Шестеренчатый насос и колебания давления

Шестерёнчатые насосы являются наиболее распространёнными насосами объёмного типа в различных отраслях промышленности. Благодаря своей простоте конструкции, надёжности и способности перекачивать вязкие жидкости они широко применяются в таких отраслях, как пищевая промышленность, фармацевтика, нефтегазовая и нефтехимическая промышленность. Несмотря на многочисленные преимущества, колебания давления представляют собой серьёзную проблему для их применения. В данной статье описывается конструкция шестерёнчатых насосов, причины возникновения колебаний давления и соответствующие методы управления.

Стандарт API 676-2022

Что такое шестеренчатый насос?

Шестерёнчатый насос — это насос объёмного типа, который использует две (или более) шестерни для подачи жидкости из впускного отверстия в выпускное. По конструкции эти насосы можно разделить на две основные категории:

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением: состоит из двух шестерен одинакового размера, которые входят в зацепление друг с другом.
Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением: он состоит из внутренней шестерни и меньшей внутренней шестерни, работающих вместе.

особенность:

Он может транспортировать вязкие жидкости, такие как нефть, смола и сироп.
Конструкция проста и удобна в обслуживании.
В стабильных условиях скорость выходного потока равномерна.
Подходит для сред со средним давлением.

Колебания давления шестеренчатого насоса

Одной из проблем, с которой иногда сталкиваются шестеренные насосы, являются колебания давления на выходе . Эти колебания могут привести к повреждению оборудования, расположенного ниже по потоку (например, клапанов, труб и устройств, подключенных к насосу), и даже повлиять на производительность всей системы.

Признаки колебаний артериального давления:

Стрелка тонометра показала значительные изменения.
Водяной насос и трубы издают странные звуки.
Вибрация трубопроводной системы.
Изменения расхода на выходе и нерегулярные импульсы жидкости.

Причины колебаний давления в шестеренчатых насосах

Колебания давления могут быть вызваны различными факторами, включая:

Пульсации потока:
В объёмных насосах поток на выходе не идеально равномерен ; каждый оборот шестерни создаёт пульсации. Это явление приводит к колебаниям давления.
Износ шестерен и подшипников:
Со временем шестерни изнашиваются из-за постоянного трения с вязкими или коррозионными жидкостями. Этот износ приводит к увеличению люфта, снижению эффективности уплотнений и, в конечном итоге, к колебаниям давления.
Кавитация или проникновение воздуха: если воздух или газ попадает в жидкость, это может вызвать резкие колебания давления, поскольку пузырьки
сжимаются и высвобождаются во время цикла.
Засорение трубопровода:
засоренные фильтры или частицы в потоке могут препятствовать нормальному потоку жидкости и вызывать резкие перепады давления.
Неправильный выбор насоса:
использование шестеренного насоса с производительностью ниже или выше фактических требований системы может привести к нестабильной работе и колебаниям давления.
Ошибки установки и выравнивания насоса:
Несоосность вала и соединения может привести к вибрациям и колебаниям давления на выходе.

Решения по снижению и устранению колебаний давления в шестеренчатых насосах

Для повышения производительности и предотвращения повреждения системы следует рассмотреть следующие меры:

Использование гасителя импульсов:
установка гасителя на выходе насоса позволяет поглощать возникающие импульсы, делая поток более равномерным.
Выбор правильного водяного насоса:
точный расчет необходимого расхода и давления, а также выбор водяного насоса соответствующей производительности имеют решающее значение для предотвращения колебаний давления.
Регулярное техническое обслуживание:
своевременная замена смазочного масла, проверка шестерен и подшипников, а также периодическая проверка фильтров могут продлить срок службы насоса и уменьшить колебания.
Предотвращение попадания воздуха в систему:
правильное закрытие соединений, предотвращение утечек и правильная работа насоса могут предотвратить попадание воздуха в жидкость.
Регулировка скорости насоса:
скорость насоса можно регулировать с помощью частотно- регулируемого привода (ЧРП), чтобы избежать резких колебаний.
Улучшение конструкции трубопроводной системы —
за счет уменьшения острых углов, устранения препятствий потоку и использования соответствующих клапанов — может сделать давление на выходе более стабильным.

Влияние колебаний давления на промышленное оборудование

Колебания давления в системе отрицательно сказываются не только на производительности насоса, но и подключенного к нему оборудования.

Постоянные вибрации сокращают срок службы труб и фитингов.
Вышел из строя регулирующий клапан, рассчитанный на постоянное давление .
— Снижение качества производственного процесса , особенно в таких чувствительных отраслях, как фармацевтическая и пищевая промышленность.
Неправильная работа водяного насоса приводит к повышенному потреблению энергии .

Цена игнорирования колебаний давления

Игнорирование колебаний давления в шестеренном насосе может привести к:

Производственная линия внезапно остановилась.
Расходы на техническое обслуживание увеличились .
Общая эффективность работы предприятия снизилась.
Это приводит к повреждению конечного продукта.

В заключение

Шестерёнчатые насосы являются одними из наиболее распространённых объёмных насосов в различных отраслях промышленности. Несмотря на свои многочисленные преимущества, такие как высокая прочность и способность перекачивать вязкие жидкости, эти насосы также подвержены колебаниям давления . Причинами этих колебаний являются пульсация потока, износ шестерен, утечка воздуха, засорение трубопроводов и неправильный выбор насоса.

Для решения этой проблемы можно предпринять ряд мер, таких как установка амортизаторов, выбор подходящего насоса , регулярное техническое обслуживание, предотвращение попадания воздуха, контроль скорости насоса и улучшение конструкции трубопроводов. Уделение внимания этим аспектам не только продлит срок службы насоса, но и повысит общую эффективность системы.