Двухвинтовой насос

Двухвинтовой насос

Что такое двухвинтовой насос?

Двухвинтовой насос - это тип роторного объемного насоса. Двухвинтовой насос также известен как двухвинтовой насос или двойной винтовой насос. Такое название объясняется тем, что насосы имеют два винта. В двухвинтовом насосе перекачиваемая среда поступает в насос через впускной клапан. Затем она поступает линейно к выходному концу насоса по сцепленным между собой винтам. Небольшой зазор между винтами и полостью увеличивает давление в жидкости по мере ее прохождения через насос. Двухвинтовой насос является одним из наиболее универсальных насосов, обычно используемых в тяжелых условиях эксплуатации, таких как химическая обработка, производство электроэнергии, нефтеперерабатывающие заводы, добыча нефти и газа, трубопроводы и т.д. Этот тип винтового насоса известен тем, что в нем мало вращающихся частей и, следовательно, он не требует особого обслуживания. Двухвинтовые насосы помогают эффективно подавать фиксированный объем жидкости в различных диапазонах объема, давления и вязкости. Эти насосы являются самовсасывающими. Двухвинтовые насосы приводятся в действие тяговым электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. 

Рисунок: Двухвинтовой насос.


Как работает двухвинтовой насос?

Двухвинтовой насос состоит из двух параллельных винтов. Винты имеют спиралевидную форму. Каждый винт образует спиральный канал, который периодически перекрывается вторым винтом. При таком расположении образуются небольшие шлюзы или камеры, заполненные многофазной смесью. При вращении винтов камеры непрерывно перемещаются вдоль осей винтов, перегоняя жидкость со стороны входа на сторону выхода. Расход двухвинтового насоса определяется объемом камер, шагом и размером винтов, а также числом оборотов насоса в минуту. Насос получает энергию от первичного двигателя, который представляет собой асинхронный электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. Мощность от двигателя передается на насос с помощью вала. Этот вал называется ведущим и соединен с приводным винтом. Другой вал приводится в движение через зубчатую передачу. Эта шестерня передает энергию на второй винт. Двухвинтовые насосы вращаются со скоростью от 1500 до 2400 об/мин. 

Рисунок: Работа двухвинтового насоса.


Компоненты двухвинтового насоса

Двухвинтовой насос состоит из нескольких частей, среди которых ведущий винт, ведомый винт, приводной вал, всасывающий и нагнетательный патрубки, подшипники, ротационное и стационарное уплотнение, перепускной клапан и зубчатая передача.

Components of twin screw pump

Рисунок: Компоненты двухвинтового насоса.

Винт с приводом 

Это часть двухвинтового насоса, которая помогает насосу передавать постоянный поток в любой момент вращения. Этот винт вращается вместе с ведомым винтом с небольшим зазором для передачи жидкости вперед вдоль оси вращения. Этот винт представляет собой шпиндель с нарезанными на нем винтами, изготовленный из прочного материала, такого как высокопрочная сталь. Задача ведущего винта - вращать ведомый винт с помощью зубчатой передачи. При плавном движении винт вместе с ведомым винтом проходит через малый зазор, что обеспечивает низкий эффект сдвига. Это также способствует увеличению срока службы насоса, поскольку позволяет избежать таких ситуаций, как эмульгирование текучей среды в случае загрязненной воды или негативное воздействие на другие механизмы, подключенные к насосу. 

Приводной винт 

Ведомый винт изготовлен из того же прочного материала, что и ведущий винт, например, из высокопрочной стали. Этот винт получает энергию от зубчатой передачи. Ведомый винт в двухвинтовом насосе вращается в противоположном направлении по отношению к ведущему винту. Ведомый винт имеет постоянный зазор, который помогает захватывать жидкость в плотный зазор. При совместном вращении ведомого и ведущего винтов объем жидкости уменьшается, и она перемещается к выходному отверстию. Благодаря этому движению давление жидкости увеличивается. Наконец, жидкость выходит из насоса через выпускное отверстие. 

Зубчатая передача 

Поскольку ведущий и ведомый винт работают с небольшим зазором, они могут случайно соприкоснуться. Один контакт может привести к износу кромки винта, что резко снизит давление на выходе. Если это не проверить, то можно сделать двухвинтовой насос гораздо менее эффективным и неэкономичным, а также заставить винты заблокировать друг друга. Для проверки таких случаев используется зубчатая передача. Зубчатая передача используется для приведения в движение ведомого винта таким образом, чтобы между ведущим и ведомым винтом не было контакта металла с металлом. Кроме того, эта шестерня обеспечивает отсутствие контакта металла с металлом винтов в случае, если насос работает всухую в течение определенного периода времени. 

Всасывающее и нагнетательное отверстие

Двухвинтовые насосы имеют различные впускные и выпускные отверстия, по которым перекачиваемая жидкость движется вдоль оси вращения винта к выпускному отверстию. Впускные и выпускные отверстия сделаны таким образом, чтобы удерживать достаточное количество жидкости при выключении насоса. Это обеспечивает первоначальное поступление жидкости в насос и, таким образом, предотвращает его кратковременную работу всухую, даже если всасывающая труба сухая или пустая. Во впускном отверстии создается частичный вакуум при разнице давлений между впускным и нагнетательным отверстиями насоса. Это создает энергию, необходимую для перемещения жидкости в различные ограниченные области в винтовом зазоре. Когда во впускном отверстии создается частичный вакуум, в выпускном отверстии возникает высокое давление, при котором насос пытается протолкнуть больше жидкости. 

Клапан сброса давления 

Двухвинтовой насос может создавать давление, когда его выходное отверстие закрыто. Это давление может привести к повреждению внутренних деталей насоса или даже к травме оператора насоса. Поэтому производители двухвинтовых насосов оснащают их предохранительным клапаном. Этот клапан помогает защитить оператора, насос и другие подключенные к нему механизмы. Этот клапан используется для возврата избыточного давления во впускную часть. 

Подшипники 

В двухвинтовом насосе, установленном вертикально, более высокие нагрузки испытывают подшипники, расположенные на верхней стороне. Эти подшипники испытывают радиальные и осевые усилия при работе насоса. Таким образом, нижние подшипники испытывают очень низкие нагрузки. Нижние подшипники предназначены для поддержания соосности деталей насоса. Для двухвинтовых насосов, установленных параллельно, используемые подшипники скольжения и качения испытывают очень низкие нагрузки. Это происходит потому, что осевые и радиальные силы, действующие на подшипники, направлены в противоположные стороны, что нивелирует их величину. 

Ведущий вал 

Ведущий вал двухвинтового насоса служит для соединения вала двигателя с другими частями насоса. Это соединение достигается с помощью гибкой муфты. В двухвинтовых насосах ведущий вал иногда используется в качестве ключевой детали, которая проходит с каждой стороны для обеспечения вращения ведущего винта. В таких конструкциях на ведущем валу используются подшипники, установленные в осевом направлении. Поэтому выравнивание ведущего вала очень важно, так как его незначительное смещение может привести к сбоям в работе насоса. 

Стационарные и ротационные уплотнения 

Производители двухвинтовых насосов оснащают их механическими уплотнениями для герметизации поверхности между рабочей жидкостью и сухой стороной насоса. Это помогает сохранить зубчатую передачу и подшипники разделенными на одной стороне двухвинтового насоса, а муфту вала и подшипники - на другой. В других двухвинтовых насосах после механического уплотнения устанавливается дополнительная сальниковая набивка для повышения герметичности на всасывании. Рекомендуется, если механическое уплотнение пропускает от 6 до 8 капель за один час, немедленно заменить его на новое. Это связано с тем, что при отсутствии контроля утечка растет все быстрее и быстрее, что может привести к повреждению насоса. 

Типы двухвинтовых насосов

Типы двухвинтовых насосов определяются несколькими факторами, такими как функции, ориентация, условия эксплуатации и т.д. Благодаря этому у двухвинтового насоса есть несколько моделей, описанных ниже. 

Горизонтальный двухвинтовой насос 

Эти двухвинтовые насосы используются там, где перекачиваемая жидкость чистая и обладает смазывающими свойствами. В насосах этого типа используются внутренние подшипники, которые смазываются перекачиваемой жидкостью. Как следует из названия "горизонтальные", всасывающий и нагнетательный патрубки этих насосов ориентированы горизонтально. Эти насосы могут применяться в таких областях, как молочное животноводство, производство продуктов питания и напитков, косметика и т.д. 

Рисунок: Горизонтальный двухвинтовой насос.

Вертикальный двухвинтовой насос

Вертикальные двухвинтовые насосы чаще всего требуются там, где ограничено пространство. Эти насосы имеют как внутренние, так и внешние подшипники. Конструкция этих насосов позволяет им работать при очень высоких температурах 350 oC без паровой рубашки или с ней. Такие насосы могут применяться во многих областях, например, для перекачивания сточных вод на городских очистных сооружениях.

Vertical twin screw pumps

Рисунок: Вертикальные двухвинтовые насосы.

Бункерный двухвинтовой насос 

Это разновидность двухвинтового насоса с бункером. Производители двухвинтовых насосов с бункером разрабатывают насос с настраиваемым бункером. Благодаря этому в бункере можно хранить компоненты, которые будут транспортироваться с помощью насоса. Этот насос используется для транспортировки очень вязких сред, крупных твердых частиц, которые необходимо измельчать, и сред с высоким содержанием сухого вещества.

Hopper twin screw pump

Рисунок: Двухвинтовой насос с бункером.

Преимущества двухвинтового насоса

  • Двухвинтовые насосы перекачивают жидкости без турбулентности. Это помогает избавиться от пузырьков, образующихся при перекачивании вязких жидкостей. 
  • Двухвинтовые насосы могут работать всухую. 
  • Двухвинтовые насосы имеют мало движущихся частей, что упрощает и удешевляет их обслуживание. 
  • Они имеют компактную структуру, что делает их прочными. 
  • Двухвинтовые насосы являются самовсасывающими. 
  • Двухвинтовые насосы хорошо переносят водяные пары и частицы пыли. 
  • Они перекачивают жидкости с низкой пульсацией. 
  • Двухвинтовые насосы могут перекачивать очень вязкие жидкости без потери потока. 

Недостатки двухвинтового насоса

  • Двухвинтовые насосы требуют большего количества уплотнений и ограниченного зазора на валу. 
  • Двухвинтовые валы склонны к прогибу при высоких гидравлических нагрузках. 
  • Они дорого стоят по сравнению с другими насосами, например, центробежными. 

Применение двухвинтового насоса

  • Двухвинтовые насосы используются для подачи масла в большие гидравлические машины. 
  • Они используются в местах добычи газа и нефти. 
  • Они используются для перекачивания очень вязких жидкостей и жидкостей с твердыми частицами. 
  • Они используются в химической, керамической, пищевой, лакокрасочной и бумажной промышленности. 

Поиск и устранение неисправностей двухвинтового насоса

Двухвинтовой насос не подает жидкость 

  • Очень большой подъем всасывания. Укоротите всасывающие трубы или уменьшите количество фитингов. 
  • Неправильное направление вращения насоса. Измените направление вращения на указанное стрелкой на насосе. 
  • Утечка воздуха в насосе или всасывающем трубопроводе. Проверьте и найдите место утечки и устраните ее. 
  • Линия всасывания засорилась. Удалите засоряющие материалы в линии всасывания. 
  • Неправильно настроен перепускной клапан. Отрегулируйте предохранительный клапан так, чтобы он открывался при уровне давления, указанном в руководстве по эксплуатации насоса или на заводской табличке. 

Двухвинтовой насос не достигает номинальной подачи 

  • Скорость очень низкая. Проверьте значения скоростей двигателя и редуктора на заводской табличке и при необходимости измените их. 
  • Утечка в насосе или всасывающем трубопроводе. Проверьте источник утечки и устраните его соответствующим образом. 
  • Высокие потери во всасывающей линии или донного клапана. Сократите количество фитингов, увеличивающих потери, уменьшите длину линии всасывания. 
  • Очень высокое давление нагнетания. Отрегулируйте давление нагнетания в соответствии с рекомендуемыми характеристиками. 
  • Жидкость не имеет требуемой вязкости. Доведите вязкость до требуемого уровня, например, изменив температуру жидкости. 
  • Поврежден насос. Проверьте насос и при необходимости замените изношенные или сломанные компоненты. 

Двухвинтовой насос теряет всасывание через несколько минут после начала перекачки 

  • В линии всасывания имеются паровые карманы или воздух. Переставьте трубы, чтобы устранить воздушные карманы. 
  • Утечка воздуха в насос или всасывающую линию. Найдите источник утечки воздуха и устраните его при необходимости. К таким источникам относятся сальники штока клапана, отдельные механические уплотнения и фланцевые прокладки.

Подшипники сильно нагрелись 

  • Насос и двигатель плохо выровнены. Выровняйте двигатель и насос. 
  • Изношенные или поврежденные подшипники. Замените подшипники. 
  • Слишком высокое давление нагнетания. Понизьте давление нагнетания до рекомендуемого уровня. 
  • Слишком высокая скорость. Снизьте рабочую скорость до уровня, рекомендованного производителем. 
  • Смазка недостаточна. Проверьте и поддерживайте смазку на необходимом уровне. 

Двухвинтовой насос очень шумный и вибрирующий 

  • Основание не является жестким. Проверьте прижимные болты и затяните их, чтобы увеличить момент затяжки. Убедитесь, что фундаментная плита правильно заземлена, без воздушных карманов и пустот.

Резюме

Двухвинтовой насос - это разновидность роторного объемного насоса. Этот тип насоса работает за счет использования ведущего и ведомого винта и зубчатой передачи. Двухвинтовой насос получает энергию от привода, который представляет собой асинхронный электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. Мощность двигателя передается на насос с помощью ведущего вала. Приводной вал передает мощность на ведущий винт через муфту. При вращении ведущего винта он вращает ведомый винт через зубчатую передачу. При вращении винтов на входе в насос создается частичный вакуум, который заставляет атмосферное давление нагнетать жидкость в насос. Вращение винтов создает небольшие замки или камеры, заполненные жидкостью. При вращении винтов камеры с жидкостью непрерывно перемещаются вдоль оси вращения винтов. Жидкость непрерывно движется до тех пор, пока не выйдет из двухвинтового насоса через нагнетательный патрубок. Двухвинтовой насос - это универсальный насос, используемый во многих областях, таких как добыча нефти и газа, смазка гидравлических машин, химическая и керамическая промышленность, а также бумажная, лакокрасочная и пищевая промышленность. 

Двухвинтовые насосы предпочитают использовать во многих отраслях промышленности благодаря их превосходным характеристикам, таким как возможность работы всухую, возможность работы на переменных скоростях, реверсивность, низкий уровень NPSH, возможность работы с абразивными жидкостями и очень вязкими жидкостями. Однако валы двухвинтовых насосов склонны к прогибам из-за больших нагрузок, а также дороги в приобретении. Однако недостатки двухвинтовых насосов не могут перевесить их многочисленные преимущества.