Время чтения: 8 минут Современную промышленность невозможно представить без насосного оборудования. Перистальтические и винтовые агрегаты имеют свое устройство и принцип работы. Оба типа оборудования востребованы во многих промышленных сферах и предполагают определенные затраты на обслуживание.
Оглавление:
Устройство перистальтического насоса
С древних времен человеку необходимо было транспортировать воду и другие жидкости, гидросмеси, вязкие, сыпучие и прочие вещества. Для этой цели были изобретены насосы — устройства для напорного перемещения продуктов. История развития насосостроения обусловлена потребностями человеческого общества на разных этапах его развития.
Сегодня область применения насосных установок чрезвычайно широка. Это оборудование используется во всех отраслях промышленности, на всех производствах. Аппараты обеспечивают водой мегаполисы, выкачивают промышленные и коммунальные стоки, работают везде, где требуется создать энергию потока.
Современные насосные устройства представляют собой высокоэффективные агрегаты, которые классифицируются по разным параметрам, главным из которых выступает принцип действия конструкции. В соответствии с этим выделяется много видов насосов (центробежные, мембранные, поршневые, винтовые, импеллерные, пластинчатые, перистальтические и пр.), и одновременно возникает проблема правильного выбора агрегата для каких-либо нужд, решения конкретных производственных задач.
Было бы интересно сравнить два определенных вида насосного оборудования и выяснить, насколько они эффективны в различных сферах промышленности. В данной статье будут рассматриваться перистальтические и винтовые аппараты.
Устройство перистальтического насоса
Перистальтический (или шланговый) насос относится к установкам объемного действия. Рабочим органом здесь выступает эластичный канал (шланг или трубка), который пережимается вращающимися роликами.
Принцип работы насоса основывается на продавливании перекачиваемой среды по упругому шлангу. В зоне, где шланг прижимается роликом к треку (то есть упору), образуется деформация, за счет чего проходной канал перекрывается и жидкость не может попасть обратно. Вращающийся ротор приводит в движение прижимные ролики, вместе с ними сдвигаются области деформации трубки и перекачиваемый продукт.
Деформация имеет зону сплющивания и распрямления. В первой за счет уменьшения объема растет давление, которое выталкивает жидкость далее по каналу. В зоне распрямления, наоборот, создается разряжение, которое заполняет рабочая среда. В связи с этим большое значение имеет эластичность шланга: после пережатия он должен быстро принимать исходную форму.
Перистальтические аппараты выделяются среди других насосов такими преимуществами:
- перекачивают самые разные жидкости, включая агрессивные, абразивные (с размером частиц до 30 мм), очень вязкие продукты (вязкостью до 150 000 сПуаз);
- высокогерметичные (поскольку жидкость взаимодействует лишь с внутренней поверхностью шланга);
- износостойкие (отсутствует контакт металлических деталей друг с другом, нет торцевых уплотнений, трубку, которая может износиться, легко заменить);
- не боятся работы «всухую» (она не приводит к нежелательным последствиям, как у других типов насосов);
- самовсасывающая способность (некоторые модели способны поднимать жидкость с большой глубины, более 9 м);
- перекачивают продукт бережно, он не развивает большой скорости, не испытывает слишком высокого давления, почти нет пульсации потока;
- позволяют менять направление потока жидкости (ротор просто запускается в нужном направлении);
- могут использоваться как дозаторы;
- малошумные.
Вместе с тем данные агрегаты не могут выдерживать слишком высокую температуру (более 90 °C) и давление (более 15 бар). Это связано со спецификой материала шланга. Пропускная способность шланговых насосов не слишком велика — до 150 м3/ч.
Устройство винтового насоса
Винтовой насос — тип насосных устройств объемного действия, где нагнетаемая рабочая среда вытесняется металлическим ротором (одним либо несколькими) в виде спирали. Ротор вращается внутри статора, который имеет соответствующую форму. Элементы плотно прилегают друг к другу, образуя двойную цепочку герметичных полостей. В процессе перекачивания они переносят продукт вдоль оси от всасывающего патрубка к нагнетательному.
Ротор обычно изготавливают из высокопрочных металлов: нержавеющей стали, титана, дуплекса. Иногда он дополнительно покрывается составом, повышающим износостойкость. Статор же выполняют из эластомеров, устойчивых к механическому и химическому воздействию.
Винтовые насосы, как и перистальтические, имеют свои ключевые преимущества:
- работают с различными жидкостями, включая густые, высоковязкие (вязкостью до 300 000 сПуаз), при этом обеспечивают высокое давление на выходе;
- перекачивают продукт ровным потоком, сохраняя его структуру, в том числе твердые включения;
- являются самовсасывающими, способны поднимать жидкость с глубины до 9 м;
- создают большое давление на выходе (около 48 бар);
- имеют высокую пропускную способность — до 500 м3/ч;
- малошумны, создают низкий уровень вибраций;
- могут использоваться как дозаторы, хотя и не такие точные, как перистальтические.
К минусам оборудования относится изнашиваемый ротор и статор, а также недопустимость длительной работы на сухом ходу (более 1 минуты). Нежелательно, чтобы данные аппараты перекачивали абразивные среды (допустимый размер включений — до 10 мм).
Сферы применения насосных агрегатов данных типов
Оба типа рассматриваемых насосов активно применяются в различных сферах промышленности.
Нефтедобыча
В данной области особенно востребованы винтовые агрегаты. Эти механизмы здесь называются нефтяными насосами. Одни из них поднимают нефть с глубины на поверхность, другие обеспечивают нужное давление в магистральных и промысловых трубопроводах.
Ключевое достоинство оборудования заключается в способности перекачивать тяжелые высоковязкие сорта нефти, а также продукт с твердыми включениями. Кроме того, аппараты способны работать с газовой средой (применяются в газодобыче).
Перистальтические насосы также используют в нефтедобывающей отрасли. Но из-за высокой стоимости оборудования оно применяется в основном в экстремальных условиях, например при большой концентрации механических примесей или высоком содержании газов в нефтяном сырье, при откачивании слишком агрессивного продукта.
В целом же приоритет в данной промышленной отрасли отдается винтовым насосам. Именно они получают в этой категории победное очко.
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности необходимо использовать высококачественную технику, чтобы процесс изготовления продуктов питания был удобным, простым и, главное, безопасным. Применение насосов является неотъемлемой частью многих производственных процессов, особенно востребованы они в кондитерской и молочной отрасли.
При выборе конкретного типа пищевого насоса значимы следующие параметры продуктов:
- степень вязкости;
- кислотность;
- содержание твердых частиц;
- способность отдельных сред застывать в аппарате после работы;
- необходимость в деликатном перекачивании, которое не разрушит структуру продукта.
Согласно указанным характеристикам из всех существующих сегодня насосных установок именно перистальтические аппараты обеспечивают самое деликатное перекачивание, максимально бережно относятся к рабочему продукту. Кроме того, среда не контактирует с металлическими частями (только с эластичным шлангом из специальной пищевой резины). В аппарате нет уплотнителей, обратных клапанов — следовательно, отсутствуют препятствия для продукта, провоцирующие его истирание.
Винтовые же насосы востребованы, когда требуется перекачивать очень густые высоковязкие массы, например мед, патоку, сгущенное молоко, плавленый сыр, томатные пасты и т. п. Агрегаты также бережно транспортируют эти продукты. Ротор в них изготавливается из нержавеющей стали, а статор — из специальных гигиенических эластомеров.
В целом в пищепроме используются оба типа рассматриваемых насосов, однако в приоритете все же оказываются перистальтические. Они и получают заслуженное очко.
Очистка сточных вод (перекачка шлама)
И перистальтические, и винтовые насосы используются в области очистки сточных вод. Шланговые агрегаты способны обеспечить дозирование химических реагентов для водообработки (хлорида железа, активированного угля и пр.), а также производить откачивание шлама. Для этого данные насосы обладают очевидными преимуществами. Ведь известь и прочие абразивы, содержащиеся в сточных водах, могут быстро изнашивать установки других типов, например центробежные, мембранные. Кроме того, большая часть полимеров сверхчувствительна к сдвигам, перистальтическое же оборудование перекачивает продукт, не разрушая свою структуру.
Винтовые аппараты также применяются при очистке воды. Однако речь идет в основном о дозированной подаче разного рода химикатов и работе со слабозагрязненной жидкостью. Поэтому очевидно, что в данной сфере деятельности первенство достается перистальтическим насосам.
Строительство
Современный процесс строительства трудно представить себе без различного технического оборудования, в том числе насосов. Хотя перекачивание бетона в основном производится большими поршневыми насосами, иногда для этого используют и шланговые агрегаты. Кроме того, они востребованы для более легких сред: штукатурки, смолы, отвердителя, строительного раствора и пр.
Винтовые аппараты также нашли свою нишу в строительной отрасли. Хотя они непригодны для работы с бетоном (сильно истираются), но подходят для перекачки строительных растворов, разравнивающих составов для полов, штукатурки. Кроме того, данные насосы широко применяются для откачки грунтовых вод, транспортирования речной воды, где содержится песок.
Таким образом, в данной сфере каждый тип рассматриваемых насосов зарабатывает по одному очку.
Горнодобывающая отрасль
Горнодобывающая сфера является важной областью применения винтовых насосов. Их используют для перекачивания множества сред: минеральных гидросмесей, обезвоженного ила, каолиновой суспензии, фильтратов, буровых растворов и пр.
Что касается перистальтического оборудования, то оно снижает воздействие горной промышленности на окружающую среду. Дело в том, что в процессе добычи полезных ископаемых, особенно золота, используются технологии выщелачивания с применением цианида. Это связано с определенными негативными последствиями: загрязнением земли, воды, уничтожением жизни в водоемах. И если винтовые насосы оснащены встроенными сальниками, которые требуют регулярной замены и представляют опасность утечки, то перистальтические агрегаты максимально герметичны. Именно поэтому они минимизируют риск загрязнения.
Кроме того, абразивный шлам, находящийся в шахтах, бывает очень плотным, содержит свыше 80 % мелких твердых частиц. Только шланговые установки могут перекачивать такие жидкости с высокой производительностью.
Получается, что рассматриваемые аппараты лидируют и в горнодобывающей сфере — оба типа насосов получают очередное очко.
Затраты на насосное оборудование
Эксплуатация любого типа насоса связана с определенными затратами. Перистальтические аппараты более устойчивы к абразивному износу, что снижает расходы на обслуживание. Однако в любом случае у оборудования нужно периодически менять резиновый шланг (ведь только он контактирует с перекачиваемой жидкостью) и обновлять смазку. При этом шланг довольно легко можно заменить на месте, за счет чего сокращается время на техобслуживание.
Винтовые насосы более затратные в обслуживании. Поскольку ротор и статор пребывают в непрерывном контакте, это неизбежно провоцирует быстрый износ элементов. При этом запчасти стоят довольно дорого. Кроме того, вряд ли получится самостоятельно заменить вышедшую из строя деталь: для этого требуются и профессиональные познания, и специальное оборудование. Еще одна статья расходов — необходимость периодической замены торцевых уплотнений.
Таким образом, на основании рассмотренных сфер применения и анализа затрат в выигрышном положении оказываются перистальтические насосы. Однако это не значит, что данные аппараты лучше каких-либо других. Нужно учитывать, что приведенные промышленные отрасли — лишь примеры использования оборудования. Не существует универсального насоса, каждый тип аппаратов обладает уникальными конструктивными особенностями, приспособленными для решения конкретных задач. В соответствии с этим определяются и расходы на обслуживание.
