Перекачивание вязких жидкостей: Как правильно запустить насос впервые
Первый запуск насоса для вязких жидкостей – ответственный процесс, требующий особого внимания и соблюдения определенной последовательности действий. От правильного запуска зависит не только эффективность работы оборудования, но и его срок службы. В данной статье мы подробно рассмотрим процедуру первого запуска различных типов насосов, предназначенных для перекачивания вязких жидкостей.
1. Особенности вязких жидкостей
Вязкие жидкости обладают рядом особенностей, которые необходимо учитывать при выборе насосного оборудования и его эксплуатации. К таким жидкостям относятся нефтепродукты, масла, смазки, битум, полимеры, мед, патока, клеи и многие другие субстанции.
Динамическая и кинематическая вязкость
Вязкость – это свойство жидкости сопротивляться течению. Различают два типа вязкости:
- Динамическая вязкость (η) – измеряется в паскаль-секундах (Па·с) или пуазах (П). Характеризует сопротивление жидкости сдвиговой деформации.
- Кинематическая вязкость (ν) – измеряется в квадратных метрах на секунду (м²/с) или стоксах (Ст). Представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости.
ν = η / ρ
где:
ν – кинематическая вязкость (м²/с)
η – динамическая вязкость (Па·с)
ρ – плотность жидкости (кг/м³)
| Жидкость | Динамическая вязкость (Па·с), 20°C | Кинематическая вязкость (сСт), 20°C |
|---|---|---|
| Вода | 0,001 | 1,0 |
| Моторное масло SAE 30 | 0,1 - 0,2 | 100 - 220 |
| Глицерин | 1,5 | 1180 |
| Мед | 2 - 10 | 1500 - 7500 |
| Битум (50°C) | 10 - 1000 | 10000 - 1000000 |
Влияние температуры на вязкость
Вязкость большинства жидкостей сильно зависит от температуры. С повышением температуры вязкость снижается, что может существенно облегчить перекачивание. Эта зависимость описывается уравнением Андраде:
η = A·e^(B/T)
где:
η – динамическая вязкость
A, B – константы, зависящие от свойств жидкости
T – абсолютная температура (K)
Совет: Для облегчения перекачивания особо вязких жидкостей (битума, тяжелых масел, мазута) часто применяют их предварительный подогрев до оптимальной температуры, что значительно снижает вязкость и облегчает работу насоса.
2. Типы насосов для вязких жидкостей
Для перекачивания вязких жидкостей применяются различные типы насосов, выбор которых зависит от конкретных условий эксплуатации и свойств перекачиваемой среды.
Шестеренные насосы
Шестеренные насосы (НМШ, Ш, НМШГ, Г, БГ) отлично подходят для перекачивания вязких жидкостей благодаря простоте конструкции и высокой надежности. Принцип действия основан на вращении пары шестерен, которые захватывают жидкость и перемещают ее от входа к выходу насоса.
Винтовые насосы
Трехвинтовые насосы (3В) эффективны для перекачивания вязких жидкостей благодаря плавной и равномерной подаче без пульсаций. В их конструкции используются три винта: один ведущий и два ведомых, образующих замкнутые полости для перемещения жидкости.
Центробежные насосы специального исполнения
Насосы In-Line, такие как серии CDM/CDMF и серии TD, при определенных модификациях могут использоваться для перекачивания жидкостей с повышенной вязкостью.
Насосы для битума и особо вязких сред
Насосы для битума НБ, ДС специально разработаны для перекачивания высоковязких материалов, включая битум, гудрон и другие подобные вещества.
Бензиновые насосы для нефтепродуктов
АСВН, АСЦЛ, АСЦН – самовсасывающие насосы, используемые для перекачивания различных нефтепродуктов, включая вязкие масла.
Помпы станочные
Помпы станочные применяются для перекачивания смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), масел и других вязких технологических жидкостей в промышленном оборудовании.
| Тип насоса | Диапазон вязкости (сСт) | Максимальное давление (бар) | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Шестеренные | до 100 000 | 25 | Высокая вязкость, средние давления |
| Винтовые трехвинтовые | до 50 000 | 40 | Высокая вязкость, высокие давления |
| Центробежные специальные | до 1 000 | 16 | Ограниченная вязкость, высокая подача |
| Насосы для битума | до 500 000 | 16 | Экстремально высокая вязкость, подогрев |
| Поршневые/плунжерные | до 100 000 | 1000+ | Высокая вязкость, очень высокие давления |
3. Подготовка к первому запуску
Правильная подготовка насосного оборудования перед первым запуском является критически важным этапом, от которого зависит дальнейшая безаварийная эксплуатация системы.
Общие подготовительные мероприятия
- Внимательно изучите техническую документацию насоса и рекомендации производителя.
- Проверьте комплектность насосного агрегата и корректность его монтажа.
- Убедитесь, что фундамент и система крепления насоса соответствуют требованиям.
- Проверьте центровку насоса и приводного двигателя (для насосов с соединительной муфтой).
- Проверьте направление вращения вала насоса (соответствие указателю на корпусе).
- Убедитесь в корректности подключения электропитания двигателя.
- Проверьте правильность установки контрольно-измерительных приборов.
- Удостоверьтесь, что все запорная арматура находится в требуемом положении.
Специфические проверки для насосов вязких жидкостей
- Проверьте систему подогрева (при наличии) и убедитесь, что температура жидкости оптимальна для перекачивания.
- Проверьте состояние фильтров и сетчатых элементов на всасывающей линии.
- Убедитесь, что диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов соответствуют вязкости перекачиваемой среды (для вязких жидкостей часто требуются трубопроводы большего диаметра).
- Проверьте герметичность всех соединений системы.
- Убедитесь в правильности выбора уплотнений для конкретной перекачиваемой среды.
Внимание! Перед запуском насоса необходимо убедиться, что технические характеристики насоса соответствуют свойствам перекачиваемой жидкости. Использование насоса для перекачивания жидкости с вязкостью, превышающей допустимую, может привести к перегрузке двигателя, кавитации и преждевременному износу оборудования.
4. Общие этапы запуска
Несмотря на различия в конструкции насосов, процедура первого запуска включает ряд общих этапов, которые необходимо выполнить независимо от типа оборудования:
- Заполнение насоса жидкостью (заливка). Большинство насосов для вязких жидкостей требуют предварительного заполнения перед запуском.
- Проверка давления на входе. Необходимо убедиться, что давление на всасывающей линии соответствует требованиям.
- Проверка состояния запорной арматуры. Перед запуском задвижка на нагнетании должна быть закрыта (для центробежных насосов) или полностью открыта (для объемных насосов).
- Кратковременный пуск электродвигателя для проверки направления вращения.
- Запуск насоса в рабочем режиме с постепенным открытием задвижки на нагнетании (для центробежных насосов).
- Мониторинг рабочих параметров (давление, температура, вибрация, шум, ток двигателя).
Примечание: Для насосов, перекачивающих высоковязкие жидкости, часто используется система предварительного подогрева, которую необходимо включить за некоторое время до запуска насоса, чтобы достичь оптимальной вязкости жидкости.
5. Запуск шестеренных насосов
Шестеренные насосы серий НМШ, Ш, НМШГ, Г, БГ широко применяются для перекачивания вязких нефтепродуктов, масел и других подобных сред. Рассмотрим пошаговую процедуру их первого запуска:
Пошаговая инструкция по запуску шестеренного насоса
- Предварительная подготовка:
- Проверьте правильность монтажа насоса согласно паспорту.
- Убедитесь, что все крепежные элементы надежно затянуты.
- Проверьте центровку насоса с приводом (допустимое отклонение не более 0,1 мм).
- Заполнение насоса:
- Откройте вентиль на всасывающей линии.
- Заполните насос и всасывающий трубопровод перекачиваемой жидкостью через заливное отверстие или специальный штуцер.
- Закройте заливное отверстие.
- Проверка направления вращения:
- Проверните вал насоса вручную для убеждения в отсутствии заклинивания.
- Включите электродвигатель на 1-2 секунды и проверьте соответствие направления вращения указателю на корпусе насоса.
- Подготовка напорной линии:
- Полностью откройте запорную арматуру на нагнетательной линии (в отличие от центробежных насосов, шестеренные насосы нельзя запускать с закрытой задвижкой на нагнетании).
- Запуск насоса:
- Включите электродвигатель насоса.
- Убедитесь, что жидкость поступает в напорную линию (по показаниям манометра).
- Постепенно доведите насос до рабочих параметров.
- Контроль параметров:
- Следите за давлением на входе и выходе насоса.
- Контролируйте температуру подшипников и корпуса насоса.
- Проверьте ток электродвигателя (не должен превышать номинальный).
- Оцените уровень вибрации и шума насосного агрегата.
Важно! Для шестеренных насосов критически важно не допускать работу "всухую", даже кратковременную, так как это приведет к быстрому износу трущихся деталей. Если насос издает нехарактерные звуки или работает с повышенной вибрацией, немедленно остановите его и выясните причину.
6. Запуск винтовых насосов
Винтовые насосы, такие как трехвинтовые насосы серии 3В, отлично подходят для перекачивания высоковязких жидкостей благодаря равномерной подаче без пульсаций и способности работать в широком диапазоне вязкостей.
Пошаговая инструкция по запуску винтового насоса
- Предпусковые проверки:
- Проверьте соответствие направления вращения вала насоса указателю.
- Убедитесь в надежности крепления насоса и отсутствии механических повреждений.
- Проверьте правильность подключения систем охлаждения и смазки (при наличии).
- Заполнение насоса:
- Заполните насос перекачиваемой жидкостью через заливное отверстие.
- Закройте заливное отверстие после полного заполнения насоса.
- Подготовка трубопроводной системы:
- Откройте задвижку на всасывающей линии.
- Полностью откройте задвижку на нагнетательной линии (винтовые насосы, как и другие объемные насосы, нельзя запускать против закрытой задвижки).
- Запуск насоса:
- Включите электродвигатель насоса.
- Постепенно увеличивайте частоту вращения до рабочей (если используется частотный привод).
- Проверка рабочих параметров:
- Проверьте давление на входе и выходе насоса.
- Следите за температурой корпуса насоса и подшипников.
- Контролируйте ток электродвигателя.
- Убедитесь в отсутствии утечек через уплотнения.
Пример расчета потребляемой мощности для винтового насоса
Для трехвинтового насоса 3В-40/25 при перекачивании масла с вязкостью 300 cСт потребляемая мощность рассчитывается по формуле:
N = (Q × P) / (612 × η)
где:
N – потребляемая мощность (кВт)
Q – производительность (м³/ч) = 40 м³/ч
P – давление нагнетания (кгс/см²) = 25 кгс/см²
η – КПД насоса при данной вязкости = 0,75
N = (40 × 25) / (612 × 0,75) = 1000 / 459 = 2,18 кВт
С учетом коэффициента запаса 1,5 для первого пуска: N = 2,18 × 1,5 = 3,27 кВт
Таким образом, для первого запуска винтового насоса 3В-40/25 при указанных условиях требуется электродвигатель мощностью не менее 3,3 кВт.
Совет: При первом запуске винтового насоса рекомендуется начинать с минимального давления нагнетания, постепенно увеличивая его до рабочего значения. Это позволит оборудованию адаптироваться к нагрузкам и снизит риск преждевременного износа.
7. Запуск центробежных насосов для вязких сред
Хотя центробежные насосы обычно не являются оптимальным выбором для высоковязких жидкостей, специализированные модели насосов In-Line, такие как серии CDM/CDMF и серии TD, могут применяться для перекачивания жидкостей с умеренной вязкостью.
Пошаговая инструкция по запуску центробежного насоса для вязких жидкостей
- Предпусковая подготовка:
- Проверьте правильность монтажа насосного агрегата.
- Убедитесь в отсутствии механических повреждений.
- Проверьте наличие и исправность средств измерения давления, температуры и расхода.
- Заполнение насоса:
- Полностью откройте задвижку на всасывающей линии.
- Закройте задвижку на нагнетательной линии.
- Заполните насос и всасывающий трубопровод перекачиваемой жидкостью через заливное отверстие или вакуумный насос.
- Удалите воздух из насоса через воздушный клапан.
- Проверка вращения:
- Включите насос на 1-2 секунды для проверки направления вращения.
- Направление вращения должно соответствовать стрелке на корпусе насоса.
- Запуск насоса:
- Включите электродвигатель при закрытой задвижке на нагнетании.
- После достижения насосом рабочей частоты вращения, постепенно откройте задвижку на нагнетательной линии.
- Регулируйте расход до требуемого значения задвижкой на напорной линии.
- Контроль рабочих параметров:
- Следите за давлением нагнетания, которое должно быть стабильным.
- Контролируйте температуру подшипников и перекачиваемой жидкости.
- Следите за потребляемым током электродвигателя.
Внимание! При использовании центробежных насосов для вязких жидкостей необходимо учитывать снижение их производительности и напора по сравнению с паспортными характеристиками для воды. При вязкости свыше 100 сСт необходимо вводить поправочные коэффициенты для расчета фактических характеристик.
Расчет поправочных коэффициентов для центробежного насоса при работе с вязкими жидкостями
Для центробежного насоса при перекачивании жидкости с вязкостью 200 сСт:
Коэффициент снижения подачи: KQ = 0,88
Коэффициент снижения напора: KH = 0,79
Коэффициент снижения КПД: KƞED = 0,65
Если паспортная характеристика насоса при работе на воде: Q = 50 м³/ч, H = 20 м, ƞ = 75%, то при перекачивании жидкости с вязкостью 200 сСт:
Q = 50 × 0,88 = 44 м³/ч
H = 20 × 0,79 = 15,8 м
ƞ = 75% × 0,65 = 48,75%
Таким образом, требуемая мощность двигателя увеличится примерно на 35% по сравнению с работой на воде.
8. Запуск поршневых насосов
Поршневые насосы обеспечивают высокое давление нагнетания и хорошо справляются с перекачиванием вязких сред, включая насосы для битума серий НБ, ДС.
Пошаговая инструкция по запуску поршневого насоса
- Предварительная проверка:
- Проверьте правильность установки и крепления насоса.
- Убедитесь в наличии и правильной установке предохранительного клапана.
- Проверьте состояние смазки в картере насоса и элементах привода.
- Подготовка системы трубопроводов:
- Откройте задвижки на всасывающей и нагнетательной линиях.
- Проверьте герметичность соединений.
- Заполнение насоса:
- Заполните насос и всасывающий трубопровод перекачиваемой жидкостью.
- Для насосов с подогревом (например, битумных) предварительно включите систему подогрева и доведите температуру жидкости до рабочего значения.
- Проверка клапанной системы:
- Проверните вал насоса вручную для проверки работоспособности клапанов.
- Убедитесь в свободном ходе поршней и отсутствии заклинивания.
- Запуск насоса:
- Установите предохранительный клапан на минимальное давление.
- Включите электродвигатель насоса.
- Постепенно увеличивайте частоту вращения до рабочей (если используется регулируемый привод).
- Постепенно увеличивайте давление нагнетания путем регулировки предохранительного клапана.
- Контроль параметров:
- Следите за давлением нагнетания, не допуская его превышения выше максимально допустимого.
- Контролируйте температуру насоса и перекачиваемой жидкости.
- Проверяйте герметичность сальниковых уплотнений.
- Следите за равномерностью подачи и отсутствием избыточной пульсации.
Совет: При запуске поршневых насосов для перекачивания особо вязких жидкостей, таких как битум, крайне важно обеспечить достаточный подогрев как самого насоса, так и трубопроводов. Рекомендуемая температура битума для перекачивания составляет 140-160°C.
Важно: Для поршневых насосов критически важно обеспечить бесперебойную подачу жидкости во всасывающую линию. Даже кратковременная работа "всухую" может привести к серьезным повреждениям цилиндров, поршней и клапанов.
9. Мониторинг параметров в первые часы работы
После успешного запуска насоса необходимо тщательно контролировать его работу в течение первых нескольких часов эксплуатации, так как именно в этот период чаще всего проявляются проблемы, которые могут привести к поломке оборудования.
Основные параметры для мониторинга
| Параметр | Нормальное состояние | Периодичность контроля | Действия при отклонении |
|---|---|---|---|
| Давление нагнетания | Соответствует расчетному с допустимыми колебаниями ±5% | Каждые 15-30 минут в течение первых 2 часов | Проверить состояние напорной линии, отрегулировать частоту вращения или положение запорной арматуры |
| Давление всасывания | Выше минимально допустимого (NPSH) | Каждые 15-30 минут в течение первых 2 часов | Проверить состояние всасывающей линии, фильтров, высоту всасывания |
| Температура подшипников | Не более 75°C | Каждые 30 минут в течение первых 4 часов | Остановить насос, проверить смазку, центровку, состояние подшипников |
| Температура перекачиваемой жидкости | В пределах рабочего диапазона насоса | Каждые 30 минут | Отрегулировать систему подогрева/охлаждения |
| Вибрация | Не более 4,5 мм/с для новых насосов | Через 30 минут, 1 час, 2 часа работы | Проверить крепление, центровку, балансировку |
| Утечки через уплотнения | Отсутствуют или в пределах нормы (для сальниковых уплотнений) | Каждые 30 минут | Подтянуть сальник или заменить уплотнение |
| Ток электродвигателя | Не превышает номинальный | Каждые 15-30 минут в течение первых 2 часов | Проверить нагрузку насоса, вязкость жидкости, электрические соединения |
| Шум | Равномерный, без посторонних звуков | Постоянно | Остановить насос, выявить источник шума |
Рекомендация: Ведите журнал первого запуска, в котором фиксируйте все параметры и наблюдения. Это позволит своевременно выявить тенденции к отклонениям и предотвратить аварийные ситуации, а также будет полезно при последующем техническом обслуживании.
10. Типичные проблемы при первом запуске
При первом запуске насосов для вязких жидкостей могут возникать различные проблемы, своевременное выявление и устранение которых позволит предотвратить серьезные поломки.
Наиболее распространенные проблемы и способы их устранения
| Проблема | Возможные причины | Способы устранения |
|---|---|---|
| Насос не создает давление |
|
|
| Перегрев двигателя |
|
|
| Кавитация |
|
|
| Повышенная вибрация |
|
|
| Утечки через уплотнения |
|
|
| Нестабильная подача |
|
|
Предупреждение: Если во время первого запуска насоса наблюдаются серьезные отклонения от нормальной работы, которые не удается устранить простыми методами, следует немедленно остановить насос и провести тщательную диагностику. Продолжение эксплуатации неисправного оборудования может привести к его полному выходу из строя.
11. Расчетные параметры для вязких жидкостей
При запуске насосов для перекачивания вязких жидкостей важно правильно рассчитать основные параметры, учитывая влияние вязкости на характеристики насоса и требуемую мощность.
Влияние вязкости на характеристики насоса
При перекачивании вязких жидкостей происходят следующие изменения характеристик насоса по сравнению с работой на воде:
- Снижение подачи
- Уменьшение напора
- Снижение КПД
- Увеличение потребляемой мощности
Расчет потребляемой мощности
Для объемных насосов (шестеренных, винтовых, поршневых) потребляемая мощность при перекачивании вязких жидкостей рассчитывается по формуле:
N = (Q × P) / (367 × η) + ΔN
где:
N – потребляемая мощность (кВт)
Q – производительность (м³/ч)
P – давление нагнетания (атм)
η – общий КПД насоса при данной вязкости
ΔN – дополнительная мощность на преодоление сил трения при данной вязкости (кВт)
Пример расчета для шестеренного насоса
Рассчитаем потребляемую мощность для шестеренного насоса Ш 40-4 при перекачивании масла с вязкостью 400 сСт:
Исходные данные:
Подача Q = 40 м³/ч
Давление P = 4 атм
КПД насоса при данной вязкости η = 0,65
Дополнительная мощность на преодоление сил трения ΔN = 1,2 кВт
Расчет:
N = (40 × 4) / (367 × 0,65) + 1,2 = 160 / 238,55 + 1,2 = 0,67 + 1,2 = 1,87 кВт
С учетом коэффициента запаса 1,3 для вязких жидкостей:
N = 1,87 × 1,3 = 2,43 кВт
Таким образом, для эффективной работы насоса требуется электродвигатель мощностью не менее 2,5 кВт.
Расчет потерь напора в трубопроводе для вязких жидкостей
При перекачивании вязких жидкостей потери напора в трубопроводе значительно возрастают. Для расчета можно использовать формулу Дарси-Вейсбаха:
h_f = λ × (L / D) × (v² / (2g))
где:
h_f – потери напора на трение (м)
λ – коэффициент гидравлического сопротивления
L – длина трубопровода (м)
D – внутренний диаметр трубопровода (м)
v – скорость потока (м/с)
g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²)
Для вязких жидкостей коэффициент λ определяется режимом течения, который зависит от числа Рейнольдса:
Re = (v × D) / ν
где:
Re – число Рейнольдса
v – скорость потока (м/с)
D – внутренний диаметр трубопровода (м)
ν – кинематическая вязкость (м²/с)
При ламинарном режиме течения (Re < 2300), характерном для высоковязких жидкостей:
λ = 64 / Re
Важно знать: При проектировании систем для перекачивания вязких жидкостей рекомендуется выбирать трубопроводы большего диаметра, чем для воды, чтобы снизить скорость потока и, соответственно, потери напора.
12. Техническое обслуживание после первого запуска
После успешного первого запуска насоса и его работы в течение начального периода необходимо провести ряд мероприятий по техническому обслуживанию для обеспечения долговременной надежной эксплуатации.
График технического обслуживания после первого запуска
| Периодичность | Операции технического обслуживания |
|---|---|
| После 8 часов работы |
|
| После 24 часов работы |
|
| После 100 часов работы |
|
| После 500 часов работы |
|
Рекомендация: Для насосов, перекачивающих особо вязкие и агрессивные жидкости, рекомендуется сократить интервалы между техническими обслуживаниями на 25-30% в первый год эксплуатации.
Контроль качества перекачиваемой жидкости
Для обеспечения длительной и надежной работы насосного оборудования рекомендуется периодически контролировать свойства перекачиваемой жидкости, в частности:
- Вязкость при рабочей температуре
- Содержание твердых примесей и механических включений
- Химический состав (для агрессивных жидкостей)
- Температуру затвердевания/кристаллизации (для парафиносодержащих жидкостей)
Заключение
Правильный первый запуск насоса для перекачивания вязких жидкостей имеет решающее значение для обеспечения его долгой и надежной работы. Соблюдение рекомендаций, приведенных в данной статье, позволит избежать типичных ошибок и проблем, связанных с запуском и эксплуатацией такого оборудования.
Отказ от ответственности
Информация, представленная в данной статье, носит ознакомительный характер и предназначена для информационных целей. Конкретные процедуры запуска насосов могут отличаться в зависимости от модели и производителя оборудования. Всегда следуйте инструкциям, предоставленным производителем вашего насосного оборудования.
Источники информации
- Технические руководства и каталоги производителей насосного оборудования
- ГОСТ 17398-72 "Насосы. Термины и определения"
- ГОСТ 6134-2007 "Насосы динамические. Методы испытаний"
- Карелин В.Я., Минаев А.В. "Насосы и насосные станции" - М.: Стройиздат, 1986
- Ломакин А.А. "Центробежные и осевые насосы" - М.: Машиностроение, 1996
- Бакланов Н.А. "Насосы в химической промышленности" - Л.: Химия, 1977
Купить насосы по выгодной цене
Компания Иннер Инжиниринг предлагает широкий выбор Насосов(In-line, для воды, нефтепродуктов, масел, битума, перекачивания газообразных смесей). Выберите необходимые компоненты для вашего проекта и приобретите их у нас с гарантией качества и надежной доставкой.
Заказать сейчасВы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.
