Pompy do zadań specjalnych

Transport w instalacjach przemysłowych, ściernych, gęstych czy agresywnych chemicznie mediów, wymaga zastosowania odpowiednich pomp oraz rurociągów. W przemyśle do takich celów używane są pompy membranowe. Jednak wewnętrzne elementy tych pomp są w bezpośrednim kontakcie z transportowaną cieczą i wymagają w wielu przypadkach zastosowania materiałów konstrukcyjnych zapewniających odporność chemiczną wobec transportowanego medium. Awaria pojedynczej membrany skutkuje uszkodzeniem części hydraulicznej pompy, co generuje wysokie koszty części zamiennych i okresu przestoju technologicznego. Czy istniej zatem rozwiązanie, które może ustrzec od takich skutków?

Aby zniwelować wady tradycyjnych pomp membranowych, można zastosować pompy z podwójną membraną wężową (tzw. MULTISAFE). Są to hermetyczne, szczelne, oscylacyjne pompy wyporowe z podwójnym uszczelnieniem części hydraulicznej od strony napędu oraz pompowanego medium. Uszczelnienie takie osiągnięto dzięki zastosowaniu zespołu dwóch membran wężowych, ułożonych jedna w drugiej. Przy tym rozwiązaniu konstrukcyjnym całkowicie odstąpiono od koncepcji stosowania membrany płaskiej. Konstrukcja zaworu mechanicznego w komorze hydraulicznej zapewnia automatyczną kontrolę i kompensację objętości cieczy bez konieczności użycia dodatkowej pompy oleju i urządzenia sterującego. Nawet w przypadku awarii jednej membrany wężowej, zapasowa membrana zabezpiecza przed przedostaniem się transportowanego medium do układu napędu hydraulicznego, dzięki czemu działanie pompy nie zostanie przerwane.

Zasada działania

Napędowy ruch obrotowy układu korbowego w przekładni mechanicznej pompy jest przetwarzany na ruch postępowo – zwrotny wodzika. Wodzik jest połączony z tłokiem lub nurnikiem. Poprzez hydrauliczną ciecz, tłok porusza zespół podwójnych membran wężowych, które są ułożone jedna wewnątrz drugiej. Membrany zawierają nie tylko transportowane medium, ale także zapewniają podwójne hermetyczne uszczelnienie od strony napędu hydraulicznego. Pompowanie jest realizowane poprzez przemieszczanie objętości medium wewnątrz zespołu membran wężowych. W przeciwieństwie do pompy wężowo – perystaltycznej, zespół membran wężowych pompy typu MULTISAFE nie jest ściskany. Wykonuje on przy każdym suwie tłoka jedynie elastyczny pulsacyjny ruch, porównywalny z pulsacją żyły. Elastyczne odkształcenie zespołu membran wężowych jest kontrolowane. W wyniku oddziaływań hydraulicznych zespół membran wężowych ulega jedynie niewielkim obciążeniom nawet przy wysokich ciśnieniach roboczych. Trwałość użytkowa zespołu membran wężowych jest znacznie wydłużona w porównaniu do tradycyjnych membran płaskich, co skutkuje długim średnim okresem międzyawaryjnym i długim średnim okresem pomiędzy naprawami.

Wysokie bezpieczeństwo działania

Znaczącą zaletą pomp MULTISAFE jest liniowy charakter przepływu, dzięki czemu są one szczególnie przydatne do stosowania przy mediach agresywnych, ściernych i transportujących frakcje stałe, a także przy zawiesinach o dużej lepkości. W przeciwieństwie do tradycyjnych pomp membranowych, nie wymagają one stosowania pierścienia mocującego, na którym występuje osadzanie się części stałych, co zwykle powoduje szybką awarię membrany. W przypadku, gdy jedna z membran wężowych przecieka lub ulegnie awarii, druga membrana wężowa zapewnia działanie pompy do momentu przeprowadzenia następnego planowanego postoju urządzenia. Straty wewnętrzne roboczej cieczy hydraulicznej są automatycznie kompensowane przez wbudowany zawór kompensujący przepływ. Zewnętrzne systemy kompensacyjne nie są wymagane.

kliknij w zdjęcie, aby powiększyć

Rys. 1 Pompa z podwójną membraną wężową MULTISAFE, układ Triplex.

Rys. 1 Pompa z podwójną membraną wężową MULTISAFE, układ Triplex.

Stały monitoring, również online

Pompy MULTISAFE wykorzystują system diagnostyczny do stałego monitoringu stanu membran wężowych (czujniki ciśnienia), zaworów zwrotnych (czujniki akustyczne), ciśnienia po stronie ssawnej, a także temperatury oleju hydraulicznego i przekładni mechanicznej. Monitoring ten umożliwia realizację prewencyjnych prac konserwacyjnych, zwiększa gotowość operacyjną pompy i zmniejsza koszty eksploatacyjne. Pompy mogą być sterowane poprzez panel dotykowy sterowania miejscowego lub zdalnego online. Panele dotykowe umożliwiają rejestrowany w czasie, bezpośredni lub zdalny wgląd w stan zaworów zwrotnych, stan membrany wężowej, monitoring ciśnienia na odcinku ssawnym i tłocznym, monitoring temperatury oleju hydraulicznego i przekładni mechanicznej, częstotliwości skoków, sprężania wstępnego akumulatorów tłumików pulsacji, systemu smarowania układu korbowego i kół zębatych pośredniczących (łącznie z temperaturą, ciśnieniem i przepływem), silnika (łącznie z pomiarem momentu obrotowego, pobieranej mocy i prędkości), transformatora i przemiennika częstotliwości. System jest podłączony do sieci Internet. W przypadku, gdy wartości bieżące różnią się od zaprogramowanych wartości znamionowych system przesyła e-maila z odpowiednią informacją do technika serwisu pompy. Równocześnie, istnieje możliwość ustanowienia bezpiecznej, dwukierunkowej łączności VPN umożliwiającej zdalny dostęp do jednostki sterującej pompą. Zapewnia to nie tylko większą dostępność do pompy i wpływ na efektywność jej pracy, ale także wpływa na zmniejszenie kosztów serwisowania.

Panel dotykowy pompy MULTISAFE

Rys. 2 Panel dotykowy pompy MULTISAFE

Transport materiału rurociągami

Warto wspomnieć, że pompy MULTISAFE można stosować wraz z dedykowanym systemem rurociągów HyPres Coalmaxx. Jest to system wysokociśnieniowy do transportu mediów stałych, ciekłych i będących w stanie skupienia gazowego. Pompy MULTISAFE jak i rurociągi HyPres Coalmaxx można również stosować jako osobne rozwiązania.

Rys. 3 System rurociągów HyPres Coal Maxx.

Rys. 3 System rurociągów HyPres Coalmaxx.

Kluczowe zastosowania

Omawiane pompy stosowane są m.in. do transportu mułów i szlamów niezwykle abrazyjnych, agresywnych, o wysokiej temperaturze oraz dużej gęstości, do usuwania popiołów, zasilania reaktorów ciśnieniowych w zakładach metalurgicznych, zgazowania węgla, zasilania warnika, odwadniania kopalń, transportu rurociągami, zasilania suszarek rozpryskowych, transportu odpadów, utleniania metodą mokrą – zasilanie reaktora.

Odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych jest jednym z warunków budowy udanych instalacji. Wszystkie materiały należy dobierać indywidualnie, pod kątem ich chemicznej i mechanicznej wytrzymałości na wzajemne oddziaływanie z transportowanym medium.

Porównanie z tradycyjnymi pompami membranowo-tłokowymi

Rys. 4 Konstrukcja uwzględnia wiele stref, w których mogą się osadzać części stałe, np. w obudowie membrany, wokół pierścienia mocującego itd. Materiał, z którego wykonana jest komora membranowa musi być fizycznie i chemicznie odporny na oddziaływanie medium.

Rys. 4 Transport medium w pompie tradycyjnej.

Konstrukcja uwzględnia wiele stref, w których mogą się osadzać części stałe, np. w obudowie membrany, wokół pierścienia mocującego itd. Materiał, z którego wykonana jest komora membranowa musi być fizycznie i chemicznie odporny na oddziaływanie medium.

Rys. 4a Transport medium w pompie MULTISAFE.

Rys. 4a Transport medium w pompie MULTISAFE.

Membrana wężowa zapewnia liniowy przepływ medium przez komorę pompy. Brak ryzyka osadzania części stałych. Transportowana ciecz jest w kontakcie tylko z wnętrzem membrany wężowej i zaworami zwrotnymi. Materiał komory membrany wężowej nie musi być fizycznie i chemicznie odporny na oddziaływanie medium.

Rys. 5 Bezpieczeństwo - pompa tradycyjna

Rys. 5 Bezpieczeństwo – pompa tradycyjna.

Membrany są jedynym elementem oddzielającym transportowane medium od komory hydraulicznej. Jeżeli membrana ulegnie uszkodzeniu, nieunikniona jest awaria uszczelnienia tłoka, cylindra i systemu sterowania. W takiej sytuacji wymagane jest natychmiastowe wstrzymanie pracy pompy. Wysokie koszty napraw i czyszczenia, długi okres przestoju.

Rys. 5a Bezpieczeństwo - pompa MULTISAFE.

Rys. 5a Bezpieczeństwo – pompa MULTISAFE.

Dwie membrany wężowe ustawione jedna wewnątrz drugiej zapewniają podwójną przegrodę pomiędzy transportowanym medium i komorą hydrauliczną. W przypadku awarii jednej z membran wężowych, działanie pompy jest kontynuowane do momentu umożliwiającego wstrzymanie procesu technologicznego. Brak awarii układu hydraulicznego i/lub uszczelnień po uszkodzeniu membrany wężowej. Niskie koszty i krótki czas przestoju.

Rys 6 Konserwacja - pompy tradycyjne

Rys 6 Konserwacja – pompa tradycyjna.

Membrana jest umieszczona pod pokrywą pompy. Wymiana membrany wymaga odkręcenia wielu śrub dla otwarcia pokrywy pompy. Rozszczelnienie obudowy pompy poprzez otwarcie pokrywy powoduje wyciek oleju hydraulicznego.

Rys 6a Konserwacja - pompy MULTISAFE.

Rys 6a Konserwacja – pompa MULTISAFE.

Łatwe do konserwacji. Dla cylindrycznych głowic pompy nie są wymagane oddzielne pokrywy. Każda pojedyncza część teoretycznie może ulec zużyciu, jednak jej wymiana może zostać dokonana oddzielnie, bez wcześniejszego demontażu przylegających elementów. Możliwe jest prognozowanie terminów konserwacji.

Rys. 7 System zabezpieczenia membrany - pompy tradycyjne.

Rys. 7 System zabezpieczenia membrany – pompa tradycyjna.

Uszkodzenie zaworów tłocznych pompy i przeniesienie ciśnienia całego systemu na membranę powoduje przyciśnięcie membrany do tarczy wsporczej membrany i jej natychmiastowe rozerwanie przy wysokich ciśnieniach roboczych, czego następstwem jest wyłączenie pompy.

Rys. 7a System zabezpieczenia membrany - pompy MULTISAFE.

Rys. 7a System zabezpieczenia membrany – pompa MULTISAFE.

W przypadku obciążenia membrany wężowej ciśnieniem systemu w wyniku rozszczelnienia zaworu tłocznego, membrana jest delikatnie przytrzymywana przez tarczę wsporczą, co zapobiega uszkodzeniom nawet w przypadku maksymalnego ciśnienia od strony tłocznej.

Autor: Tomasz Karwat, WICHARY TECHNOLOGIES Sp. z o.o.

fot./rys.: WICHARY TECHNOLOGIES Sp. z o.o.