Что такое винтовые насосы?
Винтовые насосы , также известные как насосы PC , винтовые насосы, эксцентриковые винтовые насосы и мононасосы, представляют собой тип роторного объемного насоса, предназначенного для перекачивания жидкостей и шламов от 1 сСт до 1 млн. Они перекачивают не только вязкие жидкости и твердые частицы, но и газообразные или многофазные жидкости, содержащие газовые пробки, типичные для добычи сырой нефти.
Объем перекачиваемой жидкости пропорционален скорости, обеспечивая линейную предсказуемую скорость перекачки в диапазоне давлений. Эта технология обеспечивает один из самых высоких потоков и давлений, доступных для объемного насоса, до 600 м³ч и 48 бар, с эффективностью от 55% до 75%. Эта технология больше всего подходит для жидкостей с вязкостью более 5 сСт.
What are progressive cavity pumps?
Progressive cavity pumps, also known as PC pumps, progressing cavity pumps, eccentric screw pump and mono pumps are a type of rotary positive displacement pump designed for the conveying of liquids and sludges from 1cst to 1Million. They handle not only viscous fluids and solids but also gassing or multiphase liquids containing gas slugs typical during crude oil extraction.
The volume of liquid pumped is proportional to speed providing a linear predictable pumping rate across a range of pressures. This technology delivers one of the highest flow and pressures available from a positive displacement pump being up to 600M³H and 48bar, with efficiency ranging from 55% to 75%. This technology is most suited for fluids more viscous than 5cst.
Какова конструкция и принцип работы винтового насоса?
Конструкция состоит из двигателя на приводном конце, который соединен с коробкой передач, поскольку насосы PC работают на низких оборотах по сравнению с центробежными насосами. Выходной вал коробки передач соединен с ротором через универсальный штифтовой шарнир, который вращает металлический ротор внутри резинового статора. Статоры содержат полости, и ротор проталкивает жидкости через полости в медленно вращающемся режиме.
Способность насосов создавать давление будет зависеть от количества полостей в насосе, при этом конструкции высокого давления часто состоят из более чем одного статора и ротора. Каждый ротор обычно выдает 6 бар, что позволяет достигать давления до 48 бар за счет его модульной конструкции.
Зазоры между ротором и статором очень малы, поэтому любые перекачиваемые жидкости должны быть смазочными и находиться в постоянном температурном диапазоне, поскольку при определенных температурах статор может расширяться, что приведет к образованию задиров или повреждению статора при их контакте.
Такая конструкция насоса лучше подходит для вязких смазочных жидкостей, которые могут содержать твердые частицы. Короткий срок службы статора может быть связан с абразивными пульпами, в этом случае перистальтический насос может быть предпочтительным вариантом. Эксцентриковые винтовые насосы не имеют себе равных по вязкости, и они обычно указываются, когда нет других подходящих вариантов.
Роторы обычно изготавливаются из ряда металлов: от чугуна и инструментальной стали до нержавеющей стали и дуплексной стали, которые иногда закаляются для работы в агрессивных условиях и/или при высоком давлении. Полые роторы обеспечивают более высокие рабочие скорости, длительный срок службы, низкую вибрацию и практически бесшумную работу.
Статоры бывают двух типов – равностенные и неравностебельные. Равностенные статоры обеспечивают меньший пусковой и рабочий крутящий момент, меньшие пульсации и сниженное энергопотребление, высокую объемную эффективность перекачки и меньшие затраты на замену. Материалы обычно представляют собой типы резины, такие как NBR, FKM, но не PTFE, что означает невозможность работы с растворителями.
What is the design of a Progressing Cavity Pump and Working Principle?
The design consists of a motor at the drive end which is connected to a gearbox as pc pumps operate at low rpm compared to centrifugal pumps. The output shaft from the gearbox connects to a rotor via a universal pin joint which rotates a metallic rotor within a rubber stator. Stators contain cavities, and the rotor pushes fluids through the cavities in a slow rotating fashion.
A pumps pressure generating ability will depend on the number of cavities within the pump, with high pressure designs often consisting of more than one stator and rotor. Each rotor will typically produce 6 bar enabling pressures up to 48 bar to be achieved through its modular design.
The clearances between the rotor and stator are very small thus meaning any fluids which are transferred must be lubricating, within a consistent temperature band as the stator can expand at certain temperature bands leading to stator scoring or damage if the two contact.
This design of pump is better suited for viscous lubricating fluids, which can contain solids. Short stator life can be experienced with abrasive slurries at which point a peristaltic pump can be a preferred option. Eccentric Screw Pumps viscosity handing is unrivalled, and they are usually specified when there are no other suitable options.
Rotors are usually a range of metals from cast iron, and tool steel, to stainless steels and duplex’s which at times are hardened to cater for aggressive and/or high-pressure applications. Hollow rotors allow for higher operating speeds, long life spans, produce low vibration and near silent running.
Stator designs consist of two types – equal and non-equal walled. Equal walled stators ensure a lower starting and running torque, lower pulsations and reduced power consumption, high volumetric pumping efficiency, and lower replacement costs. Materials are usually types of rubber being NBR, FKM but not PTFE meaning solvents cannot be handled.
Применение винтового насоса
Приложения для агрегатов можно найти в различных отраслях промышленности, в том числе:
- Сточные воды – Перекачка сгущенного и очищенного ила и дозирование полимера.
- Нефть и газ — перекачка шлама, перекачка и извлечение бурового раствора, подача в сепаратор, перекачка сырой нефти, MOL (магистральный насос нефтепровода), многофазная перекачка и закачка в отдаленных районах.
- Биогаз – подача дигестата и перенос биомассы.
- Бумага и целлюлоза – перенос целлюлозы, перенос переработанной бумаги, перенос наполнителя, дозирование фиксатора и красителя.
- Пищевое масло – подача на дробилку, измельчение (смешивание) масла, экстракция масла, подача на маслоотделитель, подача на фильтр-пресс.
- Вино – фильтрация вина, прессование винограда, перекачка сусла и выжимок.
Зачастую они могут стать идеальной заменой конвейерам.
pplications of Progressing Cavity Pump
Applications for units can be found across a range of industries and include:
- Wastewater – Thickened & Treated Sludge Transfer & Polymer dosing.
- Oil & Gas – Cutting Transfer, Drilling Mud transfer and recovery, Separator Feed, Crude Oil Transfer, MOL (Main Oil line Pump), Multiphase transfer and injection in remote areas.
- Biogas – Digestate feed & Biomass transfer.
- Paper and Pulp – Pulp Transfer, recycled paper transfer, Filler transfer, fixative & dye metering.
- Edible Oil – Crusher feed, Oil Malaxing (mixing), oil extraction, oil separator feed, filter press feed.
- Wine – Wine filtering, grape pressing, must & pomace transfer.
They can often be an ideal replacement for conveyors.
Преимущества винтового насоса
Такие насосы имеют множество преимуществ:
Низкий пульсирующий поток — благодаря вращательному движению на низких оборотах пульсация потока ограничена малыми величинами создаваемого напора ускорения. В сочетании с конструкцией статоров с ровными стенками и конструкцией ротора с большим шагом пульсации еще больше снижают.
Низкий сдвиг — обеспечивает бережную обработку самых сложных для перекачивания жидкостей, таких как смолы, вязкие продукты, масляные и водные эмульсии без изменения консистенции жидкости. Они часто используются в сепараторах маслянистой воды, поскольку конструкция гарантирует, что капли масла остаются нетронутыми, и была оценена SPE (Обществом инженеров-нефтяников) в статье SPE18204 как предпочтительный насос для использования с каплями масла, которые были нарушены меньше всего во время обработки, и сравнением кулачковой, лопастной и винтовой технологий.
Реверсивность — агрегаты являются реверсивными с пониженным выходным давлением в качестве стандарта, что означает, что шланги могут быть опорожнены, или, если обнаружены засоры, насос может быть реверсирован для облегчения очистки. Это также позволяет насосу быть универсальным для таких ситуаций, как загрузка и разгрузка танкеров.
Широкие возможности обработки жидкостей — конструкции могут обрабатывать вязкие жидкости, крупные твердые частицы, абразивные материалы, волокнистые твердые частицы и газовые пробки без проблем, что делает его одним из самых универсальных насосов из имеющихся. Эта конструкция имеет непревзойденную вязкость, обрабатывающую вязкости от 1 сСт до 1 миллиона, что означает, что нет сопоставимых технологий перекачки.
Самовсасывающий — благодаря жестким допускам в своей конструкции он имеет высокую всасывающую способность, заполняя до 8 м, с соответствующим низким NPSH. Доступны конструкции, которые могут выдерживать газовые пробки до 30 минут.
Высокая точность — поскольку расход прямо пропорционален скорости насоса, а конструкция полости обеспечивает высокую предсказуемость потоков, что позволяет использовать его в измерительных и дозирующих устройствах.
Высокие потоки — расход до 600 м³/ч может быть достигнут благодаря конструкции роторного вытеснительного насоса, которая уступает только большим винтовым насосам.
Высокое давление — создавая давление до 48 бар, этот насос является одним из самых производительных объемных насосов.
Non Clog – Эти конструкции агрегатов также известны как насосы non clog, поскольку они известны тем, что работают с высоковязким шламом. Если по какой-либо причине они засоряются, они оснащены увеличенным смотровым отверстием для удобства осмотра внутренних деталей без отсоединения от трубопровода.
Варианты моделей:
Эксцентриковые винтовые насосы доступны во множестве конструкций в зависимости от области применения. Варианты включают:
Насос с бункером / широким горлом — насос оснащен бункером различных конструкций, предназначенным для вязких жидкостей, материалов, содержащих большое количество сухого вещества, крупных твердых частиц, требующих измельчения, и материалов, которые пластифицируются. Бункер может содержать различные механические устройства, используемые для помощи в перекачивании, такие как шнек для подачи на вход насоса, лопасти для предотвращения засорения продукта и засорения входного отверстия или моторизованное колесо для продуктов, которые пластифицируются, таких как масло или жировые блоки.
Пищевые продукты — модели гигиенической конструкции с материалами, указанными в соответствии с 3A или EHEDG для простоты очистки. Устройства могут быть установлены на тележке для перемещения между процессами.
Измельчитель — встроенная дробилка для измельчения твердых частиц перед подачей в насос.
Вертикальное погружение — предназначены для погружения в жидкость, например, в резервуары, что устраняет проблемы с NPSH, поскольку устройства могут работать с NPSH всего лишь 0,5 м (герметичная конструкция), что делает их идеальными для использования в системах с открытым или закрытым дренажем или для удаления шлама через раструб.
Многофазная конструкция – блок, смонтированный на опорной плите для многофазного нагнетания, с принадлежностями, позволяющими насосу работать с вязкой нефтью, газовыми пробками, песком и водой, с автоматическим дистанционным управлением.
Колебание – насосы колебания похожи на небольшой насос ПК, но имеют конструкцию с одним шарниром, что означает, что внутренний ротор не вращается на 360°, а качается.
Агрегаты могут быть дополнительно сконфигурированы с помощью дополнительных принадлежностей, а также за счет конструкции с плотным соединением, наличия отдельного корпуса подшипника для сложных условий эксплуатации и модульной конструкции подшипника для максимального увеличения срока службы подшипника.
Advantages of Progressing Cavity Pump
There are many advantages to such pumps being:
Low pulsating flow – Due to its rotary motion at low rpm, flow pulsation is limited with low amounts of acceleration head produced. Coupled with even wall design of stators and long pitch rotor design reduce pulsations further.
Low shear – Ensures gentle handling of the most difficult to pump fluids such as resins, viscous foods, oil and water emulsions without change in consistency to the liquid. They are often use in oily water separators as the design ensures oil droplets remain intact and was rated by SPE (Society of Petroleum Engineers) in Paper SPE18204 as the preferred pump to use for oil droplets which were disturbed the least during handling and a comparison of lobe, vane and screw technology.
Reversible – Units are reversible with reduced output pressure as standard meaning hoses can be emptied, or if blockages are encountered pump can be reversed to assist with clearing. It also enable the pump to be versatile for situations such as tanker loading and offloading.
Wide fluid handling capabilities – Designs can handle viscous liquids, large solids, abrasive materials, fibrous solids and gas slugs without issue making it one of the most versatile pumps available. This design has Unparalleled Viscosity handling viscosities from 1cst to 1Million means there are no comparable pumping technologies.
Self Priming – Due to the tight tolerances in its construction, it has high suction capabilities priming up to 8M, with a corresponding low NPSH. Designs are available which can withstand gas slugs for up to 30 minutes.
High Accuracy – Due to flow being directly proportional to pump speed, and due to its cavity design, it enables flows to be very predictable enabling it to be used in metering and dosing applications
High Flows – Flows of up to 600M³H can be achieved due to rotary positive displacement design which is second only to large screw pumps
High Pressure – Producing pressures up to 48 bar makes this one of the highest pressure producing PD Pumps.
Non Clog – These designs of units are also known as non clog pumps, as they are known for handling highly viscous sludge. If for any reason they do clog, they are fitted with an oversized inspection port for ease of inspection of internal parts without disconnection from pipework.
Model Variants:
Eccentric screw pumps are available in a multitude of designs dependent on the application. Variants include:
Hopper / Wide Throat Pump – A pump is fitted with a hopper of various designs, designed for viscous liquids, materials containing high amounts of dry matter, large solids requiring breaking up and materials which plasticise. The hopper can contain a variety of mechanical devices used to aid pumping such as an auger screw to feed the pump inlet, paddles to prevent product bridgeing and clogging the inlet or motorised wheel for products which plasticise such as butter, or fat blocks.
Food – Models of hygienic construction, with materials specified in accordance with 3A, or EHEDG for ease of cleaning. Units can be trolley mounted for relocation between processes.
Macerator – Inline grinder to macerate solids before entering the pump.
Vertical Immersion – Designed to be immersed in the fluid such as in tanks eliminating NPSH issues, as units can be accepting of an NPSH as little as 0.5M (canned design) making them ideal for open or closed drain applications, or bell mouth desludging.
Multiphase Design – Baseplate mounted unit for multiphase boosting, with accessories allowing pump to handle viscous oil, gas slugs, sand and water, with automatic remote operation.
Wobble – Wobble pumps are like a small pc pump but are of single joint design meaning the internal rotor does not rotate in 360° motion but wobbles.
Units can be further configured through the use of accessories, and in construction by being close coupled in design, having a separate bearing housing for demanding applications, and modular bearing design for the longest bearing design life.
Кривая насоса
Кривые PC Pump отличаются от центробежной кривой, поскольку она линейна, демонстрируя способность агрегатов работать с жидкостями различной вязкости с небольшим влиянием на производительность насоса, при этом нижняя ось представляет собой скорость, а не поток, поскольку поток пропорционален скорости. Скорость агрегата намного ниже, чем у центробежного, работающего от 50 об/мин
Pump curve
PC Pump curves are different to a centrifugal curve as it is linear demonstrating the units ability to handle liquids of varying viscosities with little impact on pump performance, with the bottom axis being speed rather than flow as flow is proportional to speed. Unit speed is much lower than centrifugal, operating from as little as 50rpm
Люди также спрашивают
People Also Ask
