарного насоса. 

     На рис. 4. представлена характеристика ламинарного насоса ОНЛ, полученная при перекачке воды насоса. КПД этого насоса в оптимальной точке 50%. 

Схема установки для подачи отработанного раствора на очистку с помощью одновинтового  насоса
Рис. 5 Схема установки для подачи отработанного раствора на очистку
с помощью одновинтового  насоса 

     Ламинарные насосы ОНЛ уже применяются предприятиями, занимающимися добычей, транспортировкой и переработкой нефти и использованием нефтепродуктов, а так же перекачиванием бурового раствора, откачкой шламов и осадков нефтепродуктов. Они перекачивают всевозможные вязкие добавки, загрязненный или слегка подогретый мазут. Кстати, перекачивание мазута с температурой 30-40°С, в принципе, позволяет сэкономить много тепла, расходуемого на подогрев мазутохранилищ [10]. 
     
В буровой технологии применяются импортные одновинтовые насосы. По оценкам, если заменить такой насос ламинарным, можно сэкономить немалые суммы, получить насос более надежный и удобный в ремонте. Рассмотрим реальную ситуацию, в которой можно было бы провести такую замену.
     
Отработанный буровой раствор, содержащий песок, камушки, глину и другие частицы выбуренной породы (шлам) вместе с остатками дорогого бурового раствора (бентонита с присадками) одновинтовым насосом подают в систему очистки, одной из ступеней которой является центрифуга, где из жидкости удаляются мелкие частицы и ненужные примеси [11]. Очищенный раствор подается дальше к буровым насосам. При этом используются импортные одновинтовые насосы, предназначенные для перекачивания абразивсодержащих вязких жидкостей. Эти насосы комплектуются вариаторами частоты вращения вала для подачи в центрифугу нужного количества жидкости. Типовая схема установки показана на рис. 5.

     Вариатор одновинтового насоса имеет рукоятку управления, позволяющую получить нужную частоту вращения ротора и, соответственно, нужную подачу. В процессе работы центрифуги оператор меняет частоту вращения и количество подаваемой жидкости.
     К перечисленным выше слабым местам одновинтовых насосов обычно добавляются износ внутреннего карданного соединения и торцового уплотнения. Если оператор забывает вовремя отключить насос, то, откачав всю жидкость из емкости необработанного бурового раствора, насос работает «на сухую». При этом износ резинового статора винтовой пары, а так же торцового уплотнения происходит очень быстро.
     
В качестве торцового уплотнения вала здесь лучше иметь двойное уплотнение, установленное по схеме «спина к спине», с подачей чистой затворной жидкости под давлением. К сожалению, одновинтовые насосы с таким уплотнением встречаются не часто.
     
Исполнение с двойным торцовым уплотнением по схеме «спина к спине» с противодавлением чистой жидкостью является обычным для насосов ОНЛ (рис.3). Поэтому их можно применять для замены импортных одновинтовых. Для регулирования подачи, кроме частотного преобразователя, можно использовать регулирующую задвижку на нагнетательной линии. При небольшом перепаде давления на задвижке долговечность ее будет приемлемой, а цена замены намного меньше, чем ремонта одновинтовых насосов. Такая схема показана на рис. 6.

Схема установки очистки бурового раствора с ламинарным насосом
Рис. 6 Схема установки очистки бурового раствора
с ламинарным насосом

     Кроме этого способа регулирования подачи жидкости на центрифугу, можно применить устройство с подвижным регулирующим коленом при сливе излишков обратно в емкость с необработанным раствором (рис. 7).

     Здесь не потребуются дорогой частотный преобразователь и изнашивающаяся регулировочная задвижка. 

Схема установки с регулированием при помощи подвижного колена
Рис. 7 Схема установки с регулированием при помощи подвижного колена

     Описанные ламинарные насосы, наряду с шестеренными, винтовыми, шиберными, коловратными, поршневыми и другими насосами способны помочь различным производствам решить проблему с перекачиванием вязких и абразивных жидкостей. Ламинарные насосы – это еще один, сравнительно новый, инструмент для решения подобных задач. Выбор всегда остается за конструкторами, механиками и технологами. Материалы, представленные в данной работе, позволят механикам, технологам и конструкторам расширить знания о конструкциях, характеристиках и возможностях ламинарных насосов.

 

Список литературы:

1. Айзенштейн М. Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности.– М.: Гостоптехиздат. – 1957. – 364 с.

2. Gulich J.F. Centrifugal pumps. S.:Springer.-2010.- 964 p.
3. Nesbitt, B. Handbook of pumps and pumping. L.: Elsevier Science & Technology Books. -2006.- 470 p.
4. Айтлер Й. От добычи тяжелой нефти до инжекции: объемные насосы справляются со всеми видами транспортировки в нефтяных и газовых месторождениях/ Й. Айтлер, Т. Бёмэ-Технология и компоненты//-Gmbh: Dr. Harnish Verlags. – V.1, #1, 2014, 16-19 p.
5. Thompson Leah. In multiple oil and gas applications, disc pumps are the answer for handling harsh and abrasive pumpage. L.: Upstream pumping.- 2011. - №2 (Spring).- 34-36 p.
6. Мисюра, В. И. Дисковые насосы/ В.И. Мисюра, Б.В. Овсянников, В.Ф. Присняков– М.: Машиностроение. – 1986. – 112 с.
7. Грабовский, А. М. Основы расчета напорной характеристики дискового насоса для перекачивания вязких жидкостей/Грабовский А.М., Иванов К.Ф., Цабиев О.Н. . – Изв.вузов.: Строительство и архитектура. – 1976. – № 3. С.156 –160 .
8. Schramm G. A practical approach to rheology and rheometry.– Gebrueder HAAKE GmbH. – 2006. – 312 p.
9. Pacello J. Solving the problems of pumping medium-to-high density paper stock/ Benson S., Pacello J. L.: Elsevier World Pumps -1997.-Issue 368, May.- 68 - 71 p.
10. Малкин А. Я. Реология: концепции, методы, приложения/ Малкин А. Я., Исаев А. И. –СПб.: Профессия. – 2010. -556 с.
11. Глаголева, О.Ф. Технология переработки нефти/ О.Ф. Глаголева, В.М.Капустина-М.:Химия.-2007.-400 с.

 

 

125057, г. Москва, ул. Зорге, д. 15, корп. 1 | info@pumps-seals.ru |
тел/факс (495) 727-2711
Яндекс.Метрика