• Körting Hannover GmbH
  • Сложности эксплуатации вакуумных насосов, связанные с загрязнениями

Сложности эксплуатации вакуумных насосов, связанные с загрязнениями

В области создания вакуума для технологических процессов, конкурируют вакуумные насосы с механическим приводом и струйные эжекторы. У каждого типа насоса есть свои преимущества и недостатки. Именно конкретный технологический процесс определяет, какой насос будет являться наилучшим выбором. Процесс, имеющий тенденцию к образованию большого количества загрязнений, особенно подчеркивает важность и необходимость сравнения насосов обоих типов.

Многоступенчатая пароструйная вакуумная система с поверхностным конденсатором для применения в химической промышленности
Многоступенчатая пароструйная вакуумная система с поверхностным конденсатором для применения в химической промышленности

Тенденция к замене насосов

Не так давно имела место заметная тенденция к замене струйных эжекторов механическими вакуумными насосами. Существует много причин, объясняющих эту тенденцию. Две из них - это появление энерго-эффективных вакуумных насосов и устойчивое положение на рынке их производителей. Механические вакуумные насосы в основном приводятся в действие электричеством. В результате, их эксплуатация дешевле, чем эжекторов, кроме случаев, когда в наличии имеется более дешевый пар низкого давления.

Новое поколение пользователей оборудования играет еще одну роль. Часто альтернатива механическим вакуумным насосам остается без внимания. Опыт использования эжекторов вместо механических насосов в технологических процессах, создающих большое количество загрязнений, был забыт в угоду энергоэффективности. Другие решения не рассматриваются до тех пор, пока срок эксплуатации не достигает десяти-пятнадцати лет и огромный груз затрат на ремонт и обслуживание не становится ощутимым. Только после этого внимание фокусируется на эжекторах, как на альтернативе.

Проблемы загрязнений

Проблемы отложения загрязнений, которые имеют место в вакуумных насосах, оказывают значительное воздействие на надежность работы. В механических насосах, во время процесса сжатия, парообразные вещества превращаются в жидкость вследствие конденсации пара. При пуске насоса, воздух в системе выталкивается технологическим паром. Летучие компоненты, образуемые при конденсации технологического пара в процессе сжатия, значительно легче испаряются на поверхностях насоса. В результате, остающиеся вещества концентрируются, и могут кристаллизоваться.

Схожая ситуация проявляется с нерастворимыми веществами, такими как смазка, которая уплотняет кольцевой зазор в механическом насосе. Если компоненты всасываемого потока не растворимы в рабочей жидкости, почти невозможно использовать механический насос. Это касается длинноцепочечных углеводородов при производстве пластиков, процессов выпаривания при разделении веществ и процессов кристаллизации.

Например, пыль и другие частицы побочных продуктов при производстве стали это еще одна проблема. Если вещество в процессе имеет высокую вязкость, например в нефтехимических процессах, или при производстве пищевых масел, механические вакуумные насосы быстро достигают своих пределов. В некоторых случаях, в химической и фармацевтической промышленности, механические насосы практически бесполезны.

Техническое обслуживание – замена загрязненных насосов

Поддержание вакуума жизненно необходимо для широкого диапазона технологических процессов. В этих процессах, замена загрязненного механического насоса создающего вакуум, влечет за собой сопутствующие затраты вследствие простоя. Однако чтобы минимизировать простой, могут быть предприняты определенные шаги. Например, механические насосы могут храниться на складе на месте эксплуатации. Однако, при длительном хранении, движущиеся части насосов необходимо приводить в действие через равные промежутки времени. Это единственный способ проверки, позволяющий убедиться, что насосы не повреждены при хранении.

Разработка альтернатив

Пользователи оборудования могут сэкономить значительные средства, перейдя с механических насосов на струйные эжекторы. Когда технологический процесс сопровождается большим количеством загрязнений, струйные эжекторы более надежны. Для работы им необходим пар в качестве движущей силы, который может быть дороже, чем электричество для механического насоса. С другой стороны, существует возможность избежать простоя и дорогостоящей замены загрязненных насосов.

Преимущества струйных эжекторов

Преимущества струйных эжекторов по сравнению с механическими вакуумными насосами заключаются в простоте конструкции, больших поперечных сечениях и в том, что они не имеют движущихся частей. Они идеальны для целого ряда применений. Использование нагрева или установка распылительных сопел также помогает эффективно бороться с загрязнениями эжектора. В случае, если эжектор загрязняется в процессе работы, это можно обнаружить на ранней стадии с помощью уменьшения мощности. Таким образом, оператор может обнаружить загрязнения задолго до выхода оборудования из строя. Более того, струйные эжекторы просто хранить, и при необходимости они быстро доступны.

 

Агрессивные среды также не являются проблемой. Струйные эжекторы могут быть изготовлены из материалов, наилучшим образом подходящих для технологического процесса. Возможные варианты включают различные металлические модели (в диапазоне от обычной стали до струйных эжекторов из Хастеллоя), а также неметаллические модели, изготовленные из графита, пластика (PTFE), или керамики. Устойчивость к коррозионной среде является значительным преимуществом по сравнению с механическими насосами. В некоторых процессах с агрессивной средой, механические вакуумные насосы явным образом доказали, что являются одноразовыми устройствами с эксплуатационным ресурсом длительностью всего лишь в несколько недель.

Также возможна комбинация механических жидкостных кольцевых насосов со струйными эжекторами. Такие гибридные системы используются во многих технологических процессах, и имеют положительный опыт эксплуатации. Разработанные под заказчика системы в виде единого устройства могут включать в себя преимущества насосов обоих типов.

Потребность в рабочем паре часто приводится как недостаток пароструйных эжекторов. В случае, если пар генерируется только для обеспечения работы насоса, рабочий пар может быть очень дорогим. Если в наличии есть пар низкого давления или даже отработанный пар из других процессов, данный недостаток может быть компенсирован. Там, где используются эти источники пара, используемого в качестве движущей среды для струйных эжекторов, использование энергии намного более эффективно. Таким образом, достижима значительная экономия средств.

Многоступенчатая пароструйная вакуумная система с поверхностным конденсатором для агрессивной среды, изготовленная из графита
Многоступенчатая пароструйная вакуумная система с поверхностным конденсатором для агрессивной среды, изготовленная из графита
Гибридная система, состоящая из пароструйного вакуумного эжектора, жидкостного кольцевого насоса и поверхностного конденсатора
Гибридная система, состоящая из пароструйного вакуумного эжектора, жидкостного кольцевого насоса и поверхностного конденсатора

Как работает струйный эжектор

По сравнению с механическими насосами, струйные эжекторы не нуждаются в подвижных частях. Движущая среда как источник энергии (пар, жидкость или газ) создает перекачивающее действие. Базовый принцип одинаков вне зависимости от конструкции эжектора. Форму и поперечное сечение струйного эжектора определяют параметры его конкретного применения.

Движущая среда, подаваемая через рабочее сопло, протекает сквозь струйный эжектор. В этом процессе, часть этой кинетической энергии передается всасываемому потоку. Эжектирующий поток втягивает технологическую среду. В виде смеси, эжектирующий и всасываемый поток прокачиваются через диффузор, при этом падает скорость потока, и повышается его давление. Другими словами, в случае струйного эжектора, статическая энергия эжектирующей среды (которая не может быть передана напрямую), превращается в кинетическую энергию, которая может быть передана всасываемому потоку за счет передачи импульса при смешении. Диффузор в свою очередь преобразует энергию смешанного эжектирующего и всасываемого потоков обратно в энергию статического давления.

Анализ затрат определяет выбор решения

Пользователи оборудования имеют два типа насосов для создания вакуума. Тем не менее, в процессе выбора, каждый технологический процесс необходимо изучить индивидуально. Опыт, полученный при работе с технологическими процессами Заказчиков, позволяет выбрать правильный тип насосов и успешно внедрить его в технологический процесс.

Многие из упомянутых выше технологических процессов ссылаются на более высокую потребность струйных эжекторов в энергии по сравнению с периодически заменяемыми механическими вакуумными насосами. В действительности, в каждом случае требуется подробный анализ затрат, чтобы определить, какой именно тип насоса обеспечит требуемую надежность и эффективность работы при длительной эксплуатации.

Для получения дополнительной информации

Узнайте больше о том: Как работают струйные эжекторы

Для получения дополнительной информации касательно: Многоступенчатые пароструйные эжекторные вакуумные системы

Назад