Если вы достаточно долго работаете с насосами, то заметите одну интересную вещь: большинство людей быстро разбираются в центробежных насосах. Но когда дело доходит до объемных насосов, даже опытные покупатели иногда колеблются.
Они будут задавать такие вопросы, как:
- Почему этот насос продолжает давить даже при повышении давления?
- Почему люди говорят, что перепускной клапан “обязателен”?
- Лучше ли объемные насосы для густых жидкостей?
- Почему в системах дозирования и впрыска химических веществ почти всегда используются насосы PD?
В этой статье рассказывается, что такое объемный насос, как он работает, основные типы, где он используется и как правильно выбрать его в реальных промышленных системах.
Что такое объемный насос?
Вытеснительный насос (часто сокращенно PD-насос) - это насос, который перемещает жидкость, захватывая фиксированный объем и вытесняя его в напорный трубопровод.
В этом и заключается основная идея:
Центробежный насос создает поток, придавая жидкости скорость, и расход изменяется в зависимости от сопротивления системы.
Насос объемного типа физически перемещает измеренный объем каждый цикл, поэтому поток остается гораздо более стабильным.
Благодаря этому насосы PD широко используются для:
- дозирование и измерение химических веществ
- перекачка нефти и топлива
- обработка осадка и густых жидкостей
- впрыск под высоким давлением
- точная подача технологического оборудования
Как работает объемный насос? (Простое объяснение)
Насос PD работает по повторяющимся циклам. Каждый цикл состоит из двух основных этапов:
1) Этап всасывания/заполнения
Камера расширяется или открывается, создавая зону низкого давления. Жидкость втягивается в насос.
2) Ступень разгрузки / перекачки
Эта камера закрывается или сжимается, выталкивая захваченную жидкость в выпускной трубопровод.
Именно поэтому насосы PD называют “объемными”: они вытесняют известный объем вперед.
В реальной жизни такое поведение дает насосам PD две знаменитые характеристики:
- Они обеспечивают практически постоянный поток
- Они создают давление, когда система сопротивляется потоку
Второй пункт очень важен, но именно поэтому устройства защиты являются обязательными (об этом мы расскажем позже).
Насос объемного типа против центробежного насоса (реальная разница)
Если вы помните только одно сравнение, запомните это:
Центробежный насос:
- Поток легко меняется при изменении давления/напора
- Лучше всего подходит для чистой воды, большого потока, циркуляции
- Эффективность сильно зависит от рабочей точки (BEP)
Насос объемного типа:
- Поток остается практически постоянным даже при изменении давления
- Лучше всего подходит для вязких жидкостей, дозирования, стабильной подачи
- Давление растет до тех пор, пока что-то не ограничивает его
Другими словами:
Центробежный насос - это “машина потока”.”
Насос PD - это “машина объема”.”
Две основные категории объемных насосов
Большинство насосов PD относятся к одному из двух семейств:
1) Рециркуляционные объемные насосы
Они перемещают жидкость с помощью движений взад-вперед, например:
- поршневые насосы
- плунжерные насосы
- мембранные насосы
Они обычно используются, когда:
- высокое давление
- поток должен быть точным
- требуется дозирование
2) Роторные объемные насосы
Они перемещают жидкость с помощью вращающихся элементов, таких как:
- шестерённые насосы
- лопастные насосы
- винтовые насосы
- прогрессивные полостные насосы
- лопастные насосы
Они обычно используются, когда:
- поток должен быть плавным и непрерывным
- высокая вязкость
- жидкость чувствительна к сдвигу (в зависимости от типа)
Оба семейства могут быть превосходными. Правильный выбор зависит от жидкости и работы, а не только от “типа насоса”.”
Распространенные типы объемных насосов (с указанием реальных областей применения)
Ниже перечислены типы насосов PD, которые чаще всего можно встретить в промышленности и системах, связанных с водой.
1) Мембранные насосы
В мембранном насосе для изменения объема камеры используется гибкая мембрана. Обратные клапаны регулируют направление, поэтому жидкость поступает при всасывании и вытекает при нагнетании.
Где используются мембранные насосы:
- дозирование химических веществ (хлор, кислота, щелочь)
- инъекционные установки для водоподготовки
- химическое дозирование при питании котла
- Системы контроля pH
- небольшая перекачка шлама (в зависимости от конструкции)
Почему люди выбирают мембранные насосы:
- высокая химическая стойкость (при использовании подходящего материала мембраны)
- возможность точного измерения
- хороший контроль утечек (важно для опасных химических веществ)
На что обратить внимание:
- пульсация потока (часто управляемая)
- износ мембраны с течением времени
- обслуживание обратного клапана, если жидкость содержит твердые частицы
2) Шестеренные насосы
Шестеренные насосы - это роторные насосы PD, которые задерживают жидкость между зубьями шестерен и корпусом, а затем переносят ее от входа к выходу.
При использовании шестеренчатых насосов:
- смазочные системы
- перекачка топлива
- циркуляция гидравлического масла
- промышленные масла и присадки
Сильные стороны:
- компактность и простота
- стабильная производительность
- Хорошо подходит для чистых, вязких жидкостей
Ограничения:
- не подходит для работы с абразивными твердыми веществами (износ становится сильным)
- Не идеально подходит для крупных частиц или грязной воды
- Для борьбы с коррозией необходим тщательный выбор материала
3) Прогрессивные полостные насосы
В насосах с поступательным движением полости используется спиральный ротор, вращающийся внутри статора. В результате образуются герметичные полости, которые плавно перемещаются вперед, проталкивая жидкость.
При использовании прогрессивных полостных насосов:
- перекачка осадка
- перекачка густой пульпы
- очистные сооружения
- вязкий химический перенос
- пищевые пасты и жидкости, чувствительные к сдвигу (с санитарным исполнением)
Сильные стороны:
- отлично подходит для вязких жидкостей
- Справляется с мягкими твердыми частицами лучше, чем многие типы насосов
- Низкий сдвиг и стабильный поток
Ограничения:
- износ статора со временем (особенно при использовании абразивных материалов)
- сухой ход может быстро разрушить статор
- Контроль скорости важен для долгого срока службы
4) Винтовые насосы
Винтовые насосы перемещают жидкость в осевом направлении с помощью одного или нескольких винтов. Многие конструкции обеспечивают плавный поток с низкой пульсацией.
Где используются винтовые насосы:
- перекачка промышленных масел
- системы подачи топлива
- морское применение
- системы циркуляции вязких жидкостей
Сильные стороны:
- плавный поток с низкой пульсацией
- хорошая производительность всасывания
- стабильная работа в непрерывном режиме
Ограничения:
- абразивные твердые частицы могут увеличить износ
- зазоры имеют значение - качество изготовления важно
- Не всегда самый дешевый вариант
5) Лопастные насосы (распространены в санитарных системах)
В лопастных насосах для перемещения жидкости используются вращающиеся лопасти. Они популярны в гигиенических отраслях, поскольку могут быть разработаны для систем "чистота в помещении" (CIP).
При использовании лопастных насосов:
- продукты питания и напитки
- молочные продукты
- фармацевтические препараты
- Бережное перемещение жидкостей, чувствительных к сдвигу
Сильные стороны:
- хорошо подходит для использования в санитарных условиях
- бережное обращение
- относительно легкая очистка
Ограничения:
- не идеальны для работы под высоким давлением по сравнению с другими насосами PD
- твердые частицы и абразивные материалы могут вызывать износ в зависимости от конструкции
6) Поршневые и плунжерные насосы
Поршневые и плунжерные насосы - это возвратно-поступательные насосы PD, рассчитанные на очень высокое давление. Они часто используются, когда давление важнее объема потока.
Где они используются:
- системы очистки под высоким давлением
- системы впрыска
- испытание гидростатическим давлением
- промышленная подача при высоком давлении
Сильные стороны:
- Возможность работы с чрезвычайно высоким давлением
- точная подача при использовании в качестве дозирующих насосовОграничения:
- пульсация (часто требуются демпферы)
- более сложное обслуживание по сравнению с простыми центробежными насосами
- клапаны и уплотнения должны тщательно обслуживаться
Почему насосы PD отлично подходят для вязких жидкостей
Вязкость - одна из главных причин, по которой насосы PD используются во многих отраслях промышленности.
Центробежные насосы полагаются на скорость и плавность внутреннего потока. Когда жидкость становится густой:
- Увеличение внутренних потерь
- рециркуляция увеличивается
- Эффективность резко падает
- потребление энергии может увеличиться
- поток становится непредсказуемым
Насосы PD не полагаются на “выброс” жидкости. Они захватывают и толкают ее вперед. Это делает их гораздо более предсказуемыми для густых жидкостей, таких как:
- масла
- сиропы
- полимеры
- осадок
- тяжелые химические смеси
Именно поэтому на реальных предприятиях насосы PD часто становятся выбором “по умолчанию”, как только вязкость поднимается выше уровня, напоминающего воду.
Самое важное правило безопасности: Насосы PD нуждаются в перепускном клапане
Это необязательно.
Насос PD будет продолжать нагнетать жидкость, даже если нагнетание заблокировано. Если жидкости некуда деваться, давление быстро возрастает. Это может привести к:
- разрыв трубы
- нарушение герметичности
- повреждение муфты или вала
- перегрузка двигателя
- серьезные угрозы безопасности
Каждая насосная система PD должна включать хотя бы одну из следующих защит:
- клапан сброса давления
- обводной трубопровод обратно в бак
- разрыв диска (в некоторых конструкциях)
- отключение реле давления / защита VFD
Проще говоря:
Центробежные насосы могут “заглохнуть” из-за потери потока.
Насосы PD не заглохнут - они будут нагнетать давление до тех пор, пока что-то не остановит их.
Как выбрать объемный насос (практический контрольный список)
Если вы хотите правильно выбрать насос PD, не начинайте с названий брендов. Начните с требований к работе:
1) Жидкие свойства
- вязкость
- температура
- коррозионность
- содержание твёрдых частиц
- чувствительность к сдвигу
2) Требуемый расход
Насосы PD отлично подходят для стабильного низкого и среднего расхода, особенно там, где важна точность.
3) Необходимое давление
Знайте нормальное рабочее давление и возможное пиковое давление.
4) Рабочий цикл
Будет ли он работать постоянно (10-24 часа в день) или только время от времени?
5) План технического обслуживания
Учитывайте запасные части, доступ к сервису и уровень квалификации оператора.
6) Детали установки
Конструкция всасывающего трубопровода, фильтрация, расположение перепускного клапана и регулировка скорости - все это влияет на надежность.
Насос PD, который “идеален на бумаге”, все равно может быстро выйти из строя, если неправильно проложен всасывающий трубопровод или отсутствует защита от сухого хода.
Распространенные ошибки, которые допускают люди при использовании насосов PD
Ошибка 1: Отсутствие перепускного клапана или байпаса
Это самая опасная ошибка, которая является причиной многих неудач, которых можно избежать.
Ошибка 2: Игнорирование твердых частиц и абразивов
Некоторые насосы PD хорошо справляются с твердыми частицами, другие быстро изнашиваются. Подберите тип насоса в соответствии с жидкостью.
Ошибка 3: Отношение к насосам PD как к центробежным насосам
Насос PD ведет себя по-другому. Контроль давления и защита должны быть предусмотрены в системе.
Ошибка 4: Слишком быстрый бег
Высокая скорость увеличивает износ и может ухудшить пульсацию. Многие насосы PD работают дольше при регулируемой скорости с помощью ЧРП.
FAQ (быстрые ответы)
Лучше ли объемный насос, чем центробежный?
Не всегда. Насосы PD лучше подходят для стабильного потока, высокого давления и вязких жидкостей. Центробежные насосы обычно лучше для чистой воды и большого потока.
Может ли насос PD работать вхолостую?
Некоторые конструкции могут работать недолго, но многие - нет. Насосы с прогрессивной полостью могут быть быстро повреждены при работе всухую.
Являются ли насосы PD самовсасывающими?
Многие насосы PD являются самовсасывающими, но конструкция всасывающей линии все равно имеет значение.
Почему насосы PD пульсируют?
Рециркуляционные насосы создают поток в такт. Демпферы могут уменьшить пульсацию.
Окончательный вывод
Насос объемного типа перемещает жидкость, захватывая и вытесняя фиксированный объем. Именно поэтому он широко используется для стабильного потока, высокого давления, вязких жидкостей и дозирования.
Но насосы PD должны быть защищены от избыточного давления. Если применять это единственное правило и подбирать тип насоса в соответствии с жидкостью, насосы PD могут стать одними из самых надежных машин в вашей системе.