Параметрический контроль работы центробежного насоса

Центробежные насосы являются жизненно важными и дорогостоящими системами, которые потребляют большое количество энергии и требуют больших затрат на ремонт или замену. Небольшие инвестиции в средства контроля повышают надежность и долговечность насосной системы. Расширенный контроль параметров способен выявить проблемы в работе до того, как они будут представлять серьезную угрозу. В отдельных случаях затраты в несколько сотен или тысяч гривен на приобретение и установку контрольно-измерительных приборов способны защитить насос стоимостью в несколько тысяч долларов от серьезного повреждения, предотвратить сбой в технологическом процессе и защитить персонал от травм.

Защита и параметрический контроль работы погружных насосов.

Защита и параметрический контроль центробежных насосов. Защита от "сухого хода" погружных и поверхностных центробежных насосов.

На фото 1 и 2 компоненты глубинного многоступенчатого насоса Pedrollo 4SR 12/29 с механическими повреждениями, полученными в результате вибрации ротора с высокой амплитудой. Ротор двигателя со следами контакта со "сталью" статора и рабочие колеса с многочисленными трещинами как результат механического резонанса всей роторной группы. Причиной резонанса послужило наложение возмущающих колебаний вала насоса в режиме кавитации на собственные колебания роторной группы с совпадением периодов. Срок службы погружного насоса стоимостью больше одной тысячи евро на момент наступления предельного состояния (повреждение изоляции обмоток статора двигателя резонирующим ротором) составил 8 часов. Можно ли было обнаружить аварию, осуществлением акустического или приборного контроля вибрации? Можно ли было предотвратить кавитацию в погружном насосе построением более эффективной гидравлической системы?

Фото 1. Результат вибросмещения ротора двигателя погружного насоса Pedrollo 4SR 12/29 - механическое повреждение изоляции обмоток статора.

Фото 2. Результат вибрации вала погружного насоса Pedrollo 4SR 12/29 - трещины в рабочих колесах.

Защищенность центробежного насоса подразумевает наличие соответствующих датчиков потока, сухого хода, температуры, давления, уровня, осуществляющих автоматический контроль основных параметров работы.

Контроль нулевого расхода.

Центробежный насос работает в «мертвой зоне» напора при производительности, равной нулю. Если вода не поступает в рабочее колесо, трение нагревает воду. Рост температуры продолжается до закипания жидкости и нарушения охлаждения механического уплотнения. Консервация аварийного состояния во времени приведет к чрезмерному износу торцевого уплотнения, повреждению центробежного насоса и даже к взрыву. Для насосов с компонентами проточной части из полимерных материалов (например, глубинные многоступенчатые насосы) работа в режиме нулевого протока не допускается более 2 минут. Реле потока, установленное на входе или выходе центробежного насоса, способно формировать аварийный сигнал о снижении скорости потока ниже допустимого уровня для активного насоса. Контроль состояния низкого или нулевого потока при активном насосе позволяет вовремя отключить насос и предотвратить аварию. Превращение жидкости в пар способно резко увеличить давление и разорвать насос, даже если перекачиваемая жидкость – самая обычная вода. Некоторые центробежные насосы уже содержат средства безопасности в заводской комплектации – датчики низкого расхода, высокой температуры или высокого давления.

Сухой ход.

Центробежный насос функционирует в режиме «сухого хода» тогда, когда во всасывающий канал поступает недостаточное количество жидкости. Работа центробежного насоса в режиме «сухого хода» заканчивается дорогостоящим ремонтом во всех случаях. Электронные или механические реле контроля отсутствия перекачиваемой жидкости определяют условия «сухого хода». Защиту насоса от работы без воды или работы с нулевым расходом обеспечивают также датчики температуры, способные определять перегрев компонентов гидравлики или избыточную температуру воды и формировать сигнал на отключение насоса. В случае глубинного погружного насоса лучшим вариантом предотвращения «сухого хода» будет контроль уровня жидкости в источнике.

Под давлением.

Все центробежные насосы обладают «окном эффективности» в пределах эксплуатационной кривой. Применением частотно-регулируемого привода часто и безуспешно пытаются исправить критическое отклонение гидравлических характеристик насоса от точки наивысшей эффективности. Наличие датчиков давления позволяет вовремя выявить проблемные режимы работы до начала их разрушительного действия. Установка датчика давления на стороне всасывания центробежного насоса для измерения высоты всасывания позволяет определить работает ли насос в пределах соответствующей кривой производительности. Датчики контроля температуры и вибрации могут указать на наличие серьезных механических проблем в работе роторной группы (например, информировать о механическом резонансе). Датчики отсутствия жидкости или датчики нулевого расхода укажут на аварийный режим работы насоса. Перепад давления может быть измерен как разница между давлением на всасывании и давлением на нагнетании. Кавитация будет отсутствовать тогда, когда кавитационный запас на всасывании NPSHa ≥ требуемого производителем подпора NPSHr при заданной производительности насоса. Реле контроля уровня с электродным или поплавковым контролем уровня устанавливают для обнаружения снижения уровня жидкости в резервуаре и условий понижения NPSHa на стороне всасывания насоса. Реле блокирует работу насоса, предотвращая работу с кавитацией.

Контроль герметичности насоса.

Задачи перекачивания токсичных, опасных, агрессивных или просто дорогостоящих жидкостей (например, перекачивание фармацевтических материалов) не допускают наличие каких-либо утечек в насосе. Для таких задач применяют химические насосы с двойным оппозитным или тандемным уплотнением вала и  промежуточным затвором с барьерной жидкостью или насосы с магнитным приводом рабочего колеса. В случае применения оппозитного двойного уплотнения осуществляют автоматический контроль уровня или давления барьерной жидкости в сообщающемся бачке.   

Более эффективная гидравлическая система.

Конструкция всасывающего и нагнетательного трубопроводов вместе с правильно выбранным насосом могут предотвратить возникновение условий, способных привести к повреждению или поломке. Однако работа насоса за пределами рабочих характеристик далеко не всегда зависит от конструкции гидравлической системы. По этой причине следует осуществлять мониторинг состояния гидравлической системы и насоса на основе данных измерительных приборов. Автоматический контроль и автоматическое управление помогают справляться с нештатными ситуациями.

Частотні перетворювачі

Обладнання для водопідготовки

Насоси Pedrollo

Насоси промислові ви-ва Україна, СНГ(К, КМ, Д, ЭЦВ...)

Насоси Speroni

Силова електроника Schneider Electric