Насоси для гарячих масел та інших рідин

Високотемпературні насоси - довідкова інформація

Високотемпературні насоси можуть перекачувати гарячі рідини температурою від +140 до +450 ° C. Вони застосовуються в різних виробництвах, де регулярно відбувається перекачування або циркуляція гарячих рідин. Такі насоси створюють напір до 10 бар і забезпечують витрата від 0,1 до 400 м3 / год.

Високотемпературний насос - це умовна назва насоса по сфері використання, а не принциповою схемою пристрою, тому високотемпературним може вважатися практично будь-який насос, застосовуваний при температурах вище точки кипіння води.

Найчастіше високотемпературні насоси використовуються для обороту теплоносія. Різні виробничі установки вимагають забезпечення постійної високої температури для підтримки того чи іншого процесу. Вода використовується як теплоносій виключно при температурах до 200 градусів, тому що далі пар починає створювати тиск в геометричній прогресії. При температурах понад 200 градусів в якості теплоносія використовується масло. Насоси, які використовуються для подачі води, відрізняються від насосів, які використовуються для подачі будь-яких інших, більш в'язких рідин.

З метою безпеки виробництва приміщення, де відбувається розігрівання, і приміщення, де буде відбуватися використання розігрітій середовища, зазвичай розділені. У деяких випадках транспортування дозволяє суттєво економити кошти, тому що розігріте речовина знижує витрати енергії з його транспортування.

Мал. 1 - Характерна риса всіх відцентрових високотемпературних насосів - подовжений вал

Особливість високотемпературних насосів полягає в особливих матеріалах конструкції, які дозволяють витримувати навантаження під впливом високої температури. У звичайних насосах є велика кількість різноманітних матеріалів, які можуть швидко приходити в непридатність при недотриманні температур, наприклад, NBR або фтористі полімери. Особлива увага при проектуванні високотемпературних насосів також приділяється безпеці підключення і експлуатації. Для довідки - папір спалахує вже при 280 градусах (а деякі синтетичні матеріали і при 200 градусах), тому такі заходи цілком виправдані.

У нашому каталозі представлені насоси, розраховані на перекачування середовища з температурою до +350 ° C градусів за Цельсієм. Деякі виробники (яких поки немає в нашому каталозі) серійно випускають насоси для температур до + 450 ° C. У той же час існують насоси, які дозволяють перекачувати середовища з температурою до + 1000 градусів - це особливі агрегати, які зазвичай не випускаються серійно, а проектуються і створюються індивідуально за технічним завданням замовника.

Принцип дії і принципова схема пристрою

Високотемпературні насоси конструктивно (як правило) можуть бути шестеренними або відцентровими.

1. Насоси з механічним ущільненням для відносно низьких температур (температура рідини від + 140 до +200 ° C)

Для перекачування і циркуляції рідин з температурою від +140 до +200 ° C використовуються звичайні відцентрові і шестеренні насоси.

Конструкція цих насосів не вимагає особливих змін. Як правило, достатньо використовувати спеціальні механічні ущільнення, які можуть працювати при температурах до +200 ° C.

При виборі такого насоса слід заздалегідь обумовити воду або масло буде перекачувати насос. Для цих рідин передбачені різні ущільнення. Ущільнення для води погано підходять для масел і навпаки.

2. Відцентрові насоси з механічним ущільненням для гарячих масел температурою до +370 ° C

Основна проблема змусити відцентрові насоси перекачувати рідини температурою понад +200 ° C складається в неможливості механічекіх ущільнень насоса працювати при таких температурах.

Спеціальні відцентрові насоси мають подовжений вал і розвинене ребра задньої частини насоса. Завдяки такому обребрена температура на задній стінці насоса істотно нижче, ніж в робочій камері. Механічне ущільнення знаходиться максимально близько до задньої стінки насоса і працює при комфортній для себе температурі +100 ° C, хоча температура в робочій камері насоса при цьому може досягати +320 ° C (у деяких виробників до +370 ° C).

Мал. 2 - основні вузли відцентрового високотемпературного насоса

Мал. 3 - Високотемпературний насос з крильчаткою, обдувається кожух. Таке рішення дозволяє прискорити розсіювання зайвого тепла з корпусу насоса.

Як при перекачуванні води, так і при перекачуванні гарячих нафтопродуктів під тиском, можливе утворення газових бульбашок, які осідають на різних внутрішніх поверхнях. Для боротьби з цими явищами використовують пристрої, які називаються газовими сепараторами. Однією з частин цього пристосування є спеціальний колектор, куди гази скупчуються, а потім відводяться в трубу назовні, або відправляються в спеціальні резервуари для подальшого використання.

3. Шестеренні насоси для гарячих смол, бітумів і масел з температурою до + 430 ° C.

Високотемпературними можуть бути тільки шестеренні насоси з внутрішнім зачепленням шестерень.

Основною відмінністю таких насосів є їх форма корпусу, а також можлива додаткова ізоляція, щоб насосний вузол не ставав джерелом теплових втрат. Це може знизити ККД не тільки насоса, але також і всієї системи в цілому. Зазвичай такі насоси монтуються за допомогою фланцевого з'єднання, тому їх конструкція влаштована таким чином, щоб ремонт і профілактичні роботи можна було проводити не знімаючи корпус з лінії. У цих агрегатах також дуже важливо, щоб тепло не передавалося через привід на електродвигун, тому часто для вала встановлюється повітряне охолодження. Оптимальною вважається така температура приводу, яка не призводить до порушення роботи, а також не дозволяє перекачується середовищі втрачати занадто багато тепла.

Мал. 4. Шестеренний насос Viking є світовим рекордсменом. Він може перекачувати рідини з температурою до +430 ° C без додаткового охолодження. Конкуренти, як правило, можуть тримати температуру до + 300-350 ° C.

Як правило на шестеренних високотемпературних насосах використовується сальникова набивка, тому що торцеве ущільнення здатне працювати лише при температурах до +200 ° C. Виняток становлять деякі високотехнологічні торцеві ущільнення, які можуть працювати і при більш високих температурах. Рекорд належить американській фірмі Viking, чиї шестеренні насоси з механічними ущільненнями можуть працювати при температурах до +430 ° C.

4. Відцентрові насоси з магнітною муфтою для рідин з температурою від +200 до +450 ° C (без додаткового охолодження)

Для перекачування таких гарячих середовищ без охолодження використовуються насоси з магнітною муфтою. Сам магніт укладений в спеціальний блок з важкого немагнітного сплаву. Ця конструкція насосів забезпечує експлуатацію без найменших протікань, і також вони вкрай рідко виходять з ладу. Не кожен магніт витримає таку високу температуру, тому їх виготовляють зі сплаву кобальту і самарію. Магнітна щільність цього матеріалу дуже висока, але при цьому сила тяжіння не змінюється при нагріванні до 400 градусів. Ще одне часто вживане рішення - це щілинний ковпачок, який зазвичай виготовляють з оксиду цирконію, щоб не відбувалося сильних втрат тепла. Така ж конструкція насосів але з металевим ковпачком може використовуватися для перекачування рідин на більш низьких температурах.

Для температурної розвантаження магніту використовується дросельна втулка, яка надійно захищає від надлишкового тепла. Підшипники таких насосів зазвичай виготовляються з тугоплавких карбідів - вольфраму або кремнію. Деякі насоси, що працюють в такому температурному діапазоні, дозволяють перекачувати рідини, що підлягають попутної часткової кристалізації.

Мал. 5. Компактний вихровий насос з магнітною муфтою німецької фірми Speck може забезпечити циркуляцію гарячих масел з температурою до +350 ° C.

Матеріали високотемпературних насосів

- Чавун GG25. Високоміцний сірий чавун, який є сплавом стали і вуглецю, причому вуглець в ньому структурований в кулясті включення, що істотно підвищує міцність при статичному тиску. Його застосування в високотемпературних насосах для виготовлення корпусів обумовлено здатністю не змінювати своїх механічних властивостей на температурах до 400 градусів за Цельсієм.

- Графіт. Аллотропическими модифікація вуглецю, яка має високу електропровідність і здатністю розшаровуватися на мікроскопічні лусочки. Може використовуватися в високотемпературних насосах як набивання для сальників.

- Карбід кремнію SiC. Бінарна сполука вуглецю і кремнію. Під тиском може спекаться в щільну структуру, яка використовується в якості механічного жорсткого ущільнення в високотемпературних насосах.

- Бронза. Класичний сплав складається з певного процентного співвідношення міді і олова, однак для ущільнень високотемпературних насосів використовується велика кількість модифікованих бронз, які можуть мати в своєму складі до 20 компонентів.

- Нержавіюча сталь AISI 316. Похідний склад від стали AISI 304, що містить до 2.5% молібдену. Ця добавка дозволила добитися вражаючою термічної стабільності, що дозволяє використовувати її в якості матеріалу для валів і корпусів високотемпературних насосів.

- Оксид цирконію. У чистому вигляді не використовується, але може застосовуватися для створення композитних ущільнень на його основі.

Сфера використання

Багато рідини за технологічними умовами повинна перекачуватися в розігрітому вигляді, наприклад, полімери або смоли. Високотемпературні насоси знаходять своє застосування в наступних сферах:

- Обігрів сушильних виробничих ліній в хімічній промисловості, наприклад, при виробництві нітроцелюлози або в паперовій промисловості.

- Обігрів змішувальних пристроїв, застигання яких неприпустимо через вихід з ладу або складного введення в експлуатацію.

- Обігрів автоклавів для підтримки постійної температури, а також підігрів термосів в харчовій промисловості. Наприклад, такі насоси працюють на виробництві пива для постійної підтримки температури сусла в величезних ферментацій чанах.

- Підтримка температури в ємностях з довготривалими хімічними реакціями, наприклад, у разі неможливості використання каталізатора, а єдиним способом прискорення є збільшення температури.

- В установках для виробництва полімерних плівок, волокон, лаків, емалей, а також в різних змішувачах в'язких середовищ для розрідження матеріалу.

- Зовнішній прогрів печей, використовуваних для виробництва подового хліба і сухарів, а також в сушарках грибів, овочів і фруктів.

- Прогрів установок для синтезу жирних кислот, які використовуються при виробництві спредів або жиророзчинних вітамінів.

- Підігрів маргаринової маси в кондитерській промисловості, гліцерину в шкіряному справі, а також для підігріву сиропів, щоб уникнути кристалізації цукру та його осадження в трубопроводі.

Мал. 5 - Високотемпературний насос виконує роботу з перекачування гарячого гліколю

- Підігрів установок каландрирования в шкіряної промисловості в процесі розм'якшення листів шкіри і їх формування по товщині.

- Обігрів сушильних камер і барабанів в паперово-целюлозної промисловості, особливо при вторинній переробці паперу.

- Прогрів порожніх валец, що забезпечують прокатку листів тисненою паперу, наприклад, шпалер.

- Обігрів пресів і прес-форм в процесах виробництва виробів з пластмаси, коли після пресування необхідна, наприклад, ще й фарбування на гарячу поверхню.

- Обігрів апаратів, що завдають напилення на поверхню, або емалі.

- Обігрів ємностей з епоксидними лаками в лакофарбової промисловості.

Мал. 6 - Модифікація високотемпературного відцентрового насоса з водяним охолодженням

- Обігрів ємностей з гудроном на нафтобазах або на судах, що перевозять цей матеріал.

- Розігрівання мінеральних масел, мазуту і гудрону при виробництві дорожніх покриттів і листових покрівельних матеріалів.

- Прогрівання двигунів, що працюють на мазуті для запуску в холодну погоду або після тривалого простою, а також для прокачування мазутної паливної системи.

- Обігрів труб опалення та складських приміщень, причому ці насоси можуть працювати як з олійними, так і з водними радіаторами.

- Нагрівання масла до температур, близьких до точки кипіння, в виробництві тугих бітумів, які використовуються для протоки швів між плитами.

- Обігрів сушильних приміщень і прасувальних машин в промислових пралень і на текстильних комбінатах.

- У металургії, електричної, деревообробної та будівельної промисловостях для найрізноманітніших потреб.

Переваги і недоліки

Говорити про переваги і недоліки цього типу насосів за умовами застосування дуже складно, тому що високотемпературним може бути насос практично будь-який принципової схеми. Визначати його здатність до перекачування розігрітих середовищ будуть тільки використовувані у виробництві матеріали. Для всіх цих насосів є один спільний недолік - не можна допускати застигання середовища в корпусі насоса, інакше його розбирання може потім виявитися просто неможливою.