О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Данные для подбора насоса Fluidbusiness 

КОРРОЗИЯ И МАТЕРИАЛЫ КОНСТРУКЦИИ

Выбор правильного типа и типоразмера насоса  имеет решающее значение для его успешного подбора. Не менее важным является выбор материалов конструкции. Необходимо выбрать между металлами и / или неметаллами для частей насоса, которые вступают в контакт с перекачиваемой жидкостью. Кроме того, прокладки и уплотнительные кольца из выбранных материалов должны обеспечивать длительную и герметичную работу динамических и статических уплотнений насоса. В качестве помощи в правильном выборе, в данный раздел включено рассмотрение конкретных видов коррозии и общее руководство по выбору материалов.

Коррозия
Коррозия - это самопроизвольное разрушение металла в результате химического или электро-химического взаимодействия с окружающей средой. Важно разбираться в  различных видах коррозии и факторах, влияющих на скорость коррозии при  выброре материалов.

Типы коррозии.
(1) Электро-химическая коррозия - это электро-химического разрушение, возникающее при электрическом контакте одного металла с другим, более благородным, при погружении обоих в одну корродирующую среду, называемую электролитом. Происходит образование гальванического элемента и между двумя материалами протекает ток. Менее багородный материал, называемый анодом, корродирует в то время как более благородный остаётся защищённым. Важно, что меньшие по размеру изнашиваемые детали в насосе быть выполнены из более благородного материала, чем более крупные и массивные части, как в   железном насосе с бронзовой отделкой или отделкой из нержавеющей стали.

Ниже приводится электрохимический ряд наиболее распространенных металлов и
сплавов.

Проржавевшие
(Анодный, или наименее благородные)
Магний
Магниевые сплавы
Цинк
Алюминий 2S
Кадмий
Алюминий 175T
Сталь или чугун
Чугун
Нержавеющая сталь, 400 серия
(Активная)
Нержавеющая сталь, тип 304
(Активная)
Нержавеющая сталь, тип 316
(Активная)
Свинцово-оловянные припои
Свинец
Олово
Никель (активный)
На никелевой основе сплава (активный)
Латуни
Медь
Бронзы
Медно-никелевый сплав
Монель
Серебряный припой
Никель (пассивный)
Никелевая основа сплава (пассивный)
Нержавеющие стали, 400 серии
(пассивный)
Нержавеющая сталь, тип 304
(пассивный)
Нержавеющая сталь, тип 316
(пассивный)
Серебра
Графит
Золото
Платинозащищённые
(Катодная, или самые благородные)

(2)  Сплошная коррозия — равномерное разрушение металла агрессивной средой в результате относительно равномерной потери металла на внешней поверхности. Это наиболеераспространенныйтипкоррозииионможетбытьсведёнкминимуму,путёмвыборакоррозионностойкогоматериала.

(3)  Межкристаллитная коррозия происходит в результате осадка карбида хроманаграницах зереннержавеющейстали.Это приводит к критическому снижению механических свойств стали.Отжиг или использования низкоуглеродистых нержавеющих сталей устранят межкристаллитной коррозии.

(4)     Точечная коррозия     является локализованной в отличии от сплошной. Это вызвано тем,    повреждением защитной пленки и как результат быстрое формирование ямы в случайных местах на поверхности.

(5)  Щелевая коррозия или коррозия под воздействием концентрационных пар  происходит в соединениях или на небольших дефектах поверхности. Порции жидкости становятся запертыми и разность потенциалов устанавливается в результате разницы концентраций кислорода в этих камерах. Возникшая коррозия может быстро прогрессировать оставляя окружающую поверхность нетронутой.

(6)    Коррозия под напряжением — это разрушение материала в результате одновременного воздействия механических напряжений и коррозионной среды,  то есть на материал действует не только окружающая среда.

(7)    Эрозионная коррозия — это коррозия в результате разрушения защитного покрытия материала под воздействием жидкости с высокой скоростью. Она отличается от абразивного истирания, которое образуется под воздействием абразивных частиц в жидкости.

Уровень  рН
Уровень рН жидкости характеризует её коррозионные свойства либо кислотные, либо щелочные. Это мера концентрации ионов водорода или гидроксида выраженная в граммах на литр. Уровень рН определяется десятичным логарифмом от величины, обратной концентрации ионов водорода. Значения уровня рН находятся в пределах от 0 до 14, с нейтральной точкой равной 7.  От 0 до 6 увеличивается концентрация ионов водорода и поэтому ворастает кислотность, от 8 до 14 увеличивается концентрация ионов гидрооксида в следствие чего возрастает щёелочность.

Ниже в таблице приведены конструкционные материалы рекомендованные  для насосов, работающих с жидкостями с известным уровнем  рН.

Уровень pH
Материал конструкции
 от 10 до 14
 Коррозионно стойкие сплавы
От 8 до 10
От 6 до 8
От 4 до 6
 Железо, Нержавеющие стали, Бронза
Углеродистые стали

 от 0 до 4
 Коррозионно стойкие сплавы

Уровень рН должен использоваться как определяющий фактор только для слабых водных растворов. Для более агрессивных сред необходимо тщательно подбирать температуру и химический состав материалов конструкции.

ТАБЛИЦА ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ (Тут представлена таблица выбора материалов, которая представляет собой руководство по отбору экономически целесообразных материалов)

КОНСТРУКЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ



Конструкция трубопроводной системы может оказывать большое влияние на работу центробежного насоса. Такие параметры, как конструкция резервуара, конструкция всасывающего патрубка, размеры всасывающего и напорного трубопроводов и опора трубопровода, должны быть тщательно подобраны.

Выбор размера напорного трубопровода - это в большей степени вопрос экономики. Затраты на различные размеры труб должны соизмеримы с размером насоса и потерями мощности, необходимыми на преодоления  потерь напора на трение.

Гораздо более важным является размер всасывающего трубопровода и его конструкция. Многие проблемы с центробежными насосами вызваны плохими условиями всасывания.

Всасывающай трубопровов никогда не должен быть меньше всасывающего патрубка насоса и, в большинстве случаев, должен быть на один размер больше. Всасывающие трубопроводы должны быть как можно короче и прямее. Скорости во всасывающем трубопроводе должны быть в диапазоне от 5 до 8 футов в секунду, кроме тех случаев, когда условия всасывания необычно хороши.

Большие скорости увеличат потери на трение и могут вызвать воздухо- и пароотделение. Это еще более усложняется, когда угловой патрубок или тройник прилегают ко всасывающему соплу насоса, тогда режим течения или пароотделение не позволяет жидкости полностью заполнять лопастное колесо. Это нарушает гидравлический баланс и ведет  к шуму, возможной кавитации и чрезмерному прогибу вала. Могут быть вызваны: кавитационная эррозия, поломка вала или преждевременный выход из строя подшипников.

В насосных установках, предусматривающих высоту всасывания, воздушные карманы во всасывающей линии могут служить источником проблем. Всасывающий трубопровод должен быть строго горизонтальным или с небольшим равномерным наклоном от резервуара к насосу, как показано на рис. 1. Не допускаются выступающие участки, где может накапливаться воздух и вызывать потерю насосом всасывающей способности. Эксцентриковые муфты (эксцентрический переходник) всегда предпочтительнее концентрических.
компоновка трубопроводов
 Рис. 1а. ВЕРНО


компоновка трубопроводов
 Рис. 1b. ВЕРНО


компоновка трубопроводов
 Рис. 1c. НЕВЕРНО

Если необходимо колено для всасывающей системы насоса двусторонееного всасывания, оно должно по возможности быть вертикально.  Там, где по какой-либо причине необходимо установить колено горизонтально, оно должно быть с большим радиусом и необходимо выбрать наименьший из трех диаметров прямой трубы между коленом и насосом, как показано на рис. 2, для насосов низкой мощности и пяти диаметров для насосов высокой мощности. На рис. 3 показано действие колена непосредственно на всасе. Жидкость потечет из колена и вследствие этого, образуется неравномерное распределение потока во входном патрубке лопастного колеса двойного всасывания. Возникнут шум и излишняя осевая нагрузка.

Имеется несколько важных замечаний по конструкции расходного резервуара или сточного резервуара. Очевидно, что турбулентность и количество подсасываемого воздуха должно быть сведено к минимуму. Подсасываемый воздух может вызвать уменьшение пропускной способности и эффективности, а также вибрации, шум, поломку штока, уменьшение всасывания и\или ускорение коррозии.

Свободное истечение жидкости над поверхностью расходного резервуара в или около всасывающего трубопровода может вызвать попадание воздуха в насос. Все трубы должны быть погружены в резервуар и в исключительных случаях, необходимо использовать перегородку, как показано на рис.4.


компоновка трубопроводов
 Рис. 2а. Допустимо


компоновка трубопроводов
 Рис. 2б. Неправильно


воздействие колена у насоса
 Рис. 3. Воздействие колена непосредственно у насоса


предотвращение попадания воздуха в насос
 Рис. 4. Предотвращение попадания воздуха в насос

Неправильное погружение линии всасывающего трубопровода может вызвать воронку, которая является воздушным завихрением от поверхности непосредственно в насос. В дополнение к погружению, положение всасывающего трубопровода и размеры резервуара также важны для предотвращения воронок и\или излишней турбуленции.

Для горизонтальных насосов, рис. 5 может быть использован как руководство для минимального погружения и размеров резервуара для расходов до 5000 gpm. Перегородки могут использоваться для предотвращения воронок в тех случаях, когда непрактично или невозможно выполнить необходимое погружение. На рис. 6 показаны три варианта установки перегородок.

На горизонтальных насосах необходимо устанавливать конус на конце всасывающего трубопровода для ограничения скорости до 3-8 футов в секунду. Также желательно устанавливать муфту на всасывающий фланец насоса для мягкого ускорения и стабилизации потока в насосе.

Погружение всасывающей трубопровода также должно быть внимательно рассмотрено. Необходимая глубина погружения зависит как от размера и подачи конкретного насоса, так и от конструкции резервуара. Опыт - лучшее руководство по определению глубины погружения. Производитель насоса должен быть обязательно проконсультирован при отсутствии других надежных данных.
 

Минимальная величина погружения всасывающей трубы
Размеры резервуара
  Рис. 5. Минимальная величина погружения всасывающей трубы и размеры резервуаров

Для больших установок (более 5000 GPM), подбор всасывающей системы для заборного резервуара (особенно для вертикально погруженных насосов), требует отдельного рассмотрения. В следующем разделе рассмотрены подобные насосы большей мощности.

Конструкция всасывающей системы
Назначение всасывающей системы (расположено в открытом канале, полностью заполненном тоннеле, резервуаре или баке) - поддержание равномерного потока во всасывающем трубопроводе. Неравномерное распределение потока, характеризующееся сильными локальными потоками, может вызвать поверхностные или глубинные завихрения и при некоторых низких значениях глубины погружения, может вносить воздух в насос, вызывая сокращение подачи, увеличение вибрации и дополнительный шум. Неравномерное распределение потока может также увеличивать или уменьшать потребление мощности с изменением обеспечиваемого напора.

варианты установки перегородки для предотвращения воронок
 Рис. 6. Варианты установки перегородки для предотвращения воронок

Идеальный вариант - прямой канал, который идет прямо в насос или во всасывающий трубопровод. Повороты и препятствия нежелательны, так как они могут вызвать вихревые потоки и послужить причиной образования глубоко залегающих воронок.

Глубина погрежения - единственный фактор, который определяет функционирование без воронок. Даже при адекватном погружении возможно образование воронок, которые имеют негативное влияние на работу насоса. Успешное функционирование без воронок сильно зависит от входного потока резервуара.

Полный анализ устройства всасывающей системы может быть выполнен при помощи масштабных моделей. Масштабные эксперименты особенно рекомендуются для больших насосных установок.

Общая информация
Рисунки 7-10 разработаны для одиночных и многовсасывающих систем, чтобы обеспечить руководство по базовым размерам резервуара.

Так как эти значения являются усредненными для многих типов насосов и покрывают весь спектр скоростей, они не являются абсолютными значениями и могут быть изменены.

Все размеры на рисунках 7-10 основаны на расчетной производительности насоса. Если работа на увеличенной производительности будет протекать значительный промежуток времени, максимальная производительность должна использоваться для выбора размеров резервуара.

Если положение задней стенки определяется конструктивно, то размер B на рис. 7-10 может стать значительным и должна быть установлена ложная задняя стенка.

Размер S на рис. 7 и 9 - это минимальное значение, основанное на нормальном нижнем уровне воды насоса или воронки всасывающего патрубка, учитывающее потери на трение через входную стенку и подводной канал. Примите во внимание, что этот размер представляет собой величину погружения на всасе или высоту уровня воды над всасом для предотвращения образования воронок и завихрений.

Дно должно быть на величину Y (см. рис.7-10) выше уровня любого наклонного участка. Ширина экрана или перегородки не должны быть меньше величины W, а их высоты должны быть не менее максимально задействованного уровня воды во избежание переполнения. В зависимости от условий подвода перед резервуаром, может быть необходима установка струевыпрямителя на подводном канале, увеличение размера А и\или тестирование модели всасывающей системы для выработки других комбинаций этих факторов.

Размер W - это ширина корпуса насоса или межцентровое расстояние двух насосов, если не используется перегородка.

На многовсасывающих установках, рекомендованные размеры на рис. 7 и 8, выбираются в соответствии с изложенным выше и должны быть учтены нижеследующие дополнительные факторы.

Как показано на рис.10 (А), малая скорость и прямой поток во всей линии одновременно является основной рекомендацией. Скорости в резервуаре должны быть приблизительно один фут в секунду, но скорости до двух футов в секунду могут быть признаны приемлемыми. Это особенно обосновано, когда конструкция основана на изучении модели. Не рекомендуются резкие изменения размера всасывающей трубы в резервуаре.

Во многих случаях, как показано на рис. 10 (В), насосы до 5000 GPM работают удовлетворительно без разделительной стенки. Если стенки необходимо использовать по конструктивным причинам или некоторые насосы работают прерывисто, тогда размер стенки должен быть равен примерно пятикратному размеру D, показанному на рис. 7.

Если используются стенки, необходимо увеличить размер W на толщину стенки для корректирования оси зазора и использовать закругленные или оживальные грани стенки. Не рекомендуется располагать насосы или всасывающие трубы по сторонам резервуара без разделительных стенок.

Резкие изменения размера, как показано на рис. 10 (С), от всасывающей трубу или канала к насосу - нежелательны. Присоединение трубы к резервуару лучше всего выполняется с использованием постепенно увеличивающейся конусной части. Угол должен быть наименьшим, желательно не более 10 градусов. При такой конструкции, предпочтительны скорости в резервуаре до одного фута в секунду.

Особенно не рекомендуется прямое соединение трубы с резервуаром со всасывающими отверстиями близко расположенными ко всасывающим отверстиям резервуара, так как это приводит к резкому изменению направления потока. Центрирование насосов или всасывающих труб в резервуаре приводит к обширным зонам завихрения за всосом, что вызовет проблемы.

Если скорость в резервуаре, как показано на рис. 10 (D), может быть сохранена низкой (около одного фута в секунду), резкое изменение от всасывающей трубы к резервуару может быть выполнено, если длина резервуара соответствует представленным значениям. С увеличением отношения Z/P, входная скорость в P может быть увеличена до допустимого максимума 8 футов в секунду при Z/P равном 10. Всасы "в линию" не рекомендуются, если только не обеспечивается всас жёлобного типа (при ANSI/HI 9.8) или отношение размера резервуара ко всасывающему отверстию довольно велико и отверстия разделены. Стоимость резервуара может быть снижена при использовании рекомендуемой конструкции.

Как показано на рис.10 (Е), иногда желательно устанавливать насосы в тоннелях или трубопроводах. Вертикальный напорный трубопровод или ложное углубление для установки устройства с лопастным входным патрубком расположенным вверх, допустимо при скоростях до 8 футов в секунду. Без всасывающего трубопровода, маслозаборник должен быть расположен по меньшей мере на два диаметра трубы над верхней поверхностью тоннеля. Устройство не должно быть подвешено в потоке тоннеля, если только скорости в тоннеле не менее двух футов в секунду. Не допускается воздух вдоль верха тоннеля и должно быть обеспечено минимальное погружение.

В целом: необходимо сохранять скорости в резервуаре ниже 1,5 футов в секунду. Избегайте изменения направления потока от всоса к насосу или всасывающей трубе, либо изменение направления должно быть постепенным и мягким, по направлению потока.

D = (.0744Q)0.5 рекомендуемое
W = 2D
Y _ 4D
A _ 5D
C = .3D to .5D
B = .75D
S = D + 0.574Q/D1.5

Где
S – в дюймах
Q - расход (GPM)
D – в дюймах


размеры резервуара
 Рис. 8. Размеры резервуара, вид сверху


размеры резервуара
 Рис. 9. Размеры резервуара, вертикальная проекция

 установки многоступенчатых насосов
 установки многоступенчатых насосов
 установки многоступенчатых насосов
 установки многоступенчатых насосов
 установки многоступенчатых насосов
Рис. 10 Установки многоступенчатых насосов

УПЛОТНЕНИЕ

Правильный выбор уплотнения имеет решающее значение для успешного подбора насоса.
Для обеспечения максимальной надёжности насоса необходимо выбирать тип уплотнение в соответствии с перекачиваемой средой. Кроме того бессальниковый насос является альтернативой, которая позволяет устранить необходимость динамического уплотнения.

Основы системы уплотнения
Существуют два основных способа уплотнения: статическое и динамическое. Статические уплотнения применяют, когда отсутствует движение уплотняемой поверхности. Прокладки и уплотнительные кольца  являются типичными статическими уплотнениями.

Динамические уплотнения используют при движении уплотнительных поверхностей друг относительно друга. Динамические уплотнения используются, например, когда вращающийся вал передаёт мощность через стнеки резервуара через корпус насоса или через корпус другого вращающегося оборудования, такие как фильтр или экран.

Обычно уплотнения используют для уплотнения вращающегося вала центробежного насоса. Для лучшего понимания функций уплотнений представлен быстрый обзор основ насосного оборудования.

В центробежный насос жидкость попадает через всасываюший патрубок в центр вращающегося рабочего колеса. (Рисунок 13 и 14).


Резервуар с мешалкой
 Рис. 11. Разрез резервуара с мешалкой


обычный центробежный насос
 Рис. 12. Обычный центробежный насос

обычный центробежный насос, проточная часть
 Рис. 13. Обычный центробежный насос, проточная часть


поток жидкости в центробежном насосе
 Рис. 14. Поток жидкости в центробежном насосе

Вращаясь, лопасти рабочего колеса перемещаю перекачиваемую среду, которая затем покидает рабочее колесо, скапливается в корпусе насоса и создаёт давление на нагнетании.

Давление на нагнетании вынуждает некоторые частицы перекачиваемой среды оседать вниз к колесу с приводным валом, где в дальнейшем они пытаются перемещаться вдоль вращающегося вала. Производители насосв используют различные технические разработки для уменьшения давления скапливаемого перемещающегося продукта. Подобные методы включают в себя:

1) балансировка ответсий рабочего колеса с целью перемещения большей части давления в сторону всасывания
2) добавление лопастей на противоположной стороне колеса для обратного откачивания.
Однако так и не найден способ полного устранения давления, уплотнения ограничивают попадание продуктров в атмосферу. Такими уплотнениями, как правило, являются либо сальниковая набивка либо торцевые механические уплотнения

Сальниковое уплотнение

Стандартное исполнения сальникого уплотнения состоит из:
А) Пяти сальниковых колец
Б) Фонарного кольца, используемого для подведения смазки и / или промывочной жидкости
В) Крышки сальника, для поддержания набивки и необходимого напряжения сжатия.

Функция сальниковой набивки
– контроль утечек и не полное их устранение. Сальниковая набивка должна быть смазана и скорость вытекания жидкости из сальника для обеспечения надлежащей самки должна поддерживаться в диапазоне от 40 до 60 капель в минуту.

Метод смазки сальниковой набивки зависит от характера перекачиваемой среды так же как и от давления в корпусе сальника. Когда давление в корпусе сальника превышает атмосферное давления и перекачиваемая среда чистая и не абразивная, то возможна смазка перекачиваемой средой. Когда давление в корпусе сальника ниже атмосферное давления, тогда задействовано фонарное кольцо и смазка подаётся в сальник.
При чистой перекачиваемой среде обычно используется байпасная линия от нагнетания до фонарного кольца.

При перекачивании растворов и абразивных жидкостей необходимо использовать чистые жидкостные смазки, поступающие от внешнего источника (бочка) к фонарному кольцу. При расходе от 2 до 5ти галлонов/минуту необходимо использовать клапан и расходомер для точного контроля. Гидростатическое давление должно быть на 10 - 15 PSI больше давления  на крышку сальника, при превышении этих значений нужно добавлять кольцо износа. Фонарное кольцо как правило располагается в центре  сальника. Тем не менее, для очень крупного шлама, такого как бумага, рекомендуется  располагать кольцо износа на диффузоре сальника, для предотвращения его загрязнения. идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии