Как правильно выбрать мембранный насос для вашей отрасли: полное руководство по выбору мембранного насоса

В сложной экосистеме обработки промышленных жидкостей мембранный насос — в частности, вариант с двойной мембраной с пневматическим приводом (AODD) — считается лучшим средством решения проблем. В отличие от центробежных насосов, в которых используются высокоскоростные рабочие колеса и механические уплотнения, в мембранных насосах используется возвратно-поступательное движение, которое бережно воздействует на жидкость и невероятно устойчиво к суровым условиям эксплуатации. Универсальность этих насосов не имеет себе равных: от перекачки опасных химикатов в фармацевтических лабораториях до перемещения абразивных суспензий при тяжелых горнодобывающих работах. Однако эта универсальность сопряжена с проблемой: широкий спектр комбинаций материалов и вариантов размеров может усложнить процесс выбора. Выбор неправильной конфигурации может привести к частым разрывам диафрагмы, неэффективному потреблению воздуха и дорогостоящим остановкам производства.

Механическое ядро: понимание динамики и преимуществ насоса AODD

Чтобы выбрать правильный насос, необходимо сначала понять уникальные механические преимущества, которые предлагает мембранная технология по сравнению с другими конструкциями объемного типа или центробежными насосами. Насос AODD работает по простому, но эффективному принципу: сжатый воздух перемещается из одной камеры в другую с помощью воздухораспределительного клапана, перемещая две диафрагмы вперед и назад. Это создает вакуум для втягивания жидкости и давление для ее выталкивания. Поскольку насос приводится в движение воздухом, а не электродвигателем, он взрывозащищен и идеально подходит для сред, регулируемых ATEX.

Конструкция без уплотнений и защита от утечек

Наиболее значительным инженерным преимуществом мембранного насоса является его герметичная конструкция. В традиционных центробежных насосах механическое уплотнение является наиболее распространенной точкой отказа, особенно при перекачке кристаллических, абразивных или сильнокоррозионных жидкостей. Утечка в механическом уплотнении может привести к загрязнению окружающей среды, потере дорогостоящего продукта и угрозе безопасности операторов. Мембранные насосы полностью исключают этот риск, используя сами диафрагмы в качестве статического уплотнения. Такая конструкция гарантирует полную изоляцию перекачиваемой жидкости от атмосферы и внутреннего воздушного механизма насоса. Это делает их основным выбором для передача опасных химических веществ , где даже незначительная утечка может привести к нарушению нормативных требований или травме на рабочем месте. Кроме того, отсутствие механических уплотнений означает, что на поверхности уплотнения не выделяется тепло, вызываемое трением, что позволяет насосу перекачивать термочувствительные жидкости без ухудшения их химической структуры.

Возможность сухого хода и самовсасывания

Эксплуатационная гибкость является ключевым отличием насосов AODD. Большинству промышленных насосов требуется «заправка» — заполнение корпуса насоса жидкостью перед запуском — и они могут быть серьезно повреждены, если они «работают всухую» (работают без жидкости). Мембранные насосы принципиально отличаются. Они способны на сухой самовсасывающий Это означает, что они могут создать достаточный вакуум, чтобы вытягивать жидкость с высоты всасывания в несколько метров, даже если они запущены всухую. Кроме того, если резервуар пуст, насос AODD может продолжать работать на воздухе неопределенно долго без риска перегрева или внутреннего истирания. Это особенно ценно при осушении отстойников, зачистке резервуаров и разгрузке, где уровни жидкости непостоянны. Выбирая насос с высокой способностью работать всухую, промышленность сокращает потребность в сложных поплавковых выключателях или датчиках защиты от сухого хода, упрощая общую архитектуру системы и сокращая затраты на техническое обслуживание.

Бережное обращение с жидкостью и прохождение твердых частиц

Многие промышленные жидкости «чувствительны к сдвигу», то есть их физические свойства изменяются, если они подвергаются высокоскоростному перемешиванию. Такие продукты, как фруктовое пюре, специализированные полимеры и некоторые масла, могут быть испорчены высокоскоростным сдвиговым действием крыльчатки. Возвратно-поступательное движение диафрагменного насоса низкоскоростное и плавное, сохраняющее целостность жидкости. Кроме того, внутренняя система обратных клапанов, обычно использующая шарики или заслонки, позволяет пропускать значительные количества твердых частиц. При очистке сточных вод или горнодобывающей промышленности насосы должны перекачивать жидкости, содержащие камни, мусор или густой ил. 2-дюймовый мембранный насос часто может пропускать твердые частицы размером до 6 мм или даже 50 мм в зависимости от конструкции клапана. Эта способность перекачивать жидкости с высокой вязкостью и содержанием твердых частиц без засорения делает мембранный насос незаменимым инструментом для «грязных» промышленных процессов.

Операционное совершенство: метод STAMP для профессионального отбора

В насосной отрасли метод STAMP является профессиональным золотым стандартом, обеспечивающим правильность выбора насоса. STAMP означает размер, температуру, применение, материал и давление. Систематически оценивая каждый из этих пяти факторов, инженеры могут избежать ошибок «неправильного применения», которые являются причиной более 80 процентов преждевременных отказов насосов.

Совместимость материалов: стратегия деталей, контактирующих с рабочей средой

«Материальный» компонент метода STAMP, возможно, является наиболее важным для долгосрочной рентабельности инвестиций. Мембранный насос состоит из двух основных категорий материалов: корпуса насоса (внешнего корпуса) и смачиваемых эластомеров (диафрагмы, шарики и седла).

• Материалы корпуса: Для неагрессивных жидкостей, таких как масла и растворители, корпуса из алюминия или чугуна являются надежным и экономичным решением. Однако для пищевых или фармацевтических применений Нержавеющая сталь 316 Требуется соответствие FDA и санитарным стандартам. Для очень агрессивных кислот или щелочей неметаллические корпуса, такие как полипропилен или ПВДФ (кинар), являются обязательными для предотвращения растворения самого корпуса.
• Выбор эластомера: Диафрагмы являются «бьющимся сердцем» насоса и подвергаются миллионам циклов изгибания. ПТФЭ (Тефлон) обеспечивает почти универсальную химическую стойкость, но имеет более короткий срок службы при изгибе и требует резервной диафрагмы. Сантопрен или Буна-Н обеспечивают превосходную механическую долговечность для суспензий и масел на водной основе, но быстро выходят из строя при воздействии сильных кислот. Используя Таблица химической совместимости имеет важное значение; например, перекачка толуола с помощью диафрагмы из Buna-N приведет к набуханию и разрыву эластомера в течение нескольких часов. Подбор эластомера в соответствии с pH, концентрацией и температурой жидкости является самым важным шагом в предотвращении незапланированных простоев.

Размеры и эффективность потребления воздуха

«Размер» подразумевает нечто большее, чем просто соответствие диаметру трубы. Это требует баланса между желаемым расходом (GPM) и общим динамическим напором (TDH), который должен преодолеть насос. Распространенной ошибкой является выбор небольшого насоса и его работа с максимальной частотой хода для достижения целевого показателя производительности. Это приводит к высокочастотным вибрациям, повышению уровня шума и быстрому уменьшению среднего времени наработки на отказ (MTBF).

• Правило 50 процентов: Для достижения оптимальной эффективности профессиональные инженеры рекомендуют выбирать насос таким образом, чтобы требуемая скорость потока достигалась примерно на уровне 50 процентов от максимальной номинальной производительности насоса. Этот «увеличенный размер» позволяет насосу работать медленнее и ритмичнее, что значительно продлевает срок службы диафрагм и воздушного клапана.
• Затраты на электроэнергию: Сжатый воздух — дорогое удовольствие. Насос, размер которого не подходит для его применения, будет потреблять чрезмерное количество воздуха. Современные высокоэффективные системы воздухораспределения (ADS) предназначены для предотвращения «переполнения» воздушных камер, что позволяет снизить расход воздуха до 40 процентов. При выборе насоса жизненно важно обратить внимание на кривую «Расход воздуха в зависимости от расхода» для расчета долгосрочного энергетического воздействия на воздушные компрессоры предприятия.

Техническое сравнение материалов мембранных насосов

Следующая таблица служит кратким справочным руководством по подбору материалов насоса с распространенными промышленными жидкостями и условиями.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между шаровым краном и лепестковым клапаном?

Шаровые краны являются стандартом для большинства жидкостей, обеспечивая надежное уплотнение и высокую эффективность. Откидные клапаны предназначены для жидкостей, содержащих крупные или вязкие твердые частицы (например, тряпки или большие камни), которые мешают правильному посадке шара.

Почему мой диафрагменный насос «глохнет» или останавливается в середине цикла?

Остановка двигателя обычно вызвана двумя причинами: «обледенением» выхлопа воздуха или загрязнением воздушного клапана. По мере расширения сжатый воздух быстро охлаждается, что может привести к замерзанию влаги в воздухопроводе. Эту проблему можно решить с помощью осушителя воздуха или глушителя, защищающего от обледенения.

Можно ли использовать мембранный насос для жидкостей высокой вязкости?

Да. Насосы AODD отлично подходят для вязких жидкостей, таких как патока или тяжелые полимеры. Однако вам необходимо замедлить скорость хода и использовать всасывающие линии большего размера, чтобы густая жидкость успела войти в камеры насоса без образования кавитации.

Технические ссылки и стандарты

1. Гидравлический институт (ГИ) 10,1-10,5: Пневматические насосы: номенклатура, определения, применение и эксплуатация.
2. Директива ATEX 2014/34/ЕС: Оборудование и системы защиты, предназначенные для использования в потенциально взрывоопасных средах.
3. FDA CFR 21.177: Косвенные пищевые добавки: Полимеры - Резиновые изделия, предназначенные для многократного использования.
4. ИСО 9001:2015: Системы менеджмента качества при производстве промышленного насосного оборудования.