Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Дозирующий насос (насос-дозатор) — объёмный насос, обеспечивающий подачу строго определённого количества жидкости в единицу времени. Точность и воспроизводимость дозирования — ключевые характеристики, отличающие дозирующие насосы от других типов насосного оборудования. Они применяются в водоподготовке, химической и нефтехимической промышленности, пищевом производстве, фармацевтике и энергетике для подачи реагентов, ингибиторов, кислот, щелочей, полимеров и других жидкостей.
Все дозирующие насосы относятся к объёмному типу: каждый рабочий цикл перемещает строго определённый объём жидкости, что обеспечивает линейную зависимость расхода от частоты или амплитуды рабочих ходов. В соответствии с ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» дозировочный насос — насос с регулируемой подачей, предназначенный для дозированной подачи жидкости.
Основные задачи дозирующих насосов: непрерывная подача реагента в трубопровод или ёмкость с заданным расходом; пропорциональное дозирование (подача реагента пропорционально расходу основного потока); пакетное (порционное) дозирование по таймеру или внешнему сигналу.
Для дозирования используют три основных типа объёмных насосов: мембранные (диафрагменные), поршневые (плунжерные) и перистальтические (шланговые). Каждый тип имеет свою область применения, определяемую диапазоном расхода и давления, типом дозируемой среды и требуемой точностью.
Мембранный дозирующий насос — возвратно-поступательный насос, в котором рабочим органом является упругая мембрана (диафрагма). Мембрана полностью изолирует дозируемую среду от привода, обеспечивая герметичность и исключая утечки. На входе и выходе проточной части установлены обратные клапаны (шариковые или тарельчатые), направляющие поток.
Наиболее массовый тип для малых расходов (0,1-50 л/ч). Шток мембраны приводится в движение электромагнитным импульсом. Расход регулируется изменением частоты импульсов (0-180 ходов/мин) и длины хода мембраны. Соленоидные насосы компактны, не требуют обслуживания привода, потребляют 5-50 Вт. Типичное применение — дозирование хлора, кислоты, щёлочи, флокулянта в системах водоподготовки.
Электродвигатель через редуктор и кривошипно-шатунный механизм приводит в движение мембрану. Обеспечивает расходы от 1 до 2 000 л/ч при давлении до 12-20 бар. Регулирование — изменением длины хода (эксцентриком) и/или частоты вращения (частотным преобразователем). Точность дозирования ±1-2 % в диапазоне 30-100 % хода.
Мембрана приводится в движение гидравлической жидкостью, нагнетаемой плунжером. Давление нагнетания передаётся на мембрану через слой масла, что обеспечивает равномерную деформацию и высокую точность (±0,5-1 %). Применяется при высоких давлениях (до 100-3 000 бар) и расходах до 30 000 л/ч. Такие насосы используются в нефтегазовой и химической промышленности для нагнетания ингибиторов, метанола, полимерных растворов.
Поршневой (плунжерный) дозирующий насос — насос, в котором рабочий орган (поршень или плунжер) совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре, непосредственно контактируя с дозируемой средой. Камера нагнетания имеет малый объём, что обеспечивает высокую точность дозирования (±0,5-1 %).
Плунжер (поршень) уплотняется набивкой или манжетами. В отличие от мембранных насосов, существует контакт дозируемой среды с уплотнением, что создаёт потенциал утечки. Для агрессивных сред применяются плунжеры и цилиндры из керамики, оксида циркония, нержавеющей стали, хастеллоя. Камера нагнетания изготавливается из коррозионностойких материалов малого объёма, что минимизирует «мёртвый объём» и повышает точность.
Поршневые дозирующие насосы незаменимы при высоких давлениях нагнетания (50-1 000 бар), которых мембранные насосы с механическим приводом достичь не могут. Применяются для нагнетания ингибиторов коррозии и накипи в нефтепромысловые трубопроводы, подачи полимерных растворов, дозирования реагентов в процессах высокого давления. Стандарт API 675 «Positive Displacement Pumps — Controlled Volume» устанавливает требования к проектированию и испытаниям плунжерных дозирующих насосов для нефтегазовой отрасли.
Перистальтический насос (шланговый насос по ГОСТ 17398-72) — насос, в котором перемещение жидкости осуществляется за счёт последовательного сжатия эластичного шланга (трубки) вращающимися роликами или башмаками. Единственная деталь, контактирующая с перекачиваемой средой, — шланг. Обратные клапаны отсутствуют.
Отсутствие клапанов делает перистальтический насос идеальным для дозирования сред с твёрдыми включениями, абразивных суспензий, газообразующих растворов (перекись водорода, гипохлорит натрия), вязких и чувствительных к сдвигу жидкостей. Расход линейно пропорционален скорости вращения ротора, что упрощает регулирование. Самовсасывание — до 6-9 м водяного столба (сухой самовсас).
Основное ограничение — давление нагнетания: для стандартных моделей — до 3-4 бар, для усиленных — до 8-15 бар. Шланг является расходным элементом и требует периодической замены (ресурс зависит от материала, частоты ходов и агрессивности среды — от 500 до 10 000 часов). При разрыве шланга происходит утечка дозируемой среды в корпус насоса.
Выбор типа дозирующего насоса определяется прежде всего двумя техническими параметрами: требуемым расходом (производительностью) и рабочим давлением в точке ввода реагента. Ниже приведена ориентировочная таблица для первичного выбора.
Материал проточной части (головки насоса, мембраны, клапанов, шланга) определяет совместимость насоса с дозируемой средой. Неправильный выбор материала приводит к быстрому разрушению деталей, утечкам и загрязнению продукта.
Для перистальтических насосов выбор материала шланга определяет совместимость: силиконовые шланги для пищевых и фармацевтических сред; шланги из NR (натуральный каучук), NBR (нитрильный каучук), EPDM, Hypalon — для промышленных сред различной агрессивности.
Точность дозирования (погрешность установившегося расхода) — ключевая характеристика насоса-дозатора. Она определяется конструкцией привода, наличием обратных клапанов, свойствами среды и условиями эксплуатации.
Для мембранных и поршневых насосов расход регулируется двумя параметрами: длиной хода (объёмом на один ход) и частотой ходов. Изменение длины хода осуществляется механически (маховиком, винтом эксцентрика) или дистанционно (серводвигателем). Частота регулируется частотным преобразователем электродвигателя или программируемым контроллером (для соленоидных насосов). Для перистальтических насосов расход регулируется скоростью вращения ротора.
Современные дозирующие насосы оснащаются цифровыми контроллерами с входами 4-20 мА, импульсными входами от расходомеров, интерфейсами Modbus, Profibus, HART для интеграции в системы АСУ ТП.
Для надёжной работы дозирующего насоса в промышленной системе необходимо дополнительное оборудование:
Гипохлорит натрия (NaClO) активно выделяет газ при хранении и перекачке. Мембранные насосы с обратными клапанами плохо справляются с газовыми пузырями — они могут «запирать» клапаны и нарушать дозирование. Перистальтический насос не имеет клапанов и отлично работает с газообразующими средами. При малых расходах (до 10-20 л/ч) и низком противодавлении (до 3-4 бар) перистальтический насос — оптимальный выбор. При высоком противодавлении используют мембранные насосы с дегазационными клапанами на головке.
Плунжерные насосы обеспечивают наивысшую точность дозирования (±0,5-1 % в рабочем диапазоне) за счёт жёсткой кинематической связи между приводом и рабочим органом: объём вытесняемой жидкости определяется геометрией цилиндра и ходом плунжера без деформации промежуточных элементов. Мембранные насосы с механическим приводом обеспечивают ±1-2 %, с электромагнитным — ±2-5 %. Мембранные насосы с гидравлическим приводом приближаются по точности к плунжерным (±0,5-1 %).
Ресурс шланга зависит от материала, диаметра, скорости вращения ротора и агрессивности среды. Типичный ресурс составляет 1 000-5 000 часов работы для стандартных шлангов и до 10 000 часов для специальных (усиленных) шлангов. Признаки необходимости замены: снижение производительности, повышенная пульсация, видимые деформации или трещины шланга. Рекомендуется вести журнал наработки и заменять шланг превентивно, не дожидаясь разрыва.
Возвратно-поступательный рабочий цикл дозирующего насоса создаёт пульсации давления и расхода в нагнетательной линии. Демпфер (пульсационный компенсатор) — сосуд с воздушной подушкой (или мембранный), который сглаживает эти пульсации, обеспечивая равномерный поток на выходе. Демпфер особенно важен при дозировании в трубопроводы с чувствительными контрольно-измерительными приборами (расходомеры, pH-метры) и при параллельной работе нескольких насосов.
Мембранные насосы имеют обратные клапаны, которые подвержены засорению твёрдыми частицами. Для суспензий с концентрацией твёрдых частиц более 1-2 % или размером частиц более 0,5 мм предпочтительны перистальтические насосы. Мембранные насосы с шариковыми клапанами допускают работу с лёгкими суспензиями (концентрация до 1 %, частицы до 0,1-0,3 мм) при условии регулярной промывки и обслуживания клапанов.
API 675 «Positive Displacement Pumps — Controlled Volume» — стандарт Американского нефтяного института, устанавливающий требования к проектированию, изготовлению, испытаниям и документации плунжерных и мембранных дозирующих насосов для нефтяной, химической и газовой промышленности. Стандарт регламентирует точность дозирования (±1 % в диапазоне 10-100 % хода), требования к материалам, конструкции привода, уплотнений и клапанов. API 675 применяется при проектировании систем дозирования для нефтепромыслов, НПЗ, газоперерабатывающих заводов.
Наиболее простой и надёжный метод — объёмная калибровка. Всасывающая линия насоса помещается в калибровочную ёмкость (мерный цилиндр или градуированная колба). Насос работает при рабочем противодавлении, фиксируется время заполнения или опорожнения определённого объёма. Расход рассчитывается как отношение объёма ко времени. Калибровку рекомендуется проводить при пусконаладке и периодически (раз в 1-3 месяца) для контроля состояния клапанов, мембраны и шланга.
ГОСТ 14719-77 «Насосы дозировочные. Основные параметры»; ГОСТ Р 54589-2011 «Насосы дозировочные и агрегаты дозировочные. Общие технические условия»; ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения»; API 675 «Positive Displacement Pumps — Controlled Volume for Petroleum, Chemical and Gas Industry Services»; ISO 15783:2002 «Seal-less rotodynamic pumps — Class II — Specification»; EN 809 «Pumps and pump units for liquids — Common safety requirements»; Плющ Г.Е. «Дозировочные насосы» — М.: Машгиз; Karassik I.J. et al. «Pump Handbook», 4th ed., McGraw-Hill (разделы по PD-насосам); Henshaw T.L. «Reciprocating Pumps», Van Nostrand Reinhold; Miller J.E. «The Reciprocating Pump: Theory, Design, and Use», Wiley; ProMinent «DULCOFLEX Peristaltic Dosing Pumps — Technical Documentation»; Grundfos «DDA/DDC/DDE Digital Dosing Pumps — Data Booklet»; LEWA «Dosing and Process Diaphragm Pumps — Technical Handbook»; Watson-Marlow «Peristaltic Pump Technology — Application Guide».
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.