Практический пример: Индивидуальная вертикальная многоступенчатая насосная система высокого-давления

Многолетний-клиент, ранее использовавший вертикальную насосную систему Grundfos, обратился к нам с новым и весьма жестким требованием. Клиент запросил решение для замены, способное обеспечить расход 180–200 м³/ч и напор 36–40 бар, а также модернизацию всех смачиваемых компонентов до нержавеющей стали 316L для обеспечения превосходной коррозионной стойкости и долговечности при операциях очистки воды. Эти параметры превышают стандартные промышленные диапазоны, требуя как гидравлических инноваций, так и прочности конструкции.

 

После получения запроса наши научно-исследовательские и технические группы провели комплексную инженерную проверку. Мы определили, что стандартвертикальный многоступенчатый центробежный насосне мог полностью удовлетворить гидравлические требования. Поэтому новая модель была разработана с нуля на основе самого большого существующего размера рамы.

Новая конструкция включала увеличение количества ступеней диффузора, оптимизацию геометрии рабочего колеса для повышения эффективности, усиление валов и муфт, чтобы выдерживать давление 40 бар, а также обеспечение полной совместимости с конструкцией из нержавеющей стали 316L. Такая конфигурация обеспечивала как механическую прочность, так и долгосрочную-химическую стойкость для непрерывной работы в условиях водоподготовки.

После завершения гидравлического проектирования команда инженеров провела CFD-моделирование и анализ механических напряжений для проверки работоспособности системы. Были оценены несколько комбинаций ступеней, чтобы обеспечить оптимальный баланс между напором и эффективностью. После нескольких раундов оптимизации была окончательно определена конфигурация, обеспечивающая производительность 200 м³/ч при давлении 38 бар.

Новая модель, изготовленная по индивидуальному заказу, получила обозначение CDLF200-6 + CDH200-6 и представляет собой вертикальный многоступенчатый центробежный насос производительностью 200 кубических метров в час при максимальном напоре 40 бар, все детали, контактирующие с рабочей средой, изготовлены из нержавеющей стали 316L. Конструкция включала удлиненные секции диффузора, точно сбалансированные роторы и модульные выпускные головки для упрощения обслуживания. Полные 3D-чертежи и кривые производительности были предоставлены клиенту на рассмотрение, и после нескольких раундов подтверждения проект был одобрен для производства.

Моделирование CFD и внутренние гидравлические расчеты подтвердили усиление напора ступени, эффективность и поведение NPSH.. 3D-модели, сборочные чертежи и кривые производительности были представлены на рассмотрение. После нескольких технических переговоров клиент утвердил конфигурацию CDLF200-6 + CDH200-6 со следующими рабочими показателями: 190–200 м³/ч, 38–40 бар, с запасом по NPSH больше или равным 1,0 м.

Основные особенности конструкции: удлиненная секция диффузора, прецизионно сбалансированные роторы (ISO G2.5), картриджные механические уплотнения (SiC/SiC, Viton) и модульная нагнетательная головка для упрощения обслуживания. Все смачиваемые детали изготовлены из нержавеющей стали 316L.

После одобрения производство началось со строгим соблюдением стандартов качества. Все материалы 316L перед механической обработкой прошли испытания PMI. Сварочные работы проводились методом TIG с обратной продувкой аргоном для предотвращения окисления с последующей пассивацией поверхности. Точность обработки поддерживалась в пределах 0,03 мм TIR, а все вращающиеся узлы были динамически сбалансированы в соответствии со стандартами ISO 1940 G2.5.

Компоненты подшипника давления- были подвергнуты гидростатическим испытаниям при давлении, в 1,5 раза превышающем расчетное (60 бар). Проверки размеров и сборки проводились на нескольких контрольно-пропускных пунктах, гарантируя соосность и надлежащие зазоры. Перед переходом к окончательной сборке каждый насос прошел испытание на вращение без-нагрузки и проверку электрической изоляции.

Механическая сборка

• Сборка стадий: каждое рабочее колесо, диффузор и втулка были измерены и записаны; Зазор между крыльчаткой и диффузором устанавливался согласно спецификации.
• Конструкция ротора: компенсационные кольца измерены и подобраны; настроено осевое плавание; ключи установлены с допуском.
• Установка подшипника: монтаж с подогревом во избежание бринеллирования; предварительная нагрузка проверена измерением люфта.
• Механическое уплотнение: картриджное уплотнение, установленное с помощью установочных зажимов; Предусмотрена возможность промывки камеры уплотнения.
• Разгрузочная головка и основание: модульная рама, выровненная по исходной точке; подъемные проушины проверены и промаркированы.

Электрика и управление

• Проводка двигателя: последовательность фаз проверена; сопротивление изоляции > 100 МОм при 500 В.
• Приборы: датчики давления на всасывании/нагнетании, PT100 на подшипниках и датчики вибрации, установленные на DE/NDE.
• Логика управления: поддерживает переменный режим, параллельное повышение, плавный пуск/ЧРП и защитные блокировки (сухой ход, перегрев, чрезмерная вибрация).

Лазерное выравнивание

• Холодная центровка, выполняемая лазерным инструментом; окончательное смещение Меньше или равно 0,03 мм и угловатость в пределах допуска.
• Компенсация теплового расширения документально подтверждена для горячей центровки на месте.

1) Предварительные тестовые проверки

• Уровни масла/смазки подтверждены; муфты защищенные; все манометры откалиброваны (отслеживаемые сертификаты).
• Всасывающая линия затоплена, система удалена; вращение проверено; Аварийная остановка проверена.

2) Проверка кривой гидравлической производительности

Каждый вертикальный многоступенчатый центробежный насос был протестирован в нескольких точках для построения кривой H-Q. Репрезентативные результаты:
• расход 70 % (~140 м³/ч): напор ≈ 41,5 бар; эффективность в пределах прогнозируемого диапазона.
• 100% расход (~190 м³/ч): напор ≈ 38,2 бар; потребляемая мощность номинальная; БЭП рядом с дежурством.
• расход 120 % (~225 м³/ч): напор ≈ 34,6 бар; стабильная работа, отсутствие возникновения кавитации.
Результаты остались в пределах ±3% от проектных прогнозов.

3) Целостность давления и утечка

• Гидростатическое испытание корпуса и напорного коллектора при давлении 60 бар в течение 30 минут-на отсутствие утечек или остаточной деформации.
• Статическая фиксация механического уплотнения: сухой осмотр после испытания подтвердил отсутствие видимой утечки.

4) Вибрационные и акустические ограничения

• Вибрация: менее или равна 4,3 мм/с при 100% нагрузке (соответствует стандарту ISO 10816).
• Шум: < 85 дБ(А) на расстоянии 1 м; температура подшипников стабильна во всем.

5) NPSH и кавитационный запас

• При испытаниях с индуцированной высотой всасывания и дросселированием доступный NPSH превышает требуемое значение, превышающее или равное 1,0 м. Отсутствие признаков кавитации в спектре вибрации.

6) Выносливость и параллельный бег

• Непрерывная работа: 3 часа работы с периодическими показаниями каждые 15 минут.-Давление, расход, вибрация, температура подшипников стабильны.
• Параллельный режим: CDLF200-6 и CDH200-6 работают одновременно; Подтверждена стабильность давления в коллекторе и разделение потока.
• Блокировки: проверка и запись испытаний на сухой ход, чрезмерную вибрацию, перегрев и аварийное отключение.

Результаты

• Отчет FAT (данные H‑Q, журналы вибрации, листы калибровки датчиков), видеоролики испытаний HD (сборка + производительность) и контрольный список технического обслуживания.

Перед упаковкой клиент посетил наш завод в Китае для пред-проверки перед отправкой. Вместе с нашими инженерами они проверили механическую конструкцию, качество поверхности и протоколы испытаний. Выборочные испытания под давлением были повторены на-площадке. Заказчик выразил высокую удовлетворенность качеством сборки и полнотой документации.

 

Учитывая общий вес (~3,5 тонны) и занимаемую площадь, отправка полной сборки была нецелесообразной. Каждый вертикальный многоступенчатый центробежный насос был упакован отдельно в специальные деревянные ящики ISPM-15 с усиленным основанием. Защитные меры включали упаковку ЛИК, осушители, индикаторы влажности и датчики удара/наклона. Электрические клеммы были опломбированы; На всех ящиках были четко промаркированы серийные номера, вес брутто и символы обращения. Документация-Отчеты FAT, сертификаты на материалы, установочные чертежи и руководства-сопровождали груз.

 

Мы предоставили краткое руководство, список рекомендуемых запасных частей, график смазки и инструкции по центровке. Для работы на объекте мы предлагаем живую видеоподдержку при повторной сборке и первом запуске. SAT (приемочные испытания на месте) может повторять проверку рабочей точки, параллельное переключение и проверку логики сигнализации.

Решение CDLF200-6 + CDH200-6 с двумя насосами соответствует требуемым показателям производительности 180–200 м³/ч и давлению 36–40 бар благодаря надежной и удобной в обслуживании конструкции. Этот проект демонстрирует нашу способность поставлять индивидуальные вертикальные многоступенчатые насосные системы высокого давления для водоподготовки.