Насосы особого назначения / Журнал «Промышленные страницы Сибири» (№112 сентябрь 2016 год) / Единый промышленный портал Сибири

В списке агрессивных жидкостей, с которыми работают химические насосы, — кислоты, щёлочи, нефтепродукты и даже растворы солей. Появляются они чуть ли не во всех сферах промышленности: химической, нефтедобыче и нефтепереработке, металлургии, пищевой, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, деревоперерабатывающей индустриях. И это, между прочим, далеко не полный перечень. Требования у всех свои, поэтому производство химических насосов выливается в целую науку.

Химические насосы отличаются от своих стандартных собратьев как материальным исполнением, так и конструкцией. Особенность используемых материалов заключается в их стойкости к воздействию перекачиваемой среды. Материал для изготовления химического насоса выбирают, учитывая два основных фактора: химическую агрессивность перекачиваемой среды и то, насколько детали будут подвергаться механическому износу. «Органы» такого агрегата могут быть изготовлены из литейного чугуна, нержавеющей стали, углеродистой стали, дуплексной нержавеющей стали. Причём на корпус и рабочее колесо могут пойти различные материалы — если этого требуют поставленные задачи.

С разработкой этих самых материалов и связана основная сложность: именно поэтому далеко не все производители насосов имеют в своей линейке насосы для агрессивных жидкостей. То есть одно дело — небольшие стандартные насосы, которые способны перекачивать жидкость достаточно низкой агрессивности: слабые растворы кислот, щелочей. Такую продукцию предлагают многие производства. А вот аппараты для перекачки жидкостей, которые, при выходе наружу могут повредить окружающей среде или персоналу, создают далеко не все — очень уж большая ответственность.

«Концерн KSB имеет собственное литейной производство в Германии. Это очень накладно — держать литейный завод на территории, где действуют высокие требования к экологии производства. Но компания решилась поставить завод и соблюсти все существующие нормы, чтобы иметь возможность производить насосы собственными силами — от начала до конца. На базе этого литейного производства у нас действует центр разработки сплавов и материалов, где в лабораторных условиях разрабатываются материалы, необходимые для работы с той или иной жидкостью. Вершиной разработок компании KSB стал выпуск инновационных материалов серии NORI — группы углеродистых сплавов, устойчивых к коррозии и износу. Именно благодаря существованию лаборатории и своего производства мы имеем возможность представлять широкую линейку химических насосов, поскольку речь идёт об очень большой ответственности», — говорит директор филиала KSB в Красноярске Анатолий Онищенко.

«Сегодня для перекачивания агрессивных сред применяется широкий спектр насосного оборудования различной конструкции. Особенно отметим такой тип как мембранные насосы, а в частности электромеханические — с приводом от электродвигателя. Данный тип насосов идеально подходит для перекачивания агрессивных жидкостей, поскольку среда не контактирует с механическими частями насоса и, соответственно, не может вызвать коррозии приводных элементов. Мембраны и шаровые клапаны в таком случае становятся единственными быстроизнашивающимися частями, замена которых, к слову, практически не составляет труда.

Агрессивные среды на химических и иных технологических производствах требуют применения высококачественных пластмасс для изготовления мембран, клапанов и проточных частей мембранных насосов. Из применяемых материалов можно выделить полипропилен (PP) и поливинилиденфторид (PVDF), или высококачественную нержавеющую сталь. При работе с легковоспламеняющимися жидкостями также требуется оборудование насосов взрывобезопасными электродвигателями», — объясняет руководитель регионального отдела продаж производителя насосного оборудования ABEL GmbH Ральф Отто.

«Существует несколько типов химических насосов: герметичные насосы с гильзованным электродвигателем, где ротор мотора и рабочие части насоса вращаются в перекачиваемой жидкости и отделены от статора герметичным стаканом, который не даёт жидкости попасть на те части мотора, которые находятся под напряжением. Такие насосы используются для перекачки очень агрессивных жидкостей или жидкостей, которые меняют агрегатное состояние, например, сжиженный газ. Есть герметичные насосы с магнитной муфтой, где рабочие части насоса находятся в герметичном корпусе, а вращение им от двигателя передается благодаря магнитной муфте. Здесь жидкость также полностью изолирована и не может выйти наружу. Есть стандартные насосы со спиральным корпусом, у которых герметичность вала насосной части, соединенного с электромотором механической муфтой, обеспечивается благодаря специально разработанным камерам уплотнений. Выбор зависит от того, в каких условиях будет работать агрегат», — комментирует Анатолий Онищенко.

div style="text-align: justify;">В списке агрессивных жидкостей, с которыми работают химические насосы, — кислоты, щёлочи, нефтепродукты и даже растворы солей. Появляются они чуть ли не во всех сферах промышленности: химической, нефтедобыче и нефтепереработке, металлургии, пищевой, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей, деревоперерабатывающей индустриях. И это, между прочим, далеко не полный перечень. Требования у всех свои, поэтому производство химических насосов выливается в целую науку.

Химические насосы — механизмы специфичные, учитывающие особенности промышленности. Точнее, производители выбирают из возможных характеристик, перечень которых более-менее определён, тот механизм, который наиболее полно сможет удовлетворить поставленные заказчиком цели. Особенности определяются типом перекачиваемой жидкости, её составом, наличием абразивных веществ, их концентрацией, максимальным размером частиц. Специалисты поясняют: основные типы сред уже изучены и отработаны, типовые процессы для каждого производства определены. Однако раз уж таблица Менделеева пополняется новыми элементами, то и новые среды на производствах появляются. Если оказывается, что ни один из существующих материалов с задачей справиться не может, а направление выглядит перспективным, то производитель берётся за поиск нового сплава или решения. Впрочем, в последнее время подобное происходит нечасто.

«Стандартный насос не способен выдержать те условия эксплуатации, которые способен выдержать специальный химический насос. В качестве примера можно взять производство аммиака. Концерн KSB имеет многолетний опыт проектирования, изготовления и поставки насосного оборудования, связанного с процессом производства аммиакат. Технология это достаточно сложная, предполагает процесс синтеза из водорода и азота с применением катализаторов. Такое производство требует наличия различного специального оборудования, способного выдерживать высокое давление, высокую температуру, иметь антикоррозионную стойкость. А для перекачки готового продукта требуется насос, способный выдерживать высокое давление (40 атм) при низких температурах (от -45 °C). Наша компания разработала несколько типов продуктов, которые подходят под разные участки этого производства, т. е. полностью закрыла его потребность в насосном оборудовании.

То есть химические насосы проектируются не столько под конкретное предприятие, сколько под тип производства, ведь процесс синтеза аммиака в разных странах проходит примерно одинаково. То же касается, скажем, нефтепереработки: существует несколько отработанных процессов получения бензина из нефти, для них изготавливаются определённые насосы. По требованию насос также может быть оснащён взрывозащитой заданного класса», — рассказывает Анатолий Онищенко.

Чем агрессивнее жидкость, чем выше её температура, чем больше в ней абразивных частиц, тем сложнее материальное исполнение и конструкция насоса. Например, для перекачки легко воспламеняющихся жидкостей используют полностью герметичные насосы, а в установках газоочистки при перекачке водного раствора известняка используют насосы со спиральным корпусом из материалов, обладающих высокой износостойкостью.

Последнее замечание касается неожиданной страницы из жизни химических насосов: одна из сфер их применения — ТЭЦ. На станциях, работающих на природном топливе, идёт очистка выхлопов от ядовитого компонента — серы. Для этого их необходимо прогнать через раствор известняка: сера взаимодействует с известью, и на выходе получается гипс. Для того, чтобы прогнать эту агрессивную жидкость с высоким содержанием абразивных элементов, и необходимы особые насосы в специфическом материальном исполнении — стандартные системы здесь не справляются.

Производители насосов сравнивают свою продукции с сердцем системы: в том смысле, что насос — это механизм, который транспортирует определённые жидкости из точки «А» в точку «В», или обеспечивает её циркуляцию в системе. В целом химический насос работает столько же, сколько и насос для воды, но «здоровье» этого самого сердца зависят от должного ухода. Разумеется, свою роль играют и характеристики, которые механизму обеспечивает производитель, однако обещанные им 20-30 лет службы могут случиться только при правильной эксплуатации. Необходим своевременный осмотр системы, замена изнашиваемых частей — и так на протяжении всего времени работы.

По словам специалистов, неисправности системы возникают именно из-за неправильной эксплуатации — если, конечно, исключить ситуации форс-мажора (эксперты настаивают: приобретение резервного насоса, а то и двух — процедура обязательная, чтобы в случае чего удалось быстро запустить процесс производства). А вот случаев неверного подбора оборудования в химической промышленности практически не случается — очень уж ответственная отрасль.

«Если насосная система создана с ошибкой (например, неверно были произведены расчёты), то насос для неё может работать не в своём диапазоне. Это как «перепутать» и слону поставить сердце мыши, или наоборот. Организм в любом случае погибнет. То есть речь идёт не только о поломке самого насоса, но и о сбое во всём производственном процессе», — проводит аналогию Анатолий Онищенко.

Со стандартными насосами такая ошибка простительна: ну неправильно рассчитали, вода вытекла или не идёт — ничего особенно страшного. В химических производствах расчёт на глаз плюс лапоть недопустим: если перекачиваемая среда выйдет наружу, это может обернуться серьёзной аварией. И хотя за точность расчётов ответственность несут проектные организации, а работу таких предприятий контролируют надзорные органы, ни один уважающий себя производитель не возьмётся поставлять химические насосы, не получив всех необходимых данных о предприятии.

Анатолий Онищенко,

директор филиала KSB в Красноярске

«Теоретически можно поставить обычный насос на химическое производство, но он будет изнашиваться очень быстро. Никто ведь не захочет приобретать машину с деревянными деталями, чтобы каждый месяц их менять. И задача производителей — создать такой насос, который прослужит как можно дольше, который будет требовать к себе как можно меньше внимания. Чем реже специалист подходит к насосному оборудованию, чем реже занимается его ремонтом, тем больше у него времени на основную работу. Поэтому производители разрабатывают новые материалы, создают более совершенные узлы, подшипники, прокладки и учитывают множество других нюансов, чтобы механизм прослужил как можно дольше.

Развитие производства химических насосов идёт в сторону увеличения КПД механизма ВВВ с целью снижения энергопотерь, энергозатрат, ведётся разработка конструктива для увеличения его надёжности, для увеличения межремонтных интервалов, снижения затрат при эксплуатации. Важно сделать так, чтобы не требовалось менять деталь, цена которой и затраты на замену сопоставимы с ценой нового насоса. Агрегат должен быть сконструирован таким образом, чтобы изнашиваемые детали было легко менять, и стоили они недорого. А вот, например, уменьшение габаритов не является самоцелью производителей, хотя за последние годы мы проделали большой путь, и, с изменением конструкции, насосы становятся меньше по габаритам. Но, продолжая автомобильную аналогию, никто не станет пытаться произвести грузовик размером с легковой автомобиль».

Ральф Отто,

руководитель регионального отдела продаж производителя насосного оборудования ABEL GmbH

«Химически агрессивные среды требуют к себе особенного отношения. Например, для перемещения чувствительных, вязких и восприимчивых к смешиванию жидкостей требуется щадящий, медленный ход насоса с обеспечением обратного течения. Такого похода легко придерживаться при использовании электромеханических мембранных насосов. Они в свою очередь отличаются особенно высокой энергоэффективностью по сравнению с воздушными, поскольку не нуждается в дорогостоящем пневмоприводе. Электромеханические мембранные насосы имеет компактную форму, обходятся без гидравлической жидкости и позволяют существенно снизить эксплуатационные расходы, и в особенности энергозатраты».

«Промышленные страницы Сибири» №9 (112) сентябрь 2016 г.