Лопатевий насос

Пластинчастий насос для гідросистем і перекачування нафтопродуктів

Пластинчастий насос у задачах перекачування та гідроприводу

Бензин, зріджений газ і розчинники майже не змащують пари тертя. Шестеренна пара на таких середовищах працює металом по металу: зазори ростуть, подача падає. Пластинчастий насос побудований інакше. Його робочі пластини в міру зносу висуваються з пазів ротора і зберігають щільний контакт зі статором, тому об’ємний ККД роками не знижується.

Друге поле застосування — гідропривод верстатів, пресів і мобільної техніки, де потрібна стабільна подача оливи під високим тиском з мінімальною пульсацією. Тут роторний насос із пластинами виграє в шестеренного за рівнем шуму: пластини ковзають по статорному кільцю, а не входять у зачеплення зубцями. За рахунок чого один механізм закриває настільки різні задачі — розберемо по порядку.

Принцип роботи та самокомпенсація зносу пластин

Ротор із радіальними пазами обертається в корпусі зі зміщенням відносно осі статорного кільця. У пазах розміщені пластини. Відцентрова сила і тиск рідини, підведений під їхню основу, притискають кромки до внутрішньої поверхні статора, а ексцентриситет змушує об’єм камер між сусідніми пластинами зростати на стороні всмоктування і зменшуватися на стороні нагнітання. Рідина переноситься рівними порціями, пульсація на виході нижча, ніж у шестеренних і кулачкових машин.

Розрідження в камерах, що ростуть, дає самовсмоктування. Шиберний насос запускається із сухою всмоктувальною лінією, піднімає рідину з кількох метрів і осушує трубопровід після закінчення наливу — на паливних терміналах це штатний режим, а не аварійна ситуація.

Знос тут компенсується геометрією. Кромка пластини стирається — пластина просто висувається з паза далі, і зазор зі статором не збільшується. У пазу ротора пластина ходить із зазором 0,01–0,03 мм, без заїдання та хитання. У шестеренному насосі знос зубців незворотно збільшує перетікання, а насос лопатевого типу тримає паспортну подачу більшу частину ресурсу саме завдяки цьому висуванню. Принцип спільний, але за тиском, обертами і середовищами два виконання розходяться радикально.

Гідравлічні та перекачувальні виконання

Конструкція одна — виконань два, і плутати їх при підборі не можна.

Гідравлічний пластинчастий насос працює на мінеральній оливі в замкненому контурі привода. Серійні машини розвивають тиск до 21 МПа при частоті обертання 1800–2700 об/хв. У виконанні двократної дії статор має овальний профіль: дві зони всмоктування і дві зони нагнітання розташовані одна навпроти одної, радіальні сили на роторі взаємно зрівноважені, підшипники розвантажені. Типові споживачі — гідроциліндри верстатів, пресів, вилкових навантажувачів.

Шиберні насоси для перекачування розраховані на перепад до 16–28 бар і подачу до 500 м³/год. Їхнє місце — паливні термінали, нафтобази, АЗС: бензин, дизпаливо, гас, зріджені гази, аміак, розчинники. Виконання з корпусом з обігрівом перекачують мазут і бітум при температурі до 260 °C, а діапазон в’язкості сягає від 0,2 сП у зрідженого пропану до 25 000 сСт у бітуму.

Після вибору виконання головне питання — з чого зроблені пластини: саме вони контактують одночасно із середовищем і зі статором.

Матеріали пластин і корпусу

Для гідравліки на оливі пластини виготовляють з інструментальної сталі — олива сама змащує пару тертя. На середовищах без змащувальних властивостей сталь швидко задирається, тому лопатеві насоси для бензину, розчинників і зріджених газів комплектують пластинами з карбон-графіту, PEEK або Torlon (поліамід-імід із 12 % графіту і 3 % PTFE у складі). Карбон-графіт самозмащувальний: короткі періоди роботи без рідини він переносить без задирів.

Корпус підбирається за середовищем. Для нафтопродуктів і олив достатньо сірого та високоміцного чавуну, для хімічно агресивних рідин застосовується нержавіюча сталь AISI 316. Ущільнення валу — торцеве; для зріджених газів і аміаку випускаються герметичні виконання з магнітною муфтою. Помилки в матеріалах проявляються не одразу — частіше вони виходять назовні однією з чотирьох типових відмов.

Типові відмови та їхні причини

Забруднена робоча рідина. Понад 80 % відмов пластинчастих гідронасосів спричинені брудною оливою. Тверді частинки залишають матові плями на пластинах і подряпини на статорному кільці, зношені кромки перестають герметизувати камери — тиск і подача падають. Контроль класу чистоти оливи та справна напірна фільтрація дають більше, ніж будь-який подальший ремонт.

Кавітація. При надмірному розрідженні на вході пластини втрачають контакт зі статором у зоні всмоктування, а потім з ударом повертаються на нього під тиском нагнітання. Кромки викришуються, шум посилюється з ростом тиску. Провокують кавітацію занижений діаметр всмоктувальної лінії та сітчастий фільтр на вході з недостатньою пропускною здатністю.

Сухий хід. Короткочасна робота без рідини допустима — цим роторні насоси з висувними пластинами відрізняються від шестеренних. Тривалий сухий хід перегріває пару тертя, композитні пластини викришуються, торцеве ущільнення залишається без охолодження. Реле потоку або контроль струму двигуна знімають цей ризик.

Абразив. Пісок та окалина у завислому стані сточують статорне кільце по всьому колу контакту. Для пульп і суспензій пластинчаста конструкція не призначена.

Ремонтується обладнання картриджем: ротор, статор, пластини і розподільні диски міняються комплектом, корпус залишається на місці. Кустарне переточування пластин рідко виправдане — доведення вимагає точності в соті частки міліметра. Простіше закласти правильний ресурс ще на етапі підбору.

Купити пластинчастий насос в Україні

Підбір починається з трьох вихідних даних: в’язкість і температура середовища, потрібний перепад тиску, умови на всмоктуванні. ТОВ «ІНЖИНІРИНГОВІ СИСТЕМИ» розраховує за ними робочу точку, перевіряє сумісність матеріалів пластин та ущільнень із середовищем і комплектує обладнання приводом, запобіжним клапаном і ремкомплектом. Перш ніж купити шиберний насос, варто передати інженерам повний склад рідини — сліди абразиву змінюють вибір матеріалу статора і пластин.

Ціна роторного насоса залежить від виконання: перекачувальна машина з чавуну і гідравлічний картриджний блок на 210 бар — різні класи обладнання й різні бюджети. Запит із параметрами середовища дає змогу отримати розрахунок із конкретною комплектацією, строком поставки і переліком запасних частин — так купити лопатевий насос можна під конкретну задачу, а не за каталожною сторінкою.

FAQ

Чому насос шумить під навантаженням, хоча на холостому ходу працює тихо?

Шум, що наростає з тиском, — типова ознака кавітації або підсмоктування повітря у всмоктувальній лінії. Перевірте розрідження на вході вакуумметром, стан вхідного фільтра і герметичність з’єднань. Каламутна «молочна» олива в баку підтверджує підсмоктування: бульбашки колапсують у камерах із характерним тріском і руйнують кромки пластин.

Чи можна замінити пластини самостійно, не міняючи картридж цілком?

Вставити нові пластини в пази нескладно, але зношуються вони разом зі статорним кільцем і розподільними дисками. Нові пластини на зношеному статорі не відновлять тиск. Осмислений ремонт — заміна картриджа у зборі; підгонка окремих деталей вимагає зазорів у соті частки міліметра і верстатної бази, якої немає у звичайній майстерні.

Який матеріал пластин вибрати для розчинників?

Сталь відпадає: розчинники не створюють змащувальної плівки. Робочі варіанти — карбон-графіт, PEEK і Torlon; остаточний вибір визначають хімічна сумісність із конкретною речовиною і температура процесу. Для ароматичних вуглеводнів і кетонів сумісність перевіряють і за пластинами, і за еластомерами ущільнень.

Від чого залежить ресурс пластин при перекачуванні нафтопродуктів?

Від чистоти продукту і режиму всмоктування. Сліди абразиву та регулярна кавітація скорочують ресурс у рази, тоді як на чистому дизпаливі або оливі комплект пластин працює роками. Запас закладається при підборі: повнопрохідна арматура на всмоктуванні, достатній NPSH, фільтрація без зайвого опору.

Чи можна реверсувати шиберний насос?

Так, конструкція допускає реверс: при зміні напрямку обертання всмоктування і нагнітання міняються місцями. На естакадах наливу це використовують для завантаження і розвантаження цистерн одним насосом і для повернення продукту зі шлангів. Уточніть виконання запобіжного клапана — на реверсивних машинах він має працювати в обидва боки.

Чи потрібен запобіжний клапан, якщо напірна лінія вже оснащена арматурою?

Потрібен. Пластинчаста машина об’ємного типу при закритій засувці піднімає тиск до руйнування корпусу або привода за секунди. Вбудований перепускний клапан захищає від короткочасних піків; для тривалої роботи на закриту лінію ставлять зовнішній перепуск назад у ємність.