17/03/2015

Pompy monoblokowe typu ON.

Założenia konstrukcyjne.

Fabryka Pomp POWEN w przeszłości produ­kowała głównie pompy przeznaczone do trud­nych zastosowań, takich jak pompowanie wód kopalnianych i hydrotransport mieszanin zawie­rających znaczne ilości ciał stałych.

W przypadku pomp o takim przeznaczeniu zazwyczaj najważniejszym kryterium kon­strukcyjnym jest odporność na niekorzystne warunki pracy, a inne względy, takie jak gabary­ty, lub nawet do pewnego stopnia sprawność, odgrywają mniejszą rolę. Z tego powodu zakres stosowania tego typu pomp poza przemysłem ciężkim jest ograniczony.

Ponieważ zapotrzebowanie na pompy dla przemysłu ciężkiego wykazuje tendencje spad­kowe Fabryka Pomp POWEN przed kilku laty podjęła prace nad skonstruowaniem typosze­regów pomp, przeznaczonych do łatwiejszych zastosowań, takich jak pompowanie czystej, zimnej wody. Potencjalne zastosowania takich pomp to przede wszystkim instalacje wodocią­gowe oraz przemysłowe obiegi wody chłodzącej.

Przed przystąpieniem do prac konstrukcyj­nych przeprowadzono badania rynku mające na celu, oprócz określenia pola wymaganych parametrów pracy, również ustalenie, jakie cechy pomp są dla użytkowników najistotniej­sze. Dzięki uprzejmości naszych potencjalnych odbiorców, przede wszystkim pracowników firm wodociągowych, którzy znaleźli czas aby odpowiedzieć na opracowaną przez nas ankietę, udało się sprecyzować szczegółowe wymagania użytkownika. Wyniki nie zawierają w zasadzie żadnych niespodzianek. Każdy doświadczony konstruktor jest oczywiście w stanie z góry przewidzieć, czego od pompy może oczekiwać użytkownik. Badanie rynku natomiast pozwo­liło na ustalenie hierarchii tych oczekiwań. Jak wynika z uzyskanych odpowiedzi w przypadku pomp wodociągowych zdecydowanie najwyżej stawiane są trzy kryteria:

  • niezawodność pracy i zdolność pompy do pracy bezobsługowej,
  • wysoka sprawność energetyczna,
  • umiarkowana cena.

W drugiej grupie, pośród kryteriów rzadziej wymienianych, lecz również istotnych znalazły się:

  • dostępność serwisu i części zamiennych,
  • hałas generowany przez pompę.

Z badań wynika, że użytkownicy stosunkowo mało uwagi przywiązują do gabarytów pomp oraz do ogólnej estetyki ich wyglądu.

W pierwszej kolejności opracowano typo­szereg monoblokowych pomp jednostopniowych, gdyż, jak wynika z badań rynku, pompy tego typu są w stanie obsłużyć przeważająca część pola wymaganych parametrów.

W trakcie prac konstrukcyjnych uwzględ­niono wszystkie powyższe postulaty użytkowni­ków. Elementem pompy, który wymagał naj­częstszej obsługi, była zwykle dławnica sznuro­wa. W nowym typoszeregu przyjęto założenie, że stosowane będą wyłącznie uszczelnienia mechaniczne, a na zainstalowanie dławnicy nie przewidziano miejsca. Dało to dodatkową korzyść w postaci zwartej konstrukcji i minimal­nego wysięgu wału, co eliminuje potencjalne problemy z drganiami pompy.

Innym zagadnieniem, mogącym powodować problemy z niezawodnością, jest przeniesienie siły osiowej. Dla przykładu, stosowanie tradycyj­nych otworów odciążających jest skuteczne tyl­ko, dopóki występuje odpowiednie dławienie na szczelinach ograniczających przepływ przez otwory. Jeśli, na skutek zużycia, wymiary szcze­lin dławiących powiększają się, nie tylko wzra­stają straty hydrauliczne, ale również spada skuteczność odciążenia na skutek wzrostu ci­śnienia za wirnikiem. Z tego powodu, po doko­naniu testów, w nowym typoszeregu zdecydo­wano się przenieść siłę osiową w całości na łożyskach tocznych silnika.

Należy podkreślić współpracę ze strony pro­ducenta silników – Celmy Cieszyn, który do­konał odpowiedniej modyfikacji łożyskowania. Przeniesienie siły osiowej przez łożyska toczne nie tylko eliminuje problemy z niezawodnością, ale również nie powoduje pogorszenia spraw­ności, jakie towarzyszy innym sposobom od­ciążenia.

Pompy monoblokowe nowego typoszeregu, dzięki swojej konstrukcji, nie wymagają żad­nych zabiegów obsługowych pomiędzy okre­sowymi przeglądami, poza nieuniknionymi czynnościami związanymi z rozruchem, takimi jak zalewanie i odpowietrzanie.

W celu uzyskania wysokiej sprawności pa­rametry pomp zostały tak dobrane, aby znaj­dowały się w pobliżu optymalnej wartości wy­różnika szybkobieżności. Początkowo zakłada­no opracowanie, przy współpracy specjalistów z Politechniki Śląskiej i Wrocławskiej, całego typoszeregu nowych układów przepływowych.

Program ten został częściowo zrealizowany, jednak sytuacja uległa zmianie po utworzeniu grupy kapitałowej obejmującej oprócz Fabryki Pomp POWEN również Warszawską Fabrykę Pomp i Armatury oraz Świdnicką Fabrykę Pomp. WFPiA oraz ŚFP dysponowały już ukła­dami przepływowymi o odpowiednich parame­trach i wysokiej sprawności (np. pompy typo­szeregów A oraz CH). Typoszeregi te są jednak przewidziane do pracy w trudniejszych zasto­sowaniach (woda gorąca, chemikalia) i z tego powodu posiadają własne łożyskowanie i bar­dziej rozbudowany system uszczelnienia wału. Na skutek tego, przy zastosowaniu do czystej, zimnej wody, są mniej konkurencyjne cenowo. Zastosowanie istniejących układów hydrau­licznych do pomp monoblokowych pozwoliło na przyspieszenie prac nad typoszeregiem i uła­twiło spełnienie kolejnego postulatu użytkowni­ków – uzyskanie umiarkowanej ceny. Nowy typoszereg otrzymał oznaczenie ON. Pełna nazwa pompy obejmuje jeszcze średnicę króć­ca tłocznego w milimetrach oraz dwie dodat­kowe litery. Ostatnia litera B oznacza pompę monoblokową, a przedostatnia typ układu przepływowego, różniący się parametrami (np. ON-200BB, ON-200CB, ON-150BB). Ponie­waż możliwe jest wykorzystanie praktycznie wszystkich istniejących w grupie kapitałowej układów przepływowych do budowy pomp monoblokowych, typoszereg obejmuje co naj­mniej pole pracy warszawskiego typoszeregu A, poszerzone o dodatkowe typowielkości ze Świdnicy i Zabrza.


Parametry pompy ON-200BB.

Jako przykład omówione zostaną parametry pompy ON-200BB (rys. 1), która posiada nowy, opracowany od podstaw układ przepływowy. Został on poddany bardzo szerokiemu pro­gramowi badań. Parametry nominalne wynoszą: wydajność 550 m3/h, wysokość podnoszenia 38 m, prędkość obrotowa 1480 obr/min, co daje wyróżnik szybkobieżności około 38, zbliżo­ny do optymalnego.

Maksymalna sprawność pompy w wersji standardowej wynosi 84%. Badania wykazały, że stosując pokrycia standardowych odlewów preparatami zwiększającymi gładkość można uzyskać dalszy wzrost sprawności rzędu 2-3%. Pompa ON-200BB cechuje się korzystną, pła­ską charakterystyką sprawności, dzięki czemu posiada bardzo szerokie pole efektywnej pracy. Na rys. 2 przedstawiono pole, w którym pom­pa pracuje ze sprawnością powyżej 80%. Wy­kres powstał w wyniku badań wirników o za­kresie średnic zewnętrznych od 300 do 369 mm. Zmienność parametrów oczywiście moż­na z równym powodzeniem zrealizować przez regulację prędkości obrotowej.


4

5


Podstawowa wersja pompy zblokowana jest z silnikiem o mocy 75 kW. Dla średnic zewnętrznych wirnika zredukowanych poniżej 340 mm możliwe, a nawet wskazane, jest za­stosowanie silnika o mocy 55 kW, co wymaga jedynie zmiany konstrukcji ramy.

Pompa ON200BB posiada bardzo dobre właściwości ssawne. Wymagane NPSH jest rzę­du 4 metrów. Dzięki prawidłowo zaprojektowa­nej hydraulice pompa pracuje cicho – zmie­rzony poziom hałasu na stanowisku pracy nie przekracza 53 dB i jest niższy od hałasu powodowanego przez silnik elektryczny.


Wersje rozwojowe.

Udany układ przepływowy pompy ON-200BB został już wykorzystany w innych konstrukcjach. Opracowana została pompa zatapialna o takich samych parametrach (wydajność 550 m3/h, wysokość podnoszenia 38 m, prędkość obro­towa 1480 obr/min, moc silnika 75 kW) oraz pompa wielostopniowa, która przy tej wydajno­ści osiąga wysokość podnoszenia do 230 me­trów. Te nowe, ciekawe konstrukcje zostaną zaprezentowane czytelnikom „Pomp-Pompowni” w osobnym artykule.

Pompa ON-200BB na życzenie odbiorcy może być wyposażona w układ monitoringu i diagnostyki, który rejestruje parametry pracy i automatycznie reaguje w przypadku niepra­widłowości w pracy.

Pompa ON-200BB po przejściu badań sto­iskowych na fabrycznej stacji prób doczekała się już zastosowań na rzeczywistych stanowi­skach pracy. Jednym z pierwszych było odwad­nianie rozlewiska, jakie tworzy się w trakcie intensywnych opadów na dnie odkrywki kopalni węgla brunatnego. Rozlewisko to jest trudne do odpompowania przy użyciu głównego, sta­cjonarnego systemu odwadniania. Specjaliści z KWB „Bełchatów” opracowali koncepcję pomp pływających na pontonach, połączonych z ela­stycznymi rurociągami (fot. 1 i 2). Wlot do pom­py znajduje się pod powierzchnią zwierciadła, co eliminuje problemy z zalewaniem i odpowie­trzaniem w trakcie rozruchu. Pompy ON-200 okazały się odpowiednie do takiego zasto­sowania, zarówno pod względem parametrów jak i gabarytów i pracują od wiosny 2001 roku.

Zastosowano dwie odmiany pompy (ON- 200BB i ON-200FB) różniące się wysokością podnoszenia (40-70 m), a co z tego wynika, również mocą silnika.


6


Pompy okazały się odporne na zanieczysz­czenia występujące w wodzie deszczowej. Ten oryginalny sposób zabudowy pompy (pokazany na zdjęciu w trakcie prób w base­nie) zasługuje na szerszą popularyzację, gdyż wydaje się możliwy do zastosowania na przy­kład w celu odwadniania rozlewisk w trakcie akcji powodziowych.

Dr inż. Grzegorz Pakuła.

Artykuł został opublikowany w numerze 3 czasopisma „Pompy-Pompownie”  w roku 2002.


Komentarz autora:

„Artykuł napisany został w roku 2002, kiedy prace nad rozwojem typoszeregu ON trwały. Od tego czasu typoszereg został znacznie rozbudowany i obecnie obejmuje 10 typowielkości pokrywających obszar pracy pokazany na poniższym rysunku. Moce silników znajdują się w zakresie 11 – 160 kW. Pompy ON znalazły zastosowanie głównie w odwadnianiu powierzchniowym kopalń odkrywkowych. Najbardziej popularne są pompy z grupy ON-200 o wydajności nominalnej rzędu 500 m3/h i wysokości podnoszenia ( w zależności od typu) 30-80 m. Znane są zastosowania pomp ON w innych gałęziach przemysłu. Typoszereg ten posiada potencjał na dalsze, znaczne rozszerzenie zastosowań gdyż łączy niezawodność z umiarkowaną ceną.”

7

Rys. 1. Pole pracy pomp typoszeregu ON.


Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>