Napędy pomp do ścieków pracujących w trudnych warunkach eksploatacyjnych | Hydro-Vacuum

Podstawowe sposoby zabudowy w/w pomp można sklasyfikować w sposób następujący:

• sucha pionowa lub pozioma – agregat pompowy (pompa wraz z silnikiem) pracują poza pompowanym medium, stosowane napędy to silniki wentylatorowe o klasie ochrony IP 55 lub niższej,
• mokra – agregat pompowy (pompa i silnik) pracują zatopione do odpowiedniego poziomu w przetłaczanym medium, stosowane napędy to silniki o klasie ochrony IP68.
• mieszana pozwalająca na eksploatację agregatu zarówno zatopionego w przetłaczanym medium, jak również wynurzonego lub zabudowanego na sucho, stosowane napędy to silniki o klasie ochrony IP68 z wewnętrznie wbudowanym system chłodzenia. System chłodzenia może wykorzystywać albo pompowane medium, albo chłodziwo znajdujące się w obiegu zamkniętym wewnętrznym (najlepsze rozwiązanie z punktu widzenia optymalnej eksploatacji).

Napędy wentylatorowe IP 55 znajdują dość wąskie zastosowanie, tylko w przepompowniach suchych np. z osobną komorą dla pomp lub w suchych nowoczesnych przepompowniach ścieków typu tłocznia, czyli przepompowniach z separacją ciał stałych, gdzie nie ma jakichkolwiek zagrożeń zamoczenia lub zalania silnika.

Napędy zatapialne IP68 są najczęściej spotykanym napędem w pompach do ścieków. Warunkiem prawidłowej pracy tego rodzaju silników jest ich całkowite lub co najmniej częściowe zanurzenie w pompowanej cieczy. Ciepło przekazywane jest do cieczy w efekcie swobodnej konwekcji poprzez ściany pompy i korpusu silnika, które to stykają się z pompowanym i otaczającym agregat medium.

Napędy z płaszczem i autonomiczną instalacją chłodzącą IP68 z zewnętrznym układem chłodzenia stosowane są stosunkowo rzadko do pomp przeznaczonych do pracy w pompowniach suchych. W tym rozwiązaniu znajdują zastosowanie tzw. płaszcze chłodzące. Do płaszcza doprowadzony jest z zewnątrz zimny czynnik chłodzący, najczęściej olej lub mieszanina wody z glikolem. Cyrkulację cieczy w układzie wymusza dodatkowa pompa obiegowa, która przetłacza ciecz wzdłuż korpusu silnika. Ogrzana ciecz kierowana jest do chłodnicy wentylatorowej celem wystudzenia. Wadą tego rozwiązania jest konieczność budowy zewnętrznego systemu chłodzenia składającego się z: pompy, chłodnicy, wentylatora, przewodów, układu sterowania.

Napędy z płaszczem z wewnętrznym układem chłodzenia pompowaną cieczą, IP68 znajdują zastosowanie do pracy w pompowniach suchych, lub suchych, które mogą ulec zatopieniu. Napęd obudowany jest płaszczem, a układ chłodzenia zabudowany w agregacie pompowym. Silnik chłodzony jest poprzez wymuszenie cyrkulacji przetłaczanego medium wewnątrz płaszcza. Do wytworzenia ciśnienia wprawiającego w ruch ciecz w układzie chłodzącym wykorzystywane jest ciśnienie generowane w pompie. Chłodna ciecz wtłaczana jest do płaszcza przewodami ciśnieniowymi, a następnie po ogrzaniu spływa w okolice piasty wirnika, gdzie panuje niskie ciśnienie. Chłodzenie cieczy odbywa się na skutek mieszania ogrzanego i pompowanego medium. Rozwiązanie sprawia problemy eksploatacyjne jeżeli pompowane medium nie jest wystarczająco czyste i powoduje zanieczyszczenie przewodów doprowadzających ciecz do płaszcza silnika. Pompy wyposażone w ten typ napędu wymagają starannego nadzoru i okresowego oczyszczania systemu chłodzącego.

Napędy z płaszczem z wewnętrznym układem chłodzenia cieczą chłodzącą krążącą w obiegu zamkniętym wbudowanym w agregat pompowy IP68 znajdują zastosowanie w agregatach pompowych przeznaczonych do pompowni suchych zwłaszcza w warunkach kiedy istnieje możliwość zalania pompowni, a także w pompowniach mokrych przy występowaniu znacznych wahań poziomu cieczy i jego obniżanie do poziomu nie pozwalającego na odpowiednie schładzania silnika zamontowanego w agregacie. Jest najbardziej innowacyjnym i uniwersalnym napędem pomp. Wyeliminowane w nim są wady prezentowanych wcześniej rozwiązań napędów z wewnętrznym i zewnętrznym układem chłodzenia. Ruch cieczy w obiegu wewnętrznym korpusu silnika wymusza osadzony na wale pompy dodatkowy wirnik obiegowy o wysokiej sprawności energetycznej. Chłodziwem odbierającym ciepło od korpusu silnika są mieszanina glikolu z wodą lub olej wazelinowy. Chłodziwo nie ma kontaktu z pompowanym medium, jest czyste w związku z tym kanały, w których cyrkuluje nie ulegają zanieczyszczeniu. Podgrzana ciecz pompowana jest wzdłuż ściany rozgraniczającej układ wewnętrzny od komory roboczej pompy. Ciecz oddaje ciepło do omywanej ściany, przez którą przenika ono do tłoczonego przez pompę medium, a następnie kierowana jest z powrotem do płaszcza. Innowacyjny napęd opracowany w Hydro-Vacuum S.A. z wykorzystaniem, metod obliczeń numerycznych CFD pozwolił na zoptymalizowanie kształtów i przepływów w układzie wewnętrznym chłodzenia. Doprowadziło to do intensyfikacji wymiany ciepła przy zachowaniu bardzo niskich strat energii na pompownie cieczy w obiegu wewnętrznym. Opracowano innowacyjny układ chłodzenia, w którym przy minimalnym wydatku energetycznym zachowane są wymagane warunki chłodzenia silnika. Przykładowo: dla silnika o mocy 55 kW opracowano układ, który zapewnia chłodzenie wewnętrzne przy użyciu wirnika o poborze mocy nie przekraczającej 150 W. A zatem ostateczna sprawność agregatu z tym układem chłodzenia zmniejszała się zaledwie o 0,3%, co jest wartością nieistotną zwłaszcza z punktu widzenia prostoty eksploatacji. Wdrażane do produkcji Hydro-Vacuum S.A. napędy testowano z użyciem kamery termowizyjnej i czujników PT100. Próby prowadzone były przy pełnym obciążeniu dla temperatury pompowanej cieczy 40°C, podczas pracy ciągłej. Stan cieplny silnika stabilizował się po około 6 godzinach ciągłej pracy. Temperatura zewnętrznych ścian płaszcza silnika była wyższa od temperatury pompowanej cieczy o około 25°C i wyniosła w przybliżenia 55°C. Najwyższą temperaturę odnotowano w uzwojeniach silnika i wyniosła ona 93°C (dopuszczalna temperatura 140°C). Takie temperatury dają bezpieczeństwo pracy napędu w każdych warunkach środowiskowych.

Zainteresowany? Skontaktuj się z działęm handlowym Hydro-Vacuum