Вакуумные насосы для растворов
В вакуумных установках часто присутствуют химически агрессивные вещества, например растворы соляной кислоты, щелочи или концентрированные кислоты, которые могут вызывать коррозию и деформацию рабочих частей, окисление смазочных материалов и разрушение уплотнений. Такие явления негативно влияют на производительность насоса и снижают надежность. В таких случаях необходимо использовать специальные химически стойкие вакуумные насосы. Однако обычные вакуумные насосы с масляным уплотнением плохо подходят для модификации с целью повышения химической стойкости. Поэтому при уровне вакуума ниже 20 мбар выбор очень дорог и ограничен. Многие версии стандартных насосов могут использоваться для перекачки агрессивных жидкостей и требуют специальных схем для их запуска и остановки. Технология нагнетания инертного газа может также использоваться в тех областях, где детали и узлы могут быть повреждены химической коррозией.
Вакуумные насосы для растворов
Следующие классические и современные конструкции вакуумных насосов применимы для перекачки химически агрессивных жидкостей. Их компоненты обычно изготавливаются из коррозионностойких материалов (нержавеющая сталь, керамика, фторполимеры, PTFE и различные покрытия).
-
Водокольцевой вакуумный насос.
-
Мембранный насос.
-
Пластинчато-роторные насос.
-
Винтовые вакуумные насосы.
-
Форвакуумный насос (перечисленные выше) с насосом Рутса.
Химически стойкие водокольцевые вакуумные насосы
Эти насосы являются классическими насосными агрегатами, которые успешно используются в течение многих лет для перекачки агрессивных, взрывоопасных и механически загрязненных газов и смесей. Вакуумные насосы с водяным уплотнением имеют очень простую конструкцию и надежно работают. Единственным компонентом, который может стать причиной износа и выхода из строя, является механическое уплотнение вала. Поэтому химически стойкие жидкостно-кольцевые вакуумные насосы состоят из блока из нержавеющей стали (корпус, рабочее колесо и торцевые крышки) в сочетании с усиленными механическими уплотнениями из керамики, нержавеющей стали или фторопласта.
Их преимущество заключается в том, что они могут охватывать большой диапазон производительности - 20-30 000 м³/ч. Недостатками являются ограничение в уровне вакуума, который не превышает 40 мбар, а также потребление воды и относительно высокое энергопотребление, присущее всем жидкостно-кольцевым установкам.
Примером может служить серия моноблочных насосов из нержавеющей стали НВВ (Россия) и VARP Leo (Китай).
|
Модель |
Фактич. скорость откачки м3/час |
Предельное остаточное давление |
Расход воды л/мин |
Мощность кВт |
|
НВВ-50Х |
50 |
33 мбар 25 мм.рт.ст. |
7 |
1.5 |
НВВ-50НЖ |
50 |
7 |
1.5 |
||
НВВ-75Х |
75 |
6 |
3 |
||
|
Leo 110 SS |
110 |
4.7 |
3.85 |
|
Leo 165 SS |
165 |
7.2 |
4 |
||
Leo 230 SS |
230 |
8.8 |
5.5 |
||
Leo 280 SS |
280 |
11 |
7.5 |
||
Leo 400 SS |
400 |
16 |
11 |
||
Leo 500 SS |
500 |
22 |
15 |
Мембранные вакуумные насосы для растворов
В конструкции мембранных химических насосов используются алюминиевые и титановые сплавы, нержавеющая сталь, фторполимеры, фторполимеры и керамика. Их преимуществами являются длительный срок службы и надежность в сочетании с низким уровнем шума при работе, устранение загрязнений и износа непосредственно в сухой мембранной камере, а также способность работать с очень высокими концентрациями агрессивных компонентов. Недостатками являются ограниченная производительность насоса 15 куб. м/ч и относительно низкий создаваемый вакуум - около 2 мбар. Рассмотрим химически стойкий мембранный вакуумный насос от НВМ (Россия).
|
Модель |
Фактич. скорость откачки м3/час |
Предельное остаточное давление |
Избыточное давление нагнетания Бар |
Мощность кВт |
|
НВМ-3Хк |
3 |
66 мбар 50 мм.рт.ст. |
1 |
0.37 |
НВМ-3DХк |
1.5 |
6.6 мбар 5 мм.рт.ст. |
0.37 |
||
НВМ-12Хк |
12 |
47 мбар 35 мм.рт.ст. |
0.37 |
||
НВМ-12DХк |
6 |
6.6 мбар 5 мм.рт.ст. |
0.37 |
||
НВМ-20Хк |
20 |
33 мбар 25 мм.рт.ст. |
0.75 |
||
НВМ-20DХк |
10 |
2.6 мбар 2 мм.рт.ст. |
0.75 |
||
НВМ-40Хк |
40 |
33 мбар 25 мм.рт.ст. |
1.5 |
||
НВМ-40DХк |
20 |
2.6 мбар 2 мм.рт.ст. |
1.5 |
||
НВМ-40D2Хк |
10 |
0.4 мбар 0.3 мм.рт.ст. |
1.5 |
Винтовые вакуумные насосы
Современные, компактные двухроторные насосы для высоких давлений от 0,05 мбар абс до 0,01 мбар. Используя новейшие коррозионно-стойкие материалы и покрытия, инертные газы подаются в зону сжатия вакуумного потока для формирования газового барьера, предоставляя эффективную, химически стойкую версию винтового вакуумного насоса. Преимуществами винтовых насосов являются относительно широкий диапазон скоростей откачки 100-3000 м³/ч и хорошая производительность по вакууму. Недостатками являются относительно сложная конструкция из-за необходимости синхронизации вращения двух валов и перегрев выходного потока из-за объемного сжатия на выходе без смазки.
Рассмотрим, например, серию Cobra сухих винтовых вакуумных насосов BUSCH (Германия).
|
Модель |
Фактич. скорость откачки м3/час |
Предельное остаточное давление |
Мощность кВт |
Вес, кг |
|
Cobra NC 0100 B |
110 |
< 0,05 |
3 |
235 |
Cobra NC 0200 B |
220 |
5.5 |
290 |
||
Cobra NC 0300 B |
320 |
7.5 |
315 |
||
Cobra NC 0400 B |
350 |
7.5 |
460 |
||
Cobra NC 0630 B |
525 |
11 |
660 |
||
Cobra NC 0900 B |
720 |
15 |
1200 |
Форвакуумные насосы с насосами Рутс
Если требуется вакуум выше 0,1 мбар или значительно более высокий вакуум используется форвакуумный насос с насосом Рутс. Для второй ступени (высокий вакуум) можно использовать один или два роторных насоса, а для первой ступени (предварительный вакуум) - одну из вышеперечисленных групп насосов. Насос предварительного вакуумирования подключается последовательно с насосом Рутс. В этом случае входной фланец роторного насоса соединяется с перекачиваемым объектом. Пример комбинации форвакуумного насоса и насоса Рутс.
-
Пластинчато-роторный насос с роторным насосом Рутса: вакуум ниже 0,05 мбар.
-
Поршневой насос с насосом Рутс: вакуум ниже 0,08 мбар.
-
Поршневой насос с двумя насосами Рутс: вакуума 0,03 мбар или менее.
-
Винтовой насос с насосом Рутс: вакуума 0,002 мбар или менее.
При использовании насосной системы такого типа необходимо позаботиться о защите насоса Рутса от воздействия высоких концентраций коррозионных компонентов в перекачиваемой жидкости. Этого можно достичь путем наддува инертным газом или с помощью специальных режимов запуска/остановки. В таких случаях рекомендуется обратиться за профессиональной консультацией к производителю или поставщику вакуумного оборудования.
Режим включения-выключения для продления срока службы вакуумного насоса при откачке водяного пара или агрессивных газов
Вакуумные насосы очень хорошо подходят для специальных процедур запуска и отключения, когда в вакуумном потоке присутствуют водяной пар (вода) или конденсируемые вещества (например, растворители, кислоты, легкие углеводороды). Запуск и остановка минимизируют наличие и накопление потока жидкой фазы в насосе и значительно продлевают интервалы технического обслуживания и общее время работы.
Суть этих режимов заключается в дополнительной работе на холостом ходу (насос работает один) и подаче в насос чистого сухого воздуха или сухого инертного газа.
В качестве примера рассмотрим рабочий цикл винтового вакуумного насоса Cobra NC 0400 B, откачивающего смесь воздуха, водяного пара и растворителя. Такой цикл состоит из трех этапов со следующими действиями
Этап I - Прогрев (подготовка насоса к работе).
Перед началом перекачки объекта винтовой насос работает в одиночку, т.е. при закрытой входной задвижке. После включения и достижения максимального вакуума около 0,1 мбар крыльчатка открывается и впрыскивается сухой, чистый воздух или инертный газ, тем самым перенося объект. В этом режиме насос может работать от 15 до 40 минут. Основная цель этого этапа - прогреть насос, чтобы при последующей работе всасывающий поток также прогревался на входе в насос, сводя к минимуму возможность конденсации паров в насосе.
Этап II - Откачка (фактическая работа).
Когда насос горячий и сухой, можно открыть входную задвижку, закрыть утечку и прокачать технологический объем и систему до требуемого уровня давления.
Этап III - Просушка (отключение насоса).
Продувку и очистку следует проводить до того, как насос будет выведен из эксплуатации на длительный период времени (более 4 часов). При работающем насосе закройте входной затвор и откройте обтекатель до давления, превышающего технологический вакуум; обычно это давление находится в диапазоне (10-100) мбар абс. В течение этого времени вентилируйте насос сухим воздухом или инертным газом, чтобы убедиться, что не осталось агрессивных газов или конденсирующихся паров, которые могут сконденсироваться и вызвать коррозию при охлаждении насоса. Самый важный шаг - просушить и провентилировать нагретый насос и выключить его.
- Комментарии