Как выбрать масляный насос, рассчитанный на высокие температуры, для вашей системы

Выбор насоса для горячего масла кажется делом несложным, пока не приступаешь к изучению деталей. Температура, вязкость, расход, напор, тип уплотнения, материалы, конфигурация двигателя, ограничения по монтажу — каждый из этих факторов сужает круг возможных вариантов, а ошибка в выборе любого из них приведет к тому, что насос будет работать неэффективно или выйдет из строя преждевременно.

Мы выпустили отдельные руководства по конкретным вопросам, связанным с подбором насосов для горячего масла: принцип работы циркуляционных насосов, сравнение центробежных и шестеренчатых насосов, а также расчет мощности насосов для перекачки на большие расстояния. В данной статье все эти сведения объединены в единый пошаговый процесс подбора. Если вы принимаете решение о покупке и вам нужен четкий алгоритм, позволяющий перейти от условий эксплуатации к окончательной спецификации насоса, это руководство — именно то, что вам нужно.

Чтобы ознакомиться с полным ассортиментом нашей продукции, посетите насос для горячего масла страница товара.

Начните с условий эксплуатации, а не с каталога насосов

Самая распространенная ошибка при выборе насоса для горячего масла заключается в том, что люди начинают с каталога насосов. Они находят модель, которая кажется подходящей, проверяют цену и заказывают её. Через три месяца уплотнение начинает протекать, двигатель выключается при холодном запуске или расход оказывается недостаточным, поскольку сопротивление системы оказалось выше, чем ожидалось.

Правильный подход: сначала определите условия эксплуатации, а затем подберите насос, соответствующий этим условиям. Вам необходимо знать, какую жидкость вы будете перекачивать, при какой температуре, какой расход и давление требуются системе, какова конфигурация трубопроводов и допустимы ли утечки. Только после того, как вы получите ответы на эти вопросы, имеет смысл приступать к рассмотрению конкретных моделей насосов.

Следующие семь шагов помогут вам пройти этот процесс в том порядке, в котором мы работаем с нашими клиентами.

Шаг 1 — Определение диапазона температур и типа термомасла

Температура — это первый критерий отбора. От нее зависит, какие конструкции насосов, материалы уплотнений и типы подшипников подойдут для вашей системы. Для начала ответьте на два вопроса: какова максимальная температура масла при непрерывной работе в вашей системе? И какую марку и сорт термомасла вы используете?

Марка масла имеет значение, поскольку она определяет кривую «вязкость-температура» — этот показатель понадобится вам на этапе 3. Эту информацию можно найти в техническом паспорте, предоставленном поставщиком масла.

Общие рекомендации по выбору конструкции насоса в зависимости от температуры:

Шаг 2 — Расчет расхода и напора

Расход и напор — это два показателя, определяющие размер насоса. Они определяются различными участками вашей системы.

Расход зависит от тепловой нагрузки. Если вашей системе требуется обеспечить мощность 200 кВт, а перепад температур между подачей и обраткой составляет 30 °C, то по формуле Q = P / (ρ × Cp × ΔT) можно рассчитать необходимый объем циркулирующей жидкости. Мы подробно рассмотрим этот расчет в нашем Насос для циркуляции термомасла руководство.

Руководитель обусловлено сопротивлением системы — суммарным трением и перепадом давления, которые насос должен преодолеть, чтобы прокачать масло через трубопроводы, фитинги, клапаны и оборудование. В случае длинных трубопроводов и котельных систем это может быть определяющим фактором. Мы подробно рассмотрели расчет напора в нашей Насос для перекачки горячего масла руководство.

Как только вы получите оба значения, нанесите их на кривую производительности насоса. Ваша рабочая точка — точка пересечения требуемого расхода и напора — должна находиться вблизи точки максимальной эффективности насоса (BEP). Если она расположена далеко слева или справа от точки BEP, выберите насос другого размера.

Шаг 3 — Учет вязкости при любых условиях эксплуатации

Вязкость меняет всё

Этот момент застает врасплох больше всего людей. Вязкость термомасла резко меняется в зависимости от температуры. Типичное теплоносительное масло может иметь вязкость 0,8 сСт при 300 °C, но 30 сСт при 40 °C и более 100 сСт при 0 °C. Характеристики насоса, указанные в каталоге — расход, напор, КПД — основаны на испытаниях с водой при температуре около 20 °C (вязкость ~1 сСт). Когда фактическая вязкость выше, реальные характеристики хуже, чем указано в каталоге.

Если выбрать насос, опираясь исключительно на каталожные данные и не учитывая вязкость жидкости, расход, напор и КПД окажутся ниже ожидаемых значений. При запуске холодного двигателя разница может быть настолько значительной, что это приведет к перегрузке двигателя или кавитации.

Корректировка вязкости для центробежных насосов

Если центробежный насос перекачивает жидкость, вязкость которой превышает вязкость воды, к каталожным значениям расхода, напора и КПД необходимо применять поправочные коэффициенты. Для этих целей Гидравлический институт (HI) публикует стандартные таблицы поправочных коэффициентов.

Упрощенный пример: если вязкость вашего термомасла при предполагаемой рабочей температуре составляет 30 сСт, каталожные значения расхода центробежного насоса могут снизиться на 5–10 %, напор — на 3–8 %, а КПД — на 15–25 % по сравнению с каталожными значениями для воды. При вязкости 100 сСт поправки становятся значительными — КПД может снизиться на 40 % и более, а требуемая мощность двигателя существенно возрастает.

Именно поэтому получение данных о зависимости вязкости от температуры у поставщика масла является обязательным условием. Это напрямую влияет на выбор размера насоса.

Когда следует перейти с центробежного насоса на шестеренчатый

Практические рекомендации по выбору насоса для термомасла:

• Вязкость масла при рабочей температуре ниже 20 сСт → центробежный насос работает нормально
• Вязкость масла свыше 50 сСт → шестеренчатый насос работает более эффективно и надежно
• Вязкость масла в диапазоне от 20 до 50 сСт → подойдет любой из типов; рассчитайте параметры с поправкой на вязкость

Не забудьте проверить вязкость как при рабочей температуре, так и при температуре холодного запуска. Многие системы работают нормально в стабильном режиме, но испытывают трудности при запуске, поскольку холодное масло слишком густое, и центробежный насос не справляется с ним.

Подробное сравнение обоих типов насосов см. по ссылке: Центробежный или шестеренчатый насос для горячего масла: какой тип выбрать?

Шаг 4 — Выберите тип уплотнения

Механическое уплотнение

Стандартный подход, применяемый в большинстве промышленных насосов для горячего масла. Пара прецизионно притертых уплотнительных поверхностей удерживает масло в месте прохождения вала. Материалы уплотнений должны выдерживать температуру масла и его химические свойства. Для работы при температурах выше 200 °C обычно используются комбинации уплотнительных поверхностей из углерода и карбида кремния.

Механические уплотнения являются экономичным и хорошо зарекомендовавшим себя решением, однако они также являются компонентом, который чаще всего выходит из строя в насосах для горячего масла. Высокая температура ускоряет износ уплотнительных поверхностей, а даже небольшая утечка термомасла при температуре 300 °C создает угрозу безопасности. Уплотнения требуют периодического осмотра и, в конечном итоге, замены — предусмотрите это в графике технического обслуживания.

Магнитный привод (без уплотнений)

Магнитный привод полностью исключает необходимость в уплотнении вала. Крутящий момент передается от двигателя к рабочему колесу через разделительную втулку с помощью постоянных магнитов. Вал не проходит через корпус насоса. Отсутствует динамическое уплотнение. Полное отсутствие утечек.

Недостатки: более высокая начальная стоимость (как правило, на 30–60 % выше, чем у аналогов с механическим уплотнением), чувствительность к ферромагнитным частицам в масле (требуется установка качественного всасывающего фильтра) и небольшая потеря эффективности из-за вихревых токов в защитной оболочке. Насосы с магнитным приводом также нельзя эксплуатировать всухую.

Однако во многих случаях преимущества перевешивают затраты — особенно если учесть отсутствие необходимости замены уплотнений, отсутствие необходимости устранения утечек и сокращение внеплановых простоев.

Краткое руководство по принятию решений

• Стандартная котельная с квалифицированным обслуживающим персоналом → механическое уплотнение — практичное и экономичное решение
• Химический завод, завод по производству полупроводников, фармацевтическое предприятие → магнитный привод для обеспечения безопасности и соблюдения нормативных требований
• Легковоспламеняющаяся или токсичная теплоносительная жидкость → настоятельно рекомендуется использовать привод с магнитным приводом
• Установка в удаленных или труднодоступных местах → магнитный привод сокращает количество выездов для технического обслуживания
• У вас ограниченный бюджет, но вы хотите регулярно обслуживать уплотнения → подойдут механические уплотнения

Шаг 5 — Выбор строительных материалов

Все детали, контактирующие с теплоносителем — корпус насоса, рабочее колесо, вал, подшипники, а также уплотнение или изолирующая втулка — должны быть совместимы с теплоносителем при рабочей температуре. Неправильный выбор материала приводит к коррозии, термическому растрескиванию или ускоренному износу.

Ниже приведен перечень материалов, используемых в насосах серии Aulank для горячего масла:

Для применений, требующих повышенной химической стойкости или снижения вихретоковых потерь в защитной оболочке, предлагаются изолирующие втулки из PEEK и Hastelloy. Керамические подшипники входят в стандартную комплектацию моделей с магнитным приводом, обеспечивая износостойкость при высоких температурах.

Шаг 6 — Выбор двигателя и систем управления

Мощность двигателя должна соответствовать требуемой мощности насоса — и даже превышать её, чтобы обеспечить работу в режиме холодного пуска.

Мощность: Номинальная мощность двигателя в кВт должна покрывать мощность на валу насоса в расчетной рабочей точке, а также предусматривать запас на случай влияния вязкости масла при запуске. Если масло в холодном состоянии имеет высокую вязкость, пусковой момент может быть значительно выше, чем нагрузка в установившемся режиме. Недостаточный размер двигателя, выбранный без учета этого фактора, приводит к срабатыванию защиты от перегрузки в холодные утра.

Напряжение и частота: Уточните параметры местной электросети — 380 В/50 Гц, 220 В/60 Гц, 460 В/60 Гц и т. д. Мы настраиваем двигатели с учетом условий на вашем объекте.

Класс взрывозащиты: Если насос эксплуатируется в зоне, классифицированной как взрывоопасная из-за наличия легковоспламеняющихся паров (что часто встречается на химических и нефтехимических заводах), вам потребуется двигатель с соответствующим классом взрывозащиты Ex. Укажите классификацию зоны и группу газов, и мы подберем подходящий двигатель.

Частотно-регулируемый привод (ЧРП): Использование частотно-регулируемого привода (ЧРП) целесообразно в нескольких случаях. При холодном пуске он обеспечивает плавный разгон насоса по мере нагрева масла и снижения его вязкости. В системах с переменной тепловой нагрузкой ЧРП регулирует скорость насоса в соответствии с потребностью, что позволяет экономить энергию. В насосах с магнитным приводом ЧРП обеспечивает дополнительную защиту от работы всухую за счет контроля расхода на уровне привода.

Шаг 7 — Подтверждение установки, интерфейса и сертификации

Это последние детали, которые необходимо уточнить перед размещением заказа. Они кажутся незначительными по сравнению с расчетами расхода и напора, но несоответствие в этих деталях приводит к задержкам при монтаже и вводе в эксплуатацию.

• Ориентация при монтаже: Горизонтальная установка является стандартной для большинства насосов для горячего масла. В случае ограниченного пространства возможна вертикальная установка.
• Направление входа и выхода: Наиболее распространенным является тип с торцевым всасыванием и верхним нагнетанием. Убедитесь, что он соответствует схеме трубопроводов.
• Тип и размер соединения: Фланцевые соединения являются типичными для промышленных систем с термомаслом. Уточните стандарт фланца — DIN, ANSI или JIS — и номинальный диаметр (DN или размер в дюймах). Резьбовые соединения используются в моделях меньшего размера.
• Габариты насоса: Сравните общую длину, ширину и высоту с размерами имеющегося монтажного пространства. Предусмотрите запас места для доступа при техническом обслуживании — особенно если вам потребуется извлечь ротор насоса или заменить механическое уплотнение на месте.
• Сертификаты: Для выхода на европейские рынки требуется маркировка CE. Сертификация ATEX необходима для соответствия требованиям взрывобезопасности. Сертификат CCC требуется для использования на внутреннем рынке Китая. Уточните, какие сертификаты требуются для вашего проекта, и убедитесь, что модель насоса их имеет.

Общая стоимость владения — не только покупная цена

Покупатели в первую очередь сравнивают цену. Однако в сфере обслуживания насосов для горячего масла стоимость приобретения составляет лишь небольшую часть от общей стоимости эксплуатации насоса на протяжении всего срока службы.

В реальную стоимость входят:

• Потребление энергии — Насос, работающий круглосуточно в течение многих лет. Даже небольшая разница в эффективности, составляющая всего несколько процентных пунктов, приводит к значительному увеличению счетов за электроэнергию. Насос, рассчитанный на большую мощность и работающий с неполной нагрузкой, постоянно тратит энергию впустую.
• Техническое обслуживание и замена уплотнений — Для насосов с механическим уплотнением следует планировать осмотр уплотнения каждые 6–12 месяцев и его замену каждые 1–3 года в зависимости от условий эксплуатации. Каждая замена сопряжена с простоями, затратами на рабочую силу и стоимостью запчастей.
• Затраты, связанные с утечкой — Утечки горячего масла — это не просто проблема, требующая уборки. Они создают угрозу возгорания, влекут за собой экологическую ответственность, приводят к остановке производства, а на некоторых предприятиях — к административным санкциям.
• Незапланированные простои — Выход из строя насоса во время производства может обойтись в упущенную выручку, превышающую стоимость самого насоса. Надежность напрямую влияет на вашу чистую прибыль.
• Наличие запасных частей — Если доставка запасных частей занимает несколько недель, любая поломка приводит к длительной остановке производства. Сотрудничайте с поставщиком, у которого есть на складе или который может быстро доставить основные запасные части.

Сравнивая насос с механическим уплотнением по более низкой цене и насос с магнитным приводом по более высокой цене, рассчитайте совокупную стоимость эксплуатации в течение 3–5 лет. Насос с магнитным приводом исключает затраты на замену уплотнений, устраняет случаи утечек и, как правило, требует меньшего объема планового технического обслуживания. Во многих областях применения — химической, полупроводниковой, фармацевтической и при любой круглосуточной эксплуатации — совокупная стоимость владения насосом с магнитным приводом за период в 3–5 лет равна или ниже, чем у альтернативного варианта с механическим уплотнением.

Контрольный список для отбора — заполните и отправьте нам

Мы используем этот контрольный список при рассмотрении каждого запроса от клиента. Заполните его, насколько это возможно, и отправьте нам. Наша команда инженеров проанализирует ваши требования, определит тип и модель насоса и предоставит вам коммерческое предложение с полной технической документацией.

Необязательно заполнять все поля. Даже неполная информация поможет нам сузить круг вариантов и задать правильные уточняющие вопросы. Чем больше информации вы предоставите с самого начала, тем быстрее мы сможем дать вам точную рекомендацию.

Ознакомьтесь с нашим ассортиментом насосов для горячего масла и отправьте нам свой перечень требований →