Вакуумная секция в насосных агрегатах

Большинство распространенных в настоящее время насосных агрегатов, предназначенных для водоотведения, фильтрации и перекачки сточных вод, по своей конструкции основаны на насосной секции (обычно центробежном насосе), взаимодействующей с вакуумной секцией.

Вакуумная секция позволяет осуществлять быстрое всасывание в начале откачки, а также повторное всасывание при разрыве столба воды.

При работе с канализационными жидкостями перекачиваемая среда представляет собой смесь воды и воздуха, поэтому вакуумная секция критически необходима для обеспечения возможности откачивания воздуха.

Существует несколько типов технического исполнения вакуумной секции. Многие из них основаны на вакуумных насосах, подключенных к секции сепаратора, в котором воздух отделяется от жидкости.

Другие используют механизм «Вентури», т.е. инжектор, создающий отрицательное давление.

Ниже приведены наиболее важные типы и особенности отдельных решений, а также примеры устройств.

Вакуумные насосы в насосных агрегатах

Вакуумный насос по определению – это устройство, используемое в технике для создания вакуума и удаления газов в замкнутом пространстве. Выполняя одну и ту же функцию, они могут иметь различную конструкцию, особенно в части решения вакуум-генерирующей камеры.

Некоторые насосы имеют масляные камеры (например, лопастные масляные насосы), а некоторые — безмасляные камеры (например, диафрагменные или кулачковые насосы). Обычно вакуумный насос имеет приводной вал.

Если он имеет шкив, то чаще всего он приводится приводным ремнем от главного вала двигателя. В электронасосных станциях вакуумный насос может иметь и собственный электродвигатель.

Масляные вакуумные насосы

Одним из классических решений вакуумной поддержки является использование масляных вакуумных насосов. Камера, создающая вакуум, обычно имеет цилиндрическую форму, внутри находится вращающийся цилиндрический ротор с выдвижными лопастями.

Под действием вращательного движения лопасти выдвигаются и перемещаются, касаясь внутренних стенок цилиндрической камеры. Так создается отрицательное давление и происходит откачка воздуха.

Ротор и лопасти работают в условиях масляной смазки (обычно масло засасывается из масляного бака через вакуумную линию). Масляные насосы, по сравнению с другими типами, дольше всего сохраняют возможность создавать высокий вакуум, даже после длительного периода эксплуатации. Масляные насосы, наиболее часто встречающиеся в насосных агрегатах, имеют производительность 25, 45, 50, 75, 90, 120 и 140 м³/час.

К преимуществам масляных вакуумных насосов относят высокое отрицательное давление (необходимое для обезвоживающих установок) и отсутствие проблем с замерзанием рабочей камеры.

Масляные насосы обычно требуют низкой мощности двигателя (например, 1–1,5 кВт), что приводит к экономному потреблению энергии/топлива. Масляные вакуумные насосы имеют хорошую репутацию благодаря своей надежности.

К недостаткам масляных насосов можно отнести риск повреждения при недостаточном контроле за состоянием и уровнем масла в баке, а также возможность скопления конденсата (вода+масло) в масляном баке.

По сравнению с другими типами вакуумных насосов, масляные насосы требуют усиленного контроля за наличием воды и конденсата в масляном баке.

Безмасляные кулачковые вакуумные насосы

Еще одним популярным в настоящее время решением в области вакуумных насосов для дренажных и канализационных систем являются безмасляные кулачковые вакуумные насосы.

Они работают без масла в вакуум-генераторной камере (масло может присутствовать, но в редукторе), работа основана на нескольких вращающихся так называемых «кулачках».

По сравнению с масляными вакуумными насосами, у сухих насосов существует риск того, что из-за влаги внутри (ведь всасываемый воздух влажный) может произойти окисление, особенно при длительном хранении, или зимой вода может замерзнуть, что приведет к блокировке насоса.

Насосы этого типа, наиболее часто встречающиеся в насосных агрегатах, имеют производительность 50, 62, 75 м³/час.

Преимущества «сухолопастных» вакуумных насосов: низкая энергоемкость, необслуживаемость, сохранение хорошей откачки воздуха при различных уровнях отрицательного давления, элементарный ремонт (очистка рабочей камеры), не требуют замены запасных частей.

Недостатки кулачковых вакуумных насосов: риск внутреннего окисления при длительном простое, более дорогие запасные части (кулачки, крышки).

Мембранные вакуумные насосы

Еще одним решением в области вакуумных насосов являются диафрагменные насосы.

Это тип насоса, наиболее устойчивый к влаге и воде всасываемого воздуха, но он не всегда хорошо работает при длительном высоком отрицательном давлении (в случае канализационных фильтров происходит повреждение мембраны).

Кроме того, по сравнению с другими вакуумными насосами, количество всасываемого воздуха варьируется в зависимости от значения вакуума, что часто приводит к ухудшению производительности.

Мембранные вакуумные насосы, наиболее часто встречающиеся в насосных агрегатах, имеют производительность 50 и 87 м³/час.

Преимущества диафрагменных вакуумных насосов: не требуют обслуживания, ремонт (замена мембраны) достаточно прост, лучшая устойчивость к воде в откачиваемом воздухе.

Недостатки диафрагменных вакуумных насосов: характеристики откачки воздуха хуже, чем в других конструкциях, они не рассчитаны на длительную работу при постоянном высоком вакууме (что требуется для очистных сооружений), зачастую более высокое энергопотребление, чем у масляных насосов.

Вакуумные секции на базе инжектора «Вентури»

В насосах зарубежного производства для поддержки всасывания очень популярны вакуумные секции, использующие компрессор и модуль «Вентури», установленный на всасывающем патрубке агрегата.

Воздух, подаваемый компрессором с приводом от главного двигателя агрегата, проходит через «Вентури» - инжектор, создавая на его боковом входе отрицательное давление.

Когда всасывающая труба насоса пуста, из нее можно удалить воздух и всасывать воду. После заполнения камеры насоса жидкостью всасывание водяного насоса сильнее, чем у инжектора, поэтому риск засасывания воды в инжектор отсутствует.

По сравнению с другими решениями система на базе Вентури очень проста по конструкции из-за отсутствия движущихся частей в секции, создающей отрицательное давление.

В системах с вакуумными насосами должен быть установлен механический или электронный сепаратор, который реагирует на заполнение всасывающей камеры и соответствующим образом отсекает любой поток жидкости к вакуумному насосу. В системах Вентури такой сепаратор не нужен.

Текущее обслуживание системы включает периодическую очистку защитного экрана и трубки Вентури.

Потребление энергии/топлива системой Вентури зависит от мощности компрессора, которая обычно составляет около 3 кВт. Это больше, чем у многих вакуумных насосов.

Откачка воздуха варьируется в первую очередь в зависимости от типа компрессора, обычно это от 10 до 25 м³/час. К сожалению, этого иногда бывает слишком мало, поэтому данный тип насосов будет хорошо работать преимущественно в тех случаях, когда в системе много воды и очень мало воздуха.

По нашему мнению, вакуумная система на основе системы Вентури является очень хорошим решением, особенно для более крупных насосов (300м³ и более – 6-дюймовые соединения и более) с большой мощностью, предназначенных для перекачивания дренажных и канализационных стоков.

В этом случае более высокое энергопотребление по сравнению с вакуумными насосами не является проблемой из-за и без того высокой потребности в мощности водяного насоса.

Преимущества насосов с системой Вентури: не требуют обслуживания, базовое обслуживание ограничивается очисткой защитного сита и дросселя, полная устойчивость к воде в откачиваемом воздухе.

Недостатки насосов с системой Вентури: более высокое энергопотребление, чем у вакуумных насосов, небольшие количества откачиваемого воздуха, что значительно ухудшает эффективность при работе со скважинными фильтрами.