Авторы: К. Паули (KSB AG), О.В. Исупова, К.В. Ерохин (ООО «КСБ»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №2/2016
Что получится, если объединить мощный двигатель с высокоэффективной проточной частью? Насос серии Ecochem, герметичный насос с гильзованным электродвигателем – новое слово в насосной технике.
Различные конструктивные исполнения обеспечивают повышенную надежность агрегата и позволяют воспользоваться рядом важных преимуществ.
Совершенствуя серию химических насосов, концерн KSB регулярно представляет миру новейшие конструкторские разработки: в 2012 г. на рынок вышел насос MegaCPK с более высоким КПД и улучшенными гидравлическими характеристиками по сравнению со своими предшественниками – стандартными химическими насосами CPK и CPKN, которые выпускались более 50 лет. Более 15 лет KSB производит насосы с гильзованным электродвигателем серии Secochem на базе гидравлик насоса CPKN. В 2014 г. состоялся успешный дебют насоса с магнитной муфтой серии Magnochem B, созданного на основе ставших бестселлерами насоса с магнитной муфтой Magnochem A и химического насоса MegaCPK.
И, наконец, в 2015 г. появляется насос с гильзованным электродвигателем серии Ecochem. Создавая насос новой серии, инженеры KSB трудились в тесном сотрудничестве со своими японскими коллегами из компании Nikkiso, которые без преувеличения занимают лидирующие позиции в мире по производству герметичных насосов с гильзованным электродвигателем. «Мы соединили мощный герметичный электродвигатель Nikkiso с высокопроизводительной гидравликой насоса MegaCPK, использовав подшипники скольжения уникальной конструкции от насосов Magnochem и Secochem.
Таким образом, мы утроили преимущества для своих заказчиков: с одной стороны, абсолютная надежность, с другой – гарантированная защита от протечек, с третьей – увеличенный ресурс агрегата, а также обширная линейка типоразмеров», – объясняет д-р Ноберт Каструп, руководитель конструкторского отдела концерна KSB.
Герметичный насос с гильзованным электродвигателем серии Ecochem предназначен для транспортировки опасных, агрессивных, легковоспламеняющихся и взрывоопасных жидкостей.
Он применяется и для перекачивания сред высокой токсичности, сред с критически высокими или низкими температурами, а также летучих или ценных жидкостей. Насосы Ecochem найдут свое применение в технологических процессах нефтеперерабатывающих заводов, нефтехимических комбинатов, химических предприятий и других производств, где температура перекачиваемой среды до 400°C.
Одним словом, они нужны везде, где первостепенным требованием является надежность и экологическая безопасность.
В зависимости от области применения насосы Ecochem поставляются в четырех исполнениях. Базовое исполнение, так называемые насосы Ecochem типа HN, охватывает большинство стандартных применений в химической промышленности. «Термин «стандарт» может ввести в заблуждение в данном контексте. Мы говорим об опасных, горючих жидкостях, а также других агрессивных и токсичных средах, для перекачивания которых обычные стандартные химические насосы должны комплектоваться двойным торцовым уплотнением», – так д-р Каструп описывает варианты стандартного применения насосов Ecochem.
Тип HN, который применяется при температуре перекачиваемой среды ниже 180°C, был разработан также с учетом стоимости жизненного цикла. Его главным преимуществом является сочетание оптимизированной проточной части и высокоэффективного двигателя. Гидравлика герметичного насоса
Ecochem унаследована от химического насоса MegaCPK, который ранее был оптимизирован, что повысило производительность агрегата на 19% по сравнению с предыдущими моделями. Таким образом, заказчик может выбирать насос меньшего типоразмера, снижая тем самым инвестиционные затраты.
Все данные преимущества также свойственны насосам Ecochem. Примечательным является то, что за прошедшие три года с момента выпуска на рынок насоса MegaCPK зарегистрировано наименьшее число гарантийных случаев и обращений в сервисную службу в истории компании. Это еще раз подтверждает высочайшую надежность и качество поставляемых агрегатов.
А если усложнить условия эксплуатации?
По словам разработчика насоса г-на Каструпа, еще больший интерес представляют модели, предназначенные для таких областей, которые выходят за пределы стандартного химического применения. Например, применение насоса типа НТ высокотемпературного исполнения расширяет температурный диапазон перекачиваемых сред до 400°C. Такие экстремальные условия эксплуатации требовали дополнительных конструкционных доработок: пришлось отделить пространство двигателя от гидравлической части, добавить вспомогательное рабочее колесо, которое будет охлаждать жидкость в роторной камере через теплообменник.
При обычных условиях эксплуатации жидкость попадает в роторную камеру электродвигателя: одна часть потока смазывает и охлаждает передний подшипник скольжения, другая часть потока проходит между ротором и разделительной гильзой, поглощая тепло, выделяемое статором электродвигателя, и возвращаясь обратно через задний подшипник и осевое отверстие полого вала. Безусловно, насосная часть и роторная камера должны быть соединены. Такая конструкция не подходит для перекачивания сред с высокими температурами или жидкостей, содержащих примеси, которые не должны попасть в роторное пространство. Таким образом, для данного применения необходимо отделить обе секции друг от друга.
Для жидкостей с низкой температурой кипения, таких как аммиак или сжиженный газ, предлагается насос Ecochem типа HP. У таких жидкостей разница даже в несколько градусов может вызвать испарение. Тип НР был специально разработан для поддержания давления в роторной камере на таком же высоком уровне, как давление, создаваемое гидравлической частью.
Соответствует нормам EN 22858/ISO 2858.
Поставляется в четырех исполне- ниях: стандартное исполнение для химической промышленности (тип HN), с рубашкой охлаждения для высокотемпературных (тип НТ) или загрязненных (тип HS) сред, а также специальное исполнение для сжиженных газов с рецирку- ляцией в пределах насосного агрегата (тип HР). Возможно исполнение по ATEX и ГОСТ-Р. Q – до 690 м3/ч;
H – до 236 м;
T – до 400°C
Встроенная вспомогательная гидравлическая система обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости и смазки в роторной камере. Это надежно предотвращает испарение жидкости в полости ротора.
Четвертый вариант исполнения насосов новой серии сделан по тому же конструктивному принципу. Тип HS разработан для жидкостей с твердыми примесями. «Как правило, разделительная гильза между ротором и статором относительно тонкая, чтобы свести к минимуму энергопотери, – объясняет д-р Каструп. – Жидкости, содержащие твердые примеси, могут нарушить целостность металлической разделительной гильзы и попасть в статорную камеру». Тип HS подходит для перекачивания сред, содержащих ферриты, которым свойственно концентрироваться (накапливаться) в магнитном поле двигателя, что приводит к изнашиванию двигателя. Еще одна область применения насосов этого типа – перекачивание жидкостей, образующих отложения или склонных к быстрой полимеризации. В этом случае концерн
KSB разработал специальную концепцию герметизации и охлаждения потока жидкости, которая обеспечит надежную транспортировку перекачиваемой среды и оптимизированное энергопотребление.
Всем управляет мозг насоса!
Помимо гидравлической системы решающую роль в обеспечении надежной и энергоэффективной работы насоса играет электродвигатель. Здесь заказчику также предоставляется широкий выбор вариантов. Новый герметичный насос Ecochem может комплектоваться электродвигателем мощностью от 1,2 до 75 кВт, а также частотным преобразователем. Компания не признает компромиссов, если речь идет о безопасности!
по DIN EN ISO 2858/ISO 5199,
с вариантом «мокрого» вала и конической камерой уплотнения. Исполнение по ATEX. Возможна комплектация высокоэффек- тивным синхронным реактивным двигателем SuPremE (класс IE4). Q – до 1160 м3/ч;
H – до 162 м;
T – до 400°C
Заказчикам предлагаются всевозможные варианты мониторинга работоспособности: контроль по номинальному току электродвигателя в сочетании с контролем температуры жидкости в полости ротора; контроль температуры обмотки статора и температуры жидкости в роторной камере только с помощью термисторов PTC. Кроме того, есть возможность прямого обнаружения следующих неблагоприятных условий работы: повышенный пусковой момент, высокая частота включений, работа на двух фазах, высокая температура окружающей среды, недостаточное охлаждение или избыточный нагрев из-за частотного преобразователя.
Датчик PT-100 функционирует как пассивный компонент в потенциально взрывоопасной атмосфере и измеряет температуру жидкости в роторной камере насоса. Устанавливаемые в защитной камере PT-100 могут быть заменены без опорожнения насоса. Корпус двигателя рассчитан на давление P N 25/40 и может использоваться при температурах от –50°C.
Заглянем в сердце насоса. Подшипники скольжения
Одной из важнейших деталей герметичного насоса являются подшипники, которые должны быть на 100% надежными. Подшипники скольжения доказали свою высочайшую надежность во время проведения комплексных испытаний на заводе KSB в г. Пегнице (Германия), на заводе Nikkiso в Японии, а также на нефтеперерабатывающем заводе PCK в г. Шведте (Германия).
с рубашкой обогрева/охлаждения. Исполнение по ATEX.
Область применения:
для перекачивания агрессивных, огнеопасных, взрывчатых, токсич- ных, легко улетучивающихся или дорогостоящих жидкостей
в химической и нефтехимической промышленности.
Q – до 800 м3/ч;
H – до 200 м;
T – до 400°C
Даже горячая вода на стадии испарения (насыщенная вода) не оказывает влияния на подшипники, которые поставляются в двух вариантах. Стандартный подшипник изготавливается из карбида кремния (SSiC). В отличие от подшипников из чистого карбида кремния подшипники с включениями графита (SiC 30) обладают улучшенными антифрикционными качествами и стойкостью в некоторых средах, которым свойственно частичное испарение. Запатентованное устройство контроля состояния подшипников скольжения E-Монитор от Nikkiso также адаптировано к герметичным насосам новой серии Ecochem. Оценить состояние подшипников можно по цвету загорающегося индикатора, работающего по принципу светофора: зеленый – все в порядке, желтый – присутствует некоторый износ (дополнительный контроль) и красный – подшипник необходимо заменить. Кроме того, Е-Монитор может опционально комплектоваться преобразователем с унифицированным выходным сигналом 4…20 мА, что обеспечивает удобство для интеграции в АСУ заказчиков. В основе работы устройства Е-Монитор – контроль положения ротора. Оно фиксирует изменения магнитного поля, а также контролирует осевые и радиальные зазоры, показывая состояние подшипников скольжения.
со сниженной шумностью,
с радиальным рабочим колесом, одноступенчатый, однопоточный с присоединительными размера- ми корпуса согласно EN 22858/ ISO 2858, с наружным радиато- ром. Исполнение по АТЕХ. Область применения:
Для перекачивания агрессив- ных, огнеопасных, взрывчатых, токсичных, легко испаряющихся или дорогостоящих жидкостей
в химической, нефтехимической промышленности, в экологичес- ких технологиях и других отраслях промышленности.
Q – до 300 м3/ч;
Н – до 150 м;
Т – до 400°С
Безопасность насосов Ecochem гарантируется и их соответствием директивам по взрывозащите. Новый герметичный насос отвечает требованиям АТЕХ в широком спектре температурных классов: от Т1 до Т5. Это связано с особенностями самой конструкции.
Так, корпус не нагревается, потому что тепло от статора очень эффективно передается перекачиваемой среде, при этом нагревая ее лишь незначительно, что в большой степени связано с применением высокоэффективного двигателя.
Для каждой области применения свой насос
В настоящее время герметичные насосы, будь то насосы с гильзованным электродвигателем или насосы с магнитной муфтой, все чаще находят свое применение в технологических процессах нефтеперерабатывающих заводов, нефтехимических комбинатов, химических предприятий и др. Так какой насос лучше выбрать? «Насосы с экранированным или гильзованным электродвигателем более компактны. Они не требуют центровки.
Корпус насоса и корпус двигателя разделены, что служит как бы дополнительным барьером. На случай протечки насос имеет внешнюю защиту, – говорит Д-р Каструп. – Наши насосы с магнитной муфтой серии Magnochem имеют динамическое уплотнение, которое также выступает в качестве второго барьера, но сейчас это уже не может быть решающим аргументом, как было раньше. Зато моноблочная конструкция
Ecochem позволяет избежать необходимости центровки. Решение относительно выбора модели насосов в большинстве своем зависит от практики применения на том или ином предприятии». По мнению д-ра Каструпа, насосы с гильзованным электродвигателем имеют более низкую стоимость жизненного цикла, так как расходы на эксплуатацию снижаются из-за отсутствия износа подшипников качения. А подшипники, изготовленные из карбида кремния, вообще не требуют никакого обслуживания в течение нескольких лет. Однако, насосы с магнитной муфтой Magnochem очень удобны в техническом обслуживании. Любые технические манипуляции с внешней магнитной полумуфтой и подшипниками могут осуществляться без вскрытия насосной части. Корпус насоса с рабочим колесом, а также герметичный стакан с внутренней полумуфтой остаются в трубопроводе, не давая перекачиваемой среде попасть в атмосферу.
с магнитной муфтой,
по DIN EN ISO 2858/ISO 5199,
с радиальным рабочим колесом, однопоточный, одноступенчатый, без уплотнения вала. Исполнение по ATEX. Возможна комплектация высокоэффективным синхрон- ным реактивным двигателем SuPremE (класс IE4).
Q – до 1160 м3/ч;
H – до 162 м;
T – от –90 до +300°C
Д-р Каструп так подытожил свой рассказ о насосе новой серии: «Герметичный насос Ecochem с гильзованным электродвигателем – высокотехнологичная новинка в линейке стандартных химических насосов. Хотя насос Ecochem появился в производственной программе в 2015 г., конструктивное исполнение данного агрегата представляет собой технологический симбиоз проверенных временем конструкторских решений: оптимизированная гидравлика от мирового бестселлера среди химических насосов – MegaCPK, подшипники скольжения от насоса Magnochem и Secochem, сверхнадежный гильзованный электродвигатель с улучшенным КПД от насоса Nikkiso.
Все упомянутые модели хорошо известны и широко применяемы во многих технологических процессах промышленных предприятий во всем мире, а их преемник – насос Ecochem – позволит заказчикам воспользоваться сразу всеми преимуществами насосов нескольких серий».
На протяжении 140 лет концерн KSB (Германия) является поставщиком оборудования для промышленности и энергетики. История сотрудничества российских предприятий с концерном КSB корнями уходит в 30-е годы XX века, на заре строительства первых химических, нефтехимических и энергетических объектов (ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС). В настоящее время среди заказчиков KSB успешные российские химические, нефтехимические и нефте- газоперерабатывающие компании, такие как ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО «Газпром», ПАО «СИБУР Холдинг», ОАО «Сургутнефтегаз», ПАО АНК «Башнефть», ОАО НК «Роснефть», АО «ТАНЕКО», ПАО «Газпром нефть», АО «МХК «ЕвроХим», ОАО «Щекиноазот и др.
