одноступенчатый роторный вакуумный насос

Когда слышишь про ?одноступенчатый роторный вакуумный насос?, первое, что приходит в голову — простота конструкции. Но именно эта кажущаяся простота годами вводила наших заказчиков в заблуждение. Многие до сих пор уверены, что раз механизм элементарен, то и обслуживание сводится к периодической смазке. На деле же именно в одноступенчатых системах чаще всего ?выстреливают? проблемы с тепловым расширением ротора в условиях химических сред.

Почему в нефтехимии до сих пор используют одноступенчатые системы

В 2018 году мы поставляли насосы для ООО Цзилинь Дунфан Нефтехимическая Промышленность Насосов — их техотдел тогда настаивал на двухступенчатых моделях для линий крекинга. Но после анализа параметров оказалось, что для откачки паров с температурой до 120°C достаточно именно одноступенчатый роторный вакуумный насос с модифицированным торцевым уплотнением. Ключевым стал опыт с установкой на установке каталитического риформинга — там, где двухступенчатые насосы ?задирали? энергопотребление из-за избыточной производительности.

Запустили три образца с разными зазорами между статором и ротором. Самый большой зазор (0,15 мм) привёл к падению вакуума на 12% при откачке паров толуола, но зато насос проработал без замены лопаток два года. А вот минимальный зазор (0,08 мм) дал идеальные показатели по вакууму, но после шести месяцев работы ротор заклинило из-за набухания уплотнителей в агрессивной среде.

Кстати, на сайте dfshby.ru есть технические отчёты по тем испытаниям — там подробно разобраны случаи деформации роторов при перекачке сред с примесями сероводорода. Именно после этого проекта мы начали рекомендовать клиентам не гнаться за ?ступенчатостью?, а анализировать состав газовоздушной смеси.

Типичные ошибки при подборе уплотнений

Чаще всего ломаем голову над выбором материала уплотнительных колец. Стандартный EPDM не подходит для контакта с ароматическими углеводородами — разбухает за неделю. Витон держит форму, но его цена ?кусается?. В прошлом месяце как раз разбирали случай на заводе, где по вине менеджера закупили насосы с фторкаучуковыми уплотнениями для линий с парами ксилола — через 200 часов работы появилась течь по валу.

Пришлось экстренно ставить графитовые сальники с принудительной смазкой. Кстати, сейчас ООО Цзилинь Дунфан Нефтехимическая Промышленность Насосов тестирует комбинированные уплотнения собственной разработки — там тефлоновый композит работает в паре с масляным затвором. Первые результаты обнадёживают: на испытательном стенде наработка на отказ достигла 3000 часов.

Важный нюанс: при замене уплотнений многие забывают проверить биение вала. Был прецедент, когда после планового ремонта насос начал вибрировать — оказалось, техник не выставил соосность при сборке. Пришлось останавливать технологическую линию на 8 часов для перемонтажа.

Особенности работы с вязкими средами

В цехе полипропилена как-то столкнулись с забиванием каналов отвода конденсата. Одноступенчатый насос тогда работал на пределе — парогазовая смесь содержала остатки катализатора, которые осаждались на стенках рабочей камеры. Стали экспериментировать с подогревом корпуса до 90°C — помогло, но незначительно.

Тогда предложили заказчику установить циклонный сепаратор перед входным фланцем. Решение сработало, хотя пришлось пересчитывать пропускную способность — исходная производительность насоса 160 м3/ч упала до 140 м3/ч из-за роста сопротивления на линии всаса.

Сейчас для таких случаев рекомендуем одноступенчатый роторный вакуумный насос с увеличенным диаметром патрубков — у китайских аналогов часто занижают размеры входных фланцев, что приводит к перегрузке двигателя.

Энергоэффективность vs надёжность

С 2020 года многие нефтехимические комбинаты требуют снизить энергопотребление вакуумных систем. Но когда пытаешься экономить на одноступенчатых насосах, первое, что делают — уменьшают частоту вращения ротора. На испытаниях в лаборатории ООО Цзилинь Дунфан заметили: при снижении оборотов на 15% от номинала ресурс подшипников увеличивается на 20%, но при этом резко растёт риск кавитации в зоне всасывания.

Пытались балансировать установкой частотных преобразователей — в теории всё идеально, но на практике электроника ?сыпется? из-за вибрации. Пришлось разрабатывать усиленные кронштейны крепления и влагозащищённые шкафы управления.

Сейчас для насосов, работающих в цехах с химическими испарениями, вообще не рекомендуем использовать частотные регуляторы — только механические вариаторы с ременной передачей. Да, КПД ниже, но зато ремонтопригодность в полевых условиях выше.

Ремонт или замена: как принимаем решения

В прошлом году на установке гидроочистки отработал свой ресурс насос серии ВВН-150 — отработал 5 лет вместо заявленных 7. Разбираем — видим, что ротор имеет неравномерный износ лопаток, а корпус покрыт микротрещинами. Завод immediately предлагает замену, но себестоимость нового агрегата сопоставима с трёхмесячным доходом цеха.

Стали искать альтернативы — оказалось, можно восстановить ротор наплавкой с последующей шлифовкой. Технологию отработали на трёх экземплярах, но столкнулись с проблемой балансировки. После ремонта вибрация превышала допустимые 4,5 мм/с, пришлось разрабатывать систему динамической балансировки прямо на месте.

Сейчас при ремонте одноступенчатый роторный вакуумный насос всегда проверяем геометрию посадочных мест под подшипники — после термических нагрузок часто ?ведёт? корпус. Если отклонение больше 0,05 мм, агрегат проще списать, чем ремонтировать.

Перспективы развития одноступенчатых систем

Сейчас вижу тенденцию к интеграции систем мониторинга вибрации непосредственно в корпус насоса. На тестовом образце от ООО Цзилинь Дунфан установили датчики с беспроводной передачей данных — это позволило прогнозировать износ подшипников за 2-3 недели до выхода из строя.

Другое направление — применение керамических покрытий на роторе. Испытывали образец с напылением оксида алюминия — в средах с абразивными частицами ресурс вырос в 1,8 раза. Правда, стоимость такого насоса на 40% выше стандартного.

Думаю, в ближайшие годы одноступенчатый роторный вакуумный насос не уйдёт с нефтехимических производств — слишком много наработанных решений для его адаптации под конкретные технологические процессы. Главное — не пытаться делать ?универсальные? модели, а проектировать под конкретные условия работы.