Огромное количество предприятий и коммунальных служб, имеют в своем техническом арсенале винтовые насосы, потому что они обладают повышенной производительностью и минимальными затратами на сервисное обслуживание данной техники. У винтовых насосов есть одна характерная особенность – это возможность перекачивать густые вещества и жидкости, содержащие много щелочи.
Винтовой насос
Данными устройствами являются агрегаты, внутри которых работают два основных элемента – ротор и статор. Для нагнетания обрабатываемого вещества и создания напора используется специальная конструкция ротора, в виде винтов, что вращаются внутри статора, имеющего торцевые углубления, повторяющие винтообразную форму. Данный тип насосов относится к объемным устройствам. Также, принцип действия винтового насоса можно сравнить с роторно-зубчатыми агрегатами, если у последних будут заменены шестерни, на детали с меньшим числом зубьев и большим углом их наклона.
Типы винтовых насосов
Существует три основных модификации вакуумных винтовых насосов, которые отличаются между собой скоростью откачки и количеством внутренних элементов. Выпускаются такие насосы как:
- Одновинтовой насос. Это объемный тип насоса, ориентация которого является горизонтальной. Среди рабочих органов такого агрегата присутствуют: однозаходной металлический винт ротора, статичная обойма из резины. Процесс нагнетания совершается благодаря вращению винта в обойме, которая имеет двухзаходную винтообразную поверхность. Когда деталь крутится, между ее выпуклостями и внутренней поверхностью обоймы образуются пустоты, в которые всасывается обрабатываемая жидкость, после чего вращение ротора транспортирует ее в камеру нагнетания;
- Двухвинтовой насос. Все внутренние части изготавливаются из конструкционной стали, а сам корпус умеет одинарное уплотнение торцов. Также, неотъемлемой частью насоса является рубашка обогрева, упрощающая передвижение перекачиваемой жидкости внутри агрегата. Это обусловлено тем, что такие насосы, с помощью двух винтов (что намного усиливает мощность всасывания) рассчитаны на перекачку нефтепродуктов, мазута, щелочных смесей и других жидкостей с повышенной вязкостью;
- Трехвинтовой насос. Наиболее мощный вариант винтового насоса, возможности которого ограничены двумя показателями: минимальная степень вязкости, указывает на возможность жидкости создавать смазывающий эффект; максимальная мощность электродвигателя, что непосредственно влияет на скорость всасывания.
Винтовые насосы: принцип действия и назначение
Две самые важные детали, которые лежат в основе работы винтового насоса – это статор и ротор. Статор является неподвижной частью, внутренняя сторона которой повторяет форму спирали. Ротор в свою очередь является единственным подвижным элементом системы и выполнен в винтообразной форме, повторяющей спираль статора. Эта конструкция позволяет перекачивать жидкость с помощью винтовых выступов, которые перед входом в статор захватывают жидкость и в процессе вращения проталкивают его на другую сторону, где та попадает в нагнетатель. Обратный ход вещества невозможен, так как винтовые выступы создает замкнутое пространство с поверхностью спирали статора.
Существуют определенные нормы и условия, для нормальной функциональности винтовых насосов.
Температурный режим
Максимально допустимая температура, при которой можно перекачивать жидкость определяется типом статора. на это также влияет химический состав самой жидкости, так как, к примеру, морская вода при рабочей температуре более 50 градусов, будет интенсивно испаряться и внутренние детали быстро покрываются соляным налетом и могут выйти из строя.
Условия всасывания жидкости
Винтовой агрегат производит втягивание жидкости самостоятельно, вне зависимости от количества литров подаваемой воды. Для примера, если взять обыкновенную воду с температурой 20 градусов, степенью вязкости 1 и удельным весом 1, то насос сможет создать давление напора, что поднимет водяной столб до 7 метров.
Особенности подачи
Благодаря конструктивному расположению ротора и статора, достигается максимальное равновесие создаваемых в приборе колебаний, рывков и прерываний, баланс которых практически исключает нестабильную подачу жидкости.
Вещества, которые насос может перекачивать
Насосы обладают отменной стойкостью к химически активным веществам. Это касается и жидкостей, включающий в себя твердые частицы (не абразивные). Таким образом, получается, что ограничений по вязкости, с которыми мог бы не справиться винтовой насос практически нет, так как корпус статора изготавливается из специального эластомерного материала, не отделяющего газ и не имеющего разрушения структуры, из-за влияния агрессивных сред.
Пуск, настройка и мониторинг
Перед началом работы насоса, в него необходимо влить жидкость, чтобы винты в статоре не крутились на сухую. Также требуется обязательно убедиться в том, что запорный клапан на входном и выходном патрубках полностью открыт. Если вместе с насосом используется электродвигатель с возможностью регулировки частоты вращения, то на агрегате также следует установить необходимую скорость подачи либо произвести монтаж регулировочного клапана на трубопроводе, подающем жидкость в насос.
Безопасность
Нежелательно регулировать подачу жидкости в насос соответствующим клапаном, так как это может привести к перегрузке электродвигателя, из-за разницы скорости вращения ротора от толкания его жидкостью и вала мотора.
Как писалось выше, запрещено запускать насос без заливки в него рабочей жидкости, так как это приведет к неизбежной деформации поверхности статора.
Устройство винтового насоса
Выбор необходимого устройства для конкретного производства определяется ключевыми параметрами, которыми должен обладать винтовой насос. Нужно определиться с типом установки агрегата (вертикальный или горизонтальный) и с тем, как устройство будет подключаться в общей системе. Также очень важен параметр скорости подачи жидкости в насос (он определяется л/мин. либо мз/час), уровень общего давления потока воды (бар), а также значение высоты столба жидкости, который находится под засасывающим трубопроводом агрегата. Вдобавок нужно учитывать происхождение обрабатываемой жидкости, что включает в себя ее химический состав, жесткость, плотность, вязкость, температуру, количество взвешенных частиц и уровень абразивных включений. Еще следует обратить внимание на вольтаж электросети, к которой будет подключаться двигатель и на механизм передачи вращательных движений между насосом и мотором.
Конструктивно, винтовой насос состоит со следующих элементов: электродвигатель, приводной редуктор, статор, ротор, вводной и выводной патрубки, камера нагнетания, шарнир, тип уплотнителя вала, резиновая обойма, переходная стойка. Самыми важными элементами винтового насоса являются пара ротор-статор. Они сделаны таким образом, чтобы винты ротора плотно вращались в спирали статора, создавая между своими стенками максимальную герметичность.
Конструктивные особенности
Благодаря отсутствию трущихся между собой деталей внутри корпуса насоса, такое устройство является долговечным. Единственный нюанс, который должен соблюдаться для максимального срока эксплуатации винтовых устройств, является четкий контроль за наличием жидкости в процессе функционирования механизма.
За счет осевого направления течения жидкости, что обеспечивается винтовым ротором, на выходе напор абсолютно не имеет пульсации и прерываний. Отсутствие вибрации как при старте, так и при работе, низкий уровень шума, неимение выхлопа, загрязняющего воздух, также делают винтовые насосы отличным инструментом для достижения нужных предприятию целей.
Агрегаты с повышенной мощностью укомплектовываются специальными предохранительными клапанами, которые служат для балансирования на полной мощности, если такт увеличивается в большую сторону. Избыток давления через байпасную линию возвращается к нагнетательному патрубку.
Преимущества и недостатки винтовых насосов
В отличие от насосных установок других видов, винтовые насосы имеют целый ряд положительных отличий. Если, к примеру, сравнить эти агрегаты с центробежными насосами, то они откачивают жидкость без пульсации и рывков, что исключает смешивание обрабатываемого вещества и полностью сохраняет его целостность структуры.
В случае с импеллерными насосами, винтовые снова выигрывают, за счет возможности всасывать жидкость с более густой структурой, а также выдавать выходное давление от 4 до 24 бар.
Отличие от поршневых и плунжерных насосов состоит в равномерной подаче напора, возможности откачивать среды как в жидкой, так и твердой фазе, не разрушают структуру включений в жидкости.
В дополнение, к преимуществам винтовых агрегатов можно отнести мощную способность самостоятельно всасывать жидкость, несложную конструкцию насоса и простой доступ к сервисному обслуживанию устройства. За счет того, что жидкость винтовых насосов подается пропорционально скорости вращения двигателя, обеспечивается простая регулировка параметров механизма, если установлен частотный привод. Чтобы малогабаритное устройство могло обеспечить высокое давление на выходе, резиновая обойма внутри насоса способна самостоятельно регулировать зазор нагнетания. Это означает, что вне зависимости от степени давления, этот зазор остается всегда неизменным и удерживает производительность на высоком уровне.
Модели винтовых насосов с увеличенной мощностью способны откачивать жидкость с глубины порядка 10 метров, при том учете, что даже самый мощный механизм обладает низким уровнем шума.
Отрицательные стороны винтовых насосов:
- Дороговизна производства деталей, для данного оборудования;
- Нельзя регулировать размер рабочего объема;
- Запрещено запускать насос без наличия жидкости в нем;
- Охладительный контур не всегда справляется с понижением температуры до требуемого минимума.
Область применения винтовых насосов
Первыми, нормально работающими винтовыми насосами люди стали пользоваться в середине 20 годов, а 1934 году данные агрегаты уже использовались на производствах. В силу того, что винтовой насос способен перекачивать жидкость с повышенной вязкостью, газ, пар различные смеси, эти устройства обрили массовое применение в таких сферах как: переработка отходов, производство табачных изделий, текстильная и бумажная промышленности, металлообработка, пищевое производство, химическая промышленность.
В 80-х годах винтовые агрегаты стали использовать на нефтяных скважинах и по сегодняшний день активно развиваются в этом направлении, и успешно справляются со всеми технологическими задачами в данной отрасли. Среди жидкостей, которые требуют перекачки винтовыми насосами на предприятиях добычи нефти, существуют: мазут, нефть, масло, дизельное топливо, парафин и прочие субстанции, имеющие способность к смазыванию.
Что касаемо химических, пищевых и фармацевтических отраслей, здесь были созданы специальные эксцентриковые одновинтовые устройства, с соблюдением санитарных норм.
