Цзянсу Хайфа Машиностроение Лтд.

В химических, нефтеперерабатывающихках и системах транспортировки низкотемпературных сред мы часто сталкиваем с довольно сложной ситуацией: эффективный кавитационный запас на объекте заказчика низок, насос еще не запущен в эксплуатацию, на этапе подбора уже выявляется проблема недостаточных условий на всасывании. Эта проблема внешне выглядит как «насос трудно подобрать», но на самом деле этоогласованность между условиями установки свойствами среды, давлением на входе, высотой уровня жидкости, сопротивлением трубопровода и конструкцией насоса Для обычных горизонтальных центробе насосов, если эффективный кавитационный запас NPSHa на объекте низок, легко возникают кавитация, вибрация,ум, колебания расхода, а в тяжелых случаях — кавитационное разрушение рабочего колеса, аномальные нагрузки на подшипники и отказ механического уплотнения. Недавно наша компания Jiangsu Haifa Machinery Manufacturing Co., Ltd. столкнулась с подобной проблемой в одном из проектов заказчика. Заказчик первоначально рассматривал использование обычного горизонтального химического процессного насоса, но после проверки нашими техническими специалистами выяснилось, что условия всасывания на объекте напряженные, сопротивление всасывающего трубопровода велико, а уровень жидкости в аппарате невозможно значительно поднять. Если продолжать реализацию по схеме с обычным горизонтальным насосом, риск в процессе эксплуатации будет высок. Параметры на объекте: Q: 180 м³/, H: 225 м, плотность пропана: 0,505 кг/м³, температура: -58 °C, эффективный кавитационный запас: 1 м. После повторного расчета и сравнения конструкций мы итоге рекомендовали заказчику вертикальный многоступенчатыйос с выносным корпусом API610-VS6-HVS, то естьему с вертикальным многоступенчатым насосом VSD/VDD. Основная цель этой схемы очевидна: за счет вертикальной конструкции с выносным корпусом разместить первую ступень рабочего колеса в более низком положении, используя давление столба жидкости внутри корпуса дляшения условий на входе в насос, тем самым конструктивно снизив риск кавитации. В результате насос был успешно применен на установке заказчика избавив его от необходимости перепроектирования технологической схемы и изменения трубопроводов на объекте.

1. Почему на объекте заказ возникает проблема низкого кавитационного запаса

При подборе насоса кавитационный запас — это не второстепенный параметр, можно игнори. Многие заказчики при запросе котировок основное внимание уделяют расходу, напору, температуре, давлению и материалам, но недостаточно внимания уделяют эффективному кавитационному запасу NPSHa. На самом, для легкоиспаряющихся сред, низкотемпературных сред, легких углеводородов, сжиженных газов, конденсата, метанола, аммиачной воды и химических сред, содержащих летучие компоненты, кавитационный запас часто оказывается более критичным, чем напор. Низкий кавитационный запас на объекте заказчика обычно имеет несколько причин:

1. Первая: низкий уровень жидкости в резервуаре, недостаточное статическое давление на входе насоса.

Вторая: высок давление насыщенных паров среды, которое приводит к ее испарению при малейшем снижении давления.

1. Третья: большая длина всасывающего трубопровода, большого количества отводов, арматуры и фильтров, что приводит к значительным потерям давления на входе.

Четвертая: установка уже построена и высотные отметки фундамента насоса и патрубков не могут быть произвольно изменены*   Пятая в первоначальном проекте использовался горизонтальныйос, центральная линия которого расположена высоко, что приводит к недостаточному давлению на вход первой ступени рабочегоса.

При проверке таблицы данных заказчика мы уделили особое внимание проверке давления на входе, температуры среды, давления насыщенных паров, потерь во всасыващем трубопроводе, высотной отметки установки насоса и эффективного кавиционного запаса.зультаты показали, что при использовании обычного горизонтального химического процессного насоса потребовалась бы значительная корректировка трубопроводов и фундамента установки, иначе долговременная работа насоса не была бы надежной. В такой ситуации лучше пересмотреть конструкцию насоса, чем пытаться искусственно занизить требуемый кавитационный запас NPSHr. Вертикальный многоступенчатый насос выносным корпусом как раз является подходящим решением для таких условий с низким NPSH.

2. Почему вертикальный многоступенчатый насос с выносным корпусом подходит для условий с низким кавиционным запасом

Вертикальный многоступенчатый насос с вынос корпусом API610 от Jiangsu Haifa имеет конструкцию с вертикальной установкой,сасыванием через выносной корпус и повышением давления в многоступенчатых рабочих колесах. По сравнению с обычными горизонтальными насосами, его главное преиму заключается не просто в «меньшей занимаемой площади», а возможности улучшить условия всасывания насоса. Положение входа рабочего колеса обычного горизонтального насоса в основном ограничено высотой фундамента насоса. Если уровень жидкости на объекте невысок, а давление на входе недостаточно, насос легко приближается к границе кавитации. В вертикальном насосе с выносным корусом первая ступень рабочего колеса может быть расположена в нижней части корпуса, и жидкость, попадая в корус, формирует стабильную среду всасывания, обеспечиваяшие условия подпора для первой ступени. Наше понимание просто: в условиях низкого кавитационного запаса нужно смотреть не только на то, сможет насос обеспечить требуемый расход и напор, но и на то, сможет ли он стабильно и долговременно всасывать среду. Конструкция выносного корпуса вертикального многоступенчатого насоса создает для насоса более стабильное пространство всасы, уменьшая турбулентность на входе, снижая колеба давления в зоне всасы и уменьшая NPSHr за счет рациональной конструкции первой ступени рабочего колеса. Для условий заказчика, где уровень жидкости в аппарате ограничен давление на входе невысоко, а среда легко испаряется, применение вертикального насоса выносным корпусом более надежно, чем обычного горизонтального насоса.

3. Какие технические корректировки мы сделали для заказчика

Этот проект заключался не в простой замене горизонтального насоса на вертикальный. В ходе внутреннего анализа мы провели корректировки по нескольким направлениям.

1. Проектирование первой ступени рабочего колеса для низкого кавитационного запаса. В условиях низкого кавитационного запаса первая ступень рабочего колеса имеет решающее значение. При подборе мы не стремились только к точке максимального КПД, а рассматривали скорость потока на входе ступени, угол входа лопаток, площадь всасывающего отверстия рабочего колеса и NPSHr насоса в комплексе. Для многоступенчатого нас с выносным корусом последующие ступени в основном отвечают за повышение давления, а первая ступень должна в первую очередь обеспечить всасывающую способность. Только при стабильном всасывании первой ступени последующие ступени смогут плавновать напор.

2. Использование конструкции выносным корпусом для сниженияска кавитации на входе. На объекте заказ не было возможности значительно поднять уровень жидкости в резервуаре, а также нецелесообразно было перестраивать фундамент насосной. Применив вертикальную конструкцию сносным корпусом, мы смоглистить ключевые всасывающие компоненты в нижней части корпуса, обеспечив насосу более благоприятные условия по давлению на входе. В этом и заключается типичная ценность вертикального многоступенчатого насоса с выносным корпусом API610 в условиях низкого NPSH: не заставлять заказчика кардинально переделывать установку, а с помощью конструкции насоса адаптировать его к существующим условиям объекте.

3. Многоступенчатые рабочие колеса для удовлетворения требований высокого напора. заказчика был не только низкий NPSH, но и требование к определенному давлению на выходе. Обычный одноступенчатый насос, даже если бы решил проблему всасывания, вряд ли смог бы обеспечить требуемый высокий напор. Применив многоступенчатую конструкцию, мы смогли обеспечить ступенчатое повышение давления за счет количества ступеней, что позволило насосу удовлетворять требованиям по давлению на выходе установки даже приких условиях всасывания. Такие вертикальные многоступенчатыеосы с выносным корпусом под для применения в нефтепереработке, углехимии, тонкой химии, низкотемпературных процессах, транспортировке легких углеводородов, сборе конденсата, установках сжиженного газа, ароматических углеводородов, метанола, аммиачных сред и т.д.

4. Подбор материалов в соответствии с коррозионной активностью среды и температурными условиями. Jiangsu Haifa имеет достаточно полную производственную базу в области коррозионностойких материалов. В зависимости от среды мы можем использовать такие материалы, как 304, 304L, 316, 316L, дуплексная сталь 2205, титановые сплавы, хастеллой, монель, 904, 825, Mo2Ti и другие. Услови низкого кавитационного запаса часто сопровождаются летучими или специальными химическими средами, поэтому материалы нельзя выбирать только по цене.бычно мы определяем материалы проточной части, анализируя состав среды, содержание воды, хлорид-ионов, температуру, давление и эрозионное воздействие, чтобы избежать коррозии, точечной коррозии или эрозионного износа в процессе эксплуатации насоса4. Технические параметры химических процессных насосов API610 от Jiangsu Haifa

Компания Jiangsu Haifa Machinery Manufacturing Co., Ltd. производит химическиеные насосы по стандарту API610, охватывающие различные конструктивные типы, такие как OH, BB, VS, и может выполнять проектирование изготовление по индивидуальным условиям заказчика.

| Элемент проекта | Содержание |
| :--- | :--- |
| Стандарт исполнения | API «Центробежные насосы для нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности» |
| Серии продуктов | OH1, OH2, OH3, BB1–BB5, VS1–VS6 |
| Серия вертикальных насосов с выносным корпусом | VSD/VDD Вертикальные многоступенчатые насосы с выносным корпусом |
| Тип конструкции | Вертикальная установка, всасывание черезносной корпус, многоступенчатые рабочие колеса, радиальная или полуосевая первая ступень |
| Область применения | Условия с низким кавитационным запасом, высоким напором,ким уровнем жидкости, легкоиспаряющимися средами транспортировка под высоким давлением| Типичные среды | Конденса, сжиженные углеводороды,анол, аммиачная вода, легкие масла, ароматические углеводороды,котемпературные среды, коррозионные химические жидкости |
| Распространенные материалы | 304, 304L, 316 316L, дуплексная сталь 2205, титановые сплавы, хастеллой, монель, 904, 825, Mo2Ti и др.| Конфигурация уплотнения вала | В соответствии с API682, механические уплотнения и схемы промывки |
| можности контроля | Лабораторный анализ, спектральный анализ, цветная дефектоскопия, рентгенов контроль, высокотемпературная металлография |
| Параметры подбора | Расход 180 м³/ч, напор 225 м давление на входе ,055 МПа, давление на выходе 1,3 МПа, эффективный кавитационный запас 1 м, температура среды -58 °C, плотность 0,505 кг/м³, вязкость 0,098, коррозионная активность, высотная отметка установки и т.д. определяются по таблице данных проекта |

В фактическом коммерческом предложении и техническом соглашении мы дополнительно уточняем расход, напор, количество ступеней, длину выносного корпуса диаметр рабочего коле, стандарт фланцев, схему уплотнения, мощность двигателя, марку материала и схему охлажденияпромывки в соответствии с таблиц данных заказчика. условий с низким кавитационным запасом особенно важно тщательно проверить запас безопасности между NPSHa и NPSHr.

5. Практическая ценностьльного многоступенчатого насоса с выносным корпусом для заказчика

После того как в этом проекте был окончательно принят вертикальный многоенчатый насос с выносным корпом, были решены наиболее важные для заказчика вопросы. Во-первых, условия всасывания насоса стали более стабильными. Конструкция выносного корпуса улучшила состояние на входе первой ступеничего колеса, снизив вероятность возникновения кавитации. Во-вторых объем модернизации установки уменьшился. Заказчику не пришлось значительно поднимать уровень жидкости в резервуаре или масштабно корректировать высотные отметки фундамента насоса и трубопроводов. В-третьих, насос смог одновременно удовлетворить требованиям низкого NPSH и высокого нап. Многоступчатые рабочие колеса с поэтапным повы давления лучше подходят для условий высокого давления на выходе, чем одноступенчатые насосы. В-четвертых, повысилась эксплуатационная надежность. Снижение рискавитации привело к уменьшению вибрации, шума, повреждения рабочих колес, нагрузок на подшиники и риска отказа уплотнений. В-пятых, улучшилась последующая обслуживаемость. На этапе проекти мы учли материалы, уплотнения, контроль и технологию изготовления, а не просто сделали насос, который «может крутиться», ориентируясь только на цену.

6. Наши рекомендации по выбору насоса для условий с низким кавитационным запас

Исходя из нашего опыта работы с химическими процессными насосами API610, выбор насоса для условий с низким кавитационным запасом нельзя основывать только на опыте или, тем более, просто подставлять параметры горизонтального насоса. Особенно для установок с легкоиспаряющимися, высокотемпературными, низкотемпературными средами и низким давлением на входе необходимо на раннем этапе ттельно рассчитать проблемувитации. Мы рекомендуем заказчикам при запросе котировок по возможности предоставлять следующую информацию: наименование среды, состав среды, температура, плотность, вязкость, насыщенных паров, расход, напор, давление на входе, давление на выходе, эффективный кавитационный запас, уровень жидкости в резервуаре высотная отметка установки насоса, длина всасывающего трубопровода,фигурация арматуры и фильтров требования к материалам, категория взрывозаты и требования к непрерывной работе объекте. Чем полнее данные, тем точнее будет рекомендация по типу насоса. Если заказчик предоставляет только расход и напор, мы можем выполнить предварительный подбор, но для низкого NPSH этого недостаточно. Действительно надежный подбор должен учитывать как условия всасывания на установке, так и конструкцию насоса.

7. Заклю

Компания Jiangsu Haifa Machinery Manufacturing Co., Ltd. не просто изготавливает насосы API610 по чертежам; наша главная задача — помочьказчику решить проблемы на его объекте. Условия