Использование насосов для разгрузки железнодорожных цистерн — это явление обычное. Разгрузка железнодорожных цистерн, наполненных жидким дегтем, встречается реже. В связи с высокой вязкостью работать с таким сырьем достаточно сложно. Для оптимизации процесса разгрузки конечный пользователь, которому нужно было извлекать сырой деготь из железнодорожных цистерн, подыскивал для себя насос, отвечающий следующим критериям:
- полное опорожнение цистерны без остатков, без создания в цистернах избыточного давления;
- соответствие высочайшим стандартам безопасности;
- осуществление процесса разгрузки всего одним насосом по экономическим соображениям.
На практике это означало, что нужно было опорожнить четыре цистерны с сырым дегтем с помощью одного насоса. В целом, такое требование сложно удовлетворить. Одним из важнейших критериев была безопасность работы на сухом ходу, которая, как правило, не обеспечивается стандартными насосами.
Стандартные насосы вентилируются через пустой напорный трубопровод, когда они не используются. По мере перекачивания уровень жидкости снижается, при этом все больше и больше газа увлекается потоком. Образуются пузырьки газа, что снижает эффективность и вызывает перебои в работе. Если содержание газа во время работы насоса слишком велико, поток может полностью остановиться. Это приводит к остановке процесса, и насос необходимо продувать, из-за чего происходят простои. В современном мире внеплановые простои, как правило, определяются системами диагностики и раннего оповещения.
Решение
Это было одной из задач, с которыми предстояло справиться производителю центробежных насосов. Команда инженеров и производитель насосов дали свои рекомендации (рисунок 1), начиная с конструкции насосов и заканчивая вводом в эксплуатацию. В продаже имелись безмасляные насосы с системами автоматической регулировки и уплотнения и без них, которые подобрали в соответствии с перекачиваемыми материалами. В данном случае вертикальный насос был оснащен магнитной муфтой и подшипниками скольжения с жидкой смазкой.
Эта конструкция сочетала в себе свойства саморегулируемого вертикального насоса и горизонтального безмасляного герметичного насоса. Такой насос может постоянно работать на сухом ходу без подшипников в перекачиваемой жидкости. Шарикоподшипники со смазкой защищены от паров газовым барьером.
Концепция уплотнения зазора вала этого работающего на сухом ходу насоса предполагает использование нескольких компонентов. Сюда входят средства гидродинамической разгрузки подшипника и уплотнения путем снижения давления нагнетания насоса. Оно выполняется с помощью задних лопаток и газового барьера, предотвращающего проникновение паров в подшипниковый узел. Магнитная муфта без вихревых токов герметично изолирует насос от окружающей среды. Благодаря вертикальной ориентации насоса подшипник и уплотнение никак не соприкасаются с перекачиваемым материалом, даже при возникновении проблем с уплотняющим газом. Шарикоподшипники, как правило, могут непрерывно работать более пяти лет.
Магнитная муфта без вихревых токов герметично изолирует насос от окружающей среды.
Кроме экономических и технических преимуществ, это решение обеспечивает максимальную безопасность в случае утечки, простоту использования и экономию производственных затрат. Искробезопасные центробежные насосы (принципы конструкции которых предотвращают возникновение опасных условий даже в случае неисправности) автоматически подстраиваются под разную скорость подачи.
Функциональная модель разгрузки цистерны: стеклянную цистерну можно быстро и полностью разгрузить с помощью саморегулируемого насоса.
Принцип действия заключается в выравнивании давления рабочего колеса насоса и питательной емкости: когда материал попадает в контейнер, уровень жидкости повышается, пока впуск и выпуск не придут в равновесие. Эти контрольные характеристики действуют без каких-либо дополнительных механических и электрических устройств. Работа этих насосов зависит от подачи. Они автоматически снижают расход, не понижая давление на рабочем колесе.
В результате кавитационный запас близок к нулю. Этот тип насосов также имеет функцию самовентиляции, что делает их нечувствительными к пузырькам газа. Насосы, в целом, работают без кавитации, безопасны при работе на сухом ходу и надежны в эксплуатации.
В насосах с низкой пульсацией перекачиваемый материал и подшипники отделены друг от друга, что делает такие насосы пригодными для работы практически с любым материалом. Области применения варьируются от перекачивания жидкостей с высоким содержанием газов, вязких, горячих или кипящих жидкостей до жидкостей, содержащих твердые частицы. Как правило, среди перекачиваемых сред токсичные жидкости, требующие особого уплотнения вала: тетрахлорид титана, жидкий деготь или сжиженный газ. Насос может перекачивать материалы при температуре до 400 °C (752 °F) без охлаждающей среды. Функция саморегулировки не требует минимального расхода. Проблем с кавитацией не возникает; значение требуемого кавитационного запаса насоса <0,1 м. Срок службы может превышать 15 лет.
Кроме того, дорогостоящие мероприятия по планированию и строительству (например, организация приямков) больше не требуются. Таким образом, этот тип насосов, устанавливаемых на уровне пола, отличается простотой установки, эксплуатации и контроля. Четыре железнодорожные цистерны опорожняются снизу, и линии подачи цистерн должны быть открыты. При запуске насос опускается до уровня, указанного в трубном шаблоне. Жидкость вытекает из цистерн под действием силы тяжести. Насос выключается только по достижении минимального заданного уровня, т.е. когда все цистерны опорожнены.
Майкл Хукленбрух уже 20 лет работает инженером в компании Bungartz, специализирующейся на производстве насосов. Он изучал машиностроение в Университете прикладных наук в Бохуме (Германия). Дополнительная информация представлена на сайте www.bungartz.de.
Определение безопасности работы на сухом ходу
Во многих насосах перекачиваемая среда используется для смазки подшипников скольжения и охлаждения уплотнения. Безопасность при работе на сухом ходу — это способность насоса работать непрерывно даже без какой-либо среды. Эта возможность обеспечивается путем отделения подшипника и уплотнения от перекачиваемой жидкости.
