Ниже будут приведены указания, которые должны учитываться при выборе насоса-дозатора. Наряду с давлением и подачей следует принимать во внимание физико-химические характеристики дозируемого материала. В рамках данной работы рассматриваются только исключительно диафрагменные и плунжерные насосы-дозаторы, а также комбинированные плунжерно-диафрагменные насосы-дозаторы с объединенной гидравлической частью.
Для выбора насоса руководствуются следующими основными факторами: Тип и свойства дозируемого материала
1. Концентрация
2. Плотность (удельный вес)
3. Температура
4. Вязкость
5. Точка (температура) застывания
6. Агрессивность
7. Возможность абразивного износа
8. Склонность к кристаллизации
9. Склонность к выделению газов
10. Токсичность (допустимое значение MAK)
11. Выделение неприятных запахов
12. Давление насыщенных паров
13. Взрывоопасность (соблюдение класса взрывоопасности “Ex”)
Технические характеристики оборудования и требования к нему
1. Где выполняется подключение всасывающего трубопровода: сбоку или снизу резервуара? (Соблюдение требований экологии!)
2. Положение насоса-дозатора относительно уровня всасывания при порожнем резервуаре (если насос расположен выше).(Высота всасывания!)
3. Положение насоса-дозатора относительно уровня всасывания при совершенно заполненном резервуаре (если насос расположен ниже).(Подпор!)
4. Максимальная производительность дозирования (с запасом, но не слишком большим!)
5. Минимальное давление в гидросистеме в позиции ввода дозируемого материала (возможно разряжение; опасность сифонирования!)
6. Максимальное давление в гидросистеме в позиции ввода дозируемого материала (необходимо учитывать падение давления из-за гидродинамических потерь в трубопроводе и в элементах гидроарматуры!)
7. Процесс дозирования в условиях подачи самотеком (под действием атмосферного давления)
8. Позиция ввода дозируемого материала над насосом-дозатором (учитывать влияние геодезического уровня на давление!)
9. Позиция ввода дозируемого материала под насосом-дозатором (опасность сифонирования!)
10. Протяженность всасывающего трубопровода (трение, кавитация, минимальная производительность !)
11. Протяженность напорного трубопровода (учитывать трение, пиковое инерционное давление при противодавлении в гидросистеме)
12. Допустимое колебание подачи (например, из-за наличия расходомеров)
13. Насос будет установлен во взрывоопасной зоне? (исполнение электродвигателей и т.п.!)
14. Монтаж оборудование в помещении или снаружи (защитный навес!)
Наряду с вышеназванными особенностями оборудования необходимо также принимать во внимание то, в каком режиме будет эксплуатироваться насос-дозатор:
1. Возможность ручной регулировки производительности дозирования, выполняемой только непосредственно на насосе-дозаторе.
2. Возможность ручного дистанционного электро- или пневмоуправления регулировкой производительности дозирования.
3. Дистанционное управление входным параметром (пропорциональное следящее регулирование параметров техпроцесса или расхода воды)
4. Насос применяется в качестве исполнительного органа в контуре регулирования
5. Насос должен иметь возможность учитывать изменения двух параметров техпроцесса (подача сигналов неисправности благодаря одновременному воздействию сигнала частоты вращения и длины хода)
Для различных случаев применения в сфере технологии было разработано множество насосов-дозаторов с оптимальными для данного назначения характеристиками. Следующая блок-схема поможет выбрать оптимальный и экономичный насос-дозатор и избежать ошибок при проектировании. С помощью блок-схемы и с учетом характеристик дозируемых химикатов делаются предварительные выводы, которые затем должны приниматься во внимание при окончательном решении о выборе того или иного насоса (например, применять ли подпружиненные клапаны или устанавливать износостойкие сальниковые уплотнения).
Поддержка проектирования
Перед окончательным выбором насоса-дозатора необходимо получить ответ на следующие вопросы:
1. Химикаты
Какой химикат будет дозироваться и какими свойствами он обладает? Допустимы ли утечки дозируемой жидкости или она ядовита, выделяет неприятный запах или агрессивна? Если нет, то следует ли отдать предпочтение абсолютно герметичным диафрагменным насосам-дозаторам, если это допускает давление, линейная характеристика регулирования и т.п.
a) Вязкость
Чем выше вязкость, тем ниже должна быть частота ходов или тем больше следует выбирать диаметр трубопровода. Начиная с вязкости 300 мПа*с рекомендуется применять подпружиненные всасывающий и напорный клапаны.
b) Абразивный износ
Суспензии (например, раствор кизельгура) или химикаты, склонные к кристаллизации (растворы фосфатов), могут привести к преждевременному износу и течи сальника плунжерного насоса-дозатора. Поэтому в тех случаях, когда невозможно применение диафрагменных насосов-дозаторов из-за величины давления напора, предпочтение отдается использованию плунжерных насосов-дозаторов с сальниками из “арамид-кевлара”, если не применяются концентрированные кислоты и щелочи. В противном случае будут использоваться комбинированные плунжерно-диафрагменные насосы-дозаторы.
c) Степень агрессивности
Те материалы насосов, которые будут контактировать с химикатами, предварительно должны проверяться на стойкость согласно общепринятой практике и широко распространенным спецификациям стойкости материалов, лишь затем определяются материалы, поставляемые для выбранного насоса.
2. Производительность дозирования
Насоса-дозаторы следует проектировать таким образом, чтобы они развивали требуемую максимальную производительность дозирования при установленном заданном значении, составляющим 80-90% от номинала. Это позволит иметь запас по мощности и оптимально использовать точность насоса.
При длине хода менее 20% от номинала и максимальном противодавлении в системе применение диафрагменных насосов-дозаторов дает лишь неудовлетворительные результаты. При низких значениях давления насос еще может использоваться в этом диапазоне ходов.
3. Противодавление
Важное значение имеет противодавление непосредственно на входе насоса. Если трубопровод, идущий от насоса к позиции ввода дозируемого материала в техпроцесс/систему, имеет достаточно большую длину (например свыше 10 метров), колебания давления могут достигать пиковых значений, которые будут накладываться на давление на позиции ввода. С увеличением длины повышаются и потери на трение, т.е. падение давления на позиции ввода растет. Если не принимать во внимание эти особенности, то в гидросистеме могут возникнуть неисправности или возможно падение производительности дозирования. Во избежании этого необходимо устанавливать гасители импульсов. Нестабильное противодавление может стать причиной ухудшения точности дозирования при использовании диафрагменных насосов . Стабилизации противодавления можно добиться установив регулирующие напорные клапаны.
4. Разряжение (подпор) во всасывающем трубопроводе
Разряжение (подпор) во всасывающем трубопроводе работающего насоса не должно превышать предельно допустимого для данного насоса значения. У диафрагменных насосов-дозаторов оно должно поддерживаться по возможности стабильным, так как колебания сильно влияют и на производительность дозирования.
Крайне неблагоприятных было бы, например, колебание уровня по высоте до 4 метров, если к тому же и плотность до3зируемой жидкости составляла бы 1900 кг/м3. Колебания значений разряжения (подпора), составляющие в этом случае максимально до 0,76 бар, привели бы к погрешности дозирования свыше 10%. Если насос-дозатор эксплуатируется в контуре регулирования в качестве исполнительного органа, то это явление имело бы вторичное значение, поскольку регулятор воздействовал бы на насос до тех пор, пока не вывел бы его на режим требуемой производительности дозирования. При простом пропорциональном управлении дозированием влияние этой погрешности было бы, естественно, отрицательным. В плунжерных и плунжерно-диафрагменных насосах-дозаторах колебания разряжения (подпора) во всасывающем трубопроводе имели бы лишь незначительные последствия. Если приходится считаться с максимальными колебаниями уровня из-за наличия
высокого резервуара для хранения дозируемого материала, то для насоса-дозатора можно установить промежуточный резервуар с поплавковым клапаном для регулирования в функции уровня или с вакуумрегулятором SDR во всасывающей линии.
Всасывающие трубопроводы следует прокладывать по возможности кратчайшим путем или придется устанавливать в трубопроводах большой протяженности непосредственно перед всасывающим клапаном на насосе гаситель импульсов. Во всасывающих трубопроводах небольшого диаметра может возникнуть необходимость в установке гасителя импульсов уже при длине всасывающего трубопровода 3 метра и более.
5. Зависимость от давления
Диафрагменные насосы-дозаторы также зависят от величины противодавления из-за эластичности диафрагмы насоса-дозатора. С помощью регулирующего напорного клапана в насосе можно предварительно создать постоян-
ное противодавление. Для этой цели регулирующий напорный клапан устанавливается на давление, примерно на 1 бар выше того, что имеется в гидросистеме за вычетом потерь в трубопроводе.
6. Номинальный проход/внутренний диаметр трубопровода
При выборе параметров трубопровода, монтируемых без гасителя импульсов, необходимо учитывать трехкратный запас по производительности дозирования относительно номинала, чтобы рассчитать номинальный проход для скорости потока 1 м/с в напорном и 0,5 м/с во всасывающем трубопроводах.