Цзянсу Хайфа Машиностроение Лтд.

На площадке химического оборудования мы часто сталкиваемся с такими требованиями клиентов: среда токсична, имеет запах, легковоспламеняема, взрывоопасна, насос не должен протекать, лучше не использовать обычное механическое уплотнение. В таких условиях многие первым делом думают о выборе герметичного насоса, то есть распространённых экранированных насосов и насосов с магнит муфтой. Я — технический специалист компании Jiangsu Haifa Machinery Manufacturing Co., Ltd., и в повседневной работе чаще всего имею дело с химическими технологическими насосами API610, нефтехимическими технологическими насосами2, высоконапорными технологическими насосами серии BB, вертикальными насосами серии VS, насосами для расплава мочевины, питательными насосами гидролизёра мочевины, а также насосами с малым расходом и высоким напором. При подборе химических насосов для клиентов мы не говорим просто «для токсичной среды используйте насос с магнитной муфтой» или «для герметичности — экранированный насос». Вместо этого мы рассматриваем среду, температуру, давление, расход, напор, кавитационный запас, условия монтажа на площадке и привычки обслуживания. Экранированныеосы и насосы с магнитной муфтой относятся к герметичным насосам, но их конструктивные принципы различны, и они подходят для разных условий. Ошибка в выборе может привести к низкой эффективности, повышению температуры, размагничиванию внутреннего магнитного ротора, износу подшипников, попаданию жидкости вость статора, заклиниванию насоса и даже нарушению непрерывной работы всей химической установки.

1. Сначала рассмотрим основные различия между двумя типами насосов

Нас с магнитной муфтой передаёт крутящий момент через внешний и внутренний магнитные роторы, между двигателем и насосом отсутствует сквозное уплотнение вала. Среда изолирована гильзой внутри корпуса насоса, и при нормальной работе утечки через динамическое уплотнение отсутствуют. Преимущества насоса с магнитной муфтой: относительно понятная конструкция, удобство обслуживания, стандартный электродвигатель, подходит для перекачки многих коррозионных, легковоспламеняемых, взрывоопасных, токсичных и пахучих сред.

Экранированный насос объединяет двигатель и насос в единое целое, ротор и статор разделены экранирующей гильзой, перекачиваемаяреда участвует в охлаждении двигателя и смазке подшипников. У него нет муфты и обычного механического уплотнения, вся конструкция компактна, количество точек утечки минимально. Он подходит для условий с чрезвычайно высокими требованиями к герметичности, ограниченным пространством площадке и необходимостью длительной непрерывной работы.

Проще говоря: насос с магнитной муфтой — это скорее «стандартный двигатель + магнитная передача + герметичная насосная часть». Экранированный насос — это скорее «полностью герметичный агрегат, объединяющий двигатель и насос». Поэтому при выборе нельзя ориентироваться только на название, нужно учитывать, подходят ли условия эксплуатации для его конструктивных особенностей.

2. Шаг первый: тщательно выяснить свойства среды

При выборе герметичного насоса первым делом смотрят не на расход и напор, а на среду. Обычно мы сначала задаём пользователю следующие параметры: название среды, концентрация, температура, плотность, вязкость, является ли она легковоспламеняемой или взрывоопасной, токсична ли, имеет ли запах, летуча ли, содержит ли твёрдые частицы, кристаллы, полимеры или примеси, легко ли испаряется, кристаллизуется затвердевает после остановки насоса, чувствительна ли к влаге, воздуху или повышению температуры.

Если среда чистая, маловязкая, не содержит частиц и кристаллов, то и насос с магнитной муфтой, и экранированный насос можно рассматривать как варианты герметичного решения. Если среда склонна к кристаллизации содержит частицы, металлическую стружку, солевые кристаллы, к выбору нужно подходить осторожно. Внутри обоих типов насосов есть подшипники скольжения, зазоры в проточных каналах и контуры охлаждения и смазки. Попадание частиц может привести к износу подшипников, засорению каналов и заклиниванию ротора. Для таких сред мы иногда рекомендуем пользователям перейти на химический технологический насос API610 с механическим уплотнением API682 или использовать вспомогательные меры, такие как внешняя промывка, теплоизоляция, рубашки, фильтрация, вместо того чтобы слепо стремиться к «герметичному насосу».

3. Шаг второй: температура, температура определяет многое

Температура — один из ключевых факторов при выборе между экранированным насосом и насосом с магнитной муфтой. Для насоса с магнитной муфтой важно обращать внимание на температурный класс магнитных материалов и нагрев гильзы. При слишком высокой температуре магниты могут размагнититься, и способность передачи крутящего момента снизится. Особенно в условиях с высокотемпературным теплоносителем, высокотемпературными углеводородами, расплавами солей или мочевины нельзя полагаться только на максимальную температуру, указанную в каталоге; нужно учитывать материал магнитов, материал гильзы, способ охлаждения и фактический нагрев при работе.

Для экранированного насоса важно обращать внимание на класс изоляции обмоток двигателя, материал экранирующей гильзы, способность среды к охлаждению и условия смазки подшипников. Поскольку среда участвует в охлаждении двигателя, если она сама имеет высокую температуру, низкую удельную теплоёмкость и высокое давление парообразования, контрольва внутри экранированного насоса становится критически важным.

В нашей компании при проектировании химических технологических насосов API610 мы обычно выбираем материалы комплексно, исходя из температуры, давления, коррозионной активности и кавитационных условий среды. Например, для нашего насоса HES(U) для расплава мочевины из сверхнизкоуглеродистой нержавеющей стали заявленный технический диапазон охватывает расход от 2 до 2600 м³/ч, напор до 300 м, рабочую температуру от -80 до 450°C, расчётное давление от 2,5 до 26 МПа. Этот диапазон параметров показывает, что для высокотемпературных, высоконапорных, склонных к кристаллизации и сильнокоррозионных сред основное внимание при проектировании насоса уделяется не просто «способности вращаться», а контролю осевых сил, предотвращению кристаллизации, теплоизоляционной конструкции, стабильности материалов и надёжности длительной работы.

Поэтому в условиях высоких температур я обычно не предлагаю пользователю выбирать только между экранированным насосом и насосом с магнит муфтой. Сначала нужно определить: будет ли среда испаряться? Сможет ли циркулирующая внутри насоса жидкость отводить тепло? Выдержат ли магниты или обмотки температуру? Произойдёт ли криллизация после остановки насоса? Требуется ли рубашка для теплоизоляции, паровой обогрев или обогрев теплоносителем? Допускается ли на площадке использование внешней охлаждающей воды или промывочной жидкости? Без ответа на эти вопросы нельзя делать поспешных выводов в пользу экранированного насоса или насоса с магнитной муфтой.

4. Шаг третий: смотрим на давление и напор, нельзя ориентироваться только на «герметичность»

Ключевой компонент нас с магнитной муфтой — это гильза. Гильза должна выдерживать давление и этом минимизировать потери на вихревые токи. Чем выше давление, тем важнее конструкция гильзы. В условиях высокого давления, если толщина, материал, качество сварки и коррозионная стойкость гильзы не гарантированы, это влияет на безопасность. Для экранированного насоса также необходимо учитывать прочность корпуса насоса, прочность полости двигателя, прочность экранирующей гильзы и общую границу давления. Особенно для токсичных, легковоспламеняемых и взрывоопасных сред, если граница давления нарушается, последствия гораздо серьёзнее, чем для обычных водяных насосов.

Для химических технологических насосов API610 мы часто сталкиваемся не с простой низконапорной циркуляцией, а с непрерывной перекачкой в технологических процессах на нефтеперерабатывающих, нефтехимических, углехимических, тонкохимических, химических удобрений, а также в установках очистки хвостовых газов. Параметры, которые предоставляют пользователи, обычно включают нормальный, номинальный расход, напор, давление на входе, давление на выходе, рабочую температуру, расчётную температуру, рабочее давление, расчётное давление, NPSHa, плотность, вязкость, коррозионную активность и уровень взрывозащиты. Если расход мал, а напор высок, для насоса с магнитной муфтой необходимо проверить, достаточен ли крутящий момент магнитной муфты, чтобы предотвратить перегрузку и размагничивание. Если давление высокое, температура высокая, а среда опасна, для экранированного насоса также необходимо рассчитать охлаждение двигателя и внутренний циркуляционный расход. Герметичный насос — это не просто обычный центробежный насос, у которого убрали механическое уплотнение; это целостная система, включающая тепловые, механические, электрические и материальные аспекты.

5. Шагвёртый: смотрим на кавитационный запас и условия на входе

Многие неисправности герметичных насосов возникают не из-за неправильного выбора типа, а из-за плохих условий на входе. И экранированные насосы, и насосы с магнитной муфтой не любят кавитацию. Кавитация приводит кбрации, шуму, снижению расхода, повреждению подшипников и нестабильности ротора. Для экранированного насоса кавитация может также повлиять на внутреннее охлаждение и смазку подшипников. Для насоса с магнитной муфтой кавитация и работа всухую вызывают сухое трение в подшипниках скольжения, чрезмерный нагрев и в тяжёлых случаях повреждение внутреннего магнитного ротора и гильзы.

Поэтому при выборе мы обязательно рассчитываем NPSHa и NPSHr, особенно в следующих условиях: низкий уровень жидкости в резервуаре; среда близка к точке кипения; длинный всасывающий трубопровод; большое сопротивление входного фильтра; недостаточное открытие входной задвижки; всасывание под разрежением; высокотемпературный конденсат; среды, такие как лёгкие углеводороды, метанол, аммиачная вода, растворители. Если NPSHa недостаточен, я обычно в первую очередь рекомендую пользователю оптимизировать условия на входе, например, повысить уровень жидкости, увеличить диаметр всасывающего трубопровода, уменьшить количество колен и задвижек, снизить сопротивление входного фильтра, укоротить всасывающую линию, а при необходимости перейти на вертикальный насос или установку под резервуаром, а не настаивать на выборе какого-либо одного типа герметичного насоса.

6. Шаг пятый: смотрим, содержит ли среда частицы или склонна к кристаллизации

Это очень важно. Большинство насосов с магнитной муфтой и экранированных насосов больше подходят для чистых жидкостей. Поскольку внутри них есть подшипники скольжения, втулки, зазоры гильзы и каналы для охлаждения и смазки. Если среда содержит частицы, кристаллы или твёрдые примеси, это может привести к износу подшипников или засорению внутренних циркуляционных каналов. Например: для жидкостей, содержащихолевые кристаллы, необходимо предусмотреть теплоизоляцию и предотвращение криллизации; для жидкостей с порошком катализатора — учитывать износ; для жидкостей с ржавчиной и сварочным шлаком — предусмотреть фильтрацию; для сред, склонных к полизации — учитывать засорение после остановки насоса; для высоковязких сред — учитывать способность к внутренней циркуляции и отводу тепла.

Если среда на площадке пользователя нечистая, я обычно предупреждаю: герметичный насос — не универсальное решение. Для сред, содержащих частицы, кристаллы или имеющих высокую вязкость, иногда выбор химического технологического насоса API610-OH2 с двойным механическим уплотнением и системой уплотнений PLAN 53A/53B/54 оказывается более надёжным, чем слепое использование насоса с магнитной муфтой или экранированного насоса.

7. Когда отдавать предпочтение насосу с магнитной муфтой?

Основываясь на нашем опыте подбора, следующие условия позволяют в первую очередь рассматривать насос с магнитной муфтой:

1. Среда чистая, без明显ных частиц и кристаллов.




2. Среда токсична, имеет запах, легковоспламеняема, взрывоопасна, не допускает утечек.




3. Температура находится в допустимом диапазоне для магнитных материалов и гильзы.




4. Расход и напор не являются экстремальными, крутящий момент магнитной муфты достаточен.




5. Пользователь хочет, чтобы последующее обслуживание было относительно удобным, а двигатель — стандартного типа.




6. На площадке высокие требования к герметичности, но при этом желательно, чтобы конструкция оборудования не была слишком сложной.

Например, для таких чистых сред, как метанол, этанол, ацетон, бензолы, лёгкие растворители, кислотно-щелочныеоры, некоторые органические растворители, если температура, давление и кавитационный запас подходят, насос с магнитной муфтой является довольно распространённым герметичным решением.

Однако при выборе насоса с магнитной муфтой необходимо помнить: нельзя допускать работу всухую; нельзя длительно работать при малом расходе нельзя допускать перегрузки магнитной муфты; нельзя игнорировать нагрев гильзы; нельзя допускать попадания частиц в подшипники скольжения; нельзя выбирать насос только по мощности двигателя, необходимо рассчитывать крутящий момент магнитной передачи.

8. Когда отдавать предпочтение экранированному насосу?

Следующие условия позволяют в первую очередь рассматривать экранированный насос:

1. Среда имеет высокую степень опасности, требования к контролю утечек особенно строгие.




2. На площадке требуется компактная конструкция, нежелательно наличие муфты и внешних вращающихся частей.




3. Установка работает непрерывно, желательно сократить обслуживание внешних уплотнений.




4. Среда чистая, способна обеспечить внутреннее охлаждение и смазку подшипников.




5. На площадке допускается использование специальной конструкции экранированного двигателя и соответствующих методов обслуживания.




6. Низкий уровень шума, полная герметичность, минимальное обслуживание являются важными требованиями.

Экранированные насосы имеют преимущества при перекачке высокоопасных, ценных и легколетучих сред, но они предъявляют высокие требования к охлаждающей способности среды и условиям внутренней циркуляции. Если среда легко испаряется, имеет высокую вязкость, содержит частицы или склонна к кристаллизации, к выбору экранированного насоса нужно подходить очень осторожно. Экранированный насос — это не просто «двигатель с чуть лучшим уплотнением»; его двигатель и насос представляют собой единую систему. При выборе необходимо подтвердить запас мощности двигателя, нагрев обмоток, материал экранирующей гильзы, материал подшипников, способ внутренней циркуляции, методы тепловой защиты и мониторинга. В противном случае, если