В словаре можно найти достаточно много различных определений понятия “тяжелый”, включая “имеющий большой вес” и “требующий больших усилий”. Если рассматривать данный термин в разрезе темы насосного оборудования, слово “тяжелый” имеет два значения: характеристика продукта который будет перекачиваться и условия, в которых будет работать насос. Стоит сразу заметить, что эти понятия не исключают друг друга и достаточно часто ПД насосы перекачивают тяжелый продукт в тяжелых условиях.

При выборе насоса для работы с тяжелым продуктом или в тяжелых условиях следует принимать во внимание следующее:

  1. Почему условия или продукт, с которым будет работать насос, являются тяжелыми?
  2. Какие проблемы могут возникнуть у насоса в тяжелой аппликации?
  3. Какой, по типу, насос лучше всего справится с продуктом и условиями, в которых он будет работать?
Давайте сначала ответим на третий вопрос. Более чем за 50 лет, одним из немногих типов насосов который работает как с тяжелыми продуктами, так и в тяжелых условиях является пневматический диафрагменный насос. ПД насос является объемным насосом, принцип работы которого основан на возвратно-поступательной работе мембран. Очень мало частей ПД насоса контактирует с продуктом во время работы – 2 мембраны, 2 шара запирающих входящее отверстие, 2 шара запирающих исходящее отверстие и собственно стенки рабочей камеры насоса, при этом насос является пневматическим и не имеет постоянно греющегося вала. Такие особенности конструкции позволяют применять насос для работы в холостую, без значительных повреждений и позволяет насосу всасывать продукт, находящийся на расстоянии 21 фут (6.4 метра) от насоса, создавая при необходимости положительные характеристики самовсасывания и перекачивая продукта с абразивными включениями — 34,9 мм в диаметре. По совокупности характеристик, мембранные насосы во многом превосходят многие другие типы насосов – включая шестеренчатые насосы с внутренним и внешним зацеплением, кулачковые насосы, винтовые и поршневые – когда речь заходит о работе в тяжелых аппликациях.
aodd1
Давайте более детально рассмотрим показатели, на которые следует обратить внимание, когда речь заходит о перекачивании тяжелого продукта. Для примера, если необходимо перекачивать токсичный биоцид, необходимо выбрать такой ПД насос, эластомеры которого будут совместимы с продуктом.
Мембраны насоса, шары, седла и уплотнения (о-ring) чаще всего выступают единственными эластомерами ПД насосов. Эластомеры в ПД насосах бывают 3 типов – резиновые смеси, термопластик и политетрафторэтилен (PTFE), более известный как Teflon®. Резиновые смеси состоят из резины и искусственных добавок, которые созданы для повышения устойчивости к определенному набору жидкостей. Термопластик является полностью искусственной смесью, созданной специально для увеличения физической прочности эластомеров, при этом делая их достаточно устойчивыми к большинству кислот и щелочей. Тефлон – является самым инертным искусственным элементом и позволяет значительно расширить количество аппликаций для пневматических диафрагменных насосов.
Так как Тефлон – неэластичный материал, мембраны из тефлона должны комплектоваться дополнительными эластичными мембранами, которые позволяют увеличить срок эксплуатации насоса.
Большинство ПД насосов спроектированы так, что их можно использовать практически на любых аппликациях благодаря возможности подобрать эластомеры под любой продукт. Для правильного подбора эластомеров необходимо знать химическую совместимость, температуру, наличие абразива в продукте, а так же требования к самовсасу и санитарные стандарты которым насос должен соответствовать.
При выборе ПД насоса так же важно знать о наличии характеристик твердых частичек в продукте. При перекачивании высоко-абразивных частичек появляется шанс повредить рабочую камеру насоса, с последующей утечкой продукта. В связи с этим физическая износостойкость насоса является очень важной характеристикой на тяжелых аппликациях.
Важной характеристикой так же является тип соединения насоса. Насос может крепиться на болтах или с помощью хомутного соединения. Хомутное соединение сейчас популярнее, но в случаях, когда перекачивается агрессивный продукт соединение с помощью болтов выходит на первый план. Необходимо так же учитывать температуру перекачиваемого продукта и знать требуемые характеристики давления. Стандартно ПД насосы работают в соотношении 1:1, то есть мембрана подающая продукт создает давление равное разряжению, создающемуся второй мембраной во второй рабочей камере. Но в некоторых аппликациях соотношение создаваемого давления/разрежения может быть в соотношении 3:1 или больше.

 Внешние факторы

Самым очевидным внешним фактором является температура. Большинство ПД насосов применяются как в холодных условиях севера, так ив жаркой Африке. ПД насосы могут быть сделаны как из метала, так и с пластика. В то время как пластиковые насосы широко распространены в контролируемой среде (помещениях), металлические насосы используются в условиях повышенной или пониженной температуры. Необходимо так же принимать во внимание перекачиваемый продукт, например, при перекачивании воды зимой необходимо устанавливать тепловую рубашку на насос, чтобы предотвратить её замерзание внутри насоса. В условиях повышенной температуры или песчаных штормов устанавливаются специальные защитные конструкции вокруг насоса, предотвращающие их перегревание или засорение оборудования.

aodd2
Кроме перекачиваемого продукта, температура окружающей среды так же влияет и на эластомеры. Например, использование Тефлона при экстремально низких или высоких температурах, EPDM – идеально подходит для работы при низких температурах, а Viton – особенно эффективен при экстремально высоких температурах. Следует так же принимать во внимание наличие химикатов в воздухе, так как определенные химические соединения могут негативно влиять на корпус насоса и привести к поломке насоса.
Кроме корпуса и смачиваемых частей отдельно стоит рассматривать влияние различных условий на воздухораспределительную систему насоса. Чем выше температура у воздуха, тем больше влаги он содержит. Это значит, что когда теплый воздух поступает в воздухораспределительную систему из компрессора, вместе с ним поступает и влага, когда воздух доходит от компрессора до насоса, он охлаждается, в некоторых ситуациях температура воздуха может даже опуститься до -22ºC. При такой температуре большая часть жидкостей кристаллизируется, поэтому необходимо всегда предварительно высушивать воздух перед подачей его в насос.
Для примера, типичная температура в августе в Луизиане может доходить до 38ºC с относительной влажностью 90%. В таких условиях вместе с 1,000 кубических футов воздуха в минуту насос будет качать 460,8 галлонов (1,744 литра) воды через воздухораспределительную систему. Что бы избежать перекачивания воды через воздухораспределительную систему необходимо устанавливать специальные системы осушения воздуха.
aodd3

 Важность правильного выбора насоса

Перечислив основные элементы тяжелых аппликаций можно переходить к рассмотрению проблем, возникающих при неправильном подборе насоса. При выборе насоса, по производительности, необходимо всегда выбирать насос с немного большим расходом, так как это позволит продлить срок жизни основных компонентов насоса, уменьшая при этом затраты на ремонт и потребление воздуха. Недооценивая проблему, Вы автоматически уменьшаете эффективность использования насоса и его производительности. Так же продукт может оказаться вязким и маленький насос не сможет создать достаточный напор, что бы транспортировать его, при перекачивании дорогостоящих продуктов. Это может привести к достаточно большим потерям, связанным с простаиванием технологической линии.

В дополнении к затратам связанными с ремонтом насоса и простаиванием линии, неправильный подбор материалов эластомеров может привести к тому, что насос большую часть времени будет находиться на техническом обслуживании, так как смачиваемые части насоса будут постоянно повреждаться.
В конечном итоге, технический персонал завода всегда нацелен на то, что бы установить насос и забыть о нем, до даты назначенного заранее технического обслуживания. Поэтому опытные инженеры, для работы на тяжелых аппликациях, чаще всего выбирают именно пневматические диафрагменные насосы.
  1. Преимуществами ПД насосов являются:
  2. Отсутствие уплотнений.
  3. Возможность работать в холостую.
  4. Большие сроки работы на отказ.
  5. Хороший самовсас.
  6. Перекачивание относительно вязких продуктов.
  7. Перекачивание абразивных продуктов.
  8. Относительно дешевый.
  9. Легкий и портативный.
  10. Может использоваться во взрывоопасных и пожароопасных помещениях.
  11. Подходит для относительно бережного перекачивания.
По совокупности характеристик ПД насосы являются идеальным решением для использования в тяжелых аппликациях.
Мембранные насосы в тяжелых условиях