Схемы циркуляции жидкости в двигателе.
Существует множество схем циркуляции жидкости через двигатель. Большинство производителей используют насосы, указанные в стандарте Американского института нефти (API) 685 «Центробежные бессальниковые насосы для технологического обслуживания нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности», Приложение D. В этом стандарте описаны 14 различных схем подачи.
Если вы знакомы со схемами подачи СОЖ, вам известна эта концепция. В данной статье будут рассмотрены только наиболее распространенные схемы циркуляции. Мы не ожидаем, что пользователь определит тип модели/схему циркуляции для своей области применения; это будет сделано инженерами по прикладным задачам, работающим в компании-производителе. Однако при выборе герметичного насоса пользователь должен учитывать ряд факторов, например, наличие охлаждающей воды (при перекачке горячей жидкости) или наличие трубопровода для обратной подачи в резервуар (для жидкостей с низким давлением пара).
Metering pump Дозировочный насос, Min. injecting flow rate, 0.08-0.1 m3/h Минимальный расход при впрыске 0,08-0,1 м3/ч
Схема внутренней циркуляции 1-S (полый вал)
Это наиболее распространенная схема циркуляции, при которой небольшое количество нагнетаемого из насоса воздуха циркулирует через отверстия в корпусе подшипника со стороны насоса и поступает в двигатель. Он проходит через подшипник со стороны насоса, через ротор, а затем через подшипник со стороны крышки, прежде чем вернуться на сторону всасывания через полый вал ротора.
Рисунок 1. Схема циркуляции 1S
Схема циркуляции под давлением 1-SD
Эта схема циркуляции используется для работы с летучими жидкостями с низкой температурой кипения. Предполагается, что вспомогательное рабочее колесо создает давление на охлаждающую жидкость, предотвращая ее испарение внутри двигателя. Путь потока начинается от нагнетательного патрубка насоса и проходит через отверстия в полом валу.
Поток проходит через полый вал к приемному отверстию вспомогательного рабочего колеса. Поток разделяется: часть его проходит через подшипник со стороны крышки и возвращается к вспомогательному рабочему колесу, в то время как остальная часть проходит мимо ротора, через подшипники со стороны насоса и возвращается к нагнетательной стороне.
Рисунок 2. Схема циркуляции 1-SD
Схема обратной циркуляции 13-SE
Такая схема циркуляции используется при перекачке жидкостей с низким давлением насыщенного пара, например хладагентов, сжиженных газов, аммиака и т.д. Жидкость пропускается через двигатель только один раз, чтобы избежать чрезмерного нагрева жидкости и кавитации. Как уже говорилось ранее, любой пар внутри герметичного насоса может привести к значительному повреждению подшипников и других внутренних деталей.
Путь потока проходит от нагнетательного патрубка насоса через отверстия в корпусе подшипника со стороны насоса, через сам подшипник, через ротор и через подшипник со стороны крышки, затем выходит из двигателя со стороны крышки. Жидкость обычно возвращается во расходный резервуар или сборник.
Рисунок 3. Схема циркуляции 13-SE
Схема 23-S. Двигатель с внешним охлаждением
Такая схема циркуляции используется при перекачке высокотемпературных жидкостей, например, масел для теплопередачи. При циркуляции используется теплообменник для охлаждения рабочей жидкости двигателя. Внутри двигателя используется та же самая перекачиваемая жидкость, только при более низкой температуре. В конструкции используется тепловой барьер для термической изоляции горячей части насоса от более холодного двигателя. Для такой циркуляции требуется охлаждающая вода, подаваемая с места установки, или воздушный теплообменник, хотя это менее распространено. Как правило, небольшое количество жидкости циркулирует от выходного отверстия рабочего колеса через тепловой барьер к технологическому входу теплообменника. Жидкость циркулирует через теплообменник со стороны насоса, затем поступает в двигатель со стороны крышки. Она проходит через подшипники со стороны крышки, через ротор и через подшипники со стороны насоса, прежде чем повторить этот цикл. Иногда на валу устанавливается вспомогательное рабочее колесо, которое способствует циркуляции рабочей жидкости в двигателе. Оно может быть расположено на любом из торцов корпуса подшипника.
Рисунок 4. Схема циркуляции 23-S
Схема 1-S. Высокая температура без охлаждения
Несмотря на то, что при этом используется тот же путь циркуляции, что и в предыдущем случае, эту схему стоит упомянуть отдельно для перекачки высокотемпературных жидкостей при отсутствии системы охлаждения на месте. В конструкции этого двигателя используется улучшенная степень изоляции (класс 400) для работы при более высоких температурах. Такая конфигурация двигателя обычно выпускается только мощностью до 120 лошадиных сил.
Рисунок 5. Схема циркуляции 1-S при высокой температуре
Схемы 53-S и 54-S для перекачки шлама
Эта схема циркуляции подходит для перекачки шлама и абразивных жидкостей, которые не обеспечивают хорошую смазку и охлаждение двигателя. В этой схеме используется затворная жидкость внутри двигателя. Затворная жидкость циркулирует по двигателю, поступая либо из буферной емкости (53-S), либо из внешнего источника (54-S). Лабиринтное уплотнение (или внутреннее механическое уплотнение) отделяет насос от двигателя. Чтобы давление в двигателе оставалось выше давления на выходе насоса, обычно используется внешний дозировочный насос. Необходимо проверить совместимость жидкости для двигателя и перекачиваемой жидкости, так как небольшое количество жидкости может просачиваться из двигателя в насос через внутреннее лабиринтное уплотнение/механическое уплотнение.
При планировании использования герметичного насоса, будь то при новой установке или модернизации существующего насоса, важно знать свойства жидкости и условия эксплуатации. Анализ должен включать возможные аномальные или нештатные ситуации, которые могут повлиять на производительность и надежность. Это требует взаимного понимания требований к применению разработчиком системы, конечным пользователем и производителем насоса. При таком подходе можно получить экономичную и надежную установку
Рисунок 6. Схемы циркуляции 53-S и 54-S, обработка шлама
Герметичные насосы обеспечивают безопасный и экологически чистый вариант перекачки при работе с жидкостями, которые могут нанести вред окружающей среде.
Поэтому все большее применение получают герметичные насосы в сочетании с функциями, которые позволяют устранить наиболее распространенные неисправности насосов. Отказ от механического уплотнения, необходимость в горячей и холодной центровке и уменьшение количества подшипников, а также системы смазки при правильном применении позволяют получить более надежную и не требующую технического обслуживания насосную систему.
Стивен Джонс имеет степень магистра в области машиностроения и является дипломированным инженером Института инженеров-механиков. Он проработал инженером-механиком более 15 лет. В настоящее время Стивен Джонс является старшим специалистом по техническому маркетингу в компании Hayward Tyler, лидере в области проектирования и производства герметичных насосов. Дополнительная информация представлена на сайте haywardtyler
