Плунжерные насосы с инновационным дизайном привода. Эффективная генерация высокого давления
Производитель насосов высокого давления основательно переработал концепцию механического исполнения приводов трехплунжерных насосов для давления до 3500 бар. Данный тип насосов, особенно в сочетании с системой управления с регулируемой частотой вращения привода, обеспечивает высокую производительность и значительную экономию энергии. Насосы данного типа используются как для горной промышленности, так и для технологии водоструйного применения высокого давления, а также в качестве технологического оборудования для производственных процессов.
Предлагаемый ранее производителем «классический» дизайн плунжерного насоса и с цельным редуктором и корпусом насоса уже давно зарекомендовал себя в различных областях применениях высоконапорной техники (до 3500 бар). До сих пор он является, а точнее являлся, во многом самым оптимальным техническим решением для заказчиков.
В качестве гидравлических машин объемного принципа действия эти насосы имеют высокий показатель КПД, что открывает новые возможности применения данных насосов, помимо «стандартных» отраслей промышленности, таких как, например, горной промышленности, водноструйной техники высокого давления и для технологии обработки поверхностей.
В химической и перерабатывающей промышленности, например, плунжерные насосы все больше вытесняют центробежные насосы и позволяют при работе с давлением от 80 до 100 бар значительно экономить энергию. Даже в тех отраслях, где ранее использовались мембранные насосы сложной конструкции, все чаще используют плунжерные насосы.
Насосная станция высокого давления для горной промышленности с частотным преобразователем
Целью новой разработки стал насос для работы с низкой шумовой нагрузкой и низким уровнем вибраций
Заказчиками все чаще стали предъявляться требования к бесшумной работе насосов высокого давления. Это требование было трудно выполнить в рамках существующей концепции насосного привода, поскольку коленвал, приводящий в движение плунжеры посредством крейцкопфов, должен был иметь ассиметричную форму, позволяющую поместить его внутрь цельного корпуса насоса. Ассиметричная форма является причиной сильной вибрации и высокого уровня шума, к тому же она затрудняет из-за возникающих колебаний акустическую изоляцию.
В связи с этим производителем было принято решение модифицировать конструкцию редуктора. Поставленной целью являлось достижение значительного снижения уровня шума с одновременным сохранением имеющихся преимуществ положительно зарекомендовавшей себя концепции редуктора. К числу таких преимуществ относятся удобство проведения технического обслуживания, долговечность продукции и высокая энергоэффективность.
Насос К 40000 мощностью 400 кВт со сборным редуктором (3G)
Насос К 50000 мощностью 530 кВт со сборным редуктором (5G)
Новая концепция редуктора
Достижение цели было осуществлено благодаря разработке сборной конструкции корпуса, в который помещен симметричный сбалансированный коленвал, осуществляющий передачу усилия редуктора к плунжерам. Повышению плавности хода насоса способствует внедрение еще одной инновации – двойных косозубых шестерней редуктора.
Фирма КАМАТ осуществляет производство редукторов на собственных производственных площадях. Еще в 1983 году была приобретена компания одного из субпоставщиков, который являлся производителем компонентов для механических приводов. С тех пор КАМАТ владеет соответствующим ноу-хау.
На протяжении последних лет новая конструкция редуктора последовательно внедрялась в полную производственную линейку трехплунжерных насосов мощностью от 80 до 530 кВт. В качестве базовой конструкции приводного механизма она также стала основой разработки пятиплунжерных насосов, уже запущенных в серийное производство и позволяющих в процессе эксплуатации достигать при большей производительности насоса значительной экономии затрат.
Редуктор насоса К 40000-3G
Внутреннее устройство пятиплунжерного насоса К 50000
Наилучшие предпосылки для эффективной работы насоса
Механическое исполнение привода создает возможность управления работой насоса в требуемом режиме с использованием технологии изменения частоты вращения привода, являющейся одной из основных компетенций компании КАМАТ, и все чаще применяемой заказчиками.
Конструктивными деталями для передачи усилия являются крейцкопфы, оказывающие за счет своего большого размера относительно низкое удельное давление. Они позволяют обеспечить отличный гидродинамический режим смазки привода насоса, включая и участки с наивысшей нагрузкой, даже при низкой скорости вращения привода.
Уникальность такого плунжерного насоса заключается в возможности обеспечивать глубину регулировки привода в диапазоне от 10% до 100% номинальной частоты вращения с полной нагрузкой.
Новый подход производителя к принципу управления
Концепция насосов позволяет создать в настоящее время высокоэффективную, ориентированную на потребности заказчика систему управления. Если для установки используются два насоса высокого давления, то основной насос регулируется благодаря изменению частоты вращения привода посредством частотного преобразователя. Если потребность в рабочей жидкости превышает возможности подачи основного насоса, основную нагрузку перенимает вспомогательный насос. Таким образом, управление установкой осуществляется с использованием лишь одного насоса с регулируемой частотой вращения привода и может покрывать достаточно широкий диапазон регулирования. Этот факт, учитывая стоимость частотного преобразователя во взрывобезопасном исполнении согласно нормативам ATEX и при наличии разрешения для использования в угольных шахтах, является весьма существенным экономическим преимуществом, особенно в горнодобывающей промышленности. Но и в других отраслях промышленности применение нескольких гидравлических насосных агрегатов с одним частотным преобразователем приводит к существенной экономии затрат.
Снижение износа на 90%
Еще одним важным фактором является принцип регулирования, точнее управление потоком рабочей жидкости в соответствии с потребностью в данный конкретный момент. В качестве стандартного решения для этой цели используют байпасные клапаны, перенаправляющие 100% потока перекачиваемой жидкости либо к потребителю, либо 100% потока перекачиваемой жидкости в бак. На практике такое переключение может происходить до трех раз в течение десяти секунд, что при высоких давлениях и больших объемах подачи создает значительную нагрузку на всю гидравлическую систему – нежелательное испытание на прочность насосов, трубопроводов, клапанов и баков.
С помощью датчика давления и преобразователя частоты вращения система управления насосными станциями позволяет избегать переключения байпасного клапана с целью корректировки подачи рабочей жидкости. На практике это приводит к снижению износа компонентов примерно на 90%, что значительно снижает затраты и повышает коэффициент эксплуатационной готовности насосов.
Сконструированы для сложных условий эксплуатации
Еще одной особенностью данных насосов является возможность их эксплуатации, как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Литой корпус насоса может использоваться в различных температурных режимах как в горной, так и нефтегазовой отраслях промышленности. Заказчик может быть уверен в максимальном сроке эксплуатации оборудования даже в экстремально неблагоприятных условиях. Все модели выпускаются согласно международным нормам, как, например, API674, являются коррозионностойкими к морской воде и по желанию могут поставляться в исполнении согласно норм АТЕХ для взрывоопасной среды. Они также подходят для перекачивания агрессивных, абразивных и летучих жидкостей.
Освоение новых областей применения
Новая концепция приводов насосов, обладающих описанными выше качествами, позволяет заказчикам при использовании в классических отраслях промышленности – таких, как горная промышленность, высоконапорная очистка или гидравлика высокого давления пользоваться преимуществами в плане эффективности, срока службы и технического обслуживания, бесшумной работы, а также снижения совокупных затрат. Эти преимущества по достоинству оценили и в других областях применения: спрос на плунжерные насосы высокого давления для использования в технологических процессах неизменно растет. Они используются для высоконапорной гомогенизации (до 3500 бар), установок для очистки газа, при нагнетании воды в пласт и в установках обратного осмоса. Внедрение плунжерных насосов в этих случаях четко демонстрирует сокращение расходов, связанных с эксплуатацией насосов – не только из-за принципиально более высокого КПД плунжерных насосов, но и своей чрезвычайно прочной конструкции и хорошей глубине регулировки.
