Сравнение винтовых и центробежных насосов
- Главная
- Статьи
- Статьи про насосы
- Насосы
- Насосы
10.05.2017
42777
Любая автономная система водоснабжения немыслима без применения перекачивающего устройства. В качестве источника на большинстве загородных участков используется скважина. Для нее в основном приобретаются бытовые насосы винтового или центробежного типа. В чем разница между ними, и какую модель стоит выбирать?
В конечном итоге решать придется собственнику, так как, не зная всех особенностей системы водоснабжения, параметров скважины (в том числе, и ее дебита), давать однозначную рекомендацию не возьмется ни один профессионал. Чтобы выбор был осознанным, необходимо разбираться, в чем плюсы и минусы перекачивающих устройств различных типов.
Скважинные насосы
Колодезные насосы
Циркуляционные насосы
Насосные станции
Дренажные насосы
Канализационные установки
Поверхностные насосы
Фекальные насосы
Автоматика для насосов
Комплектующие для систем водоснабжения
Насосы винтовые
Такие приборы являются аналогами роторных агрегатов. Рабочий элемент в них – винт, оснащенный лопастями. В первом приближении он напоминает шнек мясорубки. При его вращении происходит всасывание воды и подача ее под давлением на выходной патрубок.
Насосы этого типа выпускаются в различных модификациях – с одним винтом, двумя и даже тремя. Но их достоинства и недостатки одинаковы; разница лишь в значениях отдельных характеристик.
Плюсы
- Способность создавать высокий напор.
- Ограничений по глубине скважины практически нет.
- Подача воды даже при минимальном ее уровне. Для скважин, характеризующихся низким дебитом – один из лучших выборов.
- Пульсаций давления в системе из-за работы насоса не будет, так как подача воды осуществляется равномерно, плавно.
- Такие приборы способны перекачивать жидкости недостаточно очищенные, то есть с включениями твердых фракций.
- Бесшумность.
- Поломки винтового насоса крайне редки, так как его устройство очень простое.
- Техническое обслуживание несложное и незатратное.
- Стоимость значительно ниже, чем аналогичных приборов центробежного типа.
Минусы
- Повышенные габариты. Центробежные насосы гораздо компактнее.
- Нет возможности дозирования подаваемого объема воды.
- Все винтовые модели – погружного типа. Это отражается на удобстве их обслуживания или ремонта; прибор придется вынимать из скважины. И если поломка произойдет в зимний период, возникнет ряд проблем.
Самые популярные товары раздела :
Все товары раздела
Насосы центробежные
Такие перекачивающие приборы от винтовых устройств отличаются рабочим элементом. В них перемещение жидкости осуществляет колесо. В более простых моделях оно одно, хотя их бывает и несколько.
Плюсы
- Универсальность применения. Это относится как к источнику воды (скважина, колодец или иное), так и к способу монтажа – модели глубинные и поверхностные.
- Компактность.
- Высокая надежность.
- Большой модельный ряд.
- Повышенная производительность, что позволяет поднимать воду со значительной глубины и подавать ее на большую высоту.
- Шумы в рабочем режиме практически отсутствуют.
Минусы
- Требовательность к «чистоте» воды. Малейшие твердые взвеси, содержащиеся в жидкости, воздействуют на рабочее колесо как абразив.
- Центробежные насосы стоят дороже винтовых приборов.
Приведенная информация – всего лишь обобщенные сведения о насосах винтовых и центробежных. На рынке множество приборов этих типов, отличающихся производителем, характеристиками и возможностями по обеспечению водой. Выбор не ограничивается лишь определением группы перекачивающего устройства. Чтобы понять, насколько сложен данный вопрос, можно отметить некоторые критерии оценки целесообразности приобретения.
- Размеры. Получится ли установить прибор в конкретную скважину, имеющую свой диаметр?
- Мощность насоса. А это и глубина забора жидкости, и особенности схемы водопровода.
- Количество «потребителей» и их потребность в воде.
- Создаваемый напор. Все бытовые приборы, подключаемые к магистрали (машины посудомоечные, стиральные, котельное оборудование и так далее), работают лишь при определенном минимальном давлении в системе.
- Техническое сопровождение изделия в данном населенном пункте. А это, в первую очередь, скорость ремонта и профессионализм мастеров.
Примечание. Выбор насоса для скважины – вопрос достаточно сложный, и приобретать его без консультации со специалистом не стоит. Иначе велика вероятность, что результат окажется неудовлетворительным, а деньги и время будут потрачены зря.
«АЛЬФАТЭП» не первый год работает в сфере инженерных коммуникаций по московскому региону. Достаточно позвонить на номер контактного телефона компании 8 (499) 116-32-26, и ее сотрудники дадут предварительную консультацию по любому вопросу, касающемуся водоснабжения из скважины. При необходимости помогут подобрать для нее оптимальную модель насоса. Если подходящего прибора на складе нет, в кратчайшие сроки организуют его закупку. В штате «АЛЬФАТЭП» – профессионалы высокого класса, оказывающие широкий спектр услуг; от составления проекта системы водопровода до монтажа, настройки и пуска в эксплуатацию оборудования.
10.05.2017
Защити француза от замерзания!
Битва двух насосов – какой лучше, погружной или поверхностный?
10.05.2017
Похожие статьи:
Дренажный насос Grundfos серии Unilift CC для септика
Надежные и недорогие дренажные насосы Unipump для спасения загородных домов от подтоплений
Автоматика управления насосами – обзор реле давлений
Верхний или нижний забор воды?
Дренажный насос из нержавеющей стали и пластика: как сделать правильный выбор
Дренажные насосы для частного дома и дачи
Насосные станции Grundfos для систем водоснабжения загородных домов и дач
Самые популярные статьи
Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе
Какие обогреватели не сжигают кислород и не сушат воздух?
Накопительные баки для воды
Винтовой или центробежный? Какой выбрать?
Верхний или нижний забор воды?
Как очистить воду на даче: выбираем лучший фильтр для воды из колодца
Какой насос лучше выбрать — винтовой или центробежный
11.09.2017
7133
При организации автономного водоснабжения приходится выбирать между двумя типами перекачивающих устройств – винтовыми и центробежными. Именно насосы данных групп наиболее популярны в частном секторе во многом благодаря приемлемой стоимости. Но у них имеется ряд отличий, не разобравшись с которыми, сложно принять верное решение.
Скважинные насосы
Колодезные насосы
Циркуляционные насосы
Насосные станции
Дренажные насосы
Канализационные установки
Поверхностные насосы
Фекальные насосы
Автоматика для насосов
Комплектующие для систем водоснабжения
Центробежный насос
Принцип функционирования несложный. Крыльчатка (рабочее колесо), закрепленная на валу эл/двигателя, при его вращении «поднимает» воду из источника и проталкивает ее по трубе.
Минусов у центробежного прибора немного. Главный – он чувствителен к качеству (степени очистки) перекачиваемой жидкости. Допустимое содержание мелких фракций (например, песка) в среднем до 150 г/м3. Но преимущества таковы, что насосы данной группы более востребованы «частниками».
Плюсы
- Значительный сортамент. Это облегчает выбор центробежной модели по размерам и иным характеристикам применительно к конкретному источнику.
- Компактность.
- Низкий уровень шумов.
- Высокая производительность – существенный плюс центробежного насоса для автономного водопровода.
- Возможность забора жидкости с большой глубины.
- Универсальность применения. Перекачивающее устройство данного типа используется для водоснабжения из любого источника: скважина, открытый водоем, колодец.
- Низкое эн/потребление.
- Центробежный насос отличается высоким КПД.
- Надежность, что обуславливает большой ресурс таких моделей.
- Приемлемая стоимость.
Самые популярные товары раздела :
Все товары раздела
Винтовой насос
В нем используется несколько иное инженерное решение. Рабочим органом в устройствах этой группы является лопастной винт, установленный на одной оси с ротором двигателя перекачивающего прибора. В зависимости от модели и серии, их количество – от 1 до 3-х.
Плюсы
- Высокий напор и его стабильность.
- Значительная глубина погружения.
- Вибрации отсутствуют. Это дает возможность забора жидкости при ее низком уровне в источнике (практически у дна).
- Способность работы с загрязненной (недостаточно очищенной) средой.
- Простота конструкции, что облегчает обслуживание/ремонт винтового насоса.
Минусы
Их немного, но именно они ограничивают сферу применения винтовых насосов, несмотря на все преимущества таких моделей.
- Неизменность напора имеет обратную сторону. Регулировать подачу воды изменением подаваемого на двигатель напряжения не получится. Это влечет повышение расходов и усложнение схемы.
- Крупные габариты приборов. Сложно выбрать винтовой насос для скважины на придомовом (загородном) участке, чтобы он подходил к ней и по размерам, и по всем остальным характеристикам (производительность, глубина подъема жидкости и так далее).
- Особенность конструкции. Винтовые насосы – погружные приборы. В них много трущихся деталей, а потому необходимо эффективное охлаждение. Следовательно, резко сужается сфера применения перекачивающего устройства данного типа.
- Запуск «вхолостую» нежелателен – возможен перегрев эл/двигателя. Такая особенность винтового насоса усложняет его эксплуатацию.
- Устройства данной группы дороже центробежных аналогов.
Рекомендация. Приобретение насоса – вопрос, требующий грамотного подхода. Кроме того, что придется выбирать прибор по конструкции (винтовой или центробежный), необходимо правильно определить его возможности в конкретной схеме водопровода. То есть оценить соответствие характеристик (создаваемый столб, производительность и ряд иных) условиям дальнейшей эксплуатации.
Учесть все нюансы использования образца под силу лишь профессионалу. Ориентироваться на собственные познания или советы «знающих» людей вряд ли целесообразно. Ошибки в выборе чреваты перебоями с водоснабжением, некорректной работой системы, быстрым износом оборудования. И это еще не все возможные «сюрпризы», с которыми придется столкнуться.
Приобретение насоса в интернет-магазине «alfatep.ru» позволит избежать многих проблем. На сайте представлен большой сортамент перекачивающих устройств разных типов и характеристик; достаточно оставить заявку, и товар будет доставлен в сжатые сроки по указанному адресу. Всем позвонившим по телефону компании «АЛЬФАТЭП» 8 (495) 109 00 95 ее специалисты помогут правильно выбрать насос под конкретный водопровод. Это значит, что в дальнейшем не придется заниматься переделками схемы или заменой прибора на другую модель.
11.09.2017
Настенный котел с битермическим или раздельным теплообменником?
Насосная станция или погружной насос? Что лучше?
11.09.2017
Похожие статьи:
Канализационные установки SFA: французский шик для каждого случая жизни
Колодезный насос для дома и дачи – выбираем лучший
Насосные станции для частного дома
Колодезные насосы Grundfos
Автоматика в кессоне или дома?
Малыш и скважина — почему нельзя применять вибрационные насосы в скважине
Насосы: разновидности, характеристики, сфера применения
Можно ли скважинный насос использовать в колодце?
Самые популярные статьи
Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе
Какие обогреватели не сжигают кислород и не сушат воздух?
Накопительные баки для воды
Винтовой или центробежный? Какой выбрать?
Верхний или нижний забор воды?
Как очистить воду на даче: выбираем лучший фильтр для воды из колодца
Винтовые насосы
по сравнению с шестеренчатыми насосами
Для применений, связанных с перекачкой топлива, масел и других смазочных жидкостей, обычно выбирают винтовые и шестеренные насосы. В отличие от жидкостей на водной основе, изменения температуры часто приводят к изменению вязкости этих типов жидкостей. Поскольку колебания толщины жидкости влияют на производительность центробежного насоса гораздо больше, чем объемного насоса, винтовые насосы и шестеренные насосы, как правило, являются наиболее эффективными решениями для масел и топлива.
Хотя шестеренчатый насос является более чем приемлемым вариантом для работы со смазочными жидкостями, конструкция винтового насоса имеет перед ним ряд преимуществ. Чтобы сделать эти особенности максимально понятными, мы составили сравнительную таблицу ниже.
Винтовые насосы | Шестеренные насосы |
Винт насосы имеют лучшую всасывающую способность и поэтому намного лучше работают в длинных трубопроводах, для более вязких масел и при наличии воздуха в жидкость. | Всасывающая способность шестеренчатого насоса обычно меньше, чем у эквивалентного винтового насоса, что делает его менее эффективным при затрудненном всасывании. |
Винтовые элементы внутри насоса имеют меньший диаметр, чем шестерни (при той же производительности), что создает меньшую турбулентность жидкости для более плавного перекачивания. | Шестерни должны иметь большой диаметр для требуемой производительности и, следовательно, производят больше пульсаций в нагнетании жидкости. |
Винтовые насосы могут работать при более высокой частоте вращения двигателя (3000-3500 об/мин). | Из-за больших шестерен скорость вращения ограничена. При увеличении оборотов насос теряет всасывание. |
Конструкция винтового насоса имеет лучший механический КПД, поскольку он потребляет меньше энергии при той же производительности, что и шестеренчатый насос, что снижает затраты на электроэнергию. | Двигатель шестеренчатого насоса потребляет большую мощность при той же производительности, что и винтовой насос, что приводит к увеличению затрат на электроэнергию и требует более мощного двигателя. |
Работа винтового насоса намного мягче, с меньшими пульсациями, меньшим уровнем шума и меньшей вибрацией, что означает более длительный срок службы. | Шестеренчатые насосы более шумные, более турбулентные и вызывают большую вибрацию насоса и трубопровода, что приводит к сокращению срока службы. |
Винтовые насосы обычно имеют меньшую занимаемую площадь, что делает их более удобными в условиях ограниченного пространства. | Поскольку они, как правило, имеют большую площадь основания, они не подходят для установки в условиях ограниченного пространства. |
Внутренние компоненты, такие как винты, как правило, необходимо заменять одновременно, чтобы обеспечить эффективную работу, что делает их обслуживание довольно дорогим. | Внутренние компоненты часто дешевле, чем в винтовом насосе, однако, поскольку втулки и подшипники находятся в перекачиваемой жидкости, они более подвержены износу. |
Иногда клиенты настаивают на шестеренчатых насосах, часто потому, что они это знают, но по причинам, изложенным выше, мы склонны выбирать винтовые насосы везде, где это возможно, для подачи топлива и масла. К популярным областям применения относятся:
- Работа с дизельным топливом и мазутом
- Перекачка смазочного масла
- Циркуляция смазочных материалов в закрытой системе
- Сепарация мазута
- Горелка/форсирование котла
Высокоэффективные многовинтовые насосы
Насосы и системы , апрель 2007
Винтовые насосы лет и производятся по всему миру. Более жесткие требования к обслуживанию ставят перед производителями винтовых насосов задачи по обеспечению более высокого давления или пропускной способности, лучшей износостойкости, улучшенной коррозионной стойкости, повышения эффективности и снижения выбросов в результате утечек. Более качественные материалы и более точные методы обработки, а также инженерные инновации привели к улучшениям во всех этих областях.
Первый построенный винтовой насос, вероятно, имел конструкцию Архимеда и использовался для подъема больших объемов воды на небольшие вертикальные расстояния. Они до сих пор производятся и используются для этой службы. Современный трехвинтовой высокопроизводительный насос подает жидкости под давлением выше 4500 фунтов на кв. дюйм (310 бар) и расходом до 3300 галлонов в минуту (750 м3/ч) с долговременной надежностью и превосходной эффективностью.
Двухвинтовые насосы обеспечивают скорость потока до 18 000 галлонов в минуту (4000 м3/ч), давление до 1450 фунтов на кв. дюйм (100 бар) и могут перекачивать коррозионно-активные материалы, опять же с хорошей эффективностью.
Многовинтовые насосы обеспечивают значительно более высокую эффективность работы по сравнению с центробежными насосами при перекачивании вязких жидкостей, таких как тяжелая сырая нефть, бункерное топливо или мазут, а также топливо с низким содержанием серы. Высокая производительность является явным преимуществом по сравнению с центробежными насосами, где вязкость жидкости превышает 100 SSU (20 сСт). См. рис. 1.
Рис. 1. Эффективность многовинтовых насосов
Годовая экономия электроэнергии не только значительна, но и затраты на первоначальный привод, пусковое устройство и кабели также ниже для многовинтовых насосов. В двухвинтовых насосах для процесса деасфальтизации ROSE® была достигнута рабочая температура жидкости до 600°F (315°C) (см. рис. 2).
Рис. 2. Двухвинтовой насос ROSE® для процесса 600°F.
Распределительные шестерни и подшипники принудительно охлаждаются, а корпус насоса имеет рубашку для системы циркуляции горячего масла, которая постепенно и контролируемо доводит насос до рабочей температуры. Три винтовых насоса применялись при одной и той же повышенной температуре, чаще всего при работе с асфальтом или днищем вакуумной колонны на нефтеперерабатывающих заводах.
По словам Душьянта Мехра, аналитика-исследователя компании Frost & Sullivan, «основной задачей производителей насосов для нефтегазовой отрасли является снижение затрат на электроэнергию и повышение эффективности их насосов». 1 Пользователь насоса также может внести свой вклад в прибыль, используя наиболее эффективную технологию для перемещения жидких продуктов. Часто это объемный насос, а не центробежный. На рис. 2А показана превосходная эффективность в широком диапазоне давлений нагнетания.
Рисунок 2А. Типичная кривая производительности многовинтового насоса.
В многовинтовых насосах каждый виток резьбы эффективно формирует ступень напорной способности. Насосы высокого давления имеют от 5 до 12 ступеней или витков, тогда как насосы низкого давления могут иметь только 2 или 3 витка. Возможность ступенчатого изменения давления показана на рис. 3. В насосы, рассчитанные на работу с более высоким давлением, встроено больше витков.
Трехвинтовые насосы: основные области применения
Трехвинтовые насосы представляют собой самый большой класс многовинтовых насосов, используемых сегодня. Типичные области применения включают смазку машин, гидравлические лифты, транспортировку мазута, обслуживание мазутных горелок, силовую гидравлику и процессы нефтепереработки, такие как высокотемпературные вязкие продукты, включая асфальт, днища вакуумных колонн и мазуты.
Трехвинтовые насосы также находят широкое применение в обслуживании нефтепроводов, а также при сборе, подкачке и загрузке барж и судов. Эти насосы также используются для впрыска дистиллятного топлива под высоким давлением в газовые турбины.
Конструкции теперь доступны в герметичных конфигурациях, таких как магнитные приводы и герметичные устройства, чтобы позволить клиентам сократить выбросы и соответствовать государственным нормам. Трехвинтовые насосы славятся низким уровнем шума, высокой надежностью, простотой ремонта и долгим сроком службы.
Конструкция и эксплуатация
Трехвинтовые насосы производятся двух основных типов: одинарного и двойного всасывания (см. рис. 4). Конструкция с одинарным всасыванием используется для низких и средних скоростей потока и от низкого до очень высокого давления. Конструкция с двойным всасыванием представляет собой два параллельных насоса в одном корпусе, которые используются для средних и высоких скоростей потока при низком и среднем давлении.
Рис. 4. Трехвинтовые насосы одинарного и двойного всасывания.
Трехвинтовые насосы обычно имеют только одно механическое уплотнение вала и один или два подшипника, которые фиксируют вал в осевом направлении. Внутренний гидравлический баланс таков, что осевые и радиальные гидравлические силы противодействуют друг другу и компенсируют друг друга. Таким образом, нагрузка на подшипники очень мала.
Еще одна общая характеристика трехвинтовых насосов заключается в том, что все, кроме самых маленьких, насосов низкого давления, имеют сменные вкладыши, в которых вращаются насосные винты. Комплекты для мелкого ремонта (уплотнения, прокладки, подшипник) и комплекты для капитального ремонта (все быстроизнашивающиеся детали, в том числе из комплекта для мелкого ремонта) позволяют легко ремонтировать в полевых условиях большинство трехвинтовых насосов. Таким образом, ремонт в полевых условиях является простым делом, и трубопровод не нужно трогать.
Центральный винт, называемый рабочим ротором, выполняет всю перекачку. Сетчатые внешние винты, называемые холостыми роторами, отделяют каждую камеру для хранения жидкости от соседней, за исключением рабочих зазоров. Это эффективно позволяет поэтапно повышать давление насоса. Поскольку центральный винт выполняет всю насосную работу, крутящий момент, передаваемый на промежуточные роторы, необходим только для преодоления вязкостного сопротивления цилиндрического ротора, вращающегося в пределах зазора гильзы.
Теоретическая производительность этих насосов зависит от скорости, диаметра винтовой пары и угла подъема резьбы. В основном скорость потока зависит от куба диаметра центрального шнека. Скользящий поток — это объемная неэффективность из-за зазоров, перепада давления и вязкости. Это функция квадрата диаметра силового ротора, в результате чего более крупные насосы по своей природе более эффективны, чем насосы меньшего размера. При обслуживании трубопроводов для сырой нефти экономия энергии является наибольшей по сравнению с центробежными насосами.
Скорость в конечном итоге ограничивается возможностями приложений/системы подавать поток на вход насоса под давлением, достаточным для предотвращения кавитации. Это касается всех насосов. Трехвинтовые насосы, как правило, являются высокоскоростными насосами, мало чем отличающимися от центробежных насосов. Чаще всего используются двухполюсные и четырехполюсные двигатели.
Более низкая скорость может потребоваться, если требуется большой расход, очень высокая вязкость или низкое доступное давление на входе. Работа с высокой скоростью желательна при работе с жидкостями с низкой вязкостью, поскольку промежуточные роторы создают гидродинамическую пленку жидкости в своих зонах нагрузки, которая противостоит радиальным гидравлическим нагрузкам, очень похожим на гидродинамические подшипники скольжения, используемые в турбомашинах.
Для достижения максимального напора трехвинтовых насосов необходимо контролировать форму шнеков под гидравлической нагрузкой. Профильное шлифование с ЧПУ по пяти осям лучше всего справляется с этой задачей благодаря полному контролю размеров и высокой степени повторяемости. Противоположная нагрузка внешних диаметров промежуточного ротора на диаметр хвостовика силового ротора требует, чтобы эти поверхности подвергались термообработке, чтобы противостоять циклическим нагрузкам.
Опять же, профильное шлифование резьбы дает окончательный контур винта, оставляя роторы довольно твердыми, порядка 58RC. Эта твердая поверхность лучше противостоит абразивному износу от загрязнений и продлевает срок службы.
Поскольку некоторые трехвинтовые насосы работают при давлении до 4500 фунтов на кв. дюйм (310 бар), нагрузка на насосный элемент из-за гидростатического давления может быть довольно высокой. При гидравлическом балансе силы уравновешиваются в двух плоскостях, так что нагрузки на подшипники минимальны, что увеличивает срок службы.
Односторонние насосы используют два похожих, но разных метода достижения осевого гидравлического баланса. Центральный винт или силовой ротор включает балансировочный поршень на нагнетательном конце винтовой резьбы. Площадь поршня выполнена примерно равной площади резьбы силового ротора, на которую действует давление нагнетания.
Следовательно, равные противодействующие силы создают нулевую результирующую осевую силу из-за давления нагнетания и вызывают растяжение силового ротора. Уравновешивающий поршень вращается внутри стационарной втулки с малым зазором, которая может быть закалена или покрыта твердым покрытием для защиты от эрозионного износа. Сторона приводного вала поршня обычно соединена внутри или снаружи с входной камерой насоса. Уравновешивающий поток утечки через этот рабочий зазор промывает механическое уплотнение насоса, которое остается при номинальном входном давлении насоса.
Нагнетательные концы двух внешних винтов, промежуточных роторов, также подвергаются воздействию давления нагнетания. С помощью различных устройств давление нагнетания подается в область гидростатического кармана на входном конце промежуточных роторов.
Эффективная площадь лишь немного меньше площади открытого выпускного конца, что приводит к примерно равным противодействующим осевым силам на промежуточных роторах. Таким образом, холостые роторы находятся в сжатом состоянии. Если какое-либо усилие заставит промежуточный ротор двигаться в сторону нагнетания, результирующая потеря давления, действующая на область заплечика чашки или гидростатическую опорную поверхность, приведет к возврату промежуточного ротора в его расчетное рабочее положение.
Вид сверху на рис. 6 показывает стационарный упорный блок (заштрихован) и стационарную самоустанавливающуюся в радиальном направлении уравновешивающую чашку. Давление нагнетания подается в стакан через внутренние каналы внутри насоса или самого ротора. На нижнем виде показан гидростатический карман, выточенный на торце промежуточного ротора. Он также питается давлением нагнетания. Показанный зазор преувеличен и на самом деле составляет всего несколько тысячных дюйма.
Для работы с некоторыми загрязненными жидкостями гидростатические торцы натяжных роторов закалены нитридом газа или изготовлены из твердого карбида вольфрама и сжаты на входном конце натяжных роторов. Когда используется конструкция чаши, внутренний диаметр чашки и область буртика обычно закалены газовым нитридом. Оба метода используются для защиты от износа из-за мелких загрязнений.
В радиальном направлении три винтовых насоса достигают гидравлического баланса силового ротора за счет симметрии. Равное давление, действующее во всех направлениях внутри ступени или оболочки, приводит к отсутствию радиальных гидравлических сил, поскольку не существует неуравновешенных зон. Силовой ротор часто имеет шарикоподшипник для ограничения осевого смещения для надлежащей работы механического уплотнения, но в остальном он испытывает незначительную нагрузку. Радиальный баланс промежуточного ротора достигается за счет образования гидродинамической жидкой пленки таким же образом, как в опорном подшипнике или подшипнике скольжения.
Эксцентриситет вращающихся холостых роторов загоняет жидкость в сужающийся зазор, в результате чего образуется пленка жидкости под давлением. Давление пленки действует на внешний диаметр промежуточного ротора в направлении, противоположном гидравлически создаваемой радиальной нагрузке (см. диагонально противоположные стрелки, указывающие направление нагрузки).
Повышение вязкости приводит к тому, что большее количество жидкости втягивается в пленку под давлением, что приводит к увеличению толщины пленки и, следовательно, способности выдерживать давление. Промежуточные роторы поддерживаются в соответствующих отверстиях корпуса пленками жидкости и не имеют другой системы поддержки подшипников. В определенных пределах, если дифференциальное давление увеличивается, промежуточный ротор перемещается радиально к окружающим отверстиям корпуса.
Возникающее в результате увеличение эксцентриситета увеличивает давление пленки и поддерживает радиальный баланс промежуточных роторов. Для приложений с высоким давлением всасывания (например, на подпорных станциях) специальные методы балансировки, такие как изменение площади балансировочного поршня или двойное удлинение силового ротора, могут снизить радиальные силы до минимума.
Какими бы универсальными ни были трехвинтовые насосы, они все же не подходят для некоторых применений. Несмотря на многочисленные достижения в области материаловедения, современные трехвинтовые насосы имеют слишком сильную склонность к истиранию очень устойчивых к коррозии материалов, таких как стали с высоким содержанием никеля. Двухвинтовой насос следует рассматривать для работы с коррозионно-активными жидкостями, чтобы не потерять преимущество винтовых насосов в эффективности.
Двухвинтовые насосы: основные области применения
Двухвинтовые или двухвинтовые насосы могут выполнять задачи, которые намного превосходят многие другие типы насосов, включая трехвинтовые насосы. Двухвинтовые насосы особенно подходят для приложений с очень низким доступным давлением на входе, особенно если требуется высокая скорость потока.
Услуги, аналогичные трем винтовым насосам, включают трубопровод сырой нефти, переработку вязких продуктов, переработку синтетического волокна, разгрузку барж, сжигание мазута и перекачку мазута. Среди уникальных приложений:
Таблица 1. Области применения двухвинтовых насосов
Конструкция и работа
Подавляющее большинство двухвинтовых насосов имеют конструкцию двойного всасывания. осевой гидравлический баланс за счет симметрии. Насосные шнеки не соприкасаются друг с другом, благодаря чему поддаются изготовлению из коррозионностойких материалов. Зубчатые передачи служат для синхронизации винтового зацепления, а также для передачи половины общей мощности, подводимой от ведущего вала к ведомому валу.
Каждый вал эффективно обрабатывает половину потока и, следовательно, половину мощности. На каждом конце каждого вала имеется опорный подшипник для преодоления радиальных гидравлических нагрузок, которые иначе не уравновешиваются. Зубчатые колеса и подшипники находятся вне перекачиваемой жидкости. Им не нужно полагаться ни на смазывающие свойства перекачиваемой жидкости, ни на ее чистоту. Четыре механических уплотнения вала изолируют эти подшипники и синхронизирующие шестерни и обеспечивают их работу в контролируемой среде.
На рис. 9 показаны гидравлические радиальные силы, воздействующие на ротор двухвинтового насоса из-за перепада давления. Эти силы равномерны по длине резьбы насоса и вызывают отклонение, для которого необходимо предусмотреть рабочий зазор в окружающем корпусе насоса.
Рис. 9. Радиальные силы в двухвинтовых насосах.
Отклонение должно быть сведено к минимуму, поскольку большее отклонение требует больших зазоров, что приводит к большему проскальзыванию потока или объемной неэффективности. Чрезмерный прогиб повреждает окружающий корпус и/или способствует усталости при изгибе при вращении, что в конечном итоге приводит к поломке вала. Валы большого диаметра и секции корня винта используются для обеспечения минимального прогиба.
В зависимости от направления обработки резьбы (левое или правое) и направления вращения вала производитель насоса может вызвать отклонение в любом из двух радиальных направлений, вверх или вниз для горизонтального насоса. Эти радиальные изгибающие нагрузки поглощаются антифрикционными подшипниками с внешней смазкой.
Радиальные нагрузки пропорциональны перепаду давления на насосе. Более высокий перепад давления создает более высокие радиальные нагрузки или силы. Меньшие углы подъема винтового комплекта уменьшают эти радиальные нагрузки и снижают скорость потока. Большие углы опережения увеличивают скорость потока, а также радиальную нагрузку. Подшипники обычно рассчитаны на срок службы подшипника L10 25 000 или более часов при максимально допустимой радиальной нагрузке и максимальной расчетной рабочей скорости. Благодаря этой независимой от насоса системе подшипников двухвинтовые насосы с внешними зубчатыми передачами и подшипниками могут работать с высоким содержанием газа, а также с промывкой легкими маслами, водой и т. д.
Двухвинтовые насосы изготавливаются из различных материалов, включая нержавеющую сталь 316. Когда существует крайняя тенденция к истиранию между соседними рабочими компонентами, предусмотрено небольшое увеличение зазора, чтобы свести к минимуму возможность контакта во время опрокидывания. Кроме того, стационарные отверстия, в которых вращаются винты, могут быть покрыты толстым промышленным твердым хромовым покрытием, что еще больше снижает вероятность заедания, а также обеспечивает очень твердую и прочную поверхность для защиты от износа.
Такие покрытия, однако, требуют возможности шлифования по внутреннему диаметру для получения готовой геометрии в пределах допусков. Для высокоабразивных работ внешний диаметр винтов может быть покрыт различными твердосплавными покрытиями для лучшей защиты от износа. К числу таких покрытий относятся карбид вольфрама, стеллит, оксид хрома, алюмооксид титана и другие.
Операции со средней и высокой вязкостью — не единственные области, где многовинтовые насосы приносят преимущества конечному пользователю. Низкая вязкость в сочетании с высоким давлением и расходом менее примерно 450 галлонов в минуту (100 м3/ч) отлично подходят для винтовых насосов. Сочетание умеренного расхода, низкой вязкости и высокого давления представляет собой сложную задачу. Это типичное применение поршневых насосов в нефтепроводах.
Поршневые насосы требуют устройств подавления пульсаций на всасывании/нагнетании, чтобы избежать чрезмерной вибрации в системе трубопроводов, которая может представлять опасность для окружающей среды.