Каковы функции одновинтовых насосов?

Три основные функции Одновинтовые насосы

Одновинтовой насос (также известный как шнековый насос) выполняет три основные функции: дозированный поток вязких жидкостей , перенос чувствительных к сдвигу материалов с низкой пульсацией и самовсасывающий подъем многофазных смесей . В отличие от центробежных насосов, одновинтовой насос обеспечивает постоянный линейный расход, прямо пропорциональный скорости его вращения, обычно достигая объемный КПД выше 95% в широком диапазоне давлений.

Эти уникальные характеристики делают его незаменимым в самых разных отраслях: от нефти и газа до пищевой промышленности и очистки сточных вод. Ниже мы рассмотрим каждую функцию с помощью измеримых данных и практических примеров.

Функция 1: Точное дозирование высоковязких жидкостей

Одновинтовые насосы функционируют как объемные дозаторы . При каждом обороте вытесняется фиксированный объем (от 0,005 до более 2500 литров) независимо от давления нагнетания. Точность расхода обычно остается в пределах От ±0,5% до ±1% при правильном размере.

Пример из реальной жизни: закачка полимеров на нефтяных месторождениях

При повышении нефтеотдачи пластов (EOR) операторы закачивают полимерные растворы с вязкостью до 10 000 сП . Одновинтовой насос дозирует точно 2,5 л/мин против давления 40 бар (580 фунтов на квадратный дюйм) . Центробежные насосы теряют эффективность при давлении выше 1000 сП и не могут поддерживать линейное дозирование. Результат: последовательное впрыскивание полимера сокращает количество химических отходов до 15% годовых за куст скважины.

• Диапазон вязкости: от 1 сП до 1 000 000 сП (например, тяжелая нефть, патока, шлам)
• Линейность расхода: R² > 0,999 от 10% до 100% скорости двигателя
• Допустимое давление: до 48 бар (700 фунтов на квадратный дюйм) в одноступенчатых, многоступенчатых вариантах превышают 240 бар (3480 фунтов на квадратный дюйм)

Функция 2: Низкая пульсация, обработка материалов, чувствительных к сдвигу

Мягкая перекачка одновинтового насоса — одна из его наиболее ценных функций. В отличие от поршневых или кулачковых насосов, жидкость движется в осевом направлении без турбулентности или резких скачков давления. Скорости сдвига обычно ниже 200 с⁻¹ — сравнимо со смешиванием с низким сдвигом. Это сохраняет целостность продукта для деликатных материалов.

Данные по уменьшению сдвига

В контролируемом тесте по перекачиванию йогуртовых культур (чувствительная к сдвигу биологическая жидкость) использовался одновинтовой насос. количество жизнеспособных клеток превышает 95% после 10 часов рециркуляции. Лопастной насос в идентичных условиях снижал жизнеспособность до 72% . Для предприятий пищевой промышленности это означает более длительный срок хранения и лучшую консистенцию продукта.

Функция 3: Самовсасывание и многофазный подъем смеси

Одновинтовые насосы могут поднимать жидкости с высоты всасывания до 8,5 метров (28 футов) водяного столба в засушливых условиях и 9,5 метра (31 фут) при грунтовании. Что еще более важно, они одновременно обрабатывают газовые, жидкие и твердые смеси — эта функция называется многофазная перекачка . Объемные фракции газа (ОГД) до 80% возможны без пароизоляции.

Практический пример: откачка сточных вод

На муниципальных очистных сооружениях накипь содержит 40 % воздуха, 55 % воды и 5 % жира/твердых веществ. . Одновинтовой насос перекачивает эту смесь из резервуара DAF (флотация растворенным воздухом) в варочный котел при 12 м³/ч . Центробежные насосы потеряли заливку в течение 10 минут. , а диафрагменные насосы засоряются каждые 2 часа. Одновинтовой насос проработал 2000 часов без сбоев, что снижает затраты на техническое обслуживание за счет 8000 евро/год .

• Максимальный размер твердых частиц: до 15 мм (в зависимости от твердости эластомера статора)
• Время работы самовсасывания всухую: обычно 30-60 секунд (при правильном подборе материала)
• Предел многофазного GVF: от 0% до 80% без вспомогательного оборудования

Часто задаваемые вопросы: Общие вопросы о функциях одновинтового насоса

1. Может ли одновинтовой насос работать всухую?

Да, но только для короткие продолжительности (30-60 секунд) . Статор (обычно эластомерный) требует жидкой смазки и охлаждения. Длительный сухой ход повреждает статор и ротор. Для применений с периодическими периодами засухи укажите статоры из жаропрочных эластомеров (например, FKM или HNBR) или добавить датчик защиты от сухого хода.

2. Каков типичный диапазон эффективности?

Одновинтовые насосы предлагают объемный КПД от 85% до 98% в нормальных условиях эксплуатации. Общий механический КПД (включая двигатель и коробку передач) варьируется от от 55% до 75% , что На 10-20% выше, чем у центробежных насосов при работе с вязкостями выше 1000 сП.

3. Как изменяется скорость потока в зависимости от вязкости?

В отличие от центробежных насосов, расход одновинтового насоса остается практически постоянным при изменении вязкости . Увеличение вязкости в два раза с 1000 сП до 2000 сП снижает расход менее чем на 2% с постоянной скоростью. Это делает их идеальными для дозирования добавок, где вязкость сырья меняется в зависимости от температуры.

4. Каковы распространенные виды отказов, влияющие на эти функции?

1. износ статора – снижает объемный КПД; типичная продолжительность жизни 4000–8000 часов в абразивных суспензиях.
2. Коррозия ротора – приводит к проскальзыванию и потере давления; используйте нержавеющую сталь 316 или дуплексные материалы при pH < 4 или > 10.
3. Отказ универсального сустава – вызывает пульсацию; заменить каждый 10 000–15 000 часов в непрерывной службе.

5. Каково максимальное давление на ступень?

Одноступенчатый одновинтовой насос обычно подает От 6 до 12 бар (от 87 до 174 фунтов на квадратный дюйм) дифференциальное давление. Каждый дополнительный этап добавляет такое же давление. Для применений с высоким давлением, таких как подача обратного осмоса (до 40 бар) , используйте 4-ступенчатую или 6-ступенчатую конфигурацию. Каждая ступень содержит один комплект роторно-статорных полостей.

Руководство по выбору: соответствие функций потребностям приложения

Чтобы выбрать правильный одновинтовой насос для вашей функции, оцените три параметра по таблице ниже:

Для большинства промышленных применений комбинация одновинтового насоса точность дозирования, низкий сдвиг и возможность многофазной работы делает его наиболее универсальным поршневым насосом. Если ваша жидкость слишком густая для центробежных насосов или слишком нежная для поршневых насосов, функциональным решением станет одновинтовой насос.