Герметичный центробежный насос с магнитным приводом клаус схема сборки

Этот насос, спроектированный для применения на нефтеперерабатывающих заводах и нефтеперерабатывающей промышленности, представляет дальнейшее развитие в области герметичных насосов, спроектированных и произведенных фирмой Клаус Унион, которая гарантирует надежность оборудования, проверенную при испытаниях в этих областях. Этим насосом SLM AVP Клаус Унион представляет следующий элемент этой серии модульных насосов в исполнении по последним требованиям безопасности, которые предъявляются в нефтеперерабатывающем секторе и нефтехимической промышленности, где насосы перекачивают агрессивные, токсичные и взрывоопасные жидкости в особо тяжелых условиях эксплуатации.

Новая серия насосов, спроектированная по стандартам Американского института нефти (API 685), является дальнейшим развитием в соответствии с правилами безопасности сравнительно с насосами с механическим уплотнением по API 610, используемыми в настоящее время. Нормы API 685 определяют технологию производства и конструкцию герметичных одноступенчатых центробежных насосов.

SLM AVP: Конструкционная серия согласно норм API 685 с гидравлическими компонентами по ANSI / ASME B.73.1M
SLM NVP: Конструкционная серия согласно норм API 685 с гидравлическими компонентами по DIN EN 22858

Конструкция

• магнитный привод
• герметичный
• API 685
• горизонтальный
• процессный насос
• модульная система из стандартных элементов
• центральные опоры

Профиль применения по API 610/685

Области применения:

Насосы серий SLM AVP и SLM NVP с магнитным приводом находят свое применение в особо тяжелых режимах эксплуатации и являются востребованными в связи со своей надежностью, безупречной защитой окружающей среды и простоте обслуживания.

Насосы абсолютно герметичны и поэтому применяются для перекачивания токсичных, агрессивных, легковоспламеняющихся и прочих тяжелых сред, опасных для окружающей среды.

• нефтепереработка
• нефте- газо добыча
• химическая промышленность
• нефтехимическая промышленность

Конструктивные особенности:

Конструкция и оборудование одноступенчатого горизонтального процессного центробежного насоса отвечает требованиям стандарта API 685. Насос специального типа спроектирован с радиально разъемным корпусом и фланцевым соединением на подшипниковой стойке. Спиральный корпус и подшипниковая стойка соединены, через дополнительные опоры, с фундаментной плитой. Благодаря дополнительным опорам неблагоприятные последствия термического расширения и как следствие несоосность магнитной муфты, исключены. Рабочее колесо закрытого типа.

Магнитный привод:

Магнитный привод исключает необходимость сквозного прохождения вала, таким образом, крутящий момент от двигателя передается к абсолютно герметичному насосу без какого либо механического контакта. Это конструктивное решение заключает в себе отцентрованную пару полумуфт (ведущая — ведомая) с одинаковым числом постоянных магнитов разной полярности, таким образом, обеспечивается безупречная вращательная симметрия, т.е. крутящий момент передается без проскальзывания. Концентрический дизайн безопасно предотвращает действие любых нежелательных осевых или радиальных сил, возникающих при работе насоса, на подшипники качения. В зависимости от передаваемого крутящего момента, может изменяться диаметр муфты и длина магнитов.

Подшипники скольжения:

В насосах SLM AVP и SLM NVP применяются гидродинамические подшипники скольжения, смазываемые перекачиваемой жидкостью. Как правило, пара скольжения получается спеканием чистого порошка карбида кремния, обладающего высокой стойкостью к износу и долговечностью.

Системное проектирование с продуманной безопасностью.

Преимущество Клаус Униона заключается в огромном, более 40 летнем опыте конструирования и производства насосов с магнитной муфтой. Мы бесконечно благодарны высоким требованиям безопасности, которые предъявляются отраслями, в которых работает наше оборудование. Это всегда отражается в наших насосах и системах контроля при проектировании и производстве. Конструкция и концепция этого абсолютно нового насоса есть воплощение нашего опыта и использования опробованных и проверенных техник и технологий.

Защита кольцом трения

В случае выхода из строя подшипников скольжения или подшипников качения, кольцо трения предотвращает немедленное повреждение изоляционного стакана изнутри или с наружи. Для эффективной защиты стакана кольцом трения насос должен эксплуатироваться с устройством контроля мощности электродвигателя. (LC controller)

Датчик температуры

Контроль внутренней циркуляции может быть осуществлен с помощью измерения температуры изоляционного стакана.

Контроллер мощности (LC)

Это устройство контролирует потребляемую энергию на валу и отключает насос в случае кавитации, сухого хода, срыва магнитной муфты или перегрузки вызванной контактом о предохранительное кольцо трения.

Двойной изоляционный стакан

Система контроля двойного изоляционного стакана позволяет обнаружить нарушение герметичности одного из стаканов и определить, какой вышел из строя, внутренний или наружный. При нарушении внутреннего стакана насос, по нормам API, считается герметичным и может продолжать работу с «одиночной» степенью безопасности.

Контроль потока промывки

Через внешние фланцевые соединения можно обеспечить необходимый расход промывочного потока. Контроль осуществляется с помощью расходометра. При расходе ниже требуемого, насос обесточивается.

Насосы с магнитной муфтой – это устройства, работающие с помощью аналога гидродинамической муфты. Он, в свою очередь, передает механическую энергию от одной части механизма к другой.

Популярность использования этих насосов объясняется их исключительной надежностью по сравнению с теми аппаратами, работа которых зависит от механического уплотнения. Необходимость наличия в конструкции агрегатов магнитной муфты обусловлена непростыми условиями эксплуатации и тяжелым экологическим состоянием окружающей среды.

Муфты для насосов нашли применение в таких сферах деятельности, как:

1. Химическая промышленность.
2. Фармацевтика. С помощью насосов с магнитными муфтами возможно охлаждение конденсаторов, очищение газов.
3. Автомобильная промышленность.
4. Агрегаты применяют для испытания редукторов.
5. Научные исследования, эксперименты космической направленности.
6. Нефтедобывающая промышленность.

Устройство насоса с магнитной муфтой

к меню ↑ Преимущества использования

Предпочтение подобных насосов другим разновидностям объясняется их особыми полезными качествами. Отдельно выделяют:

• надежность;
• долговечность;
• доступность;
• повсеместность использования;
• непрерывность работы;
• повышенный уровень безопасности;
• широкий диапазон температурных режимов;
• легкие смена и ремонт электропривода;
• отсутствие утечки содержимого;
• применение для перекачивания агрессивных жидкостей;
• удобная транспортировка.

Насосы с магнитной муфтой отличаются от моделей с другой конструкцией тем, что в них отсутствует связь между валом и двигателем, так как на месте механического уплотнения располагается непосредственно муфта насоса. Внутри герметичного корпуса, не допускающего контакт содержимого с внешней средой, есть роторный вал, который движется благодаря импульсам от магнитной муфты. Последняя получает механическую энергию от внешнего привода.

Конструкция муфты зависит от ее вида и сферы применения, но общими чертами признается наличие двух полумуфт насоса, между которыми имеется ферромагнитный состав, и неподвижного корпуса. Катушка, обязательная деталь электромагнита, находится в полумуфте для насоса или в самом корпусе.

Из-за особенностей расположения ротора требуется его регулярная смазка. Для этого используют подшипники, сделанные из материала, не поддающегося коррозии. Чаще всего таким материалом становится карбид кремния или гиперплотный углерод. Их применение подразумевает увеличение срока использования агрегата из-за уменьшения степени износа.

Насос с магнитной муфтой в разрезе

Магнитные муфты могут быть:

1. Контактными.
2. Бесконтактными.
3. Тормозными.

При выборе насоса нужно обращать внимание на свойства той жидкости, которую он будет перегонять. Важные факторы:

1. Теплоемкость. Влияние этого фактора является основной частью расчета теплового баланса, при котором насос будет вынужден работать. Во избежание проблем аппарат должен быть подобран с нужным диапазоном температур.
2. Вязкость. Чем выше вязкость, тем меньше производительность насоса и наоборот.
3. Степень загрязненности жидкости. Этот показатель существенно влияет на работу агрегата, следовательно, необходимо учитывать размер частиц, находящихся в выкачиваемой жидкости. От него зависит материал изготовления подшипников электропривода и лопастей колеса. В случае с крупными частицами возможно приобретение специальных фильтров, которые будут отсеивать неподходящие составляющие.
4. Концентрация растворенного газа. Даже относительно небольшие отклонения от нормального значения этого показателя могут повредить агрегат. Причинами возникновения подобной проблемы являются вихревые потоки или некачественное проектирование камеры. В любом случае, при покупке необходимо учесть этот момент и приобрести дополнительное оборудование, способное предотвратить аварийные ситуации.

Также приобретая насос, нужно присмотреться к техническим характеристикам самого агрегата. К ним относят:

• мощность;
• производительность;
• затраты электроэнергии;
• требуемое напряжение;
• расход жидкости;
• напор.

Подход должен быть индивидуальным, так как многое зависит от сферы применения оборудования. Большое значение имеет сила трения, возникающая внутри механизма. Именно из-за нее случаются практически все сбои и возникают аварийные ситуации.

Насосы с магнитной муфтой широко применяют в АПК и на производстве

Для их предупреждения необходимо регулярно отслеживать следующие моменты:

• систематическое смазывание деталей, которые в этом нуждаются;
• наличие колебаний тех рабочих характеристик, которые быть стабильными;
• появление износа или других фактов повреждения системы;
• уровень вибрации, появление которой возможно в рабочем режиме.

В общем, при покупке оборудования требуется предоставить информацию о цели приобретения насоса и узнать все технические характеристики предлагаемого товара.
к меню ↑

Использование защитных устройств позволяет уменьшить вероятность возникновения сбоев в насосе. Но универсальных приспособлений для защиты нет. Поэтому подбирать подобное оборудование нужно исходя из технических особенностей уже имеющегося агрегата и условий, в которых он эксплуатируется. Дополнительным плюсом станет сравнительно недорогая стоимость защитных электронных средств.

Если решение о приобретении подобной аппаратуры принято, то необходимо для начала провести полное обследование насоса и дополняющих его элементов. Это поможет подобрать оптимальный вариант защитного устройства. Обеспечить эффективную работу насоса можно с помощью простого, специализирующего на определении одного параметра, приспособления, предназначенного, к примеру, для регулирования температуры или мощности. Но существует и более сложное оборудование, которое позволяет контролировать состояние агрегата комплексно, т.е. контролируя все необходимые параметры.

Следовательно, для того, чтобы не ошибиться с защитой, нужно обладать всей информацией о приобретенном агрегате и понимать, от чего именно его необходимо предохранить.

При неимении опыта в установке и монтаже, приемлемым решением станет вызов специалиста, который на месте определит все недостатки и преимущества. Исходя из этой информации, он поможет подобрать нужные приспособления, учитывая пожелания и материальное положение владельца.

Центробежные насосы с магнитной муфтой

Герметичные центробежные насосы с муфтой применяются в химической промышленности. Чаще всего их можно встретить в напорных и циркуляционных системах, которые предназначены для перекачивания опасных веществ. Агрессивная среда может принести значительный вред системе, поэтому к подбору оборудования в этой сфере подходят со всей ответственностью.

Внутреннее устройство центробежного насоса с магнитной муфтой Argal ZMR

К таким рискованным жидкостям относят:

• разбавленные кислоты;
• щелочи;
• токсины;
• взрывоопасные растворы.

Температурный режим для данного вида может быть подобран в двух вариантах:

• до +120 градусов по Цельсию;
• от +120 до +250 градусов по Цельсию.

В связи с этим использование подобного оборудования возможно в следующих областях химической специализации:

• энергетике;
• пищевой промышленности;
• очистке сточных вод;
• нефтедобывающем производстве;
• газодобывающей промышленности;
• машиностроении.

Яркий пример тому Volvo xc90, в конструкции которого имеется насос муфты халдекс.

В последнем случае возможно использование упругой втулочно-пальцевой муфты. Ее особенностью считаются так называемые стальные пальцы, обеспечивающие взаимодействие двух соосных валов. Такая муфта представляет собой устройство, состоящее из двух полумуфт, которые находятся в неподвижном положении на составной части пальцев. Последние являются своеобразной платформой для крепления таких деталей, как резиновые втулки. Дополнительной функцией конструкции является снижение нагрузок от динамической работы механизма.

Центробежный герметичный насос с магнитной муфтой

Центробежные насосы могут быть моноблочными, вертикальными и с рубашкой обогрева. Отличительной особенностью является наличие защиты от взрыва. Конечно, при слишком высоком уровне опасности она помочь не сможет, но предохранить от подобных повреждений небольшого степени в ее силах. Название этой функции «взрывонепроницаемая оболочка», а помечается она соответствующей маркировкой. Агрегаты, имеющие в своем обозначении символ «Х», предполагают монтаж, сделанный только специалистами.
к меню ↑

ПОЛУПОГРУЖНОЙ НАСОС С МАГНИТНОЙ МУФТОЙ (ВИДЕО)

Те, кто уже приобрел подобное оборудование, отмечают удобство его использования, компактные размеры и длительный период эксплуатации. Также к плюсам насосов с магнитными муфтами относят их стойкость к повреждениям, вызванных внешней средой.

При условии соблюдения всех пунктов инструкции и регулярного контроля за техническим состоянием оборудования, волноваться о безопасности использования и хороших показателях производительности не придется. Насосы этого вида отвечают всем требованиям, что позволяет говорить об эффективных результатах их работы. Последнее часто подтверждается непрерывной и бесперебойной эксплуатацией данных аппаратов на промышленных предприятиях.

ВВЕДЕНИЕ Экологические проблемы и повторяющиеся проблемы с механическим уплотнением создали необходимость в герметичных насосах для химической и нефтехимической промышленности. В некоторых случаях, более жесткие требования по EPA, OSHA и местных предприятий вынуждают обязательно использовать герметичных насосов. Один из типов герметичных насосов — это насосы с приводом через магнитную муфту, которые используют постоянный магнитную муфту для передачи крутящего момента на рабочее колесо без необходимости в механическом уплотнении.

Насосы с магнитным приводом обычно используются во всех областях химии и нефтехимии. Раньше считавшиеся специализированным элементом оборудования, насосы с магнитным приводом устанавливались при тщательно контролируемых условиях и вследствие предосторожности проявляемой при их выборе и использовании, доказали, что являются исключительно надежными по сравнению с обычными герметичными насосами. Эта надежность привела к их широкому использованию повсюду в промышленности, с наработкой на отказ в много раз превышающей наработку герметичных насосов.

Хорошо известен их длительный срок службы и надежность, но непрерывный характер современных перерабатывающих установок, заставляет уделять внимание использованию мониторинга текущего состояния. Эта статья рассматривает характер отказов, связанных с устройствами с магнитным приводом и рекомендует соответствующее устройство для различных требований для защиты систем/установок.

ПРИНЦИП РАБОТЫ БЕССАЛЬНИКОВЫХ НАСОСОВ С МАГНИТНОЙ МУФТОЙ

В насосах с приводом через магнитную муфту используется стандартный электродвигатель для управления комплектом постоянного магнита, который располагается на оправке или на узле привода, находящимся за пределами защитной оболочки. Магнитный привод крепится на втором валу, который приводится в движение стандартным двигателем. Внутреннее вращающееся магнитное поле приводит в движение внутренний ротор. Соосный синхронный крутящий момент состоит из двух колец постоянных магнитов как показано на рисунке 1. Магнитное поле устанавливается между северным и южным полюсами магнита привода. Это обеспечивает отсутствие скольжения или синхронную мощность крутящего момента муфты. Магнитное поле показано

пунктирной линий и заштрихованными областями на рисунке 2

Рисунок 1. Принцип работы герметичных насосов с магнитной муфтой

Рисунок 2. Магнитное поле Насос с магнитным приводом не имеет связи между приводным валом насоса и двигателем привода (Рис.3). Место, обычно занимаемое механическим уплотнением или сальником, занимается магнитным приводом. Прикрепленная к обычному насосу, спираль является задним корпусом или цилиндрической изоляционной оболочкой, которая уплотняется плоской прокладкой для предотвращения выхода жидкости в окружающую среду. Центробежная крыльчатка устанавливается на подшипниках скольжения внутри изоляционной оболочки, которая также содержит внутренний ротор или приемное кольцо потока.

За пределами изолирующей оболочки внешнее магнитное кольцо вращается соответствующим первичным двигателем. Магнитный поток проходит через воздушный зазор и изолирующую оболочку к внутреннему ротору, который следует за внешним ротором без какого-либо физического контакта. Изолирующая или защитная оболочка предотвращает утечку из / в насосную систему и составляет, как правило, 1,5 мм в толщину и изготавливается из высоко коррозионностойкого материала.

Рис.3. Насос с магнитным приводомКОНСТРУКЦИИ СТАКАНОВ Защитная оболочка — это барьер с давлением, который установлен между приводом и приводом магнитом. Он должен содержать полное рабочее давление насоса, так как он изолирует перекачиваемую жидкость от воздействия атмосферы. Одинарный монолитный стакан обеспечивает лучшую надежность, устраняет швы при использовании конструкций стаканов из двух частей.

Поскольку магнитное поле крутящего момента должно пройти через стакан, он должен быть изготовлен из немагнитных материалов. Немагнитные материалы, такие как Hastelloy или нержавеющая сталь 316SS являются типичными для стаканов. Вращение стакана в магнитном поле вызывает вихревые токи, которые производят тепло и должны быть удалены из технологической схемы рециркуляции жидкости.

Вихревые токи также вызывают потери мощности, что в свою очередь снижает КПД насоса. Металлы с низкой электропроводностью имеют более низкие потери от вихревых токов, обеспечивая наилучший КПД. Hastelloy имеет относительно низкую электропроводность и хорошую коррозионную стойкость, таким образом, является отличным выбором для металлических стаканов. Электро-токо непроводящие материалы, такие как пластиковые и керамика, также являются хорошим выбором для стаканов, так как потери на вихревые токи, полностью устранены. В результате эффективность насоса равна эффективности уплотняемых насосов. Пластиковые стаканы, как правило, ограничены более низкими давлениями и температурами из-за ограниченной прочности пластмасс.

ВТУЛКИ И УПОРНЫЕ ПОДШИПНИКИ Насосы с приводом через магнитную муфту используют систему смазки для поддержки внутренний ротора. Эти подшипники могут обладать коррозионными свойствами перекачиваемой жидкости, таким образом, должны быть выполнены из коррозионно-стойких материалов. Два часто используемых материалов гиперплотный углерод и карбида кремния (SIC). Чистый SIC превосходит реакционносвязанный SIC, так как реакционносвязанный SIC имеет свободный кремний оставленный в матрице, что приводит к снижению химической стойкости и низкой прочности.

Гиперплотный углерод на карбиду кремния предлагает больший срок службы при различных химических применениях, а также в качестве преимущества имеет краткосрочно заменить смазку в экстремальных условиях.

Карбид кремния против карбида кремния предлагает отличный срок службы

почти при всех химических применениях. Его твердость, высокая теплопроводность, прочность делают его отличным материалом для подшипника. Карбид кремния следует применять бережно, во избежание скалывания. Карбид кремния на карбида кремния имеет очень ограниченные возможности при смазке на нижнем пределе нормальных условий работы.

СИСТЕМА ВНУТРЕННЕЙ ПОДАЧИ НАСОСА Небольшая часть главного потока насоса отбирается из выходного отверстия насоса и вводится в магнитный привод либо непосредственно из области высокого давления в кожухе либо из внешнего соединения в выпускном фланце насоса, где может устанавливаться соответствующий сетчатый фильтр для фильтрации откачиваемого потока жидкости перед вводом в магнитный привод (Рис.4).

Рис. 4. Внутренняя система подачи Маршрут внутренней подачи меняется в зависимости от каждого изготовителя, но при условии, что подается соответствующее давление, и может подаваться соответствующий поток для охлаждения и смазки подшипников. Насосы ICM поддерживают внутреннее давление выше 30 % от давления на выходе насоса, для подавления парообразования. При выходе из магнитного привода жидкость возвращается на заднюю часть лопастного колеса при давлении значительно выше давления всасывания, таким образом, избегая парообразования, поскольку жидкость, выходящая из привода, будет нагреваться на несколько градусов превышая свою температуру на входе.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТАНОВКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ Существует близкий контакт между технологической жидкостью и внутренними рабочими механизмами магнитного привода и зависимость привода от поддержания подачи технологической жидкости может нарушаться сбоем процесса, что предписывает осуществление обслуживания при установке и эксплуатации насосов с магнитным приводом.

Успешная эксплуатация и 100% расчетный срок службы могут быть достигнуты при тщательной проработке:

1. Характеристик перекачиваемых жидкостей
2. Контроля технологического потока

1) ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕКАЧИВАЕМЫХ ЖИДКОСТЕЙ Следующие характеристики перекачиваемой жидкости должны учитываться вследствие их влияния на надежность и производительность насоса.

• Удельная теплоемкость
• Вязкость
• Коэффициент изменения давления пара
• Растворенный газ
• Газообразование
• Грязь

Удельная теплоемкость и коэффициент изменения давления пара являются важными факторами, поскольку расчет теплового баланса выполняются для системы внутреннего потока насоса, чтобы не происходило вспышки внутри насоса при перемещении специфического продукта.

Этот расчет выполняется на стадии разработки при минимальных и максимальных ожидаемых условиях потока.

Вязкость — центробежные насосы с магнитным приводом для эксплуатации могут использоваться с жидкостями до 200 cP. Высокая вязкость может присутствовать в течение ограниченных периодов, таких как холодный старт в горячих нефтяных системах. С увеличением вязкости эффективность и производительность насоса снижается, что соответствующим образом подтверждено документами в Институте гидравлики и в документации изготовителей.

Потери на трение насосов с магнитным приводом во внутренних деталях и каналах потока значительно увеличиваются. Для жидкостей, которые могут быть вязкими при холодном старте, предварительном прогреве или мягком запуске может рекомендоваться привод с переменной скоростью.

Растворенный газ – воздействие даже малого количества растворенного газа на рабочие характеристики центробежного насоса является существенным (Рис.3). Кроме определенных жидкостей, которые обнаруживают сходство для воздуха или пластовых газов, наиболее распространенная причина рассеянного газа – вовлечение из вихревого движения жидкости в неудачно спроектированных всасывающих камерах. Существуют рекомендации для погружения или ввода насадок, а также в определенных ситуациях полезно анти-вихревое изменение направление потока.

В насосах с магнитным приводом, которые зависят от технологической жидкости, для смазки подшипников, требуется тщательный расчет и проектирование внутреннего неустановившегося потока, поскольку, естественно, что газы соберутся в центре насоса вследствие вращения. Квалифицированное проектирование позволит газу перемещаться по приводу без скопления в зонах с низким давлением.

Загрязнение — стандартные насосы могут перемещать от 3 до 5% твердых веществ размером до 150 микрон, если оснащены керамическими подшипниками. До 30% твердых веществ можно перекачивать частицы размером до 750 микрон, если к подшипникам магнитного привода обеспечена подача чистой жидкости. Непременно, лопастное колесо должно иметь соответствующую конструкцию для твердых тел этой части.

При перемещении твердых тел должна учитываться их природа, то есть в случае если вязкие вещества могут накапливаться и заблокировать каналы. Если эти вещества грубые абразивные, тогда нужно учитывать это в материалах для изготовления.

Большие макрочастицы могут быть отсортированы фильтрами. Если это магнитный материал, можно применять магнитный фильтр для предотвращения прикрепления магнитных частиц к намагниченному внутреннему ротору.

2) КОНТРОЛЬ ПОТОКА Любой насос должен эксплуатироваться в пределах заранее установленной среды проектирования для получения максимального срока службы. Важно понять, что насос будет разрабатывается для работы в рамках таких ограничивающих условий. Кривые характеристик изготовителя показывают рабочие характеристики для насоса приблизительно только до 120 % от проектного расхода. За его пределами кривая будет весьма непредсказуема и неустойчива (Рис.6).

Head — напор Power — мощность NPSH — высота столба жидкости над всасывающим патрубком Flowrate — расход жидкости

Рис. 6. — Кривая насоса при максимальном расходе

Если насос эксплуатируется при слишком низком расходе – может иметь место серьезное перегревание и требуемая высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса (NPSH) значительно увеличится ввиду рециркуляции потока и по причине выделения тепла. Кроме того, увеличатся нагрузки на радиальный подшипник при использовании насосов со спиральным отводом.

Если насос эксплуатируется при слишком высоком расходе, то требуемая высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса будет быстро расти и может превысить имеющуюся высоту и тогда происходит опасная кавитация. Кроме того, перепад давления насоса можно понизить до уровня, который неспособен поддерживать соответствующий поток магнитной связи, приводящий к внутреннему мгновенному парообразованию.

Если насос эксплуатируется со слишком малым лопастным колесом, напор на нагнетании может быть недостаточным, чтобы развить полный поток для охлаждения соединения.

По этим причинам существует безопасный рабочий диапазон для каждой конструкции насоса (Рис.7)

Head — напор NPSH — высота столба жидкости над всасывающим патрубком Flowrate — расход жидкости Saf operating area — безопасная рабочая зона

Рис. 7. -Безопасный рабочий диапазон

Чтобы гарантировать регулирование потока, нужно предусмотреть трубопроводы для всасывания и подачи. Подающий трубопровод управляет выходящим потоком насоса и напором. Всасывающий трубопровод определяет доступную высоту столба жидкости над всасывающим патрубком насоса (давление в насосе выше давления кипения жидкости).

Существует множество опубликованных данных позволяющих определить потери на трение на выходе. Большое внимание должно уделяться тому, чтобы суммарные запасы прочности не приводили к использованию требуемого напора, превышающего номинальный, чтобы насос работал в зоне характеристик справа от своей кривой. Там где технологические требования ниже минимального определенного расхода для насоса, может использоваться перепускной канал, для обеспечения постоянного достаточного расхода через насос. Должно уделяться внимание в отношении расположения обратного потока из линии перепускного канала, чтобы избежать вовлечения газа или турбулентности.

На стороне пониженного давления насоса необходим тщательный анализ, чтобы гарантировать, что достаточный запас прочности существует между доступной высотой столба жидкости над всасывающим патрубком насоса и заданной при всех возможных скоростях потока, которые могут произойти. Крутые повороты, фильтры, клапаны и завихрения, все понижают давление всасывания и нарушают плавное течение в насосе.

Помните, что опубликованные кривые высот столба жидкости под всасывающим патрубком насоса для воды и для насосов, проверены на заводах изготовителей при идеальных условиях всасывания под контролем. Присутствие рассеянного и увлеченного газа воздействует на кавитационные рабочие характеристики и может понадобиться испытание в реальных условиях, чтобы сделать полный допуск на это условие.

Учет характеристик жидкости и контроль потока концентрирует умственную деятельность пользователей на областях, которые критичны в отношении успешного применения насоса с магнитным приводом. Могут произойти сбой и непредсказуемые условия и возможно использовать широкий диапазон аппаратуры, чтобы обеспечить защиту насоса и мониторинг условий.

МОНИТОРИНГ УСЛОВИЙ При условии, что сохраняется соответствующая подача к магнитному приводу, насос достигнет своего ожидаемого срока службы. Могут произойти многочисленные системные сбои и взаимодействия насоса/системы, которые будут иметь следствием срыв подачи или прерывистый поток к магнитному приводу. Мониторинг условий устройств магнитных приводов в значительной степени сосредотачивается вокруг:

a) Обеспечения соответствующей подачи смазки подающейся к приводу и подшипникам.

b) Обнаружения фактов отсутствия или понижения рабочих характеристик.

c) Обнаружение признаков износа или заклинивания насоса (разъединения), которые произошли вследствие отсутствия подачи или вследствие механического повреждения в результате системного сбоя (то есть кавитация / прерывистая работа без смазки).

ТАБЛИЦА 1. Типичные последствия системного сбоя.

Системный сбой	Падает разность давления насоса. Не подается смазка к подшипникам — перегревание магнитного привода с механическим повреждением. Быстрый износ подшипников имеющим следствие повреждение обычно не входящих в контакт узлов.
Низкий/Безжидкостный поток к насосу	Постепенное повышение температуры перекачиваемой жидкости – мгновенное парообразование — быстрый износ подшипника и механическое повреждение. Высокие осевые/радиальные нагрузки, приводящие к износу.
Нет потока через насос, разгрузочный клапан закрыт	Механический удар по опорным поверхностям подшипников. Возможное мгновенное парообразование в областях низкого давления в насосе. Падение разности давления насоса с последствиями как указано выше.
Низкое давление всасывания / кавитация	Механический удар по опорным поверхностям подшипников. Возможное мгновенное парообразование в областях низкого давления в насосе. Падение разности давления насоса с последствиями как указано выше.
Низкий напор в системе — насос работает за пределами рабочей кривой	Вероятность кавитации и следующего повреждения — низкий перепад давления насоса, имеющий последствием неполной подачи к магнитному приводу и перегреванию/мгновенному парообразованию
Башенная насадка / инородные тела в объеме воды поданной насосом.	Механический удар по подшипникам/ деталям насоса. Абразивный износ подшипников / граница давления

ТАБЛИЦА 2. Возможная защита наосса — соответствующая системному сбою.

Системный сбой	Полученные в результате последствия в насосе
Низкий/Безжидкостный поток к насосу	Температурный контроль Энергетический контроль Контроль перепада давления Контроль расхода Контроль уровня жидкости
Нет потока через насос / разгрузочный клапан закрыт	Температурный контроль Энергетический контроль Контроль перепада давления Контроль расхода
Низкое давление всасывания / кавитация	Энергетический контроль контроль перепада давления контроль уровня жидкости
Низкий напор в системе — насос работает за пределами кривой	Энергетический контроль Контроль перепада давления
Башенная насадка / инородные тела в насосе	Контроль вибрации Контроль потока/перепада давления через установленные фильтры

Вышеупомянутые защитные устройства могут использоваться, чтобы предотвратить повреждение насоса и износ. Если развивается износ, могут использоваться следующие устройства для обеспечения того, чтобы износ не привел к катастрофическому отказу: — зондовые вибродатчики, энергетический контроль, контроль расхода. Ясно не все эти защитные устройства будут использоваться в одно и тоже время. Выбор соответствующего устройства будет выполняться посредством выполнения анализа степени риска процесса.

ОБЗОР ФУНКЦИЙ АППАРАТУРЫ Системные сбои неизбежны даже в хорошо контролируемых технологических установках. Отказ клапанов – приводов- фильтров и аппаратуры управления технологическим процессом могут все явиться результатом работы насоса за пределами его указанного рабочего диапазона в рамках технологического процесса. Соответствующая защита может предотвратить повреждение насоса и необходимость в дорогом ремонте:

Считывание перепада давления Мониторинг при помощи наблюдения за создаваемым перепадом давления был признан много лет назад основным методом для обеспечения удовлетворительной эксплуатации насоса. Подтверждение правильной эксплуатации на своей кривой давления, присутствие калибровочного неустойчивого колебания и визуальных доказательств давления всасывания — все являются точками опоры при работе, когда пытаются анализировать эксплуатационные проблемы и отказы.

Эта недорогая первичная контрольная аппаратура часто отсутствует во многих установках и должна снабжаться, чтобы позволить как изготовителю, так и пользователю оценивать работу насоса.

Одни только данные давления могут вводить в заблуждение, поскольку кавитацией, генерируемое давление может быть снижено и постоянное, приводя к заключению, что насос работает при увеличенном расходе, но обычно существует дополнительная информация, такая как мощность или время цикла, которая позволяют увидеть полную картину для оценки.

Переключение разности давления может быть применено, чтобы предохранить насос от многих системных сбоев, но это сделает возможным только курсовой контроль и ограниченную защиту вследствие широкого набора точек, которые могут быть необходимыми для нормального рабочего диапазона.

Контроль мощности Считывание мощности даст хорошую защиту от многих сбоев системы и поскольку аппаратура может быть установлена прямо в пускателе электродвигателя, это зачастую — очень простое и недорогое решение. Современное сложное считывание активной мощности может представляться устройствами отключения насоса установленными для обнаружения:

1. Работы при напоре отключения насоса или близко к нему (защита от нулевого или минимального потока )
2. Эксплуатации насоса в конце кривой ( избыточная защита потока/кавитации насоса).
3. Работы без смазки (мощность снижается ниже параметров нулевого/слабого потока).
4. Магнитного расцепления (Мощность снижается ниже параметров нулевого/слабого потока). Регулируемые задержки времени позволят насосу начать работу.

Считывание потока Считывание потока главного циркуляционного контура может быть необходимым по технологическим причинам, но является недостаточным отчетом показателей общих условий насоса. Прямое измерение расхода насоса может допускать защиту от нулевого/слабого потока или чрезмерных скоростей потока, но насос может чрезвычайно изнашиваться с небольшим воздействием на взвешенный поток в системах, которые являются главным образом фрикционными.

Насосы с магнитным приводом обычно должны иметь возможность прервать охлаждающий поток из выпускного канала насоса к магнитной муфте. Введение расходомера на этой линии обеспечит полезную защиту насоса от многих проблем:

1. Низкий перепад давления насоса = низкий расходу к магнитному приводу ниже безопасных уровней.
2. Засорение любых внутренних проточных каналов
3. Увеличение расхода через эту линию может показывать увеличение износа подшипника, то есть увеличенными зазорами = увеличенной утечке перепускного соединения.

Считывание уровня Определение уровня жидкости в подающей камере насоса или впускном трубопроводе гарантирует, что насос защищен от работы без подачи жидкости или низкого перепада давления. Доступны поплавок, емкостное сопротивление, ультразвуковые или оптикоэлектронные щупы, подходящие для особых жидкостей и установок. Рекомендуется измерение минимального уровня в подающей камере в качестве защиты, чтобы гарантировать, что соответствующая высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса обеспечивается на линии всасывания насоса. Соответствующей величиной погружения и перемешиванием потока можно предотвратить вихревые течения, но в большинстве случаев они не могут контролироваться.

Насосы с магнитным приводом в целом не позволяют перенос больших объемов газа, который может собраться в зонах с низким давлением, а также затор пара, как в насосе так и в соединении.

Контроль вибрации Контроль и анализ вибрации — эффективный инструмент при защите и предотвращении преждевременного разрушения центробежных насосов. В насосах с магнитным приводом, этот метод не был разработан полностью, чтобы обеспечить надлежащую защиту. Контроль наружных подшипников успешен, и спектральный анализ даст хорошие результаты.

Присутствие подшипников скольжения и высокая степень жидкого увлажнения делают контроль вибрации менее удобным для полной защиты в насосах с магнитным приводом. Регулярный или непрерывный контроль, чтобы обнаружить постепенное увеличение уровней вибрации даст сигнал износа, но его трудно измерить. Важно, что подпись насоса «новый» регистрируется для сравнения, но нужно знать, что ущерб может быть нанесен бессальниковому механизму во время начального запуска или ввода в эксплуатацию, а подпись «новый» может быть на уже поврежденном насосе. Значительное влияние на уровень вибрации может оказывать процесс установки и трубопровод, а также влияние значительно изменяется от одного насоса к другому.

Температурный контроль Обнаружение температуры в корпусе насоса немного может дать, для обеспечения защиты для бессальниковых механизмов. Когда температура корпуса насоса поднялась, повреждение, возможно, произошло в центральной части магнитного привода.

Температурный зонд в близком контакте с защитной оболочкой (Рис. 6) обеспечит превосходную защиту для большого количества эксплуатационных задач. Тепло вырабатывается внутри магнитной муфты вследствие вихревых токов, генерируемых на защитной оболочке. Любая помеха потоку жидкости к соединению приведет к повышению температуры. Могут быть обнаружены следующие ситуации:

1. Работа без смазки — без жидкости, чтобы рассеять теплоту, температура быстро поднимется.
2. Работа против закрытого выпускного клапана, температура будет расти медленно.
3. Расцепление магнитного привода. В этом случае проскальзывание внутреннего ротора относительно внешнего будет генерировать вихревые токи во внутреннем роторе и нагревание приведет к повреждению магнитов как термически, так и механически. Температура повысится быстро.
4. Внутренние каналы теплоносителя, заблокированные твердыми частицами/полимеризированным откачиваемым объемом. Температура будет расти в зависимости от степени засорения.
5. Твердые тела между внутренним ротором и экраном. Температура будет медленно повышаться.
6. Трение внутреннего ротора об экран. Температура повысится быстро.

Внутренний контроль износа подшипника. Прямое измерение износа подшипника в машинах с магнитным приводом всегда было трудным, вследствие необходимости нарушения границы давления с помощью щупов, чтобы получить доступ к подшипникам. Свяжите это с необходимостью гарантировать, чтобы любые щупы в насосе были совместимы с жидкостью при их температуре/давлении, а возможность непосредственного измерения — противоречие концепции без сальников.

ITT PUMPSMART Эффективным решением контроля насоса и мониторинга состояния является решение PumpSmart ITT интегрированного управления переменной скорости и защиты насоса.

Надежность — продукты PumpSmart помогают улучшить надежность Ваших насосов с помощью «rightsizing»-выбора оптимальной платформы для текущей потребности и защитой от технологических сбоев, которые приводят к преждевременному отказу насоса.

* Эксплуатационные расходы – подбором производительности насоса к текущей технологической потребности, системы переменной скорости PumpSmart могут значительно понизить полную энергию, расходуемую Вашей насосной системой. Предохраняя против технологических сбоев, системы PumpSmart могут минимизировать незапланированное время простоя.

* Усовершенствованное Управление технологическим процессом – с помощью предварительно запрограммированных технологических приложений таких, как регулирование нескольких взаимосвязанных величин и управление несколькими насосами, системы PumpSmart могут автоматически взаимодействовать на изменяющийся технологический режим и потребности.

* Простота – с помощью усовершенствованной функциональности, предварительно запрограммированная в каждой системе управления, система переменной скорости PumpSmart могут снизить или устранить потребность в программировании и тестировании логики управления насоса на основе PLC/DCS. С интуитивными и учебными конфигурирующими руководствами, мы поможем Вам избежать распространенных ошибок управления Вашими насосами на переменной скорости.

* Гибкость — приводы переменной скорости PumpSmart доступны до 700 л.с. для низковольтных приложений и могут быть объединены в почти каждую индустриальную систему DCS на рынке сегодня.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Успешная установка и эксплуатация насоса с магнитным приводом требуют сотрудничества между поставщиком и пользователем. Пользователь должен предоставить максимальную информацию о перекачиваемой жидкости, включающей в себя физические характеристически в том числе:

удельный вес, вязкость, удельная теплоемкость, давление пара, присутствие растворенных газов, доля твердых частиц и природа

Кроме того, все рабочие условия процесса должны быть полностью оценены. Со своей стороны поставщик должен оценить изменения технологической жидкости, поскольку она проходит через насос, в процессе разработки и вне расчетные ‘условия эксплуатации, обосновывая тепловой баланс при охлаждении продукта и каналов смазки, чтобы дать уверенность, что насос и система составляют идеальное сочетание.

Разнообразие защитных устройств насоса для бессальниковых насосов растет быстро, поскольку недорогая электронная аппаратура становится доступной. Полное изучение системы, в которой должен работать насос, и возможные системные сбои приведут к выбору самой необходимой аппаратуры, для защиты насоса при его индивидуальной установке. Простой контроль мощности или измерение температуры обеспечат всестороннюю защиту в большинстве ситуаций. Тесная связь между клиентом и поставщиком перед вводом в эксплуатацию оборудования может предотвратить дорогостоящий отказ во время процедуры ввода в действие и позже в течение срока службы установки, гарантирующего, что пользователь пользуется полным преимуществом безопасной, надежной, бесперебойной перекачки.