Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Особенности работы плунжерного насоса

Основные отрасли и процессы применения поршневых и плунжерных насосов и по нефтяному стандарту API 674:

  • азотные и аммиачные, карбамидные производства (подача карбамида, подача кислот, щелочей, химикатов, сырья);
  • переработка нефти (подача нефтепродуктов в печи, реакторы, перекачивание нефтепродуктов);
  • добыча и переработка угля и полезных ископаемых (перекачка угольно-пыльной смеси, гидроразмыв и гидрорезка породы);
  • добыча нефти и газа (подача бурового раствора, поддержание пластового давления, перекачивание загрязненной воды и отходов);
  • производство кокса (срезание кокса в установках коксования, промыв установок замедленного коксования);
  • энергетика (подпитка котлов и турбин, перекачивание конденсата, насосы обратного осмоса и ультрафильтрации).

Преимущества и недостатки

Поршневой жидкостный насос характеризуется достаточно большим количеством достоинств и недостатков. К плюсам можно отнести:

  1. Простота конструкции. Как ранее было отмечено, подобные поршневые насосы были изготовлены еще несколько десятилетий назад и конструктивно они изменились несущественно.
  2. Высокая надежность, которую можно связать с простотой механизма и применением высококачественных материалов. Износостойкие материалы могут выдерживать длительное механическое воздействие.
  3. Возможность работы с различными носителями. Широкая область применения определена тем, что применяемые материалы не реагируют на воздействие различных химических веществ.

Есть и несколько серьезных недостатков. Примером можно назвать невысокую производительность. Подобные модели в меньшей степени подходят для перекачивания большого количества жидкости. Кроме этого, конструкция не подходит для продолжительной работы, так как активные элементы быстро изнашиваются и теряют свои эксплуатационные характеристики.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Разновидности плунжерных насосов и их характеристика

Каждое насосное оборудование для воды разделяется на типы, благодаря которым использование агрегатов становится более удобным, а особенность действия практичной. Доказано, что водные плунжерные насосы действуют на подобие поршневого агрегата, поэтому их разновидности могут быть схожими. По конструкционным особенностям водный насос подразделяют на:

Конструкция плунжерного насоса чертеж

  • горизонтальный;
  • вертикальный;
  • многоплуженный или одноплуженный;
  • по типу управления: автоматические или ручные;
  • с обогревом и без;
  • многоцилиндрованные и с одним цилиндром;
  • с герметиком на цилиндрах.

Теперь по порядку рассмотрим принцип конструкции перечисленных разновидностей.

В плунжерных установках горизонтального действия, рабочим механизмом служит пускательный клапан, который не требует специальной обработки цилиндра, как это случается в насосе традиционного поршневого типа. Конструкция уплотнена при помощи сальника, за счет чего увеличивается функциональность цилиндра.

В вертикальном типе жидкостного насоса рабочим механизмом служит пустотельный стакан. Конструкция подвержена длительной работе из-за установленного уплотнителя. В случае разбалтывания механизма его легко подтягивают, а при необходимости проводят замену сальника. Его применение сосредоточено в рабочих отраслях.

Присутствие рубашки обогрева необходимо для действия охлаждения системы. Это позволяет осуществлять работу таким насосом непрерывно, при отсутствии подобной функции рекомендуется для жидкостного агрегата составлять индивидуальный режим работы.

Промышленный плунжерный насос

Многоплунжерные насосы отличаются от одноплунжерных количеством вращательных механизмов, если в одиночном насосе присутствует всего один стержень, то во втором их насчитывается более трех.

Плунжерный жидкостный насос может быть оснащен автоматической или ручной комплектацией. От этого зависит каким будет принцип управления установкой. Также устройство различают по количеству цилиндров и присутствие герметичного слоя на них.

Что такое плунжерный насос?

Плунжер, в переводе с английского, означает нырять или погружаться, поэтому применение эти устройства нашли для гидравлических машин.


Плунжерный насос для бентонита P80

Плунжерным называется объемный скальчатый насос с простым действием, который оснащен рабочим органом выполненным в виде плунжера.

Основные особенности и виды плунжерных агрегатов

По исполнению, специфике работы и строению насос плунжерного типа похож на поршневой агрегат. Наличие специального поршня, в виде плунжера, является главной отличительной чертой плунжерных от поршневых. Из-за создания высокого давления в системе насосы плунжерного типа не применяются в быту.

Свое главное применение установки повышенного давления нашли в химической и нефтеперерабатывающей отраслях. Использование таких устройств позволяет смешивать с высокой точностью компоненты растворов в необходимых для процесса пропорциях, что очень удобно в производственных процессах. Конструктивным особенностям этих насосов присущи различия, и поэтому плунжерные устройства подразделяются на:

  • объемные;
  • необъемные.

Из-за определенной специфики работы плунжерный насосный агрегат изготавливают износостойким, герметичным, прочным и обеспечивающим непрерывную и надежную работу плунжером.

Эти агрегаты относятся к высокопроизводительным устройствам, обладающим высоким КПД, который составляет до 90%. По свойствам конструктивных особенностей плунжерные устройства классифицируются на виды:

  • вертикальные;
  • горизонтальные;
  • ручной;
  • автоматический;
  • многоплунжерный;
  • многоцилиндровый;
  • с герметизированными цилиндрами.


Плунжерный насос HAWK 610003

Плунжерные насосы обладают рядом преимуществ над аналогами, которые четко выделяются:

  • досконально проработана система смазки и имеет хороший доступ для потребителя;
  • благодаря конструктивному исполнению, есть возможность изменения параметров и характеристик под заказчика;
  • обладают понятным и простым управлением аппарата, а так же простой в установке;
  • существует возможность выполнять увеличение либо уменьшение рабочего давления в гидравлической системе путем изменения количества групп поршней.

Основные сферы применения

  1. В химической промышленности для изготовления химических веществ, которые не вступают в химическую реакцию с металлом.
  2. В химической промышленности для бурения скважин и транспортировки и последующей переработки нефтепродуктов.
  3. В энергетики для изготовления электроприводов для парогенераторов.
  4. Для оборудования с гидравлическим приводом в машиностроении.
  5. В коммунальных хозяйствам для выполнения ремонтных работ, связанных с гидравлическими коммуникациями.
  6. В аппаратах, выполняющих обратный осмос, предназначенных для пищевой промышленности.
  7. Плунжерный насос высокого давления для воды применяется для автомоек.

Подключение

• Обеспечить нормальное всасывание гидронасоса.
• Как минимум, использовать шланг на один размер больше, чем входной порт.
• Насос будет работать лучше, давление на входе которого не превышает максимального рекомендованного данной спецификацией значения.
• Каждый гидронасос предназначен для всасывания (вакуум) входа условия, однако оптимальная производительность достигается при подаче рабочей жидкости на вход под давлением.
• Насосы не предназначены для сухого хода.
• В случае неправильного подключения возможны сильные вибрации, шум, кавитация, что приведет к поломке и необходимости ремонта и долговременного простоя оборудования.
• Температура выше 120 ° F допустима. Необходимо повысить давление на входе на 1PSI за каждый градус F более 120 ° F.

Подготовка к работе

В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую». Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения. Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов. Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы. На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.

Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы. Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан. Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.

Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.

Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.

Заливка воды из резервуара

Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем. В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса. Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.

Схема заливки насоса из резервуара

Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.

Плунжерный насос

Вертикальный плунжерный насос простого действия.

Плунжерные насосы приспособлены для работы при более высоких давлениях, чем поршневые, и применяются для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей. Поэтому в химической промышленности плунжерные насосы применяются чаще поршневых.

Плунжерные насосы на рНОм Ю кгс / смг ( по нормали машиностроения МН 3031 — 61) предназначены для непрерывной подачи под давлением смазочных масел вязкостью 7 — 118 сСт к трущимся поверхностям.

Плунжерные насосы отличаются от поршневых конструкцией вытесняющего тела. Вместо поршня они имеют плунжер, представляющий собой полый цилиндр, движущийся в уплотняющем сальнике не касаясь внутренних стенок рабочей камеры. По гидравлическим параметрам поршневые и плунжерные насосы одинаковы.

Плунжерный насос испытывается на производительность не менее 1 5 л / мин одновременно с редуктором при 1 000 об / мин, и ходе плунжера до 6 мм.

Схема плунжерного насоса с кривошипным приводом.

Плунжерные насосы применяют в тех случаях, когда необходимо создать очень высокие давления. Принцип их работы аналогичен поршневым насосам. Различие заключается в конструкции поршня. В рабочей камере / плунжер 2 перемещается свободно, не касаясь стенок, а уплотнение 3 размещено неподвижно в корпусе камеры. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Под действием разности давлений всасывающий клапан 4 открывается, и жидкость заполняет рабочую камеру. При движении плунжера влево давление жидкости в камере быстро возрастает и становится выше, чем давление в нагнетательном трубопроводе р.г. Открывается нагнетательный клапан 5, и жидкость из камеры вытесняется в напорный трубопровод. Далее цикл насоса повторяется.

Плунжерные насосы имеют и недостатки: 1) прерывистую подачу и, как следствие, дополнительные расходы энергии на пульсацию скорости потока; 2) наличие клапанов, значительную массу и габаритные размеры; 3) трудность регулирования подачи и невозможность реверса; 4) сложнее ремонт и эксплуатация; 5) сложнее привод от электродвигателя к насосу; 6) ограниченность частоты рабочих ходов из-за возрастания инерционных сил и трудности создания быстродействующих клапанов.

Плунжерные насосы следует применять для закачки воды и других жидкостей в нефтяные пласты на индивидуальных и групповых установках с двумя-тремя насосными агрегатами.

Схема горизонтального плунжерного насоса простого действия.| Схема горизонтального плунжерного насоса двойного действия.| Схема насоса тройного действия ( триплекс-насоса.

Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой набивки сальника без демонтажа насоса. В связи с тем что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной пригонке поршня и цилиндра, их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений. В химической промышленности плунжерные насосы более распространены, чем поршневые.

Принципиальная схема устройства одноплунжерного горизонтального насоса простого действия с гидроприводом. / — регулировочный вентиль. 2-распределительный золотник. 3-водяная камера. 4-плунжер. 5-поводок. в-рычаг. 7 — пружина. 8-резиновая диафрагма. 9-рабочий цилиндр. 10 — всасывающий Гклапан. / / — нагнетательный клапан. 12-сальник.

Плунжерный насос с гидроприводом был изготовлен и опробован на одной из электростанций Казэнерго.

Схема оборудования скважины.| Схема работы глубинного насоса.

Плунжерный насос состоит из цилиндра, в нижней части которого расположен всасывающий ( приемный) клапан, и пустотелого плунжера, вставленного в цилиндр.

Параметры поршневых, плунжерных насосов общепромышленных и по нефтяному стандарту API 674

Подача: от 0,001 до 400 м3/ч (большие подачи по запросу)Напор: от 1 до 30000 м (больший напор по запросу)Вязкость перекачиваемой жидкости: от 0,01 до 80 000 сСт (большие значения вязкости по запросу)Плотность перекачиваемой жидкости: до 3500 кг/м3Температура перекачиваемой жидкости: от -196 до +450°С (большие значения температуры по запросу)Температура окружающего воздуха: от -60°С до +140°СДопустимое содержание примесей в перекачиваемой жидкости: 0,1 до 50 % (требуется уточнения при запросе)Размер примесей в перекачиваемой жидкости: от 0,01 мм до 2 мм (перекачивание больших частиц по специальному запросу)Давление корпуса поршневых насосов: от 4 до 3000 бар (большее давление по специальному запросу)Тип привода поршневых насосов : электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина, гидропривод и др.Напряжение питания двигателя поршневых насосов: 380 В/ 500 В/ 3000 В/ 6000 В/ 10000 В и другиеМощность двигателя поршневых насосов: от 0,1 до 3000 кВтКлассы пылевлагозащиты двигателя винтовых насосов: IP 54, IP 55, IP 57, IP 58, IP 58, IP 67, IP 68 и другиеИсполнение двигателей поршневых насосов: общепромышленное и  взрывозащищенное

Классификация поршневых насосов

За принципом функционирования насосы делятся следующим образом:

Поршневые насосы для воды. Несложные по конструкции агрегаты. Подходят для бытового использования. Модельный ряд таких насосов очень широк. Возможна самостоятельная регулировка устройства при незначительных неисправностях. Самые простые модели можно изготовить своими руками. Собственноручно изготовленный агрегат для бытового использования по техническим параметрам практически идентичный промышленно произведённым аналогам;

Аксиально-поршневые насосы. Конструкция с несколькими цилиндрами. Это немного усложняет процесс ремонта, требуются определённые знания в данной области. Рабочим инструментом выступает не только поршень, но и плунжер. В модельном ряде регулируемые, нерегулируемые насосы с наклонным блоком. Специфика агрегатов в возможности добиться высокого уровня давления, также они имеют неплохие технические характеристики;

Роторно — поршневой для нагнетания высокого уровня давления во всей системе. Такая конструкция отлично подходит для гидромоторов, но крайне редко используется как насосная станция. Радиально — поршневой насос и гидронасос используются только в условиях, где невозможно добыть воду обычным насосом.

Виды поршневых насосов в зависимости от ключевой рабочей детали:

  • Поршневой насос. Поршень по форме дискообразный;
  • Плунжерный насос. Цилиндрообразной по форме поршень и плунжер.

Поршневые насосы для воды имеют различный тип привода:

  • Ручной. Выполняется периодическое перекачивание различных жидкостей и воды при ручном управлении;
  • Прямодействующий. Поршень насоса и поршень мотора составляют единое устройство;
  • Приводной. Наличие или отсутствие кривошипно-шатунного механизма.

На агрегате для мойки или дома может быть установлено один, два или три цилиндра. Также насосы могут создавать высокое, среднее или низкое давление.

Классификация в зависимости от частотности вращения поршня:

  • Тихоходные. Выполняется в пределах 40-80 ходов за минуту;
  • Средней быстроходности. Количество ходов от 50 до 80;
  • Быстроходные. Выполняется от 150 до 350 ходов в минуту.

В зависимости от способа действия выделяют следующее насосное оборудование для воды:

Одинарного действия. С одной рабочей камерой;

Двойного действия. Вода поступает намного равномернее из-за двух рабочих камер. Потому при одном обороте поршня жидкость нагнетается дважды.

Насосы могут перекачивать различную жидкость:

  • Обычные холодную воду;
  • Горячие горячую воду;
  • Буровые различные растворы;
  • Кислотные кислотные вещества и т. д.

Напорная линия

Все насосы должны иметь комплект предохранительной гидроаппаратуры, такие как клапан разгрузочный или регулятор давления, что позволит предохранить агрегат в случае засорения или возникновении поломки в гидросистеме.

Не используйте дозирующие клапаны и шаровые краны в качестве первичного устройства управления ВВбр.

НЕ используйте регулирующее устройство с возможностью выбора давлением, превышающим максимальное давление гидронасоса.

Откройте все клапаны перед запуском системы, чтобы избежать скачка избыточного давления и тяжелых повреждений системы, что приведет к поломке.

Установите гаситель пульсаций в виде шланга или аккумулятора в нагнетательную гидролинию как можно ближе к насосу. Убедитесь, что гаситель пульсаций точно соответствует величинам давления и расходу пульсаций в системе.

Надежный манометр должен быть установлен рядом с выпускным отверстием высокого давления в коллекторе

Это крайне важно для регулировки давления регулирующих устройств, а также для правильного определения размеров сопла или ограничения orifce.Насос рассчитан на максимальное давление — это давление на напорном коллекторе

Используйте тефлоновую ленту или нить герметик трубной резьбой для резьбовых соединений.

Как работает прибор высокого давления?

По особенностям работы, конструкции и строению плунжерный насос можно сравнить с поршневым агрегатом. Главная отличительная особенность плунжерных агрегатов от поршневых – наличие особого поршня, выполненного в виде плунжера.

Устройство. Плунжерный насос устроен достаточно просто, он состоит из системы трубопроводов и клапанов. При помощи пружины осуществляется работа плунжерного клапана, тем самым создавая систематическое нагнетание. Во время работы с высоким давлением появляется вероятность пропусков. Для предотвращения подобных недоразумений, все узлы плунжерного насоса высокого давления полностью герметизированы.

Из-за особенностей конструкций и простоты схемы агрегат обладает рядом отличительных свойств:

  1. В нагнетателе устройства образуется максимально высокое давление.
  2. Вакуумный агрегат высокого давления способен перекачивать вязкие среды и жидкости с примесями абразивных частиц.
  3. Устройства могут использоваться в полевых условиях.

Принцип работы. Плунжерные водяные насосы высокого давления и им подобные агрегаты работают согласно возвратно-поступательным действиям, которые обеспечиваются при помощи кулачкового вала.

Во время этого действия, плунжер (поршень) приводится в движение роликовым толкателем. Согласно своей конструкции, плунжер начинает двигаться в правую сторону, благодаря чему рабочее давление падает и со временем падает настолько, что становится меньше, чем в жидкостное давление во всасывающей трубе.

После открывания всасывающего клапана из-за разности давлений, рабочая камера начинает заполняться жидкостью. Во время следующего оборота вала, плунжер движется влево и в рабочей камере давление становится выше, чем в нагнетающем трубопроводе. Благодаря этому происходит открывание нагнетательного клапана, и жидкость выдавливается из рабочей камеры в напорный трубопровод. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы устройства.

Существуют модели плунжерный насосов отличающихся от большинства своей конструкцией, однако принцип работы остается тем же.

К примеру, насос дизельного двигателя, который создает повышающий эффект, в своей конструкции не имеет нагнетательных клапанов. Функция перекачки и создания давления возложена на форсуночные клапаны.

В аксиально-радиальных насосах эту работу выполняют вращающиеся блоки в рабочих камерах. Аксиально-радиальные агрегаты работают таким образом, что перекачка жидкости происходит благодаря вращению данных блоков. Из-за отсутствия клапанов увеличивается стоимость таких устройств, но именно благодаря этому увеличивается их надежность, что позволяет их использовать в авиации.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации