Опыт использования турбинных полупогружных насосов в системах карьерного водоотведения
Одним из примеров использования систем водоотведения является система, установленная компанией ITT Goulds Pumps в карьере золотодо бывающей компании Yanacocha (Перу).
Основными сложностями, с которыми столкнулась компания Yanacocha при ее установке, являлись:
|
![]() |
Рис. 1. Общий вид полупогружного турбинного насоса VIT |
Задачу водоотведения можно решить различными способами. На данный момент наиболее распространены системы на базе насосов с двусторонним входом (типа российских Д) и многоступенчатых насосов (типа российских ЦНС). Также встречаются системы на базе погружных насосов (типа ITT Flygt).
Однако все они наряду с очевидными преимуществами имеют и целый ряд недостатков. Одной из проблем, которая встает перед потребителями, является необходимость обеспечения достаточного подпора на входе в насос. Эта задача усложняется в связи с тем, что уровень воды в зумпфе, как правило, переменный и колеблется в широких пределах (большинство центробежных насосов очень чувствительны к изменению уровня на входе в пределах 1–2 м). Данная проблема может быть решена путем применения погружных насосов, что оправдывает себя в случае использования насосов мощностью не более 400 кВт. Однако это решение не позволяет обеспечить высокий напор и является более дорогим по сравнению с использованием насосов с «сухими» двигателями.
Вторая проблема, которую необходимо принимать во внимание при выборе насосного оборудования для подобных задач, – его максимальный напор. Эту задачу можно решить как путем установки насосов последовательно в несколько ступеней, так и использованием многоступенчатых насосов. Первый вариант предусматривает существенное увеличение затрат на обслуживание насосов, подведение электропитания, обустройство мест под монтаж насосов (что не всегда возможно) и т. п. Второй вариант также имеет некоторые ограничения. В частности, многоступенчатые насосы подвержены большему абразивному износу при перекачивании жидкостей с содержанием твердых частиц. Особенно это отражается на первой (всасывающей) ступени. Она принимает на себя частицы с острыми кромками. За счет большой скорости потока на входе в рабочее колесо эти частицы наносят максимальный ущерб рабочему колесу и направляющему аппарату. Кроме того, при использовании многоступенчатых насосов необходимо обратить внимание на промежуточные подшипники, установленные в насосе. Как правило, в подобных насосах используются подшипники скольжения. Это также может вызывать определенные сложности, особенно если подшипники смазываются перекачиваемой средой и не имеют внутренней промывки или не заполнены консистентной смазкой. В этом случае ресурс подшипников и вала существенно снижается.
Принимая во внимание вышеизложенное, в качестве решения задачи водоотведения были выбраны полупогружные турбинные насосы VIT производства ITT Goulds Pumps типоразмером VIT 28GXC, установленные на понтоне и соединенные гибкими трубопроводами. Таким образом, была достигнута минимальная восприимчивость насоса к колебанию уровня воды в зумпфе, так как всасывающая ступень находится ниже уровня воды при постоянно высоком значении NPSH.Основные технические характеристики установленных на понтоне полупогружных турбинных насосов VIT 28GXC:
- расход перекачиваемой жидкости в рабочей точке – 3645 м3/ч;
- напор в рабочей точке — 70 м;
- диаметр ступени — 24";
- уплотнение — сальниковое;
- мощность двигателя — 969 кВт;
- частота вращения — 1190 мин–1;
- масса — около 9 т.
Всего в системе установлено пять насосов (3 рабочих + 2 резервных). Расход 10 тыс. м3/ч можно было бы обеспечить даже одним насосом VIT (максимальный расход 15 тыс. м3/ч), но ограничения по электрической мощности потребовали установки насосов мощностью не более 1 мВт.
Рабочее колесо насоса, выполненное из стали, с двухсторонним входом, позволило обеспечить необходимый уровень столба жидкости над входом в насос (в крайней нижней точке насосы практически касаются грунта и уровень воды очень невысок), а также существенно уменьшить скорость на входе в колесо и сократить его абразивный износ. После прохождения первой ступени абразивные частицы «обкатываются» и лишаются большинства острых граней, поэтому рабочие колеса остальных ступеней были изготовлены из более дешевого материала.
![]() |
Рис. 2. Поперечное сечение полупогружного турбинного насоса VIT 28GXC производства ITT Goulds Pumps |
В связи с наличием в перекачиваемой среде растворенных солей возникла проблема не только абразивного износа, но и химического. Эта задача была решена путем изготовления рабочих колес из нержавеющей стали марки 316SS. При наличии агрессивных сред может быть использована любая комбинация стандартных материалов. Для эксплуатации в особо агрессивных средах насосы VIT могут быть выполнены из любого металла, подвергающегося механической обработке.
С целью обеспечения большего расхода перекачиваемой жидкости турбинные насосы VIT могут быть модернизированы. Это достаточно стандартная практика. В корпорации ITT подобными модернизациями по всему миру занимается сервисное подразделение ITT ProService. В шахте компании Yanacocha насосы VIT28GXC эксплуатируются с 2006 г., и на данный момент никаких сбоев в их работе не зафиксировано. Контроль за состоянием насосов и двигателей осуществляется датчиками температуры двигателя и датчиками вибрации, установленными на напорном патрубке насосов и в двигателях. Использование современных турбинных насосов позволило существенно сократить затраты на установку насосов и обеспечить долгосрочную и надежную работу системы.
В России турбинные агрегаты с погружными двигателями эксплуатируются в АК «АЛРОСА» для водоотлива карьера «Мир» по одноступенчатой схеме. В Мурманской области для осушения Коашвинского карьера Восточного рудника ОАО «Апатит», входящего в группу компаний «ФосАгро», в 2010 г. введена в эксплуатацию Центральная перекачная насосная станция с турбинными насосами VIT. Всего в системе восемь насосных агрегатов VIT-FF18x24ELC, установленных на станции II подъема гор.+64 м карьера и откачивающих воду на отм. +298 м. Насосы включены в четыре напорных водовода по два насоса параллельно на один водовод. Производительность одного насоса 1600 м3/ч, напор 250 м. В весенний и осенний паводок нагрузка на станцию составляет до 12 тыс. м3/ч. В работе одновременно могут находиться восемь насосов. Объем откачиваемых карьерных вод в отдельные годы может превышать 30 млн м3. Агрегаты оснащены датчиками температуры подшипников и обмоток статора электродвигателя, датчиками вибрации, интегрированными в видеографический регистратор Метран 910-12-8-ГП. Схема управления насосными агрегатами обеспечивает ремонтный запуск, дистанционное и автоматическое включение. Для управления электродвигателями насосов применены ячейки ЯВП-6-630, спроектированные и изготовленные компанией «Объединенная энергия» (г. Москва). За время эксплуатации отказов в работе насосных агрегатов не наблюдалось, техническое обслуживание проводится согласно директиве завода-изготовителя, обслуживание практически сводится к плановой замене масла после 4 тыс. часов наработки, визуальным осмотрам агрегатов и контролю параметров работы.
![]() |
Рис. 3. Рабочее колесо первой ступени насоса, эксплуатирующегося в условиях недостаточного подпора на входе |
Вертикальные турбинные насосы Goulds с их особенной гидравлической конструкцией рабочей ступени, включают новейшие технические достижения. Благодаря этому они могут использоваться в широком диапазоне рабочих условий, практически для любых производственных нужд при максимальной производительности 14762 м3/ч, с напором до 1067 м, с длиной погружной части до 400 м. Универсальность конструкции насосов VIT позволяет удовлетворять специфические требования эксплуатационников, в том числе низкая стоимость закупки, простота технического обслуживания, высокая экономичность работы или возможность эксплуатации в тяжелых условиях.
