Сравнение типов центробежных нефтяных, химических насосов

На данный момент времени в процессах нефтепереработки и химической отрасли среди центробежных насосов применяются 3 типа конструкции. У каждого исполнения есть свои преимущества и недостатки.

Основные типы насосов для нефтепродуктов и химических процессов:

1. Насос с двойными торцевыми уплотнением вала;
2. Герметичный насос с магнитной муфтой;
3. Герметичный насос с моноблочным гильзованным двигателем;

Выбор типа насоса связан со свойствами перекачиваемой жидкости, требованиями стандартов и опытом предприятия, на котором будут работать насосы.
Также при сравнении химических центробежных насосов можно выделить технические параметры и по ним провести сравнение:

• Уровень герметичности
• Надежность
• Класс взрывозащиты
• Ремонтопригодность
• Допустимые давления
• КПД
• Затраты на обслуживание и стоимость насоса
• Способность перекачивать жидкости с различными свойствами — (вязкость, плотность, загрязненность, полимеризация, температура)
• Возможные варианты монтажа и т.д.

Как не существует ничего универсального, так и не существует универсальных центробежных насосов. Каждый тип конструкции насоса не может в полной мере обеспечить все параметры и поэтому, наиболее правильно подбирать насос под конкретную жидкость и условия.

Насосы с двойными торцевыми уплотнениями вала не могут обеспечить полную герметичность, но могут перекачивать загрязненные жидкости. Насосы с двойными уплотнениями дороже герметичных насосов, так как к цене насоса добавляется стоимость обвязки. Эксплуатация системы обвязки торцевых уплотнений насоса требует расходов на обслуживание (балансировка, контроль герметичности, контроль и поддержание давления в системах обвязки, КИП для систем обвязки), также требуется оплачивать персонал, выполняющий эти процедуры, регулярно проводить замены самих уплотнений. Герметичные насосы лишены этих недостатков.

Насосы с магнитной муфтой более дорогие, чем насосы с гильзованным двигателем, требуют центровки ротора, но зато двигатель насоса с магнитной муфтой можно легко перематывать или быстро найти замену на аналогичный двигатель даже отечественного производства.

На сегодняшний момент существует ряд ведущих производителей насосов. В основном это американские, немецкие и японские заводы, изготавливающие насосы для перекачивания нефтепродуктов и химических жидкостей. У каждого завода есть свои преимущества и сильные стороны.

Насосы Teikoku

Сильной стороной является высокая надежность, наличие встроенного КИП и систем мониторинга состояния насоса. Герметичные насосы с гильзованным двигателем представляют собой полностью герметичную конструкцию, без уплотнения вала и, как следствие, отсутствует всякая возможность утечки. Единственным изнашивающимся элементом являются подшипники скольжения, за состоянием которых следит встроенная система мониторинга. Передача энергии на рабочее колесо происходит магнитным путем, при помощи так называемого экранированного двигателя. При необходимости насос может быть высоконапорным, многоступенчатым.

Такая конструкция делает насос удобным для перекачивания ядовитых, летучих жидкостей и синильной кислоты, фосгена, фтороводорода, монохлорной уксусной кислоты, нитрил акриловой кислоты, плавиковой кислоты, соляной кислоты, хлора, аммиака, аминов, хлорноватой сульфокислоты, гидразина, хлорной кислоты и др. Также эти насосы хорошо применимы для перекачивания пожароопасных сред — этилена, этана, пропилена, винилхлорида, теплоносителей, дифила с высоким давлением насыщенных паров. С другой стороны, данные насосы не применимы для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей.

Насосы с экранированным гильзованным двигателем, особенно в вертикальном исполнении, обладают очень компактной конструкцией, удобной при реконструкции старых насосных установок, без изменения обвязки. Корпус насоса цельнолитой, без сварных швов. Электродвигатель и насос образуют моноблок. Ротор герметичного насоса, рабочее колесо установлены на едином валу, исключающем какие-либо муфты и, как следствие, балансировки и вибрации.

Смазка ротора и подшипников производится перекачиваемой жидкостью. Статор мотора отделен от перекачиваемой жидкости защитной гильзой (экраном) из никель сплава hastelloy C/B, стойкого к коррозии. Так как гильза цельная, то отсутствует коррозия сварных швов.

Охлаждение двигателя происходит потоком перекачиваемой жидкости, либо, при высоких температурах, с помощью теплообменника. Кроме самой гильзы, обеспечивающей герметичность, дополнительной защитой обладает корпус двигателя, что гарантирует полную герметичность насоса, при работе с ядовитыми и взрывоопасными жидкостями.

Как следствие герметичные насосы имеют больший межремонтный интервал.

Также, герметичные насосы Teikoku соответствуют стандарту API 685, что гарантирует надежное перекачивание сложных и взрывоопасных жидкостей:

• перекачивание ядовитых жидкостей: кислоты, толуол, анилин, окись этилена, сероводорода и т.п.
• перекачивание жидких веществ и газов, в сверхкритических состояниях, в условиях циклов высокого давления.
• перекачивание радиоактивных жидкостей.
• перекачивание продуктов с высоким давлением паров: сжиженные углеводороды, сжиженные газы, пропан, бутан и т.д.
• жидкостей с очень низкой вязкостью (<0,1сПз)
• LPG.
• LNG.
• CNG.

Ниже приводится таблица, позволяющая сравнить преимущества и недостатки насосов герметичных с гильзованным двигателем, герметичных насосов с магнитной муфтой и насосов с двойными торцевыми уплотнениями. Данная таблица позволяет понять плюсы и минусы каждой конструкции и выбрать подходящий насос для вашей задачи.

Сравнение центробежных нефтяных химических насосов
Показатели	Герметичные насосы с гильзованным герметичным двигателем	Герметичные насосы с магнитной муфтой	Насосы с двойными торцевыми уплотнениями
Герметичность	Обеспечивается защитной гильзой и при повреждении гильзы дополнительно обеспечивается корпусом насоса. Применимы для перекачивания опасных (класс I,II,III) и взрывоопасных жидкостей	Обеспечивается одной защитной гильзой. В спец исполнении возможна установка 2-го уплотнения перед подшипником каченияПрименимы для перекачивания опасных (класс I,II,III) и взрывоопасных жидкостей	Обеспечивается двойными торцевыми уплотнениями и системой затворной жидкости или газа требующей постоянного контроля. Применимы для перекачивания опасных (класс I,II,III) и взрывоопасных жидкостей
Соответствие насосов стандартам API	Герметичные насосы с гильзованным двигателем полностью соответствуют API 685	В спец исполнении могут быть выполнены по API 685	Насосы с двойными уплотнениями могут быть выполнены по API 610
Класс взрывозащиты двигателя	Различные варианты исполнения двигателя по ATEX EExde / TE Класс зоны I – III Класс смеси Т 1 -5 Приборы контроля обеспечивают защиту от сухого хода и превышения допустимых температур не только в двигателе, но и в самом насосе.	Практически любые варианты исполнения двигателя	Практически любые варианты исполнения двигателя
Ремонтопригодность	Гильзованный двигатель более сложен в ремонте, чем обычный и чаще всего меняется на новый. Вал и защитная гильза могут самостоятельно ремонтироваться, при наличии навыков сварки по сплавам и нержавеющим сталям.	Все элементы насоса могут самостоятельно ремонтироваться, кроме магнитной муфты, требующей специальных инструментов и навыков.	Все элементы насоса могут самостоятельно ремонтироваться
Возможные напряжения питания двигателя	Стандартно 380 V, 660 V, исполнение по заказу 6000 V	380 V, 660 V, 6000 V, 10000 V и другие	380 V, 660 V, 6000 V, 10000 V и другие
Возможные типы приводов для насоса	Встроенный электрический двигатель	Электродвигатель, паровая турбина	Электродвигатель, паровая турбина, привода через редуктор
Варианты монтажа	Горизонтально, вертикально	Горизонтально	Горизонтально, вертикально, в том числе и погружное исполнение
Температура перекачиваемой жидкости	От –60 С до +400 С	От –60 С до +200 С	От -60 до +500 С
Давления корпуса насоса	Допустимое давление до 80 bar	Допустимое давление до 60 bar	Допустимое давление до 250 bar
Мощность и КПД насоса	Мощность до 250 КВТ КПД 60-70 %	Мощность до 200 КВТ КПД 60-70 %	Мощность не ограничена. КПД может доходить до 87-89 %
Способность перекачивать загрязненные жидкости	Ограниченно применимы, только при условии установки фильтров и систем промывки. Без установки данных систем произойдет повреждение защитного экрана и подшипников	Ограниченно применимы, только при условии установки фильтров и систем промывки. Возможно применение винтовых насосов с магнитной муфтой, для загрязненных жидкостей, даже без фильтров	Возможно применение при специально подобранных уплотнениях, конструкции проточной части и системах промывки. Значительно лучше применимы, в сравнении с герметичными насосами.
Варианты исполнения корпуса насоса	Стали, сплавы, титан, hastelloy	Стали, сплавы, титан, hastelloy, стекловолокно, фторопласт, тефлон, возможность различных футеровок	Стали, сплавы, титан, hastelloy, стекловолокно, фторопласт, тефлон, возможность различных футеровок
Габариты и монтаж	Возможно вертикальное и горизонтальное исполнение. Не требует обвязки, занимающей много мета. Насос компактен, может устанавливаться без рамы	Возможного только горизонтальное исполнение. Не требует обвязки, занимающей много места.		Возможного вертикальное и горизонтальное исполнение. Требуется место для установки системы обвязки, занимающей дополнительное место.
Шумы	Так как отсутствует вентилятор, насос достаточно тихий (45 — 60 dBa)	Вентилятор мотора и подшипники качения создают шумы больше 60 dBa		Вентилятор мотора и подшипники качения создают шумы больше 60 dBa
Расходы на эксплуатацию	Замена подшипников скольжения	Замена подшипников качения и подшипников качения		Замена подшипников качения и торцевых уплотнений
Допустимая вязкость перекачиваемой жидкости	До 200 cP	До 200 cP		До 600 cP
Создаваемый напор	До 600 метров	До 200 метров		До 2500 и более в спец исполнении метров
Работа при понижении давления на всасе насоса	Крайне нежелательна, так как защитная гильза и подшипники скольжения быстро выйдут из строя, из-за возникновении кавитации и исчезновения смазывающей пленки	Нежелательна		Допустима, при правильном выборе насоса и системы уплотнений
Перекачивание загазованных жидкостей	Возможна, при наличии системы вентиляции насоса	Работа насоса с магнитной муфтой невозможна, так как газ может привести к работе подшипников без смазки и их поломке		Допустимо, при правильном выборе насоса и системы уплотнений
Перекачивание жидкостей склонных к кристаллизации	Работа герметичного насоса затруднена, так как кристаллы могут повредить подшипники скольжения и защитную гильзу	Работа насоса с магнитной муфтой невозможна, так как кристаллы могут повредить подшипники скольжения и защитную гильзу		Допустима, при правильном выборе насоса и системы уплотнений
Перекачивание жидкостей склонных к полимеризации	Работа герметичного насоса затруднена, так как частицы могут вызвать “залипание” ротора, повреждение подшипников и гильзы. Частичным решением является использование рубашки обогрева	Работа насоса с магнитной муфтой затруднена, так как частицы могут вызвать “залипание” ротора, повреждение подшипников и гильзы		Допустима, при правильном выборе насоса, системы обогрева и уплотнений

Рассмотрев данную таблицу, можно сделать следующие выводы:

-применение герметичных насосов, с гильзованным двигателем, целесообразно, если контакт с перекачиваемой жидкостью опасен или нежелателен. Наиболее хорошо герметичные насосы с защитной гильзой применимы для перекачивания светлых нефтепродуктов, сжиженных газов и различных летучих, ядовитых жидкостей, обладающих следующими свойствами:

• высокое давление паров и, как следствие, риск испарения и парообразования
• взрывоопасность, опасность для здоровья человека и окружающей среды

-насосы с магнитной муфтой являются промежуточным звеном между насосами с двойными торцевыми уплотнениями и герметичными насосами с гильзованным двигателем.
Применении насосов с магнитной муфтой оправдано для средних по сложности условиях работы. Насосы с магнитной муфтой, с футерованным корпусом, хорошо подойдут для перекачивания агрессивных кислот (соляной, серной, азотной, плавиковой), щелочей, едкого натра и других агрессивных жидкостей. Также ремонтопригодность двигателя насоса с магнитной муфтой, для российских условий, является важным преимуществом. Винтовые насосы с магнитной муфтой могут перекачивать абразивные, вязкие и одновременно опасные вещества, что делает их уникальным решением для сложных химических процессов.

-насосы с двойными торцевыми уплотнениями являются более дорогим решением, чем герметичные насосы, по причине добавления к стоимости насоса цены обвязки и автоматики, но эти насосы обладают преимуществами, которых нет у герметичных насосов.

Основные преимущества насосов с двойными уплотнениями:

• способность перекачивать вязкие, загрязненные, абразивные жидкости, темные нефтепродукты;
• возможность создавать большие напоры и обеспечивать большие подачи;
• возможность использовать насос в погружном исполнении;
• полная ремонтопригодность (в России есть большой опыт самостоятельного ремонта).

За дополнительными вопросами и консультациями можно обращаться к ООО «ПромХимТех»
Телефон: 8 800 250-01-54 или 
Skype: zakaz.skype, E-mail: zakaz@promhimtech.ru