Конструкция дозировочных насосов

Мы входим в Российскую
ассоциацию инженеров
по отоплению и теплоснабжению
"АВОК".

Арматура для:

Конструкция дозировочных насосов

Дозировочные насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Требования, предъявляемые к данному оборудованию варьируются в зависимости от области его применения, что в свою очередь привело к появлению различных конструктивных решений дозировочного оборудования. В данной статье мы ограничимся рассмотрением одного из наиболее распространенных типов дозировочных насосов – мембранных дозировочных насосов.

Данные типы насосов используются для дозирования жидкостей с вязкостью не выше 3000 мПа*с. Производительность таких насосов варьируется от 0,002 л/час до 1000-2000 литров в час на одну дозирующую головку (существуют многоголовочные насосные агрегаты, позволяющие получить большую производительность). Для того чтобы сузить область рассмотрения, возьмем диапазон производительности насосов от 2 мл/час (0,002 л/час) до 1000 л/час, и давление до 10 бар.

Проточная часть мембранных дозировочных насосов у большинства производителей мало отличается по конструкции. Она представляет собой замкнутый объем (камеру), отделенный от привода герметичной мембраной (как правило, покрытой тефлоном и армированной) и систему клапанов на входе и выходе из камеры (рис 1). На входе и выходе могут устанавливаться один или два шариковых или тарельчатых клапана. В зависимости от задач стоящих перед насосом они могут быть подпружиненными или опускаться под собственным весом (кроме силы тяжести на шарики клапана также действует перепад давления, который создается при работе насоса) (рис 2).

Также в проточной части насоса может быть предусмотрен воздушный клапан для выпуска воздуха в момент запуска насоса (для облегчения заливки) и при завоздушивании дозирующей головки.

У насосов работающих в ответственных областях могут устанавливаться дополнительные мембраны, которые вступают в работу при разрыве основной мембраны, и датчики разрыва мембраны, которые оповещают обслуживающий персонал о разрыве.

В целом, данная конструкция проточной части обеспечивает герметичность дозирующей головки и препятствуют попаданию перекачиваемой жидкости в окружающую среду или подсасыванию воздуха в дозировочную систему.

Управление насосами, как правило также отвечает общепринятым стандартам. Существует возможность ручного управления с помощью ручки (либо кнопок на панели управления), импульсное управление (например, от расходомера) и управление по токовому сигналу 4-20 мА в различных комбинациях (0-20, 20-0, 4-20, 20-4 мА). У наиболее передовых производителей, существует возможность установки в насос шины связи для обмена данными по протоколам Profibus либо Genibus. Сам процесс дозирования обеспечивается либо чисто механически (в случае асинхронного двигателя с червячным приводом), либо с помощью электронных контроллеров различной степени сложности (электромагнитные насосы и насосы с шаговым двигателем). Следует отметить, что в случае применения контроллера, управление насосом существенно облегчается. Так, на данный момент уже существуют дозировочные насосы, у которых текущая производительность отображается непосредственно на дисплее в литрах/час либо в миллилитрах /час.

Наиболее существенные отличия мембранных дозировочных насосов различных производителей лежит в области привода.
Здесь необходимо сказать несколько слов о теории дозирования.

Технологические процессы, в большинстве случаев требуют стабильного снабжения такими химикатами, как кислоты, щелочи, красители, ароматизаторы, коагулянты и т.п. Термин "стабильное" относится, строго говоря, к непрерывной, равномерной подаче вышеназванных веществ (наиболее близкая аналогия, которая здесь напрашивается, это "равномерно вытекающая вода из водопроводного крана"). Для техпроцессов, время реакции или производственного цикла которых составляет от нескольких минут до нескольких часов, секундные колебания в целом не создают существенной проблемы. Таким образом, вопрос о том, следует ли рассматривать процесс дозирования как стабильный или нестабильный, является, в сущности, вопросом длительности цикла дозирования. Если, в общем цикл дозирования занимает всего лишь несколько секунд, то отклонения процесса дозирования в течение секунды были бы недопустимы. Однако если эти колебания оказываются очень кратковременными по сравнению со временем всего процесса дозирования и результаты соответствуют стабильному процессу дозирования, можно говорить о "квазистабильном" дозировании. Квазистабильное дозирование можно рассматривать как стабильное в том случае, когда обеспечены условия, при которых в момент контрольного испытания поданное дозирующим устройством количество вещества соответствует требуемому объему дозирования.

График работы насосов мембранного типа с асинхронным двигателем характеризуется синусоидой (крайний правый график на рис. 3), а насосов с импульсным двигателем - прямоугольными импульсами (средний график на рис. 3). Подробнее эти графики будут рассмотрены далее.

В данном диапазоне производительности и давления для мембранных дозировочных насосов широко применяются следующие типы приводов: электромагнитный, шаговый, асинхронный (или синхронный) и гидравлический или пневматический привод.

Рассмотрим принцип действия каждого типа приводов.

Мембрана дозировочного насоса приводится в движение электромагнитом, который при подаче напряжения на обмотки «выстреливает» шток, который упирается в мембрану. Возврат штока с мембраной осуществляется с помощью пружины.

Данный тип приводов получил широкое распространение благодаря своей дешевизне и надежности. Некоторое время назад насосы с электромагнитным приводом были наиболее удобным вариантом при дозировании до 100 л/час и получили широкое распространения по всему миру и, в частности, в России.

Регулирование производительности насосов с данным приводом осуществляется, как правило двумя способами – изменением частоты ходов и изменением длинны хода. Благодаря использованию этих механизмов можно достичь требуемой производительности при приемлемом уровне пульсаций, в случае, если требуемая производительность близка к максимальной производительности насоса. Некоторое сложности начинаются при уменьшении производительности. При этом вы вынуждены либо увеличивать задержку между импульсами, что соответственно приводит к увеличению «мертвых зон» в потоке (в которые не попал реагент), либо уменьшать длину хода штока, что приводит к уменьшению точности дозирования и увеличивает возможность загазовывания дозирующей головки насоса. Одной из особенностей данного типа привода является необходимость перекалибровки насоса при изменении производительности, противодавления или любого другого параметра системы. Такой тип привода также достаточно «жестко» относится к мембране насоса и гидросистеме, так как в момент цикла нагнетания возникают ударные нагрузки на мембрану и трубопровод, что может приводить к повреждению нагнетающей линии и вызывает ускоренный выход мембраны из строя.

Данный тип привода является одной из последних разработок в дозировочной технике. В данном приводе мембрана и шток жестко связанны с двигателем и ход мембраны контролируется двигателем в любой момент времени. Впервые, шаговый привод для серийно выпускаемых дозировочных насосов применен компанией GRUNDFOS. Несмотря на то, что стоимость насосов с таким приводом несколько выше стоимости насосов с электромагнитным приводом, это полностью оправдывается дополнительными возможностями, которые позволяет реализовать шаговый двигатель.
У шагового двигателя существует возможность изменять скорость вращения в любой момент времени. Изменение производительности насоса осуществляется за счет изменения скорости вращения двигателя в цикле нагнетания. При этом длина хода мембраны и скорость всасывания остается постоянной. Это дает возможность при уменьшении производительности насоса существенно сужать зоны в которые не попал реагент, гарантируя при этом высокую точность дозирования и снижать вероятность завоздушивания дозировочной головки.

Благодаря возможности изменения скорости вращения двигателя в широком диапазоне, данный тип привода позволяет изменять подачу от 100% до 0,1% (диапазон регулирования 1:1000) при сохранении постоянной высокой точности дозирования. При изменении значения подачи (например, при управлении от расходомера) или при изменении противодавления, насос не требует перекалибровки и сохраняет точность на уровне 1% автоматически компенсируя появившиеся отклонения.

К сожалению, насосы с таким типом привода недостаточно широко распространены на Российском рынке, но, тем не менее они начинают применяться все чаще в различных областях промышленности. В частности, успешный опыт применения цифровых дозировочных насосов GRUNDFOS типа DME с шаговым приводом был получен при организации систем водоподготовки на отечественных предприятиях.

Данный привод получил широкое распространение, как в России, так и за рубежом, благодаря простоте конструкции и отсутствию жестких требований к технологии изготовления насосов с данным типом привода. Например, таким приводом оснащены широко известные насосы марки НД. Зарубежные аналоги имеют более сложную конструкцию и могут в т.ч. быть мембранными. Основной принцип работы насоса на котором построено движение плунжера или диафрагмы остается постоянным. Редукторы обычных насосов-дозаторов чаще всего сконструированы таким образом, что частота вращения электродвигателя привода через одноступенчатую червячную передачу снижается до оборотов, обеспечивающих требуемую частоту ходов, преобразуясь в осциллирующее движение. Осциллирующее, т.е. возвратно-поступательное движение формируется с помощью эксцентрика. У таких насосов и у насосов с более низкой подачей в диапазоне до 1000 л/ч с эксцентриком контактирует подпружиненный толкатель, который в свою очередь приводит в движение плунжер или диафрагму. Для регулирования производительности насосы-дозаторы оснащаются подвижным упором, устанавливаемым в требуемое положение для ограничения величины обратного хода толкателя. Это позволяет плавно регулировать длину хода в диапазоне от 0 до 100%. Правда на практике количественное регулирование следует применять только при длине хода свыше 10%, так как при установке меньших значений подача начинает сильно зависеть от противодавления. Привод с подпружиненным толкателем работает по синусоидальной характеристике лишь при 100%-ной длине хода, а при пониженной производительности его замедление или ускорение происходит почти мгновенно. В результате получаем почти импульсный характер дозирования. Преимущество перед другими типами приводов состоит в невысокой стоимости конструкции и большей передаваемой мощности.

При изменении производительности для таких насосов также необходима калибровка. Кроме того, для того, чтобы получить возможность дистанционного управления данным типом насосов, необходимо применять дополнительное оборудование, например частотные преобразователи или сервопривод.

Существует также более сложная модификация данного типа привода, а именно привод с изменяемой амплитудой.
Гидравлический и пневматический типы приводов дозировочных насосов не получили широкого распространения из-за функциональных ограничений.

Материал предоставлен компанией "Грундфос".

Прямые поставки от:

Финская компания "Naval" ("Навал") производит стальные шаровые краны Ду 10-600 мм. Pу 16, 25, 40 бар и поворотные затворы Ду 300-800 мм. Pу 16, 25 бар для: теплоснабжения, природного газа и пара. Кроме того, нержавеющие шаровые краны для агрессивных сред. В свою очередь шаровые краны подразделяются на редуцированные и полнопроходные, сварные и фланцевые, запорные и регулирующие, краны для подземной укладки и врезки в действующие сети под давлением горячей воды.
Краны абсолютно надежны, имеют невысокую стоимость.
Ознакомиться с продукцией фирмы Naval Вы можете не только в Москве, но и в Санкт-Петербурге, Нижнем-Новгороде и Краснодаре

Датская компания "Danfoss" ("Данфосс") предлагает полную номенклатуру для комплектации тепловых пунктов и блочных тепловых пунктов.
Наибольший интерес вызывает автоматика ТП в виде:

регуляторов давления,
регуляторов температуры,
погодных компенсаторов.

Технические решения компании "Danfoss" ("Данфосс") позволили сделать ТП малого размера - энергоэффективным и отвечающим самым современным требованиям. Кроме того, номенклатуру продукции расширяют такие изделия как:

радиаторные терморегуляторы,
ручные балансировочные клапаны и электроприводы для них.

Вся продукция имеет высокое качество и приемлемые для российского рынка цены.
Компания «Комси» имеет официальные представительства в Санкт - Петербурге, Краснодаре и Нижнем Новгороде, где Вы можете ознакомиться с полным ассортиментом компании Danfoss.

Наиболее популярной в России компанией по производству насосов широкого применения является датский концерн "Grundfos" ("Грундфос").
"Grundfos" ("Грундфос") выпускает бытовые и промышленные насосы для отопления, водоснабжения и других систем назначения.
Большой популярностью пользуются: насосы циркуляционные для отопления, многоступенчатые, центробежные - для перекачивания различных жидкостей, установки повышения давления и насосы для дренажных систем. Каждая серия насосов имеет широкий спектр градаций, которые отличаются по мощности, высоте напора, жидкости и производительности насоса, что позволяет подобрать оптимальный насос для того или иного назначения с точки зрения его стоимости и энергоэффективности.
Компания «Комси» поставляет оборудование на российский рынок, продукцию фирмы Grundfos можно найти у наших представителей в Краснодаре, Санкт - Петербурге и Нижнем Новгороде.

Немецкая компания "AUMA" ("АУМА") выпускает электроприводы для автоматизации трубопроводной арматуры. Это многооборотные электроприводы, неполнооборотные электроприводы, рычажные электроприводы, прямоходные электроприводы.
Исполнение:

Общепромышленное
Взрывозащищенное

Температурный диапазон от -60°С до + 170°С.
Степень защиты: IP 67, IP 68.
Возможность управления по цифровым протоколам: Modbus, Prolibus, OeviceNet, Foundation, Fieldbus.
Блоки управления: AVMATIC, AUMA MATIC и VARIOMATIC.

Финский концерн "KAYKORA" ("Каукора") является ведущим изготовителем отопительных котлов и водонагревателей ГВС.
Газовые котлы и дизельные котлы, мощностью 17 - 450 кВт, представлены в производстве фирмы "Jaspi". Электрические котлы не имеют себе равных в мире благодаря широкому диапазону мощности 9-1800 кВт и в особенности высокому уровню технического исполнения и комплектации. Дровяные котлы и пеллетные котлы мощностью до 45 кВт. Неоспоримым преимуществом отопительных котлов является их универсальность, в зависимости от вида топлива. В жидкотопливных/газовых котлах предусмотрены резервные тэны. В теплоаккумуляторах также есть готовность для установки электротэнов различной мощности. Средний срок службы котлов и теплоаккумуляторов 20-25 лет.

Швейцарские электроприводы предлагают гарантию – 5 лет. Номенклатура включает: электроприводы для систем ВОК на ~24В и ~220В, с крутящим моментом от 5Нм до 40Нм без и с пружиной возврата общего применения и для заслонок, для установки на противопожарных системах; электроприводы для шаровых кранов до Ду 150 мм; электроприводы на регулирующие и двухпозиционные седельные клапаны с линейными приводами; электроприводы для управления клапанами типа "бабочка" до Ду 350 мм, Н=500 Нм.
Приводы отличаются компактным размером и удобны для установки на арматуру.

ЭЗим -Российские электроприводы МЭОФ включают исполнительное устройство, за дополнительную плату управляющие устройства ПБР или ФЦ, ПМЛ, что зависит от типа механизма, напряжение питания, условия эксплуатации; КМЧ. Приводы разделяются на многооборотные, однооборотные, малошумные и взрывозащищенные. Приводы отличаются невысоким ценами, срок поставок: 20-45 дней.

Шведская компания "Alfa-Laval" ("Альфа-Лаваль") производит теплообменники для: теплоснабжения, систем кондиционирования воздуха, приборов теплопередачи в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий.
"Alfa-Laval" ("Альфа-Лаваль") выпускает:

паяные теплообменники мощностью от 10кВт до 5 мВт
разборные теплообменники, мощность которых определяется тепловой нагрузкой и рассчитывается индивидуально

Группы компаний Ро СВЕП производит и предлагает поставки самой обширной номенклатуры: разборные, паяные и сварные пластинчатые теплообменники с тепловой мощностью от 10 кВт до 200МВт и производительностью до 5000 м теплоносителя в час. Материалы, использующиеся для приготовления пластин: нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы - обеспечивают такое свойство, как способность к "самоочищению", за счет высокой частоты поверхности плаcтин.

Испанская компания "Genebre" ("Женебре") появились на нашем рынке пять лет назад.
Спектр арматуры достаточно широкий и делится на два вида:

промышленное оборудование
санитарное оборудование.

В промышленном оборудовании наибольший интерес представляют поворотные затворы Ду 50-500мм, Pу 10-16 бар с уплотнением EPDM межфланцевого исполнения, стальные шаровые краны Ду 15-300мм, Pу 25, 40 бар для тепло- и водоснабжения, кроме того для холодной воды задвижки с обрезиненным клином Ду 50-300 мм, фильтры для горячего и холодного водоснабжения, компенсаторы трубные с резиновой вставкой и металлические до Ду 500 мм Pу 10 / 16 бар. Перечень оборудования дополняют множество шаровых кранов из латуни и нержавеющей стали Ду 10-200 мм.
Преимущество арматуры является невысокая стоимость и высокое качество.

Австрийская фирма "KLINGER" ("Клингер") представлена в России шаровыми кранами типа "Ballostar" ("Баллостар") Ду 15-800 мм, и "Monoball" ("Монобаль") Ду 15-300 мм. Шаровые краны "Ballostar" ("Баллостар") отличаются от других тем, что имеют давление 40 бар. Они ремонтопригодны, что позволяет производить их ремонт, хотя в этом нет необходимости, гарантия составляет 3 года. Учитывая, что толщина стенки стального крана достаточно высока, шаровой кран имеет значительный вес и высокую стоимость. Шаровые краны "Monoball" ("Монобаль") выпускаются Ду 15-300 мм, Pу 25 / 40 бар камерного и подземного исполнения.
Достаточной популярностью пользуются в паровых установках шиберные вентили "KLINGER" ("Клингер") Ду 50-200 мм стального и чугунного исполнения Т° до +450°С. Возможна замена шаровых кранов "KLINGER" ("Клингер") на поворотные затворы "Клингер" Ду до 1200 мм Pу 25 бар с металлическим уплотнением, однако, ввиду дороговизны в теплосетях они используются редко.

"Ebro-Armaturen" ("Эбро-Арматурен") - немецкая компания, которая позиционируется на российском рынке, как производитель поворотных затворов Ду 20-1400 мм. Pу 6 / 10 / 16 бар с различными видами уплотнений (типа EPDM, NBR, PTFE, FPM) на различные температуры и разные среды для химической и нефтехимической промышленности, пищевой промышленности, судостроения, тепловых сетей, сетей водоснабжения и водоотведения. Номенклатурный ряд представлен так же затворами гильотинного типа, обратными клапанами и другими видами запорной арматуры специального назначения.
Отличительной особенностью арматуры "Ebro-Armaturen" ("Эбро-Арматурен") является высокое качество.

"Ari-Armaturen" ("Ари-Арматурен") - немецкая компания, которая представлена в России регулирующими, предохранительными и редукционными клапанами, используемыми в системах пароснабжения и теплоснабжения.
Для систем отвода конденсата представлены четыре типа конденсатоотводчиков Ду 15-50 мм, Pу 16 -160 бар.
В системах теплоснабжения нашли применение запорные клапаны и поворотные затворы Ду 15-200 мм, сетчатые фильтры и обратные пружинные клапаны Ду 15-300 мм, Pу 16 / 40 бар. Арматура отличается высоким качеством и универсальностью, имеет широкий температурный диапазон использования от -60°С до + 450°С

Немецкая компания «AUMA» («АУМА») выпускает электроприводы для автоматизации трубопроводной арматуры. Это многооборотные электроприводы, неполнооборотные электроприводы, рычажные электроприводы, прямоходные электроприводы.
Исполнение:

Общепромышленное
Взрывозащищенное

«Broen» («Броен») это датская компания «BroenWalveGroup», которая является одним из ведущих производителей трубопроводной арматуры для систем тепло-водоснабжения и промышленности.
Балансировочные клапаны «Ballorex» («Балорекс») и шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») удостоены диплома «100 лучших товаров России».
Шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») имеют модификации Ду 10-500 мм, Pу 10 / 16 / 25 / 40 бар. Присоединение: резьба, сварка, фланец. Управляются ручкой, механическим редуктором и электроприводом. Имеются краны для бесканальной прокладки в ППУ изоляции.
Шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») изготавливаются для газа и минеральных масел. Балансировочные клапаны «Ballorex» («Балорекс») применяются для балансировки и регулирования в системах теплоснабжения, охлаждения и промышленности. Ду 10-300 мм, Pу 16 бар, Т° до +135°С.

Немецкая компания «Gestra» («Гестра») является мировым лидером в производстве трубопроводной арматуры и автоматики для паро-конденсатных систем и котельных. Продукция «Gestra» («Гестра») это: конденсатоотводчики, обратные клапаны, регуляторы температуры, регулирующие клапаны, предохранительные клапаны, фильтры.

Шведская компания «Alfa-Laval»(«Альфа-Лаваль») производит теплообменники для: теплоснабжения, систем кондиционирования воздуха, приборов теплопередачи в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. «Alfa-Laval»(«Альфа-Лаваль») выпускает:

паяные теплообменники мощностью от 10кВт до 5 мВт
разборные теплообменники, мощность которых определяется тепловой нагрузкой и рассчитывается индивидуально

Немецкая компания «KSB» («КСБ») в течении 130 лет снабжает клиентов по всему миру: насосами, трубопроводной арматурой, средствами автоматизации. Насосы выпускаются для: водоснабжения сточных вод, промышленных предприятий, энергетики, инженерного обеспечения зданий, горной промышленности.
Арматура для водоснабжения и водоотведения представлена:

запорными клапанами и вентилями серии BOA с мягким и металлическим уплотнением. Pу 16 / 25 бар, Ду 15-350 мм,
поворотными дисковыми затворами Pу 3/10/16/25 бар ду 40-1000 мм
Pу 4/6/10/16/25 бар Ду 1050-4000 мм

«Reflex» («Рефлекс») – немецкая фирма, которая предлагает продукцию, имеющую безусловное качество, удобство применения, простоту монтажа, работу систем без завоздушивания, минимализацию процесса коррозии, простоту технического обслуживания. Это мембранные расширительные баки для систем отопления, теплоснабжения, холодоснабжения, вентиляции, кондиционирования и водонагреватели. «Reflex» («Рефлекс») – это расширительные баки для систем отопления и охлаждения, объем от 8 до 1000 литров, давление от 3 до 10 бар.
«Refix» («Рефикс») – гидропневмобаки для повышения установок, систем питьевого водоснабжения и систем горячего водоснабжения, объем от 8 до 3000 литров. Установки поддержания давления с управляющим насосом и управляющим компрессором для закрытия систем отопления и охлаждения:

Reflex «Reflexomat»
Reflex «Variomat» - с функцией дегазации
Reflex «Gigamat»

Немецкая компания «WILO» («ВИЛО») – это насосное оборудование, используемое для систем отопления, водоснабжения, пожаротушения, водоотведения, кондиционирования и охлаждения.
Насосы «WILO» («ВИЛО») применяются для частных домов, в коммунальном хозяйстве, промышленности, зданиях и сооружениях любого назначения.

Шаровые краны «Ситал» запорные и регулирующие. Используются на объектах: ЖКХ, теплотехники, в нефтяном и газовом хозяйстве. Изготавливаются с неполнопроходным сечением. Присоединение: резьба, сварка, фланцы.
Для установки в камеры и для бесканальной прокладки Ду 10-600 мм, Pу 25,40 бар. Затворы поворотные дисковые Ситал комплектуются редукторами и электроприводами. Присоединение: сварка, резьба, фланец. Ду 300-1000 мм, Pу 25 бар.