1. Введение
Песковсасывающий насос — это насос, предназначенный для транспортировки песчаного шлама, обычно выполненный в виде центробежного насоса. Эти насосы обладают инновациями как в гидравлической, так и в конструктивной части. Проходные части насоса изготовлены из высокохромового износостойкого сплава методом литья, что обеспечивает высокую эффективность, энергосбережение, отличную износостойкость и надежную работу.
Песковсасывающие насосы подходят для перекачки сильно абразивных шламов, содержащих твердые частицы, такие как песок, раствор, илы и шлак. Они способны работать с твердо-жидкостными смесями с концентрацией до 60%, что делает их идеальным оборудованием для добычи, транспортировки и выгрузки песка. В зависимости от конкретных условий эксплуатации пользователи могут выбирать между одиночным насосом или несколькими насосами, соединенными последовательно для работы на большие расстояния.
Первым шагом при выборе подходящего пескового насоса является эффективное общение с заказчиком. Поскольку существует множество моделей песковых насосов с разной конструкцией и конфигурацией, каждая из которых предназначена для определенных условий работы, очень важно подробно изучить условия на объекте заказчика для правильного подбора насоса.
Основные сведения, которые необходимо собрать:
- Размер зерен песка,
- Наличие мусора или крупной гальки,
- Содержание ила в песке,
- Суточный объем перекачиваемого песка,
- Дистанция подачи,
- Работа происходит в реке или озере и есть ли источник воды,
- Требуется ли использование дноуглубительного судна для перевозки насоса,
- Наличие доступа к электропитанию на рабочем месте.
Чем детальнее будет собрана информация, тем точнее можно подобрать модель насоса, что гарантирует удовлетворение эксплуатационных требований заказчика.
После глубокого анализа конкретных требований заказчика следующим шагом является рекомендация подходящей модели насоса. Для этого необходимо хорошо знать эксплуатационные характеристики различных типов песковых насосов. Каждая модель имеет свои сильные стороны и преимущества. Только тщательное понимание этих особенностей позволит предложить заказчику наиболее подходящее и экономичное решение.
2. Конструктивные и эксплуатационные особенности шести основных типов песковых насосов
2.1 Амфибийный песковсасывающий насос PNS — конструктивные особенности:
- Серия насосов PNS состоит преимущественно из корпуса насоса, рабочего колеса, износной пластины, крышки насоса, опорной рамы и подшипникового узла.
- Корпус насоса, рабочее колесо и износная пластина могут изготавливаться из серого чугуна, литой стали, высокохромового износостойкого сплава или неметаллических износостойких материалов. Клиенты могут выбирать материал в зависимости от специфики применения при оформлении заказа.
- Уплотнение вала выполнено сальниковым, при этом в сальниковую камеру подается вода под высоким давлением для промывки и обеспечения стабильной работы насоса.
- При взгляде с входного патрубка направление вращения — против часовой стрелки, выход расположен справа по горизонтальной оси, но может быть повернут на 360° для соответствия требованиям конкретного объекта.
2.2 Погружной песковсасывающий насос — конструктивные особенности:
- Устройство выполнено по схеме «сухой мотор — нижний насос». Мотор защищен механическими уплотнениями, что эффективно препятствует попаданию воды высокого давления и загрязнений в камеру мотора.
- Помимо основного рабочего колеса, установлен мешающий рабочее колесо для разрыхления осадка на дне и перевода его в шлам для откачки.
- Основные контактирующие с рабочей средой детали, такие как рабочее и мешающее колеса, изготовлены из высокоизносостойких материалов, обеспечивающих отличную стойкость к абразивному и коррозионному износу, неприхотливость к засорению и высокую производительность по крупным твердым частицам.
- Не ограничен высотой всасывания, обладает высокой эффективностью извлечения иловых отложений и более полной очисткой.
- Не требует дополнительного вакуумного насоса, что снижает инвестиционные затраты.
- Нет необходимости в вспомогательных устройствах перемешивания или распыления, что упрощает эксплуатацию.
- Поскольку мотор находится под водой, отсутствует необходимость в сложной защите поверхности или монтаже, что облегчает эксплуатационное обслуживание.
- Мешающее колесо непосредственно контактирует с поверхностью осадка, позволяя контролировать концентрацию шлама за счет регулировки глубины погружения, обеспечивая гибкое управление концентрацией.
- Работая полностью под водой, оборудование не создает шума и вибраций, что обеспечивает более чистую рабочую среду.
2.3 Насос для крупных частиц — конструктивные особенности:
- Состоит из головки насоса, уплотнительного узла, подшипникового узла и опорной рамы.
- Все проточные части (корпус, рабочее колесо, передняя и задняя износные пластины, вспомогательное колесо, сальниковая камера и др.) выполнены из литых износостойких сплавов высокой прочности, обеспечивающих отличную коррозионную стойкость, обработку крупных частиц и длительный срок службы.
- Широкие проходные каналы гарантируют отличную кавитационную устойчивость, высокую эффективность и сильную износостойкость.
- Смазка подшипников осуществляется тонким маслом, предусмотрена система водяного охлаждения для продления срока службы подшипников.
- Передача осуществляется с помощью ременного привода, эластичной муфты или редукторного привода. Разнообразие скоростей и конструкций позволяет насосу работать с максимальной эффективностью в различных жестких условиях.
2.4 Универсальный песковсасывающий насос — конструктивные особенности:
- Серия DS имеет двухслойную металлическую конструкцию с вертикальным разрезом корпуса. Выходной патрубок регулируется с шагом 45 градусов.
- Уплотнения вала подбираются в зависимости от условий эксплуатации: используются уплотнение вспомогательного рабочего колеса, сальниковое или механическое уплотнение.
- Применяются закрытые рабочие колеса для высокой износостойкости и эффективности насоса.
- Обычно рабочее колесо имеет пять лопастей, что обеспечивает высокую напорную характеристику и пригодность для длинных дистанций подачи.
2.5 Вертикальный песковсасывающий насос — конструктивные особенности:
- Насос состоит из корпуса, рабочего колеса, износной пластины, крепления мотора и подшипникового узла.
- Уплотнение вала выполнено резиновым масляным сальником с каркасом. Сальниковая камера отделена от нижнего подшипника, масляный сальник предотвращает попадание осадка в подшипник, что продлевает срок его службы.
- При взгляде с входа рабочего колеса направление вращения против часовой стрелки.
- Вспомогательное рабочее колесо снижает обратное давление и осевую нагрузку, препятствует попаданию мусора в камеру уплотнения, снижая износ и увеличивая срок службы уплотнения.
- Проточные части изготовлены из износостойкого чугуна с высокой твердостью и прочностью, что обеспечивает износостойкость и срок службы в 2–3 раза выше, чем у обычных материалов.
- Обычно используется в сочетании с высоконапорными водяными насосами для гидравлической рекультивации или засыпки.
2.6 Насос высокой производительности — конструктивные особенности:
- Главным преимуществом является высокая производительность. По сравнению с другими моделями, он имеет широкие проходные каналы и мощное всасывание, обеспечивая большую производительность при той же мощности.
- Проточные части выполнены из чугуна или износостойких сплавов с отличной износостойкостью.
- Компактный, легкий и маневренный, подходит для работы в сложных условиях.
- Используется открытое рабочее колесо для предотвращения засорения и высокой эффективности подачи, способное работать с различными средами.
- Представлен в широком ассортименте моделей и размеров, совместим как с дизельными двигателями, так и с электромоторами, отличается высокой эффективностью и проверенными конфигурациями.
Визуально сравнивая внешнюю конструкцию каждого типа насоса, можно быстро выявить их отличия. Внутри же каждый тип обладает уникальными эксплуатационными характеристиками. Только полное понимание этих конструктивных особенностей позволит точно подобрать насос для заказчика. После выбора модели в соответствии с условиями работы следующим шагом является определение основных параметров, таких как производительность и напор, которые имеют решающее значение для удовлетворения требований заказчика по выходной мощности и дальности подачи.
3. Параметры производительности пескового насосного агрегата
3.1 Скорость потока
Скорость потока (м/с) рассчитывается по формуле:
Flow Velocity (m/s) = [Volumetric Flow Rate (m³/h) ÷ Cross-sectional Area of Pipe (m²)] ÷ 3600
Когда рабочая среда содержит осадок, крайне важно поддерживать соответствующую скорость пульпы в трубопроводе. В отличие от насосов для чистой воды, как слишком низкая, так и слишком высокая скорость вызывают проблемы.
- Если скорость слишком низкая, частицы песка оседают и накапливаются внутри трубы, что увеличивает концентрацию пульпы в насосной камере. Это ускоряет износ рабочего колеса и может привести к засорению трубопровода или насоса в тяжелых случаях.
- Если скорость слишком высокая, возникает повышенное сопротивление трубопровода, уменьшается расход и эффективность перекачки, а также возрастает риск засорения.
Поэтому при проектировании и выборе насоса рабочий расход должен соответствовать диаметру трубы. В большинстве случаев рекомендуется скорость потока пульпы от 2 до 3 м/с.
3.1.1 Основные рекомендации по выбору скорости потока
- При высокой удельной массе твердых частиц выбирается более высокая скорость потока; при низкой удельной массе – более низкая скорость.
- При крупном размере частиц выбирается более высокая скорость; при мелком размере – более низкая скорость допустима.
- При высокой концентрации пульпы скорость увеличивается; при низкой концентрации – уменьшается соответственно.
3.2 Напор (высота подъема)
При выборе напора пескового насоса необходимо учитывать три основных фактора: высоту подъема, потери в трубопроводе и запас по напору.
- Высота подъема — фактическая вертикальная разница высот между насосом и точкой сброса.
- Потери в трубопроводе значительно зависят от внутреннего диаметра трубы и скорости потока среды. Другие факторы включают:
- Материал трубы (и коэффициент трения внутренней поверхности),
- Концентрация пульпы,
- Вязкость пульпы,
- Длина трубопровода,
- Количество и углы изгибов,
- Клапаны и трубопроводная арматура.
Скорость потока (м/с) | Диаметр трубы (DN50) | Диаметр трубы (DN75) | Диаметр трубы (DN100) | Диаметр трубы (DN125) | Диаметр трубы (DN150) | Диаметр трубы (DN200) |
2.0 | 9.5 | 6.3 | 4.2 | 3.3 | 2.7 | 1.9 |
3.0 | — | 14 | 9.5 | 7.5 | 6.2 | 4.3 |
Из сравнительной таблицы ясно, что меньший диаметр трубы приводит к большим потерям давления, а более высокая скорость потока увеличивает сопротивление. Поэтому заменять одну большую трубу несколькими меньшими с эквивалентной площадью сечения не рекомендуется — это приведёт к значительно большим потерям.
- Запас по напору: По практическому опыту, потери в трубопроводе для песковых насосов обычно оценивают как вдвое большие, чем для трубопроводов с чистой водой. При неопределённых или сложных условиях эксплуатации рекомендуется предусмотреть запас по напору при выборе насоса для обеспечения надёжности работы в разных условиях.
4. Кейсовое исследование
Исходные данные по условиям работы, предоставленным заказчиком:
- Известный объём сухого песка в час — 60 м³, следовательно, расход насоса Q ≈ 330 м³/ч;
- Вертикальная высота перепада △H = 4 м;
- Длина трубопровода L = 550 м;
- Плотность суспензии Sm = 1,3;
- Предполагается отсутствие изгибов в трубопроводе.
Этап 1 — определение скорости потока и диаметра трубопровода:
① Средняя скорость потока рассчитывается по формуле:
V = (π × D² / 4) × Q / 3600 = 3.14 × 0.2 × 0.2² × 330 = 2.92 м/с
② Рекомендуемый внутренний диаметр трубопровода для транспортировки: 200 мм.
Этап 2 — расчет напора:
① Потери напора в трубопроводе вычисляются по формуле:
Hfl = 0.016 × D × L × 2g × V² / V
= 0.016 × 0.2 × 550 × 2 × 9.8 × 2.92 × 2.92
= 19.141 м
② Итоговый напор насоса с учётом высоты перепада и запаса:
H = (Hfl + △H) × 1.1 = (19.141 + 4) × 1.1 = 25.455 м ≈ 26 м.
Этап 3 — выбор модели насоса:
- Расход Q = 330 м³/ч;
- Напор H = 26 м;
- Выбранная модель пескового насоса: ZS200;
- Скорость вращения: n = 1150 об/мин;
- КПД: 60%.
Этап 4 — расчет необходимой мощности:
① Известная плотность суспензии Sm = 1.3
② Мощность по формуле:
Pm = 102 × η × Q × H × Sm / 3.6 = 102 × 0.63 × 330 × 26 × 1.3 / 3.6 = 50.626 кВт
③ Фактическая мощность насоса с учётом коэффициента запаса:
P = Pm × 1.1 = 50.626 × 1.1 = 55.688 кВт ≈ 75 кВт.
Резюме рекомендаций нашей компании:
- Модель пескового насоса: ZS200 для всасывания крупных частиц;
- Скорость вращения: n = 1150 об/мин;
- Электродвигатель: Y280S-4 / 75 кВт / 380 В, эквивалент 120 л.с.;
- Привод: CRZ (ременная передача с общей базой);
- Уплотнение: набивное;
- Рабочие части изготовлены из высокохромового сплава A05 (KmTBCr27);
- Максимально допустимый размер частиц: 127 мм;
- Масса насоса: 1350 кг;
- Масса двигателя: 562 кг.
5. Заключение
Выбор пескового насосного агрегата — это комплексный процесс, зависящий от множества факторов, включая рабочие условия, требования заказчика и характеристики насоса. Компания OCEAN Pump является международно признанным производителем и поставщиком высококачественных песковых насосов, драгировочных насосов, шламовых насосов и сопутствующего оборудования.
Наша техническая команда с 1990-х годов занимается разработкой, подбором и применением насосной техники для дноуглубительных работ на реках, осушения земель, транспортировки хвостов и других задач. Благодаря богатому опыту, передовым технологиям и внимательному обслуживанию мы заслужили доверие множества клиентов.
Компания OCEAN Pump специализируется на песковых насосах уже более 20 лет, предоставляя не только качественную продукцию и комплексные отраслевые решения, но и услуги по монтажу непосредственно на объекте.
По всем вопросам, связанным с дноуглублением, песковыми насосными решениями или проблемами с оборудованием, пожалуйста, обращайтесь к нам в любое время.
Написано
WREN YAO
Tai’an OCEAN Pump Co., Ltd
Электронная почта: wren@tsbeng.com
WhatsApp: +86 17515298917
