1. Введение
Насос прямого вытеснения и центробежный насос — это важный фактор, определяющий выбор промышленного насоса. В основе этого решения лежит одно существенное различие в принципе работы: расход центробежного насоса изменяется в зависимости от давления в системе, тогда как насос прямого вытеснения обеспечивает практически постоянный расход независимо от колебаний давления. Это различие сказывается на всех аспектах рабочих характеристик насоса — допустимой вязкости, КПД, давлении, чувствительности к сдвигу и требованиях к техническому обслуживанию. Понимание того, какой тип насоса требуется для вашей задачи, прежде чем обращаться к кривым производительности, является отправной точкой для успешного определения технических характеристик.
В данном руководстве представлено структурированное сравнение по восьми параметрам, четырехэтапная схема выбора, а также рекомендации для инженеров и специалистов по закупкам с учетом конкретных условий эксплуатации. Опираясь на более чем двадцатилетний опыт разработки технологий как центробежных, так и поршневых насосов для сложных промышленных условий эксплуатации, компания Changyu Pump предлагает проверенные знания и опыт в области обоих типов насосов. Свяжитесь с нами и предоставьте параметры рабочей жидкости, чтобы получить конкретные рекомендации.
2. Как работают центробежные насосы?
Центробежный насос представляет собой ротодинамическую машину, в которой вращающееся рабочее колесо преобразует механическую энергию привода в кинетическую энергию жидкости, которая затем преобразуется в энергию давления в спиральном корпусе. Жидкость поступает в входное отверстие рабочего колеса и ускоряется в радиальном направлении наружу под действием центробежная сила, и поступает в спиральную камеру, где увеличение площади потока приводит к преобразованию скорости в давление.
Отличительной особенностью центробежного насоса является обратная зависимость между расходом и давлением: при увеличении давления в системе расход уменьшается. Как отмечает Гидравлический институт, рабочие характеристики центробежного насоса таковы, что расход изменяется в зависимости от перепада давления в системе или полного напора — он может обеспечивать переменный расход при работе с постоянной частотой вращения.
Центробежные насосы лучше всего подходят для систем с большим расходом и жидкостями низкой или средней вязкости. Они обеспечивают непрерывный поток без пульсаций и используются для большинства задач по перекачке воды, растворителей и легких химических веществ. Они специально рассчитаны на расход в одной точке максимальной эффективности (BEP) — при работе насоса вне зоны BEP эффективность снижается, а допустимая рабочая область ограничивается.
3. Как работают насосы прямого вытеснения?
Насос прямого вытеснения (PD) работает по принципу, принципиально отличающемуся от других. Вместо того чтобы придавать жидкости кинетическую энергию, он удерживает фиксированный объем жидкости в рабочей полости и механически выталкивает эту жидкость в нагнетательный трубопровод. Расход прямо пропорционален скорости вращения насоса и в значительной степени не зависит от давления в системе — на практике расход прямо пропорционален скорости вращения насоса; при увеличении скорости вращения расход пропорционально увеличивается.
Благодаря такому принципу действия насосы PD особенно эффективны в случаях, когда требуется стабильный и точный расход жидкости, независимо от колебаний давления на нагнетании. По мере того как внутренние компоненты насоса — лопасти, шестерни, мембраны, винты или лопатки — вращаются или совершают возвратно-поступательные движения, они создают расширяющиеся полости на стороне всасывания, которые втягивают жидкость, затем герметизируют и транспортируют жидкость к стороне нагнетания, где полость сжимается и выталкивает жидкость наружу.
К основным характеристикам относятся:
- Практически постоянный расход независимо от давления в системе — у насосов PD расход остается более или менее постоянным независимо от давления
- Способность перекачивать жидкости с высокой вязкостью, при которой центробежные насосы теряют эффективность
- Большинство моделей насосов PD относятся к типу сухих самовсасывающих насосов, способных опорожнять всасывающий трубопровод без предварительного наполнения насоса — что является значительным преимуществом по сравнению с центробежными насосами
- Меньшее воздействие сдвиговых сил на перекачиваемую жидкость, что делает их пригодными для продуктов, чувствительных к сдвигу
Основные подтипы насосов с переменным рабочим объемом — шестеренчатые насосы, мембранные насосы (AODD), винтовые насосы и перистальтические насосы — имеют свои собственные диапазоны вязкости, допустимые содержания твердых частиц и рабочие давления. Подробнее о типах насосов с переменным рабочим объемом см. Обзор объемных насосов в Википедии.
4. 8 основных отличий между центробежными и поршневыми насосами
8 основных отличий вкратце
| Сравнительное измерение | Центробежный насос | Насос объемного типа |
|---|---|---|
| Расход против давления | Расход уменьшается с ростом давления | Расход остается практически постоянным независимо от давления |
| Работа с вязкими жидкостями | Эффективность снижается при вязкости выше ~200 сП | Повышение эффективности при более высокой вязкости |
| Эффективность | Пиковые значения в точке BEP (50–90%+); снижение при отклонении от расчетной точки | Стабилен в широком диапазоне (обычно 90%+) |
| Возможность работы под давлением | Ограничение на каждый этап (~130 м за один этап) | До 275 бар (стандартное оборудование); 350 бар (специализированное оборудование) |
| Чувствительность к сдвигу | Более высокая скорость вращения (1 750–3 500 об/мин) | Более низкая скорость сдвига (100–600 об/мин) |
| Самоподпитка | Требуется заправка или затопление всасывающего патрубка | Сухой самовсасывающий (большинство конструкций) |
| NPSH/Кавитация | Чувствительность; риск кавитации при расходах, отклоняющихся от расчетных | Более низкий показатель NPSHR на низких скоростях; более эффективное всасывание |
| Техническое обслуживание | Проще для чистых жидкостей | Более сложные; более низкая совокупная стоимость владения при работе со сложными жидкостями |
4.1 Расход и давление: переменные и постоянные величины
Основное различие между этими двумя типами насосов заключается в том, как расход реагирует на давление в системе.
Центробежные насосы: Расход уменьшается по мере повышения давления в системе. При заданной частоте вращения насос обеспечивает максимальный расход при низком давлении, а по мере повышения давления на выходе расход постепенно уменьшается, в конечном итоге достигая предельного значения, при котором расход падает до нуля. Благодаря такой характеристике переменного расхода центробежные насосы подходят для применения в условиях, когда допускаются некоторые колебания расхода.
Насосы прямого вытеснения: Расход остается практически постоянным независимо от изменений давления. Диафрагменный насос прокачивает примерно одинаковый объем за один оборот независимо от того, составляет ли давление на выходе 1 бар или 100 бар. Расход прямо пропорционален скорости вращения насоса, и по мере увеличения давления насосу просто требуется больше мощности для поддержания постоянного расхода. Это делает насосы PD стандартным решением для измерения, дозирования и любых применений, требующих постоянного расхода при переменном противодавлении.
4.2 Работа с вязкими жидкостями: снижение эффективности против повышения эффективности
Вязкость является наиболее значимым свойством жидкости при выборе между центробежным и перьевым насосом. Эти два типа насосов по-разному реагируют на вязкость, что позволяет четко определить границу выбора.
Центробежные насосы: При вязкости ниже 50 сП влияние на эффективность минимально, при вязкости 200–500 сП эффективность снижается на 10–30 %, а при вязкости выше 500 сП наблюдается значительное снижение производительности. При вязкости около 1000 сП центробежные насосы испытывают потери напора 8 м и более, а их КПД снижается примерно на 20 % по сравнению с перекачкой жидкостей, похожих на воду. Как правило, не рекомендуется использовать центробежные насосы при вязкости выше 1000 сП.
Насосы прямого вытеснения: При более высоких значениях вязкости эффективность на самом деле повышается. Как отмечает компания Viking Pump, расход насоса PD фактически увеличивается с ростом вязкости, поскольку жидкости с более высокой вязкостью заполняют внутренние зазоры насоса, обеспечивая более высокую объемную эффективность. Вязкость эффективно снижает внутренний скольжение (рециркуляцию), поэтому насос обеспечивает больший процент своего теоретического рабочего объема за один оборот. По этой причине насосы PD предпочтительны для перекачки высоковязких жидкостей — густых масел, полимеров, паст и шламов — в тех случаях, когда центробежные насосы работали бы далеко от своей точки максимальной эффективности (BEP) или вообще выходили бы из строя.
Граница выбора: При вязкости ниже примерно 200 сП и требованиях к расходу от средних до высоких центробежные насосы, как правило, являются наиболее экономичным выбором. При вязкости выше 500 сП в качестве основного варианта следует рассматривать мембранные насосы. При вязкости от 200 до 500 сП выбор зависит от других факторов — расхода, давления и чувствительности к сдвигу.
4.3 Эффективность: пиковые значения при точке максимальной эффективности (BEP) по сравнению со стабильными показателями во всем диапазоне
Центробежные насосы: КПД достигает максимального значения в точке оптимальной производительности (BEP) и снижается по мере удаления рабочей точки от этой расчетной точки в любом направлении. В то время как объемные насосы могут обеспечивать КПД более 90 %, КПД центробежных насосов может варьироваться от 50 % до более 90 % в зависимости от типа и размера. Крутая кривая КПД центробежного насоса означает, что его необходимо тщательно подобрать к нормальной рабочей точке системы для достижения приемлемого энергопотребления.
Насосы прямого вытеснения: КПД остается относительно стабильным во всем рабочем диапазоне. Изменения давления практически не влияют на КПД насосов PD, в то время как на КПД центробежных насосов они оказывают значительное влияние. Насосы PD сохраняют высокий КПД в гораздо более широком рабочем диапазоне, что делает их предпочтительным выбором для применений, где кривая системы значительно изменяется или когда насос должен работать в нескольких рабочих точках.
4.4 Рабочее давление: ограниченное на каждом ступени против высокого давления
Центробежные насосы: Возможности по давлению ограничены для каждой ступени. Одноступенчатый центробежный насос обычно способен создавать напор до примерно 130 метров. Для достижения более высокого давления необходимо последовательное соединение нескольких ступеней. Центробежные насосы лучше всего подходят для давления не более 7 МПа (70 бар) и расхода 7000 м³/ч; их можно соединять последовательно, вплоть до 8 насосов.
Насосы прямого вытеснения: Предельное давление ограничивается в первую очередь прочностью корпуса насоса и мощностью привода. Насосы PD могут создавать гораздо более высокое давление, чем центробежные модели — стандартные шестеренчатые насосы могут достигать давления до 275 бар (до 350 бар в специализированных моделях), насосы AODD — до 30 бар, а винтовые насосы — до 48 бар. Для задач, требующих высокого перепада давления при низком или среднем расходе, стандартным выбором являются ротационно-дифференциальные насосы.
4.5 Чувствительность к сдвигу: высокая скорость по сравнению с низкой скоростью
Центробежные насосы: Высокоскоростной рабочий колесо создает значительные сдвиговые силы, действующие на перекачиваемую жидкость. Центробежные насосы, как правило, работают на высоких скоростях (часто 1750–3500 об/мин) и могут вызывать сдвиг, повреждающий продукт, из-за высоких скоростей и ударных нагрузок. По этой причине центробежные насосы не рекомендуется использовать для перекачки жидкостей, чувствительных к сдвигу, таких как биологические суспензии, растворы полимеров и пищевые продукты, в случае которых сохранение целостности продукта является требованием к качеству.
Насосы прямого вытеснения: Насосы PD работают на более низких оборотах (обычно 100–600 об/мин) и создают значительно меньшее сдвиговое усилие. Перистальтические и винтовые насосы отличаются особой бережностью, благодаря чему они подходят для перекачки цельных фруктов, йогурта, сливок, соусов и других продуктов, чувствительных к сдвиговому усилию, без ухудшения их качества.
4.6 Самозаполнение: с необходимостью заправки и сухое самозаполнение
Центробежные насосы: Обычные центробежные насосы не способны перекачивать воздух и требуют заполнения — перед запуском корпус насоса и всасывающий трубопровод должны быть заполнены жидкостью. Если всасывающий трубопровод опорожняется между циклами работы, насос необходимо заново заполнить. Существуют самовсасывающие центробежные насосы, однако они отличаются более сложной конструкцией и более высокой стоимостью.
Насосы прямого вытеснения: Практически все насосы PD являются самовсасывающими в сухом состоянии. Они способны опорожнять всасывающий трубопровод без предварительного наполнения насоса — это значительное преимущество по сравнению с центробежными насосами, которые в большинстве случаев требуют предварительного стравливания воздуха перед началом работы. Двухтактные пневмонасосы (AODD) и перистальтические насосы особенно эффективны при самовсасывании из сухого всасывающего патрубка, что делает их предпочтительным выбором для разгрузки автоцистерн, дренажа отстойников и любых установок, где насос монтируется выше уровня жидкости.
4.7 NPSH и риск кавитации: чувствительные и устойчивые системы
Центробежные насосы: NPSHr (требуемое значение) изменяется в зависимости от расхода, который определяется давлением и вязкостью. Центробежный насос чувствителен к кавитации — если NPSHa падает ниже NPSHr, на входе в рабочее колесо образуются пузырьки пара, которые бурно разрушаются, вызывая шум, вибрацию и повреждение рабочего колеса. Чтобы избежать кавитации, центробежные насосы необходимо тщательно подбирать с учетом условий всасывания в системе.
Насосы прямого вытеснения: Показатель NPSHr изменяется в зависимости от расхода, который определяется скоростью: чем ниже скорость поршневого насоса, тем ниже показатель NPSHr. Поршневые насосы, как правило, обладают лучшими всасывающими характеристиками и менее подвержены кавитации, поскольку их рабочий механизм не зависит от скорости жидкости для создания давления.
4.8 Расходы на техническое обслуживание и жизненный цикл: более простое решение против более сложного, но с меньшей совокупной стоимостью владения
Центробежные насосы: Более простая конструкция с меньшим количеством движущихся частей обеспечивает более низкую первоначальную стоимость и упрощает техническое обслуживание при работе с чистыми жидкостями. Покупная цена центробежного насоса, как правило, ниже, чем у эквивалентного насоса PD. Однако при перекачке вязких, абразивных жидкостей или жидкостей с изменяющимися характеристиками затраты на техническое обслуживание могут значительно возрасти из-за износа уплотнений, эрозии рабочего колеса и нагрузки на подшипники при работе вне зоны максимальной эффективности (BEP).
Насосы прямого вытеснения: Более высокая первоначальная стоимость, обусловленная более сложной конструкцией с меньшими внутренними зазорами и большим количеством изнашиваемых деталей. Однако для сложных задач, для которых они предназначены — перекачивание жидкостей с высокой вязкостью, под высоким давлением, абразивных или чувствительных к сдвигу — насосы PD часто обеспечивают более низкую совокупную стоимость владения, поскольку они эффективно работают в более широком диапазоне условий и требуют менее частого технического обслуживания при правильном подборе. Насос PD, выбранный для работы с высоковязкими жидкостями, с которыми центробежный насос не смог бы эффективно справиться, окупит свою более высокую первоначальную стоимость за счет экономии энергии и сокращения времени простоя.
4.9 Краткое изложение основных различий
| Фактор выбора | Центробежный насос | Насос объемного типа |
|---|---|---|
| Принцип работы | Вращающееся рабочее колесо придает жидкости кинетическую энергию | Захватывает фиксированный объем и механически вытесняет его |
| Расход против давления | Расход уменьшается при увеличении давления в системе | Расход остается практически постоянным независимо от давления |
| Предел вязкости | Эффективность снижается при вязкости выше ~200 сП; оптимальная вязкость — 1 000 сП | Эффективность повышается или остается стабильной при высокой вязкости |
| Эффективность | Пиковые значения при BEP: 50–901 ТП3Т+ в зависимости от типа и размера | Стабильна в широком диапазоне рабочих условий; как правило, 90%+ |
| Возможность работы под давлением | Ограничение на каждый этап (одноступенчатый ~130 м; макс. 70 бар) | До 275 бар (шестеренчатый, стандартный); до 350 бар (специализированный); 30 бар (AODD); 48 бар (PC) |
| Чувствительность к сдвигу | Более высокая скорость вращения (обычно 1 750–3 500 об/мин) | Более низкая скорость сдвига (обычно 100–600 об/мин) |
| Самоподпитка | Стандартные конструкции требуют залитого всасывания или ручной заправки. | Большинство конструкций PD самостоятельно заправляются от сухого всасывания |
| NPSH/Кавитация | Чувствительность к NPSH; риск кавитации при расходах, отклоняющихся от расчетных | Более низкий показатель NPSHR на низких скоростях; более высокая производительность всасывания |
| Техническое обслуживание | Проще при работе с чистыми жидкостями; уплотнение является основным изнашиваемым элементом | Более сложные; мембраны, трубки, шестерни или статоры являются основными элементами износа |
| Первоначальная стоимость | Нижний | Выше |
| Совокупная стоимость владения при работе со сложными жидкостями | Более высокие затраты (на энергию, техническое обслуживание, простои) | Нижний (работает эффективно при расчетных условиях) |
5. Как выбрать между центробежным и поршневым насосом: схема из 4 шагов
Шаг 1: определение свойств жидкости
Укажите химический состав жидкости, ее концентрацию, pH, температуру, плотность, вязкость, давление паров и содержание твердых частиц. Вязкость жидкости — а не общие характеристики — является наиболее важным параметром при выборе между центробежным и диффузионным насосом. Для жидкостей с вязкостью ниже примерно 200 сП при требованиях к расходу от умеренного до высокого центробежный насос является подходящим исходным вариантом. Для жидкостей с вязкостью выше 500 сП в качестве основного варианта следует рассматривать насосы прямого вытеснения. Диапазон от 200 до 500 сП представляет собой переходную зону, в которой решающую роль играют другие факторы — давление, расход и чувствительность к сдвигу.
Более подробно о выборе материалов для работы с агрессивными жидкостями см. в нашем Насос для химических процессов: Типы, выбор и применение.
Шаг 2: Определение расхода, общего динамического напора и технологических требований
Рассчитайте необходимый расход и полный динамический напор (TDH) с учетом статического подъема, потерь на трение в трубопроводной системе и давления в точке отбора. Определите, требует ли данная задача поддержания постоянного расхода при переменном давлении — что является преимуществом насосов PD — или допустимы колебания расхода в зависимости от давления. Для задач дозирования и дозирования укажите требуемую точность и повторяемость.
Шаг 3: Подбор типа насоса с учетом рабочей среды и условий эксплуатации
Исходя из восьми критериев сравнения, приведенных в разделе 4, подберите тип насоса с учетом характеристик рабочей жидкости, требований к расходу и давлению, а также ограничений, связанных с монтажом:
- Выбирайте центробежный насос в следующих случаях: Вязкость жидкости не превышает примерно 200 сП, расход высокий (свыше 20 м³/ч), напор умеренный, допускаются некоторые колебания расхода в зависимости от давления, жидкость не чувствительна к сдвигу, а насос может быть установлен с затопленным всасыванием или в самовсасывающем исполнении.
- Выбирайте насос прямого вытеснения в следующих случаях: Вязкость жидкости превышает примерно 500 сП, требуется обеспечение постоянного расхода при переменном давлении, давление на выходе высокое, жидкость чувствительна к сдвигу, насос должен самозаполняться при запуске с сухого всасывания или требуется точное дозирование.
Подробные рекомендации по подбору центробежных насосов см. в нашем руководство по промышленным центробежным насосам.
Шаг 4: Оценка совокупной стоимости владения
Стоимость приобретения насоса, как правило, составляет лишь 15–25 % от его совокупной стоимости владения. Энергопотребление (часто составляющее 60–70 % совокупной стоимости владения), частота замены изнашиваемых деталей, затраты на техническое обслуживание и производственные потери, связанные с внеплановыми простоями, — все эти факторы влияют на совокупную стоимость владения. Насос PD с более высокой первоначальной стоимостью, но значительно более длительным сроком службы и более высокой эффективностью при работе с высоковязкими жидкостями обычно обеспечивает более низкую совокупную стоимость владения, чем центробежный насос, работающий в тех же условиях далеко от своей точки максимальной эффективности. Для точного сравнения оценивайте совокупную стоимость владения в перспективе от трех до пяти лет.
6. Рекомендации по применению: выбор между центробежным и поршневым насосом
6.1 По вязкости
| Диапазон вязкости | Рекомендуемый тип насоса | Примеры применения |
|---|---|---|
| < 200 сП | Центробежный насос (оптимальный вариант) | Вода, легкие растворители, жидкие химические вещества, охлаждающая вода |
| 200–500 сП | Центробежный или PD (рассмотрите оба варианта) | Легкие масла, некоторые химические растворы, жидкие суспензии |
| 500–10 000 сП | Насос прямого вытеснения | Тяжелые масла, полимеры, клеи, густые суспензии |
| > 10 000 сП | Насос прямого вытеснения (шестеренчатый, поршневой или мембранный) | Пасты, смазки, тяжелая нефть, шлам |
6.2 По отраслям
- Химическая обработка: Центробежные насосы используются для перекачки большей части наливных кислот, растворителей и промежуточных продуктов с низкой и средней вязкостью. Центробежные насосы с магнитным приводом позволяют перекачивать опасные химические вещества с полной герметичностью. Мембранные и шестеренчатые насосы PD обеспечивают точное дозирование присадок и катализаторов.
- Нефть и газ: Центробежные насосы предназначены для перекачки пластовой воды и легких углеводородов. Винтовые и шестеренчатые насосы PD — для перекачки сырой нефти, бурового раствора и высоковязких жидкостей под высоким давлением.
- Еда и напитки: Центробежные насосы предназначены для перекачки продуктов с низкой вязкостью (молоко, пиво, соки). Роторные и перистальтические насосы PD — для вязких продуктов (шоколад, йогурт, соусы) и жидкостей, чувствительных к сдвигу.
- Фармацевтика: Перистальтические и мембранные насосы серии PD предназначены для дозирования и перекачки жидкостей высокой чистоты. Центробежные насосы используются для перекачки технической воды и циркуляции химикатов при CIP.
- Горнодобывающая промышленность: Центробежные шламовые насосы предназначены для перекачки абразивных шламов с большим объемом. Мембранные и шланговые насосы серии PD используются для перекачки хвостов высокой плотности и дозирования реагентов.
6.3 По условиям эксплуатации
| Состояние | Лучший тип насоса | Причина |
|---|---|---|
| Высокий расход, низкое давление, низкая вязкость | Центробежный | Наиболее экономичный и простой в обслуживании |
| Низкий расход, высокое давление, любая вязкость | Положительное перемещение | Постоянный расход, высокая эффективность во всем диапазоне давлений |
| Вязкие жидкости, чувствительные к сдвигу | ПД (перистальтический, с прогрессирующей полостью) | Низкое сдвиговое усилие, бережное обращение |
| Требуется самовсасывание, насос должен располагаться выше уровня жидкости | PD (AODD, перистальтический) | Способность к самозаполнению в сухом состоянии |
| Постоянный расход при переменном давлении | Положительное перемещение | Расход, не зависящий от давления |
| Чистый, неопасный, непрерывный режим работы | Центробежный | Минимальные затраты на капитальное оборудование и техническое обслуживание |
7. Решения Changyu для центробежных и поршневых насосов
Компания Changyu Pump разрабатывает и производит как центробежные, так и поршневые насосы для работы с коррозионными, абразивными и высокотемпературными средами в таких отраслях, как химическая промышленность, горнодобывающая промышленность, водоочистка и общепромышленность.
Центробежный насос с магнитным приводом серии CYQ
Серия CYQ представляет собой бессальниковый центробежный насос с магнитным приводом и смачиваемыми деталями, футерованными FEP, PFA или PTFE. Крутящий момент передается через неподвижную изолирующую втулку, что позволяет обойтись без механического уплотнения и обеспечить нулевую утечку благодаря самой конструкции. Для перекачки опасных химических веществ — токсичных промежуточных продуктов, дорогостоящих растворителей, коррозионных кислот — серия CYQ обеспечивает абсолютную герметичность, необходимую для безопасной и соответствующей нормам эксплуатации. Конструкция этого центробежного насоса обеспечивает высокую пропускную способность, эффективность при низкой вязкости и простоту обслуживания, что в Разделе 4 определено как преимущества центробежных насосов.
Основные характеристики: Расход 3-800 м³/ч | Напор 15-125 м | Мощность 2,2-110 кВт | Температура от -20°C до 180°C
Центробежный насос из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) серии UHB, устойчивый к коррозии
Серия UHB представляет собой консольный одноступенчатый центробежный насос со стальной футеровкой. UHMW-PE Оболочка толщиной 8–20 мм, специально разработанная для агрессивных по химическому составу и абразивно-коррозионных сред. Футровка из полиэтилена сверхвысокой плотности (UHMW-PE) обеспечивает износостойкость, в 7–10 раз превышающую показатели углеродистой стали, а также обладает широкой химической совместимостью с кислотами, щелочами и солевыми растворами.
Основные характеристики: Расход 3-2,600 м³/ч | Напор 5-100 м | Мощность 0,75-300 кВт | Температура -20°C - 90°C
Самовсасывающий центробежный насос из фторопласта серии FZB
Серия FZB - это самовсасывающий центробежный насос, все проточные части которого облицованы FEP (F46) или PFA. После первоначального наполнения насос автоматически удаляет воздух из всасывающего трубопровода и обеспечивает высоту самовсасывания до 5 метров. Благодаря самовсасывающей способности в сочетании с полной коррозионной стойкостью фторпласта насос подходит для разгрузки автоцистерн, осушения отстойников и перекачки химических веществ в подземных помещениях.
Основные характеристики: Расход 2,5-100 м³/ч | Напор 15-50 м | Мощность 0,75-55 кВт | Температура от -20°C до 150°C
Двухмембранный пневматический насос серии BFQ (AODD — объемный)
Насосы серии BFQ представляют собой поршневые двухтактные воздушно-гидравлические насосы, корпус которых изготавливается из различных материалов литая сталь, ковкий чугун, алюминиевый сплав, полипропилен, нержавеющая сталь и PVDF. Находясь полностью на сжатом воздухе, он по своей конструкции не имеет уплотнений, самовсасывающий с сухого всасывания до глубины 7,6 метра и способен работать всухую без повреждений. Для коррозионных, абразивных, высоковязких и летучих жидкостей серия BFQ обеспечивает постоянный расход, бережное перекачивание с низким сдвигом и эксплуатационную гибкость, с которыми центробежные насосы не могут сравниться в сложных условиях перекачки жидкостей. Этот поршневой насос AODD обеспечивает постоянный расход при переменном давлении, самовсасывание в сухом состоянии и перекачку высоковязких жидкостей — преимущества, которые в разделе 4 указаны как преимущества поршневых насосов.
Основные характеристики: Максимальный рабочий расход до 1 041 л/мин | Рабочее давление 0,84 МПа | Высота всасывания 7,6 м | Размер пропускаемых твердых частиц 9,4 мм
8. Часто задаваемые вопросы о центробежных и поршневых насосах
Вопрос 1: В чём заключается основное различие между центробежным насосом и насосом прямого вытеснения?
A: Основное различие заключается в том, как расход реагирует на давление. Расход центробежного насоса уменьшается по мере повышения давления в системе; насос прямого вытеснения обеспечивает практически постоянный расход независимо от изменений давления. В центробежных насосах для придания жидкости кинетической энергии используется вращающееся рабочее колесо; насосы прямого вытеснения захватывают фиксированный объем жидкости и механически вытесняют его в нагнетательный трубопровод.
Вопрос 2: При какой вязкости следует перейти с центробежного насоса на насос прямого вытеснения?
A: Центробежные насосы наиболее эффективны при вязкости ниже примерно 200 сП; при вязкости ниже 50 сП на их КПД это влияет минимально, а в диапазоне 200–500 сП КПД снижается на 10–30 %. При вязкости выше 500 сП снижение эффективности центробежного насоса становится экономически значимым, и в качестве основного варианта следует рассмотреть насосы PD. Центробежные насосы, как правило, не рекомендуются при вязкости выше 1000 сП.
Вопрос 3: Может ли центробежный насос перекачивать жидкости с высокой вязкостью?
A: Центробежные насосы могут быть рассчитаны на работу с жидкостями вязкостью до 1000 сСт и выше, однако их КПД резко снижается по мере увеличения вязкости. При повышенной вязкости диффузионные насосы явно являются более предпочтительным выбором, учитывая высокие затраты на электроэнергию, связанные со снижением КПД центробежных насосов.
Вопрос 4: Являются ли насосы прямого вытеснения самовсасывающими?
A: Да, большинство насосов PD являются самовсасывающими в сухом состоянии — они могут опорожнять всасывающий трубопровод без предварительного наполнения насоса. Это является значительным преимуществом по сравнению с центробежными насосами, которые, как правило, требуют заправки или затопления всасывающего трубопровода. Двухмембранные (AODD) и перистальтические насосы особенно эффективны при самовсасывании из сухого всасывающего трубопровода.
Вопрос 5: Какой тип насоса более эффективен?
A: ККД насосов PD может превышать 90 %, в то время как ККД центробежных насосов колеблется от 50 % до более 90 % в зависимости от типа, размера и рабочей точки. Однако центробежный насос, работающий вблизи своей точки максимальной эффективности (BEP) с жидкостью низкой вязкости, может достигать или превосходить КПД насоса PD, поэтому сравнение зависит от конкретных условий применения.
Вопрос 6: Требуется ли для насосов прямого вытеснения клапан сброса давления?
A: Да. Поскольку насосы PD обеспечивают практически постоянный расход независимо от давления, при работе с закрытым выпускным клапаном они могут создавать опасно высокое давление. Для защиты насоса и системы от избыточного давления требуется клапан сброса давления или байпасная схема. Центробежные насосы, напротив, могут работать при закрытом клапане на высоте отсечки без немедленного повреждения (хотя длительная работа в режиме отсечки приведет к перегреву жидкости).
Вопрос 7: Какой тип насоса лучше справляется с твердыми частицами?
A: Это зависит не столько от категории насоса, сколько от его конкретной конструкции. Центробежные насосы с полуоткрытыми или утопленными рабочими колесами способны перекачивать шламы с содержанием твердых частиц 30–40%. Насосы PD — в частности, мембранные насосы AODD — могут перекачивать жидкости с содержанием твердых частиц до 60–80% в зависимости от конкретной конструкции. Винтовые и перистальтические насосы PD также эффективны при работе с жидкостями, содержащими твердые частицы.
Вопрос 8: Как определить, какой тип насоса обеспечит более низкую совокупную стоимость владения?
A: TCO = первоначальные капитальные затраты + затраты на электроэнергию (60–70 % от затрат за весь срок службы) + частота и стоимость замены изнашиваемых деталей + затраты на техническое обслуживание + затраты, связанные с простоями производства. Оценка производится на период 3–5 лет. Для применений с высоковязкими жидкостями или в условиях переменных нагрузок, когда центробежный насос работает далеко от своей точки максимальной эффективности (BEP), насос PD часто обеспечивает более низкую совокупную стоимость владения (TCO), несмотря на более высокую первоначальную стоимость, поскольку экономия энергии и сокращение затрат на техническое обслуживание перевешивают разницу в капитальных затратах.
9. Рекомендации специалистов-инженеров компании Changyu Pump
- При выборе типа насоса в первую очередь следует ориентироваться на вязкость, а не только на расход и напор. Центробежный насос, рассчитанный на жидкость вязкостью 500 сП, может на бумаге соответствовать требованиям по расходу и напору, но при этом потреблять значительно больше энергии, чем мембранный насос, выполняющий те же задачи. При вязкости выше 500 сП в качестве основного варианта следует рассматривать мембранные насосы. При вязкости выше 1000 сП центробежные насосы, как правило, не рекомендуются.
- Учитывайте весь рабочий диапазон, а не только расчетную точку. Центробежные насосы рассчитаны на работу в одной точке максимальной эффективности (BEP); эффективность снижается по мере отклонения рабочей точки от этого значения расхода. Если в вашей системе требуется, чтобы насос работал в широком диапазоне расходов, стабильная кривая эффективности насоса PD может обеспечить более высокую общую производительность.
- При выборе типа насоса следует учитывать требования к самовсасыванию. Если насос необходимо установить выше уровня жидкости и невозможно обеспечить затопленное всасывание, то в технические требования следует с самого начала включить требование о наличии у большинства насосов PD функции сухого самовсасывания или о применении самовсасывающей центробежной конструкции.
- Для перекачки опасных или дорогостоящих жидкостей следует выбирать безаутюжные центробежные насосы с магнитным приводом или мембранные насосы PD. Отказ от механического уплотнения позволяет устранить как источник утечки, так и необходимость в его регулярном техническом обслуживании. Более высокая первоначальная стоимость, как правило, окупается за счет отсутствия необходимости в замене уплотнений, снижения расхода промывочной воды и освобождения от необходимости отчетности по выбросам.
10. Заключение
Выбор между объемный насос против центробежного — это выбор, который определяется свойствами жидкости, в первую очередь ее вязкостью, и затрагивает все аспекты эксплуатационных характеристик насоса. Центробежные насосы по праву доминируют в системах с большим расходом, низкой вязкостью и непрерывным режимом работы: они просты, экономичны и надежны при соблюдении проектных условий. Насосы прямого вытеснения используются в тех областях, где центробежные насосы не могут работать эффективно — для жидкостей с высокой вязкостью, при высоком давлении, для продуктов, чувствительных к сдвигу, а также в процессах, требующих постоянного расхода при переменном давлении.
Процесс выбора начинается с полной характеристики рабочей среды, продолжается подбором типа насоса на основе восьми критериев сравнения, изложенных в данном руководстве, и завершается оценкой совокупной стоимости владения на период от трех до пяти лет. Насос, работающий в зоне максимальной эффективности (BEP) с материалами, проверенными для конкретной жидкости, обеспечит минимальную совокупную стоимость владения и максимальный средний ресурс между ремонтами.
Платформы центробежных (CYQ, UHB, FZB) и поршневых (BFQ) насосов Changyu Pump представляют собой коррозионно- и износостойкие решения без уплотнений, предназначенные для эксплуатации в сложных промышленных условиях при перекачке жидкостей. Свяжитесь с нашей командой инженеров с учетом характеристик вашей жидкости и технологических требований. Мы подготовим для вас подробную рекомендацию по выбору насоса и коммерческое предложение, разработанное с учетом особенностей вашей задачи.
