Факторы, влияющие на срок службы насосов

Сегодня на рынке насосного оборудования преобладают цифровые решения. Однако для многих заказчиков при выборе инженерной «начинки» важна не столько её интеллектуальность, сколько надёжность, сводящаяся к принципу «поставил и забыл». Практика GRUNDFOS показывает, что «не вспоминать» об эксплуатирующейся технике можно несколько десятилетий.

Многоступенчатые центробежные насосы серии CR компании GRUNDFOS

Рекорды долговечности

Как правило, модели с самым высоким сроком службы ориентированы на широкий спектр задач и применяются в разных отраслях: от промышленных процессов на предприятиях до инженерных сетей коммерческих зданий. В качестве примера подобного оборудования можно привести вертикальные многоступенчатые центробежные насосы серии CR компании GRUNDFOS. Они используются для повышения давления в системах водоснабжения, обеспечения циркуляции жидкости в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, а также в процессах водоподготовки, водоочистки и ирригации. Номенклатура линейки включает 13 типоразмеров с различными значениями расхода и несколько сотен вариантов с различными значениями давления.

Именно с выпуска средних и малых вертикальных насосов CR в 2005 г. началась история российского завода «ГРУНДФОС Истра». «Серия была и, кстати, остаётся одной из самых востребованных в нашей стране, поэтому руководство Концерна приняло решение локализовать её производство. Этот шаг позволил сократить временные и финансовые затраты на логистику как самого оборудования, так и запасных частей к нему», — комментирует Роман Марихбейн, руководитель по развитию бизнеса Департамента промышленного оборудования ООО «ГРУНДФОС».

О высочайшей надёжности моделей свидетельствуют итоги акции по поиску установленного насоса CR с самым длительным сроком успешной эксплуатации, в которой приняли участие 20 конкурсантов. На семи из заявленных объектах насосы исправно работали более 20 лет, а на восьми — свыше 15 лет.

В России победителем стал московский Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, где системе водоснабжения до сих пор функционирует насос CRN 2-40, установленный в 1988 г. «Могу с абсолютной уверенностью сказать, что после монтажа насосов GRUNDFOS о них просто забываешь! CRN был смонтирован 28 лет назад. С тех пор никаких нареканий к его работе нет. Может, заменили пару расходников. Оборудование исправно выполняет свои функции, и мы думаем, что оно проработает ещё не один год», — комментирует Илья Дорошин, генеральный директор компании «Гидроремсервис», приславший информацию о насосе.

В столице Республики Беларусь был найден другой рекордсмен — насос CRN 4-80/7, который работает в системе водоподготовки в лаборатории НИИ радиоматериалов с 1986 года, т.е. уже 30 лет. Две аналогичные модели функционируют в той же системе на протяжении вот уже 27 лет. Как пояснили в службе эксплуатации, за всё это время было лишь одно обращение в службу сервиса. Рассмотрим, какие конструктивные особенности оборудования позволили производителю добиться такого длительного срока службы.

«Три кита» долговечности

1. Уплотнение вала

Центробежный насос со сквозным валом не полностью герметизирован. Для увеличения срока его эксплуатации требуется минимизировать утечки перекачиваемой жидкости из рабочей полости оборудования. Барьером между внутренней частью насоса и окружающей средой служит уплотнение вала. Широкое распространение получило торцевое уплотнение, состоящее из вращающейся и неподвижной частей. По сути, это дроссель, смонтированный на валу. Чтобы свести к минимуму вероятность утечки, зазор между частями уплотнения должен быть небольшим.

Специально для насосов CR было разработано картриджевое торцевое уплотнение вала в исполнении карбид кремния/карбид кремния (SiC/SiC). Оно устойчиво к абразивному износу, благодаря чему увеличивается ресурс оборудования. Картриджевая конструкция элемента упрощает установку и обслуживание насоса, позволяет избежать неправильной сборки компонентов уплотнения, избыточного/недостаточного поджатия пружины, попадания пара или грязи на чувствительные поверхности трения. Дополнительно в моделях CR торцевое уплотнение вала помещено в специальный стакан, исключающий повреждение рабочих кромок при монтаже.

2. Уплотнительное кольцо

Заслуживает пристального внимания производителя ещё один обусловленный особенностями конструкции центробежных насосов элемент — зазор между рабочим колесом и корпусом оборудования. Через него часть транспортируемой жидкости попадает с напорной стороны назад, на сторону всасывания рабочего колеса, что становится причиной гидравлических потерь. Поэтому размер зазора выдерживается минимальным, но не ниже определённых допусков — чтобы движущееся с небольшим биением рабочее колесо не упиралось в стенку корпуса. Кроме того, в ходе эксплуатации внутри оборудования образуются отложения, за счёт которых зазор может уменьшиться, что повлечёт за собой «заедание» насоса и в конечном итоге его выход из строя. Чтобы этого избежать, производители принимают конструктивные меры, одна из них — установка в зоне зазора уплотнительного кольца.

Испытания и расчёты, проведённые специалистами «ГРУНДФОС» на примере насоса CR 3, показали, что 0,1 мм зазора щелевого уплотнения снижает коэффициент полезного действия (КПД) на 5%. Чтобы сократить до минимума перетечки, вызванные перепадом давления внутри насоса, и, как следствие, избавиться от потерь, инженеры компании предложили использовать самоустанавливающееся кольцо между камерами, которое обеспечивает почти идеальное уплотнение.

3. Рабочее колесо

Основным узлом оборудования, отвечающим за передачу энергии от вращающегося вала к жидкости, является рабочее колесо. Оно состоит из двух дисков: переднего (наружного) и заднего (внутреннего), между которыми расположены лопасти. Как правило, рабочие колёса насосов изготавливают из коррозийноустойчивых материалов, а их очертания и размеры определяются гидротехническим расчётом. Так, рабочее колесо в моделях CR отличается улучшенной геометрией, что способствует более направленному потоку жидкости и уменьшению потерь от вихревых струй и трения. Элемент изготавливается по специализированной технологии высокоточной лазерной сварки, которая производится по всей длине лопатки. Данный метод позволил довести конструкцию рабочего колеса и других деталей насосов до совершенства.

В ногу со временем

Производители постоянно расширяют области применения оборудования, а также его функциональные возможности для обеспечения максимального комфорта потребителей, увеличения надёжности и удобства контроля системы. Так, сейчас компания GRUNDFOS предлагает на выбор несколько видов торцевых уплотнений вала, их можно сделать двойными или вовсе заменить магнитной муфтой MAGdrive для насосов CR в промышленном исполнении. Преимущество применения последней — отсутствие контакта проточной части насоса с валом электродвигателя при работе оборудования. Перекачиваемая жидкость циркулирует в абсолютно замкнутом пространстве, что исключает риск утечки и избавляет от необходимости периодической замены уплотнений. Данное качество особенно важно при использовании центробежных насосов в химических процессах при перекачивании токсичных, взрывоопасных, коррозионно-активных и кристаллизующихся жидкостей, а также аммиака и ряда кислот. Насосы с муфтами MAGDrive можно задействовать в нефтегазовой отрасли, производстве напитков, электроэнергетике и других сферах.

Одной из последних разработок GRUNDFOS, направленных на совершенствование оборудования, стала модернизация частотно-регулируемых электродвигателей MGE мощностью от 2,2 до 22 кВт и создание моторов MGE нового поколения (от 0,37 до 2,2 кВт) на постоянных магнитах, которые превосходят требования наивысшего класса энергоэффективности IE4. Оба типа двигателей обладают увеличенной частотой вращения — до 3450 об/мин, ранее стандарт составлял 2900 об/мин. Это позволяет подобрать насос меньшего типоразмера под заданную рабочую точку. Двигатели нового поколения совместимы с современной системой управления с мобильных устройств Grundfos GO, а модернизированные версии укомплектованы дополнительной платой с одним аналоговым и двумя цифровыми входами, к которым можно подключать дополнительные устройства.

Развитие новых технологий ни в коем случае не должно идти в ущерб долговечности и надёжности оборудования. Ведь даже самый «умный» и энергоэффективный насос не принесёт выгоды, если быстро выйдет из строя. Ответственные производители это понимают, поэтому сохраняют качество своей продукции на неизменно высоком уровне.