Химический центробежный насос – общие сведения, принцип работы, плюсы и минусы
Разновидностей химических насосов достаточно много. Основным их отличием является возможность перекачивания жидкостей, имеющих в своем составе агрессивные или взрывчатые вещества. Наиболее популярным среди насосного оборудования является центробежный тип устройств, а в сегменте химических агрегатов значительную часть составляют герметичные центробежные насосы. Они обеспечивают полную изоляцию перекачиваемой жидкости, защищая окружающую среду от возможных протечек вредных смесей, пары которых способны образовывать с воздухом взрывоопасные составы.
Общее описание
Центробежные химические насосы подразделяются по нескольким категориям:- по конструкции;
- по назначению;
- по типу перекачиваемой жидкости;
- по техническим характеристикам;
- по материалу изготовления проточной части;
- по способу изоляции;
- по варианту и виду уплотнения;
- по мощности;
- по методу охлаждения.
Рассматриваемый вид насосного оборудования выпускается в различных конструктивных исполнениях. Насосы могут быть вертикальными или горизонтальными, погружными или консольными, одно- или многоступенчатыми, секционными или моноблочными. Перечислить полный ассортимент химических насосов слишком сложно из-за их большого количества. Но объединяет агрегаты то, что все они предназначаются для работы с жидкостями, отличающимися от воды химическими свойствами, степенью агрессивности и взрывоопасности. Кроме этого, химические насосы применяют для перекачки нейтральных сред, используют в условиях разряженного или повышенного давления, а также в разных температурных режимах.
С их помощью перемещают:
- едкие составы;
- газосодержащие вещества, в том числе сжиженные газы;
- щелочи и кислоты;
- растворители и нефтепродукты;
- смеси, содержащие абразивы, волокна и твердые включения;
- вязкие жидкости и суспензии.
Химические центробежные насосы используются во многих отраслях промышленности:
- нефтегазовой;
- фармацевтической;
- химической;
- пищевой;
- косметической;
- текстильной;
- атомной и др.
Широкий ассортимент химических насосов помогает выбрать именно тот тип оборудования, который справится с поставленными задачами наилучшим образом.
Особенности конструкции
Характерной чертой химического центробежного насоса является его непроницаемость, обеспеченная системой уплотнений или муфтами. При его изготовлении используются высококачественные материалы, препятствующие быстрому износу и выходу из строя оборудования, являющегося частью технологической цепи. Особое внимание уделяется проточной части и рабочим элементам насоса, непосредственно соприкасающимся с перекачиваемой средой.
Проточную часть при изготовлении химических насосов редко делают из серого чугуна, так как он в большинстве случаев оказывается малоустойчивым к воздействию агрессивных жидкостей, в результате чего происходит быстрое разрушение металла. Кроме этого, он не поддерживает высокие показатели давления при всасывании смесей.
Более прочными материалами для проточной части считаются:
- высоколегированный кремнистый или хромистый чугун;
- титановые сплавы;
- хромникелевая сталь с добавками молибдена или меди;
- фторопласт;
- полипропилен.
Металлические сплавы, имеющие в своем составе никель, обладают лучшими свойствами, по сравнению с нержавейкой. Они химически устойчивы, работают в расширенном температурном режиме, но высокая стоимость сплавов не позволяет использовать их для изготовления целой конструкции химического насоса.
Полипропилен недорого стоит, легко обрабатывается, устойчив к агрессивным средам. Его практичность позволяет постепенно вытеснять металлы из производства химических насосных агрегатов любого типа. Но полипропилен нельзя использовать при минусовых температурах и в рабочем режиме, превышающем +80 градусов. К тому же, он накапливает статическое электричество, а потому опасен на взрывоопасных производствах.
Фторопласты дороже полипропилена, зато более устойчивы к химическому воздействию и способны выдерживать расширенный тепловой режим. Для PVDF он составляет -30…+100 градусов, а PTFE (тефлон) теоретически способен выдержать диапазон -60…+260 градусов, хотя на практике эти показатели оказываются несколько ниже.
Корпуса химического насосного оборудования изготавливаются из бронзы и чугуна, алюминиевых сплавов и стали, титана и др.
Качество насосов определяется и по типу уплотнения, которое может быть сальниковым или торцевым. Но в горизонтальных конструкциях уплотнительную функцию выполняют магнитные муфты. Герметичность агрегата обеспечивает безопасность окружающего пространства, помогает избавиться от неконтролируемых утечек дорогостоящих смесей и веществ, а также гарантирует высокоточный расход перекачиваемой среды.
Сальниковые уплотнители для центробежных химических насосов практически не используются. Торцевые – не обеспечивают стопроцентную герметичность. Магнитные муфты требуют центровки, но сам мотор, при желании, легко меняется на другой. Герметичные агрегаты выпускают с гильзованными двигателями, что обеспечивает отсутствие малейших протечек.
Как работают центробежные насосы
Основными элементами любых разновидностей центробежных насосов (химических в том числе) являются:
- рабочее колесо с лопастями, насаженное на вал;
- корпус с проточной частью.
Кроме этого, в конструкции имеются клапаны, патрубки, задвижки, манометр и т.д. Классическим вариантом исполнения центробежного насоса считается горизонтальный, в котором рабочее положение вала соответствует линии горизонта. В погружных и полупогружных агрегатах ось располагается вертикально.
Через всасывающий патрубок перекачиваемая жидкость проникает внутрь корпуса и сразу же попадает в центр вращающегося колеса. Под воздействием центробежных сил она отбрасывается на внутренние стенки корпуса, или проточной части, после чего вымещается в сторону напорного трубопровода. Во время работы внутри агрегата создаются участки с высоким и разреженным давлением, в результате чего одна партия жидкой среды под напором выбрасывается наружу, а другая – всасывается, занимая освободившееся место.
Процесс нагнетания и разряжения давления происходит благодаря выпуклой форме лопастей. Колесо в насос устанавливают таким образом, чтобы при его вращении вогнутая часть каждой лопасти располагалась с обратной стороны от направления движения.
Для работы «всухую» центробежные насосы не предназначены, их корпус должен обязательно быть заполнен жидкостью. Только после этого оборудование можно включать. Для самовсасывающих насосов присутствие воды в подающем трубопроводе не является обязательным.
По своему принципу действия и конструктивным особенностям химические и водные центробежные насосы практически не отличаются друг от друга. Единственное, что их рознит – это материалы, из которых изготавливают проточную часть, рабочее колесо, а также другие элементы и поверхности, контактирующие с агрессивными и вредными средами.
Плюсы и минусы
Химические насосы центробежного типа наделены бОльшим количеством достоинств, нежели недостатков, чем обеспечивается их популярность. Они:
- сравнительно недороги;
- понятны в регулировке;
- просты в использовании;
- компактны;
- обладают малым весом, поэтому не требуют устройства массивных фундаментов;
- надежны;
- экономичны.
Оборудование работает плавно, что предохраняет систему от гидравлических ударов. А техническое обслуживание сводится, зачастую, лишь к замене уплотнений, либо подшипников.
Но, несмотря на множество плюсов, химические центробежные насосы имеют некоторые ограничения, не позволяющие их использования в определенных производственных условиях.
Центробежные насосные агрегаты способны перекачивать жидкости с твердыми включениями диаметром до 2мм, причем от общей массы они должны составлять не более 15%. Для худших условий потребуется более мощное и дорогостоящее оборудование – шламовые насосы. По сути, они имеют ту же центробежную конструкцию, но их габариты намного крупнее. В условиях вязкой среды и при наличии крупных включений можно воспользоваться и мембранным химическим насосом. Но он имеет свои недостатки, заключающиеся в недолговечности мембраны, а также в поломке загрязненных клапанов.
Хотя регулировка мощности и числа оборотов двигателя при работе центробежного насоса весьма проста, здесь есть одна составляющая, которая может существенно повлиять на выбор насосного оборудования. Дело в том, что при уменьшении количества оборотов рабочего колеса, напор перекачиваемой жидкости также становится меньше. С одной стороны – это плюс. Но нередко требуется поменять производительность, а давление оставить прежним. С этой задачей центробежный насос справляется с трудом, а добиться нужного результата получается только при установке средств автоматики. И в этом его минус, так как объемные насосы изначально приспособлены к подобным производственным ситуациям.
Следует отметить, что при малой производительности обеспечить высокий напор у химического насоса центробежного типа не получится.
Независимо от существующих ограничений, создающих некоторые неудобства в работе с центробежными насосными агрегатами, в группе химических насосов они занимают огромную нишу. Их доля составляет до 70% от общего числа устройств, перекачивающих сегодня нейтральные или агрессивные составы химического происхождения.
Некоторые группы химических насосов
В зависимости от состава смесей, их плотности и температуры, на производствах и в бытовых условиях применяют разные модели насосного оборудования. К примеру, консольные агрегаты предназначаются для перекачивания маловязких нейтральных или агрессивных жидких веществ с наличием твердых включений, не превышающих в составе 0,1%.
Конструкция герметичных насосов центробежного типа предполагает наличие в составе жидкой среды твердых включений. Оборудование может выпускаться самовсасывающим, с температурной изоляцией, позволяющей перекачивать высокотемпературные суспензии. Некоторые модели центробежных герметичных насосов производители изготавливают из композиционных материалов, обладающих коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Внутри таких агрегатов устанавливаются бесшовные лопастные колеса, способные справиться с высокоактивной химической средой. Уплотнительные стаканы и внешние магнитные муфты создают стопроцентную гарантию герметичности, что допускает работу оборудования в условиях высокого давления и температур.
Особенностью вертикальных центробежных насосов является их компактность, позволяющая устанавливать агрегаты в стесненных условиях. Часто их встраивают непосредственно в технические трубопроводы.
Высоконапорные модели герметичных насосов, предназначенные для летучих жидкостей, нашли свое применение в ядерной и химической отрасли. Они работают в разных температурных режимах при высоком системном давлении. А оборудование, использующееся для перекачки летучих углеродов, выдерживает высокое давление пара.
Для работы с жидкостями, имеющими в своем составе твердые включения, выпускаются химические насосы для суспензий.
Специальные герметичные насосы оснащают дополнительными приспособлениями:
- индюсерами, снижающими кавитационный показатель и позволяющими эксплуатировать маломощные насосы на больших скоростях;
- импеллерами, предотвращающими утечку жидкости через сальник;
- термостойкими рубашками, предназначающимися для нагрева или охлаждения прибора;
- специальной изоляцией двигателя;
- встроенным теплообменником;
- фланцевыми клапанами;
- вынесенной отдельно клеммной коробкой и т.д.
Перечислять разновидности и группы химических насосов можно достаточно долго. Для каждой жидкости и производственного цикла индивидуально рассматривается эффективность использования того или иного агрегата. В маркировке насоса производители указывают буквенные обозначения, которые объясняют, для каких сред и условий он предназначен.
Условные обозначения
Для маркировки химических насосов используют буквенные и числовые обозначения. Со времен своего появления они претерпели ряд изменений. К примеру, до 1982 года в маркировке указывался тип насоса (в нашем случае Х – химический), а также диаметр патрубка, уменьшенный на четверть, и коэффициент быстроходности, разделенный на 10 и округленный. Позже было принято другое обозначение. Кроме типа насосного оборудования (Х), стали указывать более доступную для потребителя информацию, а именно – объем прокачиваемой жидкости в час и максимальный напор водной струи в метрах.
Сегодня маркировка любых насосов производится по международным стандартам. Первые 2-4 буквы определяют назначение и конструкцию агрегата. В большинстве моделей указывается буква «Х», которая может быть расположена как в начале буквенной аббревиатуры, так и в конце или в середине. Другие литеры уточняют конструктивную разновидность насоса. Некоторые примеры:
- П – погружные вертикальные (ХП; АХПО)
- Г – герметичные (ХГ, ЦГ – цетробежный, ОХГ – осевой);
- Р – реверсивные (ХР);
- А – допускает наличие в жидкости абразивных твердых включений (АХ, АХО, ПХА).
Далее в маркировке по порядку идут цифры через тире, обозначающие сначала диаметр всасывающего патрубка, затем – напорного. Следующая цифра определяет размер рабочего колеса, а возле нее прописными буквами уточняется вариант его обточки. Далее указывается:
- заглавными буквами – материал, из которого выполнена проточная часть;
- цифрами – вариант уплотнения.
Также в маркировке может присутствовать условное обозначение климатическое исполнения, а также категория эксплуатации.
Центробежные насосы имеют обширную классификацию. Объединяясь общей схемой работы, они отличаются конструкцией, принципами функционирования и характеристиками. Одной из разновидностей центробежного оборудования являются горизонтальные насосы. Их особенность обозначена в горизонтальном расположении вала рабочих колес и разъемов корпуса.
Центробежно-вихревые насосы относятся к поверхностной динамической группе насосных установок. Они значительно повышают давление в сети и способствуют перекачиванию воды под большим напором. Благодаря своим улучшенным характеристикам данный вид насосов нашел свое применение в тех областях, где другое оборудование может оказаться бессильным.
Современную жизнь невозможно представить без использования центробежных насосов. В этой статье мы расскажем о различных способах пуска центробежных насосов и ознакомим с их особенностями.