Перекачивание абразивных суспензий центробежными насосами (на примере насосов Sulzer)

12 ноября 2024

Для перекачивания суспензий в промышленности чаще всего используются насосы объемного типа – винтовые, шестеренчатые, мембранные. Но когда требуется перемещать сотни кубометров абразивных суспензий в непрерывном режиме, как, например, это происходит в горнодобывающей промышленности или при производстве минеральных удобрений, то выбор склоняется в сторону центробежных насосов.

Центробежные насосы при перекачивании суспензий (особенно абразивных) получают значительные повреждения внутренних частей – корпуса и рабочего колеса – из-за истирания. Так же проблемы испытают уплотнительные узлы, где повреждаются поверхности трения. Если суспензия еще и обладает химически агрессивным составом, то к механическому износу добавится еще и коррозионный.

В таких сложных условиях эксплуатации очень важно, чтобы насос был изготовлен из материалов, защищающих его от коррозии и истирания. Вот как решаются сложные задачи корпорацией Sulzer.

 

Задача 1: перекачивание пульпы цинка 25-28% pH=4 из отстойника-загустителя. • Заказчик постоянно сталкивался с проблемами, связанными с износом и коррозией насоса • Проблемы также возникали из-за негерметичных сальниковых уплотнений
Решение от Sulzer:
• Одноступенчатый центробежный насос с торцевым всасыванием серии AHLSTAR WPP/T, износостойкий для промышленного применения в абразивных растворах
• Гидравлика изготовлена из закаленной нержавеющей стали. Насосы подвергаются меньшему износу и коррозии, если изготовлены из подходящих материалов
• Двойные механические уплотнения c термосифонной системой заменяют сальниковую набивку.

Преимущества для заказчика: экономия средств за счет сокращения операций по техническому обслуживанию и увеличения срока службы насоса. Двойные механические уплотнения более надежны, чем сальниковые уплотнения.

Задача 2: перекачивание гипсовой пульпы. В любом процессе производства фосфорных удобрений требуется удаление отходов. Отходы (хвосты) содержат в основном гипс. Хвосты, как правило, следует откачивать на достаточное расстояние. Насос для этого применения должен быть износостойким, иметь низкую скорость вращения и достаточно высокий напор, а также быть способным решать несколько задач. Твердые частицы - гипс (CaSO4 x 2H2O), размер частиц - около 0,3 мм. Гипс довольно мягкий и не слишком абразивный материал, но из-за его большого количества и высокой скорости вращения он становится абразивным. Вот почему так важна твердость материала, из которого изготовлен насос.
Первоначально у заказчика был собственный насос с плохо работающим сальниковым уплотнением. Насос требовал частого ремонта из-за его износа и частого технического обслуживания. Значение рН перекачиваемой суспензии равно 4, поэтому материал насоса должен быть стойким как к коррозии, так и к истиранию. Уплотнения насоса должны быть надежными при минимальном техническом обслуживании.
Решение от Sulzer:
Для удовлетворения всех требований компания Sulzer выбрала износостойкий насос AHLSTAR WPP с открытым рабочим колесом. После первого испытания материал 5B вышел из строя из-за, возможно, низкого значения pH. Со второй попытки сальниковое уплотнение было заменено на динамическое. В итоге наилучший результат был достигнут при использовании материала 4E (достаточно твердого) и динамического уплотнения. Насос работает постоянно, поэтому динамическое уплотнение может работать даже при таком большом количестве твердых частиц. Выбранное динамическое уплотнение обеспечивает надежность и сокращает затраты на техническое обслуживание. Из-за длины выпускного патрубка (2,5 км) и необходимой гибкости в регулировании расхода насоса был использован ЧРП. Это обеспечило хорошую и надежную работу.
Преимущества для заказчика Износостойкий насос AHLSTAR WPP был выбран потому, что компания Sulzer могла предложить подходящий тип насоса, материал насоса, уплотнение насоса и такие параметры насоса, как напор и расход. Насос не требует особого обслуживания и внимания. В этой сложной области применения сочетание типа насоса (износостойкая гидравлика типа W), материала насоса (твердая мартенситная сталь 4E) и динамического уплотнения (не требующего технического обслуживания) позволило найти решение, которое удовлетворило заказчика. В результате довольный заказчик заказал еще несколько насосов аналогичного назначения (другой линейки).

Наличие собственного литейного производства позволяет корпорации Sulzer разрабатывать и изготавливать современные сорта нержавеющих сталей, оптимально подходящих для самых сложных условий работы. Базовым материалом для производства насосов является дуплексная нержавеющая сталь, обеспечивающая отличное сочетание механических и антикоррозийных свойств.

Секрет успешного применения центробежных насосов Sulzer для перекачивания абразивных и одновременно коррозионно активных пульп кроется не только в особых материалах гидравлической части насосов, но и в особой ее геометрии и применении специальных уплотнительных элементов.

Насосы AHLSTAR с гидравликой типа W имеют стенки корпуса и рабочее колесо насоса с дополнительным запасом толщины на механический износ. Геометрия проточной части призвана минимизировать возникновение локальных турбулентных зон, снизить скорости движения частиц, разрушающих корпус и рабочее колесо насоса.
Sulzer разрабатывает и применяет свои динамические уплотнения в течение 20 лет. Уплотнение вала достигается формированием жидкостного кольца, образуемого специальным экспеллером, закрепленным на валу позади рабочего колеса. Протечки перекачиваемой жидкости при вращении вала насоса исключены. Подвод уплотняющей жидкости не требуется.
Динамическое бесконтактное уплотнение практически не требует обслуживания и ремонта. Ресурс основных частей уплотнения равен ресурсу насоса. В насосах AHLSTAR применяется новая, более совершенная конструкция статического уплотнения. Это позволяет повысить надежность уплотнения при остановке насоса, продлить срок службы изнашивающихся деталей и облегчить регулировку зазора в статическом уплотнении.