Насосы Пито

Насос с трубкой Пито (другое название - черпаковый), представляет собой насос динамического действия, способный при небольших расходах создавать значительный напор. Отличительной чертой этого типа гидравлических машин является наличие в их конструкции, как следует из названия, трубки Пито (черпака).

Трубкой Пито называют прибор для измерения динамического давления в потоке жидкости или газа. Своим названием она обязана ее изобретателю – французскому инженеру-гидравилку Анри Пито. Конструктивно это трубка L-образной формы, помещаемая в измеряемый поток так, что один конец смотрит на набегающий поток, а второй выходит вверх за пределы потока. В наиболее простом случае оба конца трубки открыты, однако выходящий за пределы потока конец может быть подключен к измерительному прибору.

Для примера возьмем канал, в котором течет жидкость, имеющая общее давление Р_об, равное сумме статического (Р_ст) и динамического (Р_дин). Если ввести в канал обычную трубку без поворота, то в точке на ее конце будет действовать только статическое давление, под действием которого жидкость в трубке поднимется на определенную высоту H_ст. В случае трубки Пито, имеющей L-образный поворот, картина будет несколько иной, так как в точке входа в трубку, помимо статического давления Р_ст, также будет действовать динамическая составляющая давления потока жидкости Р_дин, поскольку у потока есть возможность затекать в трубку. За счет этого добавления жидкость в трубке Пито поднимется выше по сравнению с обычной трубкой, и прибавка в высоте будет характеризовать динамическую составляющую давления потока H_дин = V²/(2·g), из которой можно найти скорость потока V = √(2·g·Hдин).

В отличие от обычных центробежных и поршневых насосов, которые имеют узкое окно рабочих характеристик, центробежный насос с трубкой Пито может долговременно, бесперебойно и без обслуживания работать гидравлически стабильно без пульсаций в любой точке кривой производительности.

Стандартные центробежные насосы имеют ограниченный рабочий диапазон особенно при малых расходах рабочей жидкости.

Поршневые насосы (или насосы объемного вытеснения) характеризуются высокой степенью пульсации, сложностью конструкции, ремонта и дороговизной обслуживания

Насосы с трубкой Питосвободны от этих недостатков стандартных центробежных и поршневых насосов. Это одноступенчатые насосы, которые разработаны для применения с низким расходом (от 2 м3/ч) и высоким напором (до 1900 м).

Конструкция трубки Пито обеспечивает стабильный поток без пульсаций. Способность насоса работать с низким расходом делает насос пригодным для широкого спектра применений, в том числе тех применений, где требуемый расход изменяется непрерывно. Конструкция насоса не имеет проблем с осевым усилием и его компенсации, минимальный предел потока это термостабильный поток.

В силовую схему насоса входят только две основные его рабочие части:

1) вращающийся корпус
2) стационарная всасывающая трубка и механическое уплотнение, которое уплотняет только давление всасывания, обеспечивают надежность насоса в самых требовательных применениях.

Линейка центробежных насосов с трубкой Пито разработана с учетом лучших особенностей технологии труб Пито, улучшая при этом общую конструкцию, снижая сложность деталей и уменьшая затраты в течение жизненного цикла.

Это приводит к снижению затрат Заказчика на техническое обслуживание, на запасные части, повышению надежности и, следовательно, к общему снижению затрат на «жизненный цикл» насоса.

Центробежный насос с трубкой Пито и масляной смазкой используется для тяжелых условий эксплуатации и разработан для критически важных применений, что делает его самым надежным насосом высокого давления на рынке.

К основным составным частям насосов с трубкой Пито относят неподвижный корпус, вращающийся внутри него ротор и подводящий и отводящий каналы. От прочих насосов динамического действия черпаковые насосы выделяет строение ротора и отводящего канала.

Подводящий и отводящий каналы являются составной частью корпуса и остаются неподвижными в процессе работы. Вращающийся ротор представляет собой закрытый барабан, который может быть снабжен радиальными лопатками для дополнительной турбулизации потока. Жидкость к ротору подводится в осевом направлении. В том же месте расположен отводной канал (черпак), представляющий собой видоизмененную трубку Пито. Черпак устанавливают так, чтобы его заборное отверстие располагалось на наибольшем возможном удалении от оси вращения ротора. Ротор располагают на валу, опирающемся на два подшипника.

• Жидкость поступает в насос через всасывающую линию (синего/желтого цвета) специально разработанного сменного распределительного коллектора, проходит через механическое уплотнение (механическое уплотнение находится только под давлением всасывания) и попадает в крышку ротора, где она ускоряется до скорости, идентичной скорости вращения ротора создавая жидкостное кольцо.
• Жидкостное кольцо движется с той же периферической скоростью, что и ротор, и эта движущаяся жидкость имеет скоростной напор.
• Стационарная трубка Пито в форме крыла расположена внутри ротора и имеет круглое отверстие, расположенное близко к периферийной части ротора.
• Эта трубка Пито выполняет двойную функцию.
  1) Жидкость поступает в отверстие трубки Пито на периферии вращающегося ротора, там где скорость жидкости самая большая.
  2) Когда жидкость поступает в трубку Пито (красный цвет), большая часть ее кинетической энергии преобразуется в энергию давления благодаря внутренней форме трубки Пито. Используя этот принцип работы, в одностадийном процессе могут быть получены относительно высокие давления.
• Насос генерирует свободный от пульсаций поток и имеет стабильную кривую кавитационного запаса NPSHr.

Для более полного понимания устройства и принципа работы насоса может быть взят конкретный пример насоса с трубкой Пито, выполненный по требованиям норм API 160.

Корпус данного насоса является сборной единицей и состоит из нескольких частей, скрепленных болтовым соединением. Это необходимо для возможности его сборки, а также обслуживания и ремонта. Крепление насоса к раме осуществляется через основание, имеющее соответствующие отверстия под крепеж. Также в основании расположены подшипники, на которые опирается вал ротора, и система их смазки. К силовой части рамы крепится корпус ротора, который вместе с торцевой крышкой образует пространство, где происходит вращение ротора. Оставшаяся свободная часть корпуса несет на себе входной и выходной патрубки, а также основную деталь насоса – стационарную трубку Пито.

Ротор (показанный на схеме зеленым цветом) состоит из вала, самого ротора, крышки ротора и уплотнительной ступицы. Крепление деталей друг к другу также происходит посредством болтового соединения. Крышка ротора и ступица служат для герметизации рабочего объема насоса и предотвращают попадание перекачиваемой жидкости в пространство, где происходит вращение ротора. В конкретном случае ротор не снабжен дополнительными ребрами.

Жидкость попадает в насос по линии всасывания (показана на схеме желтым цветом) после чего подается в крышку ротора. Там ей придается вращательное движение, и жидкость переходит непосредственно в ротор, образуя вращающееся жидкостное кольцо, скорость которого совпадает со скоростью ротора. При обтекании черпака (трубки Пито), часть жидкости попадает во входное отверстие трубки, где, за счет формы канала, большая часть кинетической энергии отсеченной струи переходит в потенциальную энергию напора. Далее жидкость по напорной магистрали (показана на схеме красным цветом) поступает к напорному патрубку и выводится из насоса.

Характеристики

• Большое смотровое стекло. Овальное смотровое стекло 1-1/4" делает простым и легким контроль з уровнем и состоянием масла, что имеет большое значение для срока службы подшипника.
• Порошковое покрытие отстойника масла. Наплавляемое полиэфирное покрытие – триглицидилизоцианурат – разработано для удаления загрязнений при литье и наносится на внутреннюю поверхность рамы маслоотстойника, который обеспечивает непроницаемый барьер между стальной рамой и маслом, улучшая на долгий срок качество и чистоту смазочного масла.
• Магнитная заглушка слива. Это устройство безопасности разработано для магнитного сбора повреждающих металлических загрязнений с подшипников.
• Подшипники вала, рассчитанные на работу в тяжелых условиях. Прецизионные подшипники чрезвычайно надежны и долговечны. Кроме того, они обладают дополнительными преимуществами, так как отличаются плавным ходом, пониженным образованием шума и сниженным энергопотреблением.
• Точки мониторинга. Рама силовой части насоса приспособлена для мониторинга над подшипниками и позволяет выполнить вставку резисторного датчика температуры для контроля температуры подшипника. Можно добавить по выбору участки для контроля вибрации.
• Порошковое покрытие рамы силовой части. Наплавляемое полиэфирное покрытие – триглицидилизоцианурат – разработано для удаления загрязнений при литье и наносится на внутреннюю поверхность рамы силовой части. Этот процесс позволяет добиться стойкости к химическим воздействиям. При этом не возникает пузырей, размягчений, плохого сцепления или изменения цвета. Наше порошковое покрытие стойко к воздействию солевого тумана, выветривания и влажности.

Возможные опции

Лабиринтные масляные уплотнения. Высококачественные масляные уплотнения удерживают внешние вещества, загрязняющие окружающую среду, от попадания в смазку, значительно увеличивая срок службы подшипников.

• Соответствует требованиям норм API 610;
• Имеет раму силовой части, предназначенную для работы в тяжелых условиях;
• Имеет более высокие рабочие скорости и давление
• Два года гарантии на раму силовой части
• Опции механического уплотнения и буферная система промывки уплотнений
• Соответствие нормам ЕС.

Стандартные конструкционные материалы

* Примечание: По запросу детали могут быть изготовлены и из других материалов.

Технические данные:

Насосы с трубкой Пито для тяжелого режима эксплуатации, оснащенные масляной смазкой и спроектированные для применения в экстремальных условиях, что делает их надежными насосами высокого давления на рынке.

Диапазон производительности от 30-400 галл/мин (6-100 м³/ч), давление - 1600 psi (110 бар). Надежность в самых требовательных случаях применения обеспечивается благодаря прочной силовой раме, а также наличию только двух основных рабочих деталей: 1) вращающегося корпуса и 2) стационарной заборной трубке и торцевому уплотнению, которое герметизирует только по давлению на всасе.

В отличие от традиционных центробежных и поршневых насосов с узким диапазоном эксплуатационных характеристик, предлагаемые насосы могут работать в любой точке эксплуатационной кривой без пульсации и гидравлически стабильно, что обеспечивает их многолетнюю бесперебойную работу.

Область применения:

• санитарная очистка
• установки спрыска на целлюлозно-бумажных предприятиях
• установки для очистки грузовиков
• инъекция рассола
• экологическая утилизация отходов

Принцип работы

• Жидкость поступает в насос через линию всаса (отмечена синим) манифольда специального исполнения со сменным распределением, проходит механическое уплотнение (механическое уплотнение находится только под давлением всаса) и поступает на крышку ротора, где она ускоряется до скорости идентичной скорости ротора, образуя жидкостное кольцо.
• Жидкостное кольцо перемещается с такой же окружной скоростью, что и ротор, и эта движущаяся текучая среда имеет скоростной напор.
• Стационарная крыловидная трубка Пито расположена внутри ротора и имеет круглое отверстие, расположенное рядом с периферийной частью ротора.
• Трубка Пито выполняет двойную функцию:
  1. Жидкость поступает в отверстие трубки Пито по периферии вращающегося ротора. Именно здесь ее скорость является максимальной.
  2. Когда жидкость входит в трубку Пито (отмечена красным), большая часть ее кинетической энергии превращается в энергию давления из-за внутренней формы трубки. Используя этот принцип работы, можно получить достаточно высокое давление за одноступенчатый процесс.
• Насос генерирует поток без пульсации и имеет стабильную кривую требуемого кавитационного запаса.

Характеристики

• Лабиринтные масляные уплотнения. Высококачественные масляные уплотнения предотвращают попадание загрязняющих веществ из внешней среды в смазочную, что сильно продлевает срок службы подшипников.
• Большое смотровое стекло. Смотровое стекло в виде иллюминатора 1-1/4” упрощает мониторинг за уровнем масла и его состоянием, что является критическим для срока службы подшипника.
• Футеровка маслосборника с порошковым покрытием. Обработка c наплавляемым полиэстером TGIC (триглицидилизоцианурат) предназначена для удаления примесей с отливок и применяется к внутренней поверхности маслосборника силовой рамы, обеспечивая непроницаемый барьер между железной рамой и маслом, улучшая качество и чистоту смазочного масла в долгосрочной перспективе.
• Магнитная сливная пробка. Эта мера безопасности предназначена для сбора приносящих вред металлических загрязняющих веществ с подшипников магнитным способом.
• Подшипники вала, предназначенные для тяжелого режима эксплуатации. Прецизионные подшипники обладают чрезвычайно высокой надежностью и сроком службы, а также имеют дополнительные преимущества такие, как плавная работа, сокращение шума и сниженное потребление электроэнергии.
• Места мониторинга Силовая рама обладает возможностью мониторинга подшипника и позволяет установить РТД для мониторинга температуры подшипника, а также могут быть добавлены опциональные зоны для мониторинга вибрации.
• Силовая рама с порошковым покрытием. Обработка наплавляемым полиэстером TGIC (триглицидилизоцианурат) предназначена для удаления примесей с отливок и применяется ко всей поверхности силовой рамы. Эта обработка делает корпус химически стойким и предотвращает вздутие, размягчение, обесцвечивание или потерю сцепления покрытия. Наше порошковое покрытие обеспечивает сопротивление солевому туману, атмосферному воздействию и влажности.

Преимущества:

• Высокий напор при малом расходе

Данное преимущество обеспечивается наличием в конструкции насоса трубки Пито. Сравнительно небольшие размеры входного отверстия Трубки дают малый общий расход, а конструкция трубки позволяет нагнетать большой напор в отводимом объеме перекачиваемой среды.

- Упрощенная конструкция

В отличие от вихревых насосов, вместе с которыми черпаковые занимают схожую нишу использования, где требуется строгое соблюдение зазоров между статором и ротором, насосы с трубкой Пито предъявляют значительно меньшие требования к точности зазоров, что упрощает их проектирование и производство. Если сравнивать черпаковые насосы с насосами объемного действия, которые также способны создавать значительные напоры при малых расходах, то в ряде случаев так же наблюдается значительная разница в сложности изготовления, плюс к тому у насосов с трубкой Пито нет проблем с неравномерностью подачи.

- Повышенные кавитационные качества и КПД

Вновь данные преимущества относятся только к сравнению с вихревыми насосами, что нисколько не умаляет их значимости, поскольку черпаковые насосы во многих случаях выступают именно в качестве более рациональной замены.

- Химическая и нефтехимическая промышленность

Насосы с трубкой Пито находят применение в химических производствах, где требуется подавать малые объемы жидкости под большим давлением (подача охладителя в систему охлаждения или реагента в аппарат, где осуществляется непрерывная реакция синтеза).

- Перекачивание сжиженных газов

С помощью черпаковых насосов могут перекачиваться различные сжиженные углеводороды, такие как пропан, бутан и т.д., а также их смеси.

- Перекачивание жидкостей с твердыми включениями и жидких металлов

Насосы Пито находят широкое применение в различных областях промышленности, включая:

• Нефтеперерабатывающую промышленность;
• Исходное сырье для углеродной сажи;
• Фармацевтические фабрики
• Производство электроэнергии
• Пылеудаление
• Дробление и замачивание бумаги
• Удаление окалины со стали
• Обратный осмос на заводах и плавучих сооружениях
• Фабрики по производству птицы и пищевых продуктов - очистные сооружения
• Защита окружающей среды

Насосы Пито применяются для очистки, удаления окалины, питания реакторов, питания котлов, для перекачивания и технологического применения, для систем создания или поддержания повышенного давления, для систем орошения.

Рабочие и проектные данные

Эксплуатационные данные насоса

Конструкция насоса

Материалы конструкции

Тестирование и инспекции:

Объем поставки

• Насос горизонтальный консольный
• Мультипликатор
• Электродвигатель 55 кВт
• Опорная рама
• Упругие муфты с защитой
• Термометры сопротивления PtlOO Эталон 3-провода 6м - 8 шт.
• Обратные фланцы (аналог Ст 20), прокладки, крепеж
• Запасные части для пуска, гарант срока и на 3 года эксплуатации в том числе:
  1. Механическое уплотнение в сборе
  2. Комплект прокладок
  3. Комплект подшипников
  4. (8x) болтов трубки Пито
  5. Трубка пито
• Покраска
• Тестирование на заводском стенде
• Документация в соответствии с приложением Ж

Комментарии по доп требованиям:

1. Макс возможный дифф напор 700 м , макс давление на закрытой задвижке составляет 111 %.
2. Насос рассчитан на макс плотность жидкости 1000 кг/м³
3. В наличии дренажное присоединение с отсечным краном. Ротор самовентилируемого дизайна, внешнее присоединение не требуется.
4. Применяются подшипники FAG или SKF.
5. Обратные фланцы Ст 20, прокладки, крепеж. Исполнение фланцев будет уточнено.
6. 8 шт термометра сопротивления Pt100 НСХ Эталон для насоса, мультипликатора и мотора.
7. Запасные части указаны выше
8. Документация в соответствии с приложением Ж
9. Соответствует следующим стандартам:
   Директива 98/37/EC и 2006/42/EC 'Директива по машиностроению'
   Директива 2006/95/E 'Директива по низкому напряжению'
   BS EN 809:1998 - Насосы и насосные агрегаты для жидкостей - Общие требования безопасности
   BS EN 60204-1:2006 - Безопасность оборудования - Электрооборудование машин Часть 1: Общие требования
   BS EN ISO 12100-1:2003 Безопасность оборудования - Основные понятия, общие принципы проектирования Часть 1: Основная терминология, методология
   BS EN IS012100-2:2003 Безопасность оборудования - Основные понятия, общие принципы конструирования Часть 2: технические принципы
   BS EN ISO 13857:2006 - Расстояния безопасности для предотвращения опасных зонах было достигнуто, чтобы предотвратить путем верхних и нижних конечностей
   BS EN 349:1993 Безопасность оборудования - Минимальные расстояния для предотвращения защемления частей человеческого тела.
   Согласован с ГОСТ, ПБ и ТУ РФ.

Исходные данные:

Рабочая жидкость и ее свойства

Требования к техническим характеристикам насоса

Предлагаемое оборудование:

Горизонтальный центробежный насос

Рабочая жидкость и ее свойства:

Технические характеристики:

Конструкционные характеристики:

Электродвигатель:

Материальное исполнение:

График рабочих характеристик насоса

Типовой чертеж насоса

Рабочие условия

Конструкция насоса

Материалы конструкции

Тестирование и инспекции

Объем поставки

• Насос горизонтальный консольный
• Мультипликатор
• Электромотор 55 кВт
• Опорная рама
• Упругие муфты с защитой
• Термометры сопротивления Pt100 Эталон – 8 шт.
• Дренажное присоединение корпуса насоса
• Обратные фланцы, прокладки, крепеж
• Запасные части для пуска, гарант срока и на 3 года эксплуатации в т.ч.:
  a. Механическое уплотнение в сборе
  b. Комплект прокладок
  c. Комплект подшипников
  d. 8 болтов трубки Пито
  e. Трубка Пито