Главный Каталог Статей РФ
85933 авторов, размещено 47073 статей, сейчас на сайте пользователей: 100 Статистика
Аватар nvanina

Современное насосное оборудование в химической промышленности

Категория:  Оборудование  | Автор:  nvanina | Опубликовано: 17.08.2009

Химическая промышленность в нашей стране традиционно была одной из ведущих отраслей экономики, обеспечивая необходимым сырьем внутренние потребности и производя конкурентоспособный товар для мировых рынков.

Пришедшие сегодня в отрасль инвестиции и интерес государства к возрождению наукоемких производств позволили многим ведущим предприятиям начать беспрецедентное техническое перевооружение. Касается это и такой важной составляющей большинства технологических процессов химической промышленности, как насосное оборудование.

 

Некоторые основные параметры и виды насосов

     Подбор насосного оборудование производится на основании имеющихся гидравлических характеристик.  Они отражают зависимости между основными параметрами насоса, такими как производительность (подача) Q,  напор Н, полезная мощность Рп, КПД η и др.

      Производительность – количество жидкости, проходящей через насос в единицу времени. Напор – высота столба подаваемой жидкости, эквивалентное давлению, создаваемому насосом. Полезная мощность – энергия, сообщаемая насосом подаваемой жидкости и зависящая от характеристик последней: Рп = ρgQH/1000 (кВт). Зависимости между основными параметрами насосов, как правило, представляются графиками-характеристиками (кривые H-Q, Р-Q, η-Q и др.).

    На практике используются реальные характеристики, полученные при обязательных испытаниях оборудования. Такие характеристики устанавливают энергопоказатели и предназначение агрегатов, позволяют узнать номинальные режимы работы (при наибольшем η).

     Все используемые в химической промышленности насосы по конструктивному принципу можно разделить на две большие группы – динамические и объемные. Выбор каждого типа обуславливается спецификой технологического процесса.

 

Динамические насосы и особенности их подбора

    В целом, динамические насосы конструктивно отличаются от прочих  наличием рабочих колес, посредством которых механическая энергия привода преобразуется в гидравлическую энергию давления и перемещения потока к напорному трубопроводу.

    По ряду причин  наибольшее распространение в химической промышленности получили центробежные динамические насосы. В них энергия жидкости сообщается лопастями при вращении рабочего колеса. Неоспоримыми преимуществами подобных агрегатов, обусловившими такую популярность, являются высокая производительность, равномерная подача, компактность, простота устройства, монтажа, обслуживания и ремонта, широкий спектр материалов для изготовления, высокая надежность и многое другое. Вместе с тем, существует ряд недостатков, которые ограничивают применение центробежных насосов: относительно низкие напоры (правда, в этом случае очевидным выходом часто является использование многоступенчатых центробежных насосов), зависимость подачи от сопротивления системы (необходим грамотный подбор) и снижение КПД при уменьшении производительности и увеличении вязкости перемещаемой среды (также вопрос квалифицированного подбора).

     Центробежные насосы разных видов применяются как в собственно химической, так и смежных отраслях для перекачивания холодной и горячей воды, нефти, сжиженных углеводородов, агрессивных органических и неорганических жидкостей и пр.

     Как правило, основной проблемой при использовании подобных насосов является негативное воздействие перекачиваемой среды на внутренние поверхности агрегата и детали уплотнения (коррозия, набухание полимерных уплотнителей). Естественно, что приоритет при подборе в таких случаях должен отдаваться коррозионно-стойким исполнением, из высококачественной нержавеющей стали или титана.

     Следует отметить, что титан  и сплавы на его основе полностью устойчивы к большинству кислот, щелочей и сложных химических растворов. До недавнего времени применение титановых материалов ограничивалось их дороговизной и сложностью обработки. Сегодня ведущие производители предлагают достаточное количество многоступенчатых насосов с проточной частью полностью из титанового сплава. При этом основание и верхняя часть насосов производится методом литья и последующей механической обработки. Сложные конструктивные элементы, такие как рабочие колеса, изготавливаются методом лазерной сварки. Необходимо отметить, что в ряде случаев (например, перекачивание горячих  (свыше +80º) рассолов) использование титанового оборудования является наиболее экономически оправданным, поскольку оно окупается уже через год активной эксплуатации.

      Более дешевый, но практически столь же стойкий к агрессивному воздействию среды материал – высококачественная нержавеющая (как правило, хромоникелевая) сталь. На практике, насосы в таком исполнении получили самое широкое распространение во всех отраслях химиндустрии. Безусловными достоинствами материала являются возможность достижения высокого качества обработки поверхности, что крайне важно при перекачивании вязких и неоднородных сред. Это подтверждает практический опыт: например, на ОАО «Нижнекамскнефтехим» такие насосы (GRUNDFOS серий CRN 45-10 и CRN 45-11) уже несколько лет активно используются практически на всех этапах синтеза изопрена (СК). При этом они стоят на перекачивании как активных растворителей (формальдегид), так и смеси высокомолекулярных спиртов («зеленое масло»), обладающей достаточно высокой и переменной вязкостью и содержащей плотные включения. Обслуживание заключается в проведении ППР с заменой картриджевых уплотнений (из-за набухания эластомерных прокладок в «тяжелой» органике).

      Следует отметить, в связи с этим, что при подборе насоса серьезное внимание должно уделяться материалу вторичных уплотнений. Универсального варианта в данном случае не существует. В качестве эластомеров могут использоваться как широко известные EPDM и Viton (FKM), так и менее распространенные, такие как Fluoraz (FXM) и Kalrez (FFKM). В ряде случаев (особенно, в оргсинтезе) эти достаточно дорогие резины могут стать оправданным способом увеличения сроков работы оборудования между ППР.

      Необходимо добавить, что сегодня ведущими производителями разработаны и другие способы повышения  эффективности и надежности насосов для химической и смежных с ней индустрий. Безусловно, к таким усовершенствованиям можно отнести магнитные муфты, которые позволяют обойтись без применения стандартных торцевых уплотнений. Такого рода муфта была разработана концерном GRUNDFOS для применения в многоступенчатых насосах CRN различных типоразмеров (вплоть до CRN 90).

     Очевидными преимуществами применения магнитных муфт такого рода являются отсутствие запахов при работе с такими жидкостями, как аммиак и некоторые кислоты, отсутствие любых утечек при перекачивании опасных жидкостей (токсичных, взрывоопасных, содержащих газы, коррозионно- активных и т.д.), возможность перекачивания жидкостей, способных повредить обычное торцевое уплотнение: содержащие абразив, кристаллизующиеся и т.д. Особо следует отметить, что, в отличие от предыдущих поколений магнитных муфт, MAGdrive является достаточно доступной по цене, что делает насосы с ней разумным выбором для многих химических производств.

 

Объемные насосы и их особенности

     Перекачивание или дозирование жидкостей объемными насосами осуществляется за счет разности давления на входе и выходе насоса, создаваемой при периодическом изменении объема рабочей камеры. По принципу вытеснения жидкости (т.е. изменения объема камеры) объемные насосы подразделяются на роторные (кулачковые, шестеренчатые и др. насосы) или возвратно-поступательные (поршневые, мембранные). Первая разновидность из-за конструктивных особенностей (ограниченный напор и подача) чаще применяется в лабораторных условиях или малотоннажных производствах. Вторая группа, благодаря независимости подачи от напора, получила широкое распространение, как дозирующие устройства, необходимые в современной химической промышленности.

    Одну из основных групп возвратно-поступательных дозировочных насосов составляют диафрагменные, в которых рабочая камера  отделена от плунжера, выполняющего роль толкателя, специальной перегородкой-мембраной.

Одним из наиболее важных критериев, при подборе насоса, является тип привода, потому как его конструкция напрямую влияет на точность дозирования (см. табл.1).

 

Концепция привода

Принцип работы

Гидравлический или пневматический

В качестве рабочего тела жидкость или газ

Магнитный

Электромагнит

Механический

Кулачковый привод штока

Механический с шаговым двигателем

Шток связанный с эксцентриком

Табл.1. Типы приводов, использующихся в конструкции дозировочных насосов

 

В диапазоне производительностей от 0,5 до 30 л/ч чаще используют диафрагменные насосы дозаторы с электромагнитным приводом. Проточная часть этих насосов представляет собой камеру с входным и выходным обратными клапанами и мембраной, совершающей возвратно-поступательное движение. В качестве привода используется сердечник с соленоидом, перемещающийся под воздействием электромагнитного поля. Регулирование производительности осуществляется за счет изменения длины хода сердечника и частоты ходов. Документируемая точность дозирования 1-3%, максимальная частота ходов порядка 160-180 ходов/мин.

     Более современный и технологичный вариант - мембранные дозировочные насосы с шаговым приводом. В данном случае, поступательное движение штока, соединенного с  диафрагмой возникает от преобразования вращения шагового электродвигателя. Он отличается от прочих приводов возможностью точно задать скорость вращения практически от нуля до максимального значения. При этом угол поворота вала шагового двигателя отслеживается с точностью до десятых долей градуса. В результате достигается очень большая глубина регулировки при сохранении точности дозирования. Цифровые дозировочные насосы подобной конструкции обеспечивают глубину (точность) регулировки в отношении 1:1000. Это означает, к примеру, что для насосов с максимальной производительностью 2,5 л/ч, минимальная подача, которая может быть установлена, в тысячу раз меньше, т.е. равна 0,0025 л/ч.

      Необходимо также заметить, что регулирование производительности в данном случае происходит при полном ходе мембраны во всем диапазоне, что позволяет избежать снижения точности дозирования при перекачивании вязких жидкостей или жидкостей с повышенным содержанием газов. На практике это значит, что работа, например, с высококонцентрированными реагентами, может осуществляться без промежуточного узла смешения (разбавления), путем дозирования непосредственно в основную магистраль. Максимальная производительность таких дозирующих насосов (например, GRUNDFOS серии DME)  лежит в пределах от 2,5 до 940 л/ч а максимальное рабочие давление достигает 18 бар.

     При выборе дозировочного насоса следует учитывать, что одним из основных его элементов является диафрагма (мембрана). Ее ресурс зависит от материала, из которого она изготовлена и рабочего процесса, т.е. химической агрессивности перекачиваемой среды, наличия в среде абразивных частиц и динамики нагрузок на диафрагму. В большинстве случаев в насосах применяются диафрагмы с поверхностью из PTFE (фторопласт). Он обладает очень высокой химической стойкостью практически ко всем известным реагентам. Однако PTFE имеет довольно низкие упругие свойства. Выходом является армирование диафрагмы (например, EPDM).

       Выбор материала проточной части (рабочей камеры и клапанов) дозировочных насосов весьма широк и определяется спецификой производства. В разных случаях могут использоваться высоколегированная нержавеющая сталь, полипропилен, поливинилдефтрорид и др. Например, при подаче растворов едкого натра фторопласт (PVDF) достаточно быстро разрушается, а гораздо более дешевый полипропилен (PP) проявляет инертность.

 

     Использование современных эффективных насосов в химической промышленности  сегодня стало насущной необходимостью, поскольку дальнейшее развитие индустрии невозможно без применения высокотехнологичного оборудования. Только оно способно повысить качество и объемы производимой продукции и сделать ее конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынках.

 

    

Пресс-служба ООО «ГРУНДФОС»


Комментарии
К этой статье пока нет комментариев. Станьте первым! У нас гости не могут комментировать статьи. Пожалуйста авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы прокомментировать.
Интересные статьи по теме
Аватар wangraf
Самостоятельный расчет кол-ва сбрасываемой воды в канализацию при промывке фильтров для очистки воды Для начала давайте разберемся зачем нам нужно знать сколько воды будет сбрасывать тот или иной фильтр в канализацию:1) Для того, чтобы определить нагрузку на систему очистки стоков, ведь не всегда ест...
Категория: Оборудование | Автор: wangraf | Добавлено: 19.05.2016
Аватар Леони Панкин
Как правильно подобрать энергосберегающую лампочку? И так мы решили заменить обычные лампочки на энергосберегающие. Аргументов за нашлось много это и экономия электроэнергии - энергосберегающая лампочка не зря так называется расход электричества у неё ...
Категория: Оборудование | Автор: Леони Панкин | Добавлено: 30.11.2009
Аватар web-ch
Назначение и функции видеорегистратора Видеорегистратор - один из основных элементов при построении системы видеонаблюдения на объектах. Каждый тип устройств имеет ряд отличительных особенностей, которые характеризуют основные возможности ...
Категория: Оборудование | Автор: web-ch | Добавлено: 22.02.2010
Аватар Shelchok
Сплит-Система Сплит-система кондиционирования воздуха состоит из двух основных блоков: внешнего и внутреннего. Внешний блок сплит-системы состоит из компрессора, вентилятор и радиатор. Внутренний блок сплит-системы...
Категория: Оборудование | Автор: Shelchok | Добавлено: 09.03.2010
Аватар binteco
Что такое твердотопливный котел? Что такое твердотопливный котел, какие типы и классы этого оборудования есть на рынке. Как выбрать необходимый вариант для установки в вашем доме, бане, сауне на даче....
Категория: Оборудование | Автор: binteco | Добавлено: 29.10.2013
Лучшие авторы
Аватар Анатолий
Родился 3 марта 1959 года в Горной Шории. С рожден...

Читать

Аватар Yurlana
нутрициолог, косметолог. Опыт работы с БАДами и ом...

Читать

Аватар Юрий1234
Люблю рыбалку, спорт и путешествия.

Читать

Аватар Grey-Ua
Делюсь всем, что знаю и не жалею ни о чем!

Читать

Аватар cxt
cxt
ООО "ВК "СХТ"
www.cxt.su

Читать

Свежие комментарии
Талантливый человек талантлив во всём! Будь как Паша! А ещё ты можешь ...

Читать

Можно выбрать.

Читать

Ой, шутник.

Читать

https://priornews.ru/zastrojshhik-iz-hmao-sravnil-ufas-s-prestupnoj-gr...

Читать

https://ura-news.turbopages.org/turbo/ura.news/s/news/1052688335

Читать

Напишите нам