Бессальниковые насосы сокращают затраты в течение всего срока службы за счет сокращения числа отказов
Магнитные муфты повышают надежность и безопасность при перекачивании опасных жидкостей.
Бессальниковые центробежные насосы с магнитной муфтой стали более популярными среди конечных пользователей в химической промышленности. Магниты из редкоземельных металлов снизили затраты, связанные с магнитными муфтами, за счет уменьшения массы магнита и требуемой мощности. Это новшество снизило стоимость не только муфты, но и общие эксплуатационные расходы.
Неисправности уплотнения
Выход из строя уплотнения является одной из наиболее частых причин технического обслуживания и простоя насоса. Если уплотнение выходит из строя, жидкость вытекает по валу, соединяющему двигатель с крыльчаткой. Даже если техническое обслуживание запланировано до отказа, насос должен быть выведен из эксплуатации для замены уплотнения.
Хотя технология механических уплотнений со временем совершенствовалась, инновации часто требуют дополнительного оборудования. Двойные механические уплотнения, расположенные спиной к спине или в тандеме, обычно используются в суровых условиях, таких как перекачка химикатов. Обслуживание затворной жидкости в этих конструкциях часто требует приобретения баков для затворной жидкости, элементов управления и даже дополнительных насосов. Газовые затворы являются еще одним вариантом, но также требуют вспомогательного оборудования, которое может привести к отказу.
Более широкое признание
Сначала конечные пользователи рассматривали герметичные насосы только при работе с опасными для окружающей среды или смертельными жидкостями. Первоначальная стоимость насоса с магнитной муфтой намного превышала стоимость насоса с традиционной герметичной конструкцией. Однако со временем операторов стала больше волновать общая стоимость владения, чем предварительные капиталовложения.
Насосы с магнитной муфтой начали демонстрировать реальное преимущество в стоимости. Бессальниковые конструкции заменили насосы с механическим уплотнением, которые требовали ежегодного снятия для технического обслуживания. Увеличены интервалы обслуживания и средняя наработка на отказ. Выбросы в окружающую среду уменьшились, а безопасность конечных пользователей повысилась.
В настоящее время операторы рассматривают герметичные насосы для услуг, которых всего несколько лет назад у них не было бы — они безопасны, но по-прежнему трудны и дороги в герметизации.
Как работают герметичные насосы
В центробежных насосах вал насоса передает крутящий момент от двигателя к рабочему колесу. Уплотнение предотвращает вытекание перекачиваемой жидкости вниз по валу. Уплотнение состоит из двух частей, одна неподвижная, а другая вращающаяся. Поверхности уплотнения обычно изготавливаются из углерода, карбида вольфрама или карбида кремния (SiC).
Все больше и больше конечных пользователей устанавливают герметичные насосы для химических применений. Снижение стоимости магнитных муфт делает эту технологию доступным выбором для опасных жидкостей. (Изображения и графика предоставлены Dickow Pump Company)
В бессальниковом насосе с магнитным уплотнением крутящий момент двигателя вращает держатель магнита или приводные магниты. Крутящий момент передается через защитную оболочку на внутренний магнит или ведомый магнит. Магнит передает крутящий момент на рабочее колесо.
Магнитное поле создает вихревые токи, когда оно проходит через металлический контейнер. Керамические оболочки предотвращают вихревые токи, но могут выдерживать лишь ограниченное давление. Эти вихревые токи создают тепло непосредственно между магнитами, и это тепло должно рассеиваться.
Пути потока — комбинация проходов через вал насоса, корпус или и то, и другое — отводят тепло перекачиваемой жидкости. Жидкость перемещается от нагнетания насоса к ведомому магниту и обратно на всасывание или нагнетание. Жидкость может повлиять на чистый положительный напор на всасывании, если она возвращается на всасывающую сторону.
Задняя крыльчатка на ведомом магните удерживает жидкость под более высоким давлением после поглощения тепла от вихревых токов. Давление защищает летучие жидкости от вспышки после добавления тепла в контейнер. Задняя крыльчатка устраняет необходимость в общем охлаждении или дорогостоящем трубопроводе для возврата жидкости во всасывающий бак.
Бессальниковые насосы передают крутящий момент на рабочее колесо с помощью серии магнитов внутри защитной оболочки. Перекачиваемая жидкость уносит тепло, выделяемое магнитами во время работы.
Управление тягой
В бессальниковых насосах баланс тяги мокрой части имеет жизненно важное значение. Проточная часть плавает, поэтому втулки вала и подшипники скольжения должны выдерживать радиальную нагрузку от рабочего колеса и вращающейся проточной части. Стабильная пленка жидкости и гидродинамическая сила поддерживают узел вала. Жидкость не смазывает подшипники, потому что они не соприкасаются.
Осевые осевые нагрузки могут представлять опасность во время сбоев системы. Мокрая часть предназначена для уменьшения осевой силы от насоса, но при изменениях в системе часто используются пусковые кольца или осевые упорные подшипники. Когда зазор между пусковым кольцом и сопрягаемой поверхностью закрывается, усилие от другого пускового кольца увеличивается. Если давление всасывания резко возрастет, зазор переднего пускового кольца закроется, а зазор заднего пускового кольца откроется. Насос автоматически создает уравновешивающую силу в направлении всасывания насоса. В сочетании с опорными поверхностями из карбида кремния (SiC) эта конструкция позволяет избежать деталей, которые можно было бы считать деталями для повседневного обслуживания.
Подробный внутренний контур циркуляции для насоса с задним рабочим колесом позволяет увеличить давление перед подачей тепла.
Подробный внутренний контур циркуляции для насоса с нагнетательными отверстиями рабочего колеса позволяет жидкости оставаться выше давления всасывания.
Изнашиваемая поверхность втулок вала, подшипников скольжения и пусковых колец обычно изготавливается из углерода или карбида кремния. Твердость, износостойкость и термостойкость карбида кремния делают его лучшим материалом и подходят практически для любого применения. Покрытие, похожее на алмазную пыль, на поверхности карбида кремния повышает смазывающую способность и продлевает срок службы в случае нарушения потока жидкости и стабильной пленки.
Производители герметичных насосов используют несколько материалов для смачиваемых деталей, от чугуна до никелевых сплавов, в зависимости от области применения. Некоторые распространенные материалы включают ковкий чугун, углеродистую сталь, нержавеющую сталь 316 и дуплексную нержавеющую сталь. Смачиваемые участки, даже целые насосы, в настоящее время изготавливаются из термопластов. Эти материалы хорошо работают при перекачивании агрессивных жидкостей, но сталкиваются с серьезными ограничениями при работе в условиях высокого давления или высоких температур.
Жесткие приложения часто требуют нетрадиционного подхода. При выборе насосов для химической и нефтехимической обработки руководители предприятий должны непредвзято относиться к тому, как наилучшим образом решать проблемы уплотнения и обслуживания насосов. Бессальниковые насосы повышают надежность, увеличивают среднюю наработку на отказ и снижают общую стоимость владения. Эта технология может оказать существенное влияние на экономию и безопасность на любом объекте, независимо от области применения.