Рис. 8. Несоосность фланцев насоса и трубопровода

Автор: В.А. Нициевский (ЗАО «Гидродинамика»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №4/2014

ЗАО «Гидродинамика» основано в 1993 г. группой специалистов Института ядерной энергетики Академии Наук Беларуси, имеющих многолетний опыт разработки и изготовления насосного оборудования для ядерных энергетических установок средней мощности.

Основное направление деятельности организации – разработка, изготовление и сервисное обслуживание герметичных динамических насосных агрегатов (ГДМ) с приводом ротора насоса через магнитную муфту. Данная конструкция исключает выход вала ротора за пределы проточной части насоса и, соответственно, исключает необходимость его уплотнения (рис. 1), в качестве приводов применяются стандартные асинхронные электродвигатели.

В настоящее время разработаны и выпускаются насосные агрегаты с потребляемой мощностью от 5,5 до 630 кВт; с диапазоном напоров от 25 до 1200 м и диапазоном подач от 5 до 1250 м3/ч.

Рис. 1. Схема насосного агрегата с магнитной муфтой: 1 – корпус насоса; 2 – вал насоса; 3 – рабочее колесо; 4 – внутренняя магнитная полумуфта; 5 – герметичный экран; 6– внешняя магнитная полумуфта; 7	– приводной электродвигатель
Рис. 1. Схема насосного агрегата с магнитной муфтой: 1 – корпус насоса; 2 – вал насоса; 3 – рабочее колесо;
4 – внутренняя магнитная полумуфта; 5 – герметичный экран;
6 – внешняя магнитная полумуфта;
7 – приводной электродвигатель

Выпускаются два основных типа насосных агрегатов:

  • ГДМ – с горизонтальным расположением оси насоса (рис. 2);
  • ГДМП – с вертикальным расположением оси насоса (полупогружные), рис. 3.
Рис. 2. Насосные агрегаты ГДМ с горизонтальным расположением вала
Рис. 2. Насосные агрегаты ГДМ с горизонтальным расположением вала
Рис. 3. Полупогружной насосный агрегат ГДМП
Рис. 3. Полупогружной насосный агрегат ГДМП

Руководствуясь практической и статистической информацией, накопленной за многолетний период сервисного обслуживания и подконтрольного наблюдения за эксплуатацией насосных агрегатов ГДМ, можно выделить ряд объективных и субъективных факторов, негативно влияющих на эксплуатационную надежность.

Эксплуатация насосных агрегатов за пределами допустимого (паспортного) диапазона подач

Диапазон подач «влево» от рабочего (паспортного) диапазона (рис. 4) сопряжен с нестабильностью потока перекачиваемой жидкости (одному значению напора Н могут соответствовать две производительности Q [Q1(H0) = Q2(H0), Q1(H1) = Q2(H1)],…) и неэффективностью использования энергетических ресурсов (низкий КПД).

Рис. 4. Работа насосного агрегата за пределами допустимого (паспортного) диапазона подач
Рис. 4. Работа насосного агрегата за пределами допустимого (паспортного) диапазона подач

Диапазон подач «вправо» от рабочего (паспортного) диапазона сопряжен с перегрузками деталей и узлов проточной части и приводных исполнительных устройств (магнитная муфта и электродвигатель).

Основными предпосылками, вызывающими эксплуатацию с приведенными несоответствиями, являются:

  • применение насосных агрегатов с параметрами, выбранными на перспективу развития технологического объекта в сторону увеличения производительности;
  • уменьшение объемов перекачивания из-за уменьшения объемов добычи;
  • пусконаладочные работы и опытно-промышленная эксплуатация новых производственных объектов на стадиях опробования и отработок технологических процессов; отсутствие связи АСУП с граничными значениями по рабочему (паспортному) диапазону подач насоса;
  • отсутствие требований о необходимости руководствоваться паспортной характеристикой насосного агрегата или неумение руководствоваться ею персоналом, контролирующим технологический процесс.

Параллельная работа нескольких насосных агрегатов

При предполагаемой параллельной эксплуатации насосных агрегатов проектные и эксплуатирующие организации не уделяют должного внимания анализу возможности обеспечения параллельной работы (или вообще пренебрегают им), заключающегося в проверке двух основных случаев:

  • сопоставление характеристик насосов (HQ)1 и (HQ)2 между собой (рис. 5), когда для возможности запуска в параллельную работу второго насоса напор первого (работающего) насоса Н1 должен быть ниже напора холостого хода Н0 второго (запускаемого) насоса (здесь Н0 – напор при работе насоса на закрытую напорную задвижку);
  • сопоставление характеристик насосов с характеристиками сети (рис. 6). При характеристике сети «Сеть I» обеспечена работа как одиночного насоса (HQ)1, так и двух параллельно работающих насосов (HQ)1+2; если при параллельной работе насосов характеристика сети принимает вид «Сеть II», то суммарный рабочий диапазон будет ограничен участком характеристики b–a; если при параллельной работе насосов характеристика сети принимает вид «Сеть III», то суммарный рабочий диапазон будет ограничен участком характеристики Н0–b, в таком случае параллельная работа двух насосов нецелесообразна.
Рис. 5. Сопоставление характеристик насосов между собой
Рис. 5. Сопоставление характеристик насосов между собой
Рис. 6. Сопоставление характеристик насосов с характеристиками сети
Рис. 6. Сопоставление характеристик насосов с характеристиками сети

При эксплуатации насосов у обслуживающего персонала часто отсутствуют характеристики и регламент запуска насосов в параллельную работу. В технических заданиях на проектирование и изготовление насосных агрегатов не указываются требования по обеспечению их одновременной работы. Для разработчика насосов данный аспект весьма важен, так как от этого во многом зависит конструкция проточной части проектируемого и изготавливаемого насоса – формирование напорной характеристики (минимизация неустойчивой зоны на малых подачах) и/или определение рационального рабочего диапазона подач для возможности эксплуатации насосов в параллельной работе.

Проблемы при пусконаладочных работах на новых установках

Одной из проблем, являющихся причиной отказов насосов в начале эксплуатации, является загрязненность входных (всасывающих) трубопроводов отходами монтажных работ: сварочная окалина, остатки сварочных материалов, вырезаемые участки трубопроводов и др (рис. 7). На первых этапах начала эксплуатации критична загрязненность на участке от входного фильтра до входа в насос, когда оставшиеся отходы попадают в дроссельные зазоры. Это приводит к заклиниванию насоса, мгновенному засорению, а порой и разрушению фильтрующих элементов на насосе; перекрытию технологических каналов в полости насоса, что существенно влияет на работоспособность подшипников скольжения и магнитной муфты.

Рис. 7. Загрязненность входных (всасывающих) трубопроводов отходами монтажных работ: а – сварочная окалина;
Рис. 7. Загрязненность входных (всасывающих) трубопроводов отходами монтажных работ: а – сварочная окалина;
Рис. 7. Загрязненность входных (всасывающих) трубопроводов отходами монтажных работ: б – остатки сварочных материалов
Рис. 7. Загрязненность входных (всасывающих) трубопроводов отходами монтажных работ: б – остатки сварочных материалов

Другой проблемой является не соответствующий требованию Руководства по эксплуатации монтаж рам насосных агрегатов на фундаментах, при котором рама должна опираться на фундамент всем периметром, а на практике остается только на установочноопорных платиках, в результате чего ухудшаются вибрационные характеристики и предъявляются претензии к прочности рам.

Также к проблеме можно отнести некачественную обвязку насосных агрегатов трубопроводами, при которой возникают недопустимые напряжения на корпус насоса от несоосности фланцев насоса и подводящих и напорных трубопроводов (рис. 8).

Рис. 8. Несоосность фланцев насоса и трубопровода
Рис. 8. Несоосность фланцев насоса и трубопровода

Несоответствие организации мониторинга эксплуатационных параметров требованиям Руководства по эксплуатации

Во многих случаях игнорируется организация контроля засоренности магнитно-сетчатых фильтров, входящих в состав насосного агрегата ГДМ. В результате при засорении фильтра неочищенная жидкость поступает в подшипники скольжения и на магнитную муфту со всеми вытекающими последствиями.

Эксплуатация насосов осуществляется с отключенными блокировками, часто из-за того, что неизвестны их граничные значения или производится отработка технологического процесса;

Вместо требуемого автоматического (дистанционного) контроля давления на входе в насос применяется локальный контроль показывающим прибором, исключающий возможность оперативного вмешательства АСУП или оператора в технологический процесс. Автоматический контроль давления на входе в насос исключительно важен для соблюдения условия безкавитационной работы насоса и обеспечения работоспособности магнитной муфты.

Техническое обслуживание

При эксплуатации насосных агрегатов ГДМ не соблюдается периодичность обслуживания. Особенно важно соблюдение периодичности обслуживания магнитносетчатых фильтров и магнитной муфты с очисткой каналов подвода/отвода жидкости, поскольку магнитная муфта пока остается узлом, наиболее уязвимым к загрязнению и к работе без достаточного объема охлаждающей жидкости. Большая часть отказов происходит именно по этим причинам.

О важности диалога между изготовителем и потребителем продукции

Получая достоверную информацию об эксплуатационной надежности оборудования с мест эксплуатации от потребителей, изготовитель имеет возможность проводить анализ удовлетворенности продукцией и вырабатывать соответствующие мероприятия по ее повышению.

Сегодня изготовленная нашим предприятием продукция проделывает достаточно длинный путь от изготовителя до конечного потребителя, имеет многочисленные регионы поставок, как на территории Российской Федерации, так и в странах СНГ, поэтому отследить места и условия ее эксплуатации без помощи непосредственных потребителей затруднительно.

Для нас, изготовителей продукции, очень важна любая информация от ее потребителей. Эта информация (независимо от ее характера – позитивная или негативная) является стимулирующей мотивацией и мощным двигателем для повышения надежности выпускаемой нами продукции и, в конечном итоге, удовлетворенности потребителей. Особенно нам интересна объективная достоверная информация по происходящим отказам в совокупности с обстоятельствами их наступления.

Это позволяет наиболее объективно выявлять недостатки, вызывающие такие отказы или несоответствия, допущенные при эксплуатации продукции, и вырабатывать мероприятия по их устранению и недопущению повторений. Нам интересны критические замечания и предложения по качеству нашей продукции, объективная оценка качества нашей работы.