г. Москва, ул. Зорге
д. 15, корп. 1

+7 (495) 727-27-11

Пн-Пт с 9:00 до 18:00

info@pumps-seals.ru

Помощь и вопросы

Обратный звонок
Обратный звонок

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НАСОСОВ ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Бендерович В.А., Любин Я.Л.

     Модернизация производства различных отраслей, в том числе на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности увеличивает потребность в надежных и экономичных насосах. Известно, что экономичность определяется не столько коэффициентом полезного действия и соответствующей экономией электроэнергии, сколько затратами на обслуживание и ремонт и связанными с этим производственными потерями от простоев.

         Задача создания таких насосов осложняется тем, что транспортировать надо высоковязкие жидкости, которые не подчиняются законам классической гидромеханики и потому отнесены к неньютоновским. Так, например, сырьевая бумажная масса состоит из трех фаз: жидкой (в основном из воды), твердой (волокно) и газообразной (воздух). Способность этой массы к напорному перемещению во многом зависит от состава исходного сырья, добавок и технологии ее приготовления (Справочник «Откачка бумажной массы» А. Альстрем. 1980 г.). Методики расчета насосов на эти условия нет. Или, во всяком случае, она неизвестна. Поэтому широко используются традиционные методы расчета с довольно произвольной корректировкой результатов. Это интуитивный метод. Заводские испытания проводятся на воде. И как соотносятся их результаты с параметрами при работе на реальной среде, можно только предполагать. Однако, ряд исследователей вторгается в процесс производства, прямо или косвенно добиваясь реального представления о работе насоса. Так, получены характеристики зависимости напора в трубе от скорости потока. Разброс большой. Это объясняется разнообразием исходных материалов: хвойная древесина с волокнами длиной до 4 мм, лиственная – до 1,5 мм, тряпье (длина волокон до 30мм).

      Изучение характеристик неньютоновских жидкостей имеет большое экономическое значение. Например, сырье, описанное выше, имеет несколько участков на характеристике h=f(υ) (h - потери напора в трубопроводе, υ – скорость потока). На первом участке (I-II) величина h быстро увеличивается, затем на втором участке (II-III) круто падает. Этот второй участок характеризуется ламинарным режимом течения. На нем из перекачиваемой массы выделяется вода на периферию, обеспечивая смазку по стенке трубы. Это сравнительно короткий участок с минимальными потерями. Его протяженность определяется свойствами компонентов среды. Третий участок (III-IV) – турбулентный режим течения. Контакт твердой составляющей с поверхностью трубы увеличивается по всей площади этой поверхности. Возникают участки полусухого трения. Потери возрастают, кривая круто идет вверх. Следовательно, надо рассчитывать подачу насоса и сечение тракта, чтобы соблюдался режим второго участка.


 Рис. 1 

      Систематическое пополнение банка данных о свойствах неньютоновских жидкостей, анализ условий эксплуатации насосов, перекачивающих эти жидкости, создают предпосылки для совершенствования насосного парка на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, для повышения экономичности и надежности. 

          Опыт предприятия «Насосы и Уплотнения» показывает, что работа с заказчиком не может ограничиваться подбором насосов по параметрам. Необходимо совместно изучать свойства перекачиваемой среды, ее влияние на работоспособность проточной части присоединенной системы и, на этой основе искать наиболее рациональную компоновку и геометрию.

     Для высоковязких жидкостей целесообразно применять насос с двойным торцовым уплотнением. Затворная жидкость смывает абразивные включения, попавшие в камеру уплотнения. Уменьшается зашлаковывание, очищаются поверхности уплотнительных колец. Увеличивается долговечность и надежность уплотнения.

       Двойное уплотнение не только исключает утечку в окружающую среду перекачиваемой жидкости и её паров, но и способствует улучшению самовсасывающей способности насоса, исключая подсос воздуха. Режим всасывания, когда идёт заполнение всасывающего тракта жидкостью, наиболее тяжёлый: в этот период может идти интенсивное парообразование или выделение воздуха из перекачиваемой среды. Этот режим может продолжаться более 10 минут. Одинарное уплотнение работает при этом в условиях сухого трения. Есть опасность перегрева, ускоренного износа и даже разрушения уплотнительных колец. В двойном уплотнении полужидкостное трение обеспечивает затворная жидкость. Кроме того, через одинарное уплотнение возможен подсос воздуха через неплотно прилегающие уплотняющие детали, это увеличивает продолжительность самовсасывания.

     По сравнению с двойным уплотнением долговечность одинарного в целлюлознобумажной промышленности по ряду оценок в 1,2-1,8 раза меньше. Ежегодные осреднённые эксплуатационные затраты на одинарные уплотнения, включая стоимость уплотнения на замену, потери производств из-за простоев, потери продукта при перемонтаже и т. п. на 23% выше двойного. 

      Предприятие «Насосы и Уплотнения» производит насосы, как с одинарными так и с двойными торцовыми уплотнениями (рис.2), в том числе с автономной системой гидрозатвора (рис.3). 

     


Рис. 2 

     Для слабоагрессивных жидкостей применяются уплотнения с сильфоном из эластомера. Они пригодны для жидкостей, температура которых не превышает 150˚С. Для более агрессивных и горячих, до 430˚C применяются металлические сильфоны. 


Рис. 3

     Долговечность и надёжность уплотнений зависит от точности установки вращающегося и неподвижного уплотнительных колец. Они должны равномерно прилегать по всей поверхности друг к другу, поэтому монтаж торцового уплотнения является ответственной операцией, рассчитанной на высококвалифицированный персонал, требующий большого умения и внимания (рис.4).


 Рис. 4

      Задача упрощается, если применяется корпусная (патронная) конструкция. Такое уплотнение полностью собирается на заводе-изготовителе с необходимой точностью. 

      На втулке, которая уплотняется на валу и фиксируется на нём винтом, смонтирована вращающаяся часть: уплотнительное кольцо и обойма с пружинами. Неподвижное кольцо установлено в корпусе уплотнения. В корпусе имеются резьбовые отверстия под штуцера для соединения с системой подачи и отвада затворной жидкости. 

    Фирмой «Джон Крейн» разработано более 150 типов уплотнений, различающихся по конструкции и применяемым материалам, из которых 52 являются базовыми. В таблице приведены наиболее широко применяемые. 


      В насосах, выпускаемых для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности и промышленности строительных материалов, применяются специально разработанные уплотнения Safematic фирмы «Джон Крейн». Это двойное корпусное уплотнение, в котором вращающиеся части расположены по обе стороны от неподвижной обоймы. В обойме 2 уложены пружины 3, которые поджимают втулки с неподвижными кольцами 4 к ответным - вращающимся 5. 


Рис. 5

      В увеличении долговечности подшипников и уплотнений велико значение выбора типа механических муфт, соединяющих валы привода и насоса. Широко применяемые втулочно-пальцевые, зубчатые и другие типы муфт с дискретными связями имеют органические ошибки положения соединительных элементов технологического происхождения. Это ошибки положения делительных окружностей обеих полумуфт, ошибки шага и ошибки по радиусам. Вследствие этого, нагрузки на соединительные элементы распределены неравномерно. При подаче крутящего момента возникают системы статических и динамических сил. 

      Поэтому даже при малых смещениях и перекосе осей валов вращение полумуфт происходит не в плоскости, перпендикулярной оси, а по форме близкое к лемнискате. Отсюда - вибрация и ускоренный износ подшипников. Поэтому в настоящее время все большее распространение получают мембранные муфты. Они мягко амортизируют нагрузки от ошибок положения осей валов и разгружают подшипники от паразитных сил. Снижаются потери мощности. Муфты не требуют обслуживания. В бумагоделательной промышленности благодаря этому экономятся сотни тысяч рублей на каждом крупном предприятии.


Загляните в каталог, там вы найдете нужное оборудование