Насосом, согласно определению этого термина в нормативных документах, называют машину «для создания потока жидкой среды». Насосы ─ один из наиболее востребованных видов промышленного оборудования. Как электродвигатели и компрессоры ─ это универсальные в части применения машины, необходимые фактически во всех без исключения отраслях народного хозяйства. Они играют чрезвычайно важную роль в фундаментальных по своему экономическому значению технологиях. Так, в нефтедобывающей промышленности одним из основных способов добычи нефти является насосный, когда подъем полезного ископаемого происходит благодаря опущенным в скважину насосам.
По данным Росстата ежегодное производство насосов в России составляет свыше двух миллионов единиц. О росте потенциала производителей насосов в России и о том, что российские насосы завоевывают все большую популярность на мировом рынке, свидетельствует рост экспортных поставок, наблюдающийся на протяжении нескольких лет. Примером такой успешной экспансии на внешних рынках является ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг», производящий широкий спектр продукции: дозировочные насосы (более 1000 типоразмеров), блоки дозирования, агрегаты электронасосные дозировочные, клапаны и другое оборудование.
Несмотря на увеличение поставок за рубеж насосов российского производства, обусловленный повышением их качества и ростом потребительских свойств, а также изменениями соотношения курса рубля к другим валютам, достаточно сильные позиции на российском рынке занимают зарубежные компании, главным образом, из Китайской Народной Республики и Германии.
Важнейшим сегментом насосного оборудования являются насосы-дозаторы (дозировочные или дозирующие насосы). Дозировочный насос (насос-дозатор) ─ это насос, обеспечивающий подачу жидкости с заданной точностью. Наряду с обратимыми, реверсивными, регулируемыми и ручными насосами дозировочные насосы составляют один из видов насосов по требованиям эксплуатации.
В настоящее время наибольшее распространение в качестве насосов-дозаторов получили два типа возвратно-поступательных насосов ─ плунжерные и мембранные (диафрагменные) и один из видов роторных насосов ─ перистальтические насосы.
Именно их чаще всего используют при изготовлении дозировочных насосных агрегатов. В наименовании агрегата может быть отражен вид привода (агрегат электронасосный) и вид используемого (-ых) насоса (-ов) -дозаторов (агрегат электронасосный НД). Если у дозировочного агрегата подача всех насосов изменяется одновременно и пропорционально, ─ это синхродозировочный насосный агрегат.
Основные параметры насосов-дозаторов и насосных дозировочных агрегатов, как и любых насосов: мощность привода, кВт (л. с.); номинальная подача, дм3/ч; предельное давление, кгс/см2. А как дозировочных установок ─ точность дозирования (категория точности дозирования).
Поскольку возможности использования насосов-дозаторов и насосных дозировочных агрегатов определяются стойкостью материалов проточной части к дозируемой среде, большое значение имеют параметры самой среды:
- кинематическая вязкость, м2/с (Ст);
- максимальная плотность, кг/м3;
- наибольшая концентрация твердой неабразивной фазы по массе, %;
- наибольшая плотность твердой неабразивной фазы, кг/м3;
- максимальная допустимая величина зерна твердой неабразивной фазы, в процентах от диаметра условного прохода всасывающего патрубка;
- температура, К (OC).
Перистальтические насосы
Перистальтический насос (насос НП), ─ создающий невысокое давление, обеспечивающий равномерную подачу, химически инертный, ─ чрезвычайно эффективен в качестве насоса-дозатора.
Интересно, что и ныне действующий «ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения» не рекомендует использовать этот термин, а говорить ─ шланговый насос. Перистальтический насос (или шланговый насос) ─ это зубчатый насос, рабочий орган которого имеет вид упругого шланга, пережимаемого вращающимися роликами.
Перистальтических насосы ─ сравнительно молодой вид насосов, серийное производство которых началось только в 50-х годах XX столетия. Принципиальная особенность их конструкции ─ отсутствие клапанов и сальников, что позволяет обеспечить абсолютную герметичность. Значительную часть рабочих нагрузок, в т. ч. износа, принимает на себя трубка (шланг), которую легко заменить в процессе эксплуатации. Возможность быстрой смены трубки (способы этой технологической операции являются полем конкурентной борьбы среди производителей этого вида насосов) ─ безусловное достоинство перистальтических насосов. К числу других сильных сторон принадлежат ─ работа «всухую», низкий уровень шума, возможность реверса.
Подачу перистальтического насоса-дозатора регулируют, изменяя число оборотов вала. Строго пропорциональный скорости насоса расход позволяет обеспечить неизменно высокую точность дозирования.
Используя перистальтические насосы, можно перекачивать химически активные, агрессивные, высокотемпературные и абразивные жидкости. Перистальтический насос ─ это оптимальный насос для кислоты, насос для щелочи и дозатор реагентов. Единственная в нем деталь, непосредственно контактирующая с перемещаемой средой, ─ шланг. Поэтому достаточно подобрать шланг, изготовленный из материала инертного к перекачиваемой жидкости.
Мембранные насосы
Мембранный насос ─ это возвратно-поступательный насос, рабочие органы которого выполнены в виде упругих мембран или диафрагм. Поэтому для него используют и другое название ─ диафрагменный насос (ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения) или диафрагмовый насос (Большая Советская Энциклопедия).
Герметичность, позволяющая со 100-процентной надежностью разделять две среды ─ жидкую, перекачиваемую насосом, и внешнюю ─ одно из наиболее сильных качеств мембранных насосов.
Умение работать со «сложными» жидкостями ─ свойство, объединяющее мембранные и перистальтические насосы. В мембранных насосах, не имеющих сальниковых уплотнений, отсутствует опасность утечки жидкостей. Рабочую камеру можно изготавливать только из коррозионноустойчивых материалов. Это позволяет использовать мембранные насосы при перекачке и дозировании не только воды (мембранный водяной насос) и иных нейтральных сред, но и токсичных жидкостей. А также агрессивных, воспламеняющихся, абразивных.
Это очень эффективный насос для вязких жидкостей, эмульсий и жидкостей, содержащих твердую фазу, ─ суспензий.
Благодаря своим конструктивным особенностям ─ отсутствию в рабочей камере движущихся частей, а значит, возможности попадания в перекачиваемый материал посторонних примесей, ─ диафрагменный (мембранный) насос обеспечивает ответственное дозирование сверхчистых компонентов при производстве электроники и лекарственных препаратов.
Для повышения надежности мембранный насос-дозатор может быть оснащен двойной мембраной, ─ даже в случае повреждения одной из них (об этом просигнализирует специальный датчик) насос будет продолжать работу. При наличии единственной поврежденной мембраны ─ датчик отключит насос.
Широкие возможности мембранных насосов-дозаторов иллюстрируют мембранные дозирующие насосы производства ООО «ЗДТ «Ареопаг».
Изготовленная из закаленного фторопласта мембрана гарантировано выдерживает не менее 40 млн циклов. Конструкция профилей камер насоса полностью исключает возможность повреждения диафрагмы об их стенки. Проточная часть насоса-дозатора НДМ может быть изготовлена как из металла, так и из полимерных материалов ─ ПВХ, полипропилена, фторопласта и других.
Насос НДМ оснащен системой управления диафрагмой, позволяющей исключить переполнение приводной камеры при любых режимах работы. Но даже если это произойдет, система защиты даст команду на удаление излишков масла.
Плунжерные насосы
Плунжерный насос ─ это возвратно-поступательный насос, рабочие органы которого выполнены в виде плунжеров, т. е. удлиненных цилиндрических тел с гладкой поверхностью. Принцип работы плунжерного насоса ─ в результате передвижения поршня создается разрежение (а значит, происходит всасывание жидкости) или повышение давление (в этом случае жидкость выталкивается).
Плунжерные насосы-дозаторы (плунжерные насосы НД) часто используют при необходимости дозирования значительных объемов жидкости или для создания мощного напора дозируемой среды (плунжерные насосы высокого давления), в т. ч. с высокими плотностью и кинематической вязкостью.
Общие достоинства поршневых насосов-дозаторов ─ высокая точность дозирования; возможность регулирования объема рабочего пространства камеры нагнетания за счет изменения длины хода поршня; небольшие размеры камеры нагнетания, что позволяет изготовить ее из коррозионностойких материалов и использовать насос плунжерный дозировочный для дозирования практически любой агрессивной среды.
Особенность конструкции плунжерных насосов, ─ дозируемая жидкость контактирует не только с камерой, но и непосредственно с поршнем. Изменение геометрических размеров плунжера и цилиндрической камеры в результате коррозии или абразивного воздействия снизит точность дозирования. Все это должно учитываться при выборе материала плунжера, который может быть изготовлен не только из стали, но и, например, из керамики. Для усиления защиты плунжерных насосов их оснащают сильфонами.
Так, в производимых в ООО «ЗДТ «Ареопаг» агрегатах электронасосных дозировочных герметичных, в которых использованы плунжерные насосы-дозаторы, применена сильфонная головка, служащая для крепления гидроцилиндра к редуктору и регулировки уплотнения плунжера. Благодаря этому удается минимизировать утечки и сделать очень точный, плунжерный дозировочный насос (более точный, чем мембранный) таким же герметичным. Герметичность обеспечивается наличием блока сбора и возврата утечек, соединенным с отдельной емкостью или емкостью, содержащей дозируемую жидкость.
Герметичность улучшенных конструкций плунжерных насосов позволяет полнее раскрыться таким свойственным этому типу насосов качествам, как простота наладки и обслуживании, в т. ч. в тяжелых климатических условиях; возможность дистанционного контроля герметичности; небольшие габариты и масса, особенно насосных головок с увеличенным расходом; простота конструкции и, как следствие, более низкая, чем у мембранных насосов-дозаторов цена.
На базе нескольких насосов с одним общим электродвигателем могут быть построены агрегаты электронасосные дозировочные блочные. К агрегатам «ЗДТ «Ареопаг» наилучшим образом подходит глагол «построены», поскольку по требованию Заказчика здесь выполнят любая их компоновку из нескольких (до шести) двух- или одноплунжерных насосов. Каждый из них имеет независимое регулирование, что позволяет одновременно дозировать до двенадцати независимых потоков при использовании нескольких жидкостей.
Одна из форм блоков дозирования – блоки непрерывного дозирования реагентов (БНДР). Для их комплектации применяются электронасосные плунжерные и мембранные агрегаты, а также дополнительное оборудование, необходимое для решения конкретных технологических задач, решаемых при объемном напорном дозировании жидкостей, включая агрессивные, вредные и токсичные.
