Procesy technologiczne o najwyższym wskaźniku trudności, takie jak transport mediów bardzo ściernych, gęstych czy agresywnych chemicznie, wymagają zastosowania instalacji sprawdzonych, bezpiecznych i zaawansowanych technologicznie. Na szczególną uwagę zasługują tutaj pompy wężowo-membranowe.
Pełen artykuł w wersji Flipbook>>>
Tradycyjne pompy membranowe są używane do transportowania mediów w zastosowaniach przemysłowych. Wewnętrzne elementy takich pomp (np. obudowa membrany i pokrywa pompy) są w bezpośrednim kontakcie z transportowaną cieczą i wymagają w wielu przypadkach drogich materiałów konstrukcyjnych, zapewniających odporność chemiczną wobec transportowanej cieczy. Ponadto awaria pojedynczej membrany skutkuje uszkodzeniem części hydraulicznej pompy, co generuje wysokie koszty części zamiennych i okresu przestoju technologicznego.
Pompy z podwójną membraną wężową
Aby zniwelować wady tradycyjnych pomp membranowych, firma Feluwa opracowała pompy z podwójną membraną wężową MULTISAFE. Są to hermetyczne, szczelne, oscylacyjne pompy wyporowe, z podwójnym uszczelnieniem części hydraulicznej od strony napędu oraz pompowanego medium poprzez zastosowanie zespołu dwóch membran wężowych, ułożonych jedna w drugiej. Przy tym rozwiązaniu konstrukcyjnym całkowicie odstąpiono od koncepcji stosowania membrany płaskiej.
Konstrukcja zaworu mechanicznego w komorze hydraulicznej zapewnia automatyczną kontrolę i kompensację objętości cieczy hydraulicznej bez konieczności użycia dodatkowej pompy oleju i urządzenia sterującego. Nawet w przypadku awarii jednej membrany wężowej zapasowa membrana zapewnia nieprzedostawanie się transportowanego medium do układu napędu hydraulicznego i działanie pompy nie zostanie przerwane. Dzięki takiemu rozwiązaniu koszty ponoszone na części zamienne są niewielkie i jest zapewniona stała gotowość operacyjna. Wspomniane pompy działają bez problemów na całym świecie. Charakteryzują się unikatową konstrukcją i wieloma zaletami, które wysuwają je na czoło rankingu pomp membranowych.
Zasada działania pomp MULTISAFE
Napędowy ruch obrotowy układu korbowego w przekładni mechanicznej pompy jest przetwarzany na ruch postępowo-zwrotny wodzika. Wodzik jest połączony z tłokiem lub nurnikiem. Poprzez hydrauliczną ciecz tłok porusza zespół podwójnych membran wężowych, które są ułożone jedna wewnątrz drugiej. Membrany nie tylko zawierają transportowane medium, ale także zapewniają podwójne hermetyczne uszczelnienie od strony napędu hydraulicznego. Transportowane medium nie jest w kontakcie ani z głowicą pompy, ani ze strefą hydrauliczną.
W ogólnych zastosowaniach do celów inżynierii procesowej cieczą hydrauliczną jest najczęściej olej hydrauliczny. Alternatywnie są stosowane ciecze nieściśliwe, smarne i chemicznie obojętne w odniesieniu do transportowanego medium. Pompowanie jest realizowane poprzez przemieszczanie objętości medium wewnątrz zespołu membran wężowych. W przeciwieństwie do pompy wężowo-perystaltycznej zespół membran wężowych pompy typu MULTISAFE nie jest ściskany. Wykonuje on przy każdym suwie tłoka jedynie elastyczny ruch pulsacyjny, porównywalny z pulsacją żyły. Elastyczne odkształcenie zespołu membran wężowych jest kontrolowane. W wyniku oddziaływań hydraulicznych zespół membran wężowych ulega jedynie niewielkim obciążeniom nawet przy wysokim ciśnieniu roboczym. Trwałość użytkowa zespołu membran wężowych jest znacznie wydłużona w porównaniu do tradycyjnych membran płaskich, co skutkuje długim średnim okresem międzyawaryjnym i długim średnim okresem pomiędzy naprawami.
Wysokie bezpieczeństwo działania
Jedną ze znaczących zalet pomp MULTISAFE jest liniowy charakter przepływu, dzięki czemu pompy są szczególnie przydatne do stosowania przy mediach agresywnych, ściernych i transportujących frakcje stałe, a także przy zawiesinach o dużej lepkości. W przeciwieństwie do tradycyjnych pomp membranowych pompy z membraną wężową nie wymagają stosowania pierścienia mocującego, na którym występuje osadzanie się części stałych, co zwykle powoduje szybką awarię membrany. Pompa zapewnia unikatową niezawodność działania. W przypadku, gdy jedna z membran wężowych przecieka lub ulegnie awarii, druga membrana wężowa zapewnia działanie pompy do momentu przeprowadzenia następnego planowanego postoju urządzenia. Straty wewnętrzne roboczej cieczy hydraulicznej są automatycznie kompensowane przez wbudowany zawór kompensujący przepływ. Zewnętrzne systemy kompensacyjne nie są wymagane.
Pompy MULTISAFE wykorzystują system diagnostyczny do stałego monitoringu stanu podstawowej i wtórnej membrany wężowej (poprzez czujniki ciśnienia), zaworów zwrotnych, ciśnienia po stronie ssawnej, a także temperatury oleju hydraulicznego i przekładni mechanicznej. Monitoring warunków pracy najważniejszych elementów pompy i jej parametrów pracy umożliwia realizację prewencyjnych prac konserwacyjnych, zwiększa gotowość operacyjną pompy i zmniejsza koszty eksploatacyjne.
Pompy mogą być sterowane poprzez panel dotykowy sterowania miejscowego lub zdalnego online. Panele dotykowe umożliwiają rejestrowany w czasie, bezpośredni lub zdalny wgląd w stan zaworów zwrotnych, stan pierwotnej lub wtórnej membrany wężowej, monitoring ciśnienia na odcinku ssawnym i tłocznym, temperatury oleju hydraulicznego i przekładni mechanicznej, częstotliwości skoków, sprężania wstępnego akumulatorów tłumików pulsacji, systemu smarowania układu korbowego i kół zębatych pośredniczących (łącznie z temperaturą, ciśnieniem i przepływem), silnika (łącznie z pomiarem momentu obrotowego, pobieranej mocy i prędkości), transformatora i przemiennika częstotliwości. System jest podłączony do Internetu. W przypadku, gdy wartości bieżące różnią się od zaprogramowanych wartości znamionowych, system przesyła e-mail z odpowiednią informacją do technika serwisu pompy. Równocześnie istnieje możliwość ustanowienia bezpiecznej, dwukierunkowej łączności VPN, umożliwiającej zdalny dostęp do jednostki sterującej pompą. System zapewnia większą dostępność do pompy i wpływ na efektywność jej pracy oraz zmniejszenie kosztów serwisowania.
Kluczowe zastosowania
W artykule przedstawiono niektóre z kluczowych zastosowań pomp wężowo-membranowych.
1. Usuwanie popiołów
W elektrowniach opalanych węglem w wyniku procesów spopielania powstają duże ilości popiołów lotnych i dennych. Usuwanie popiołów jest realizowane z wykorzystaniem rurociągów. Pompy wężowo-membranowe są w stanie skutecznie przetransportować frakcje stałe o dużym uziarnieniu (np. zawiesiny popiołu dennego) na znaczne odległości.
2. Zasilanie reaktorów ciśnieniowych w zakładach metalurgicznych
Ze względu na liniowy przepływ oraz minimalne zużycie elementów roboczych pompy niezależne od stopnia lepkości, korozyjności i/lub abrazyjności medium są szczególnie przydatne do transportu zawiesin kopalnianych i odpadów stałych w procesach rozpuszczania koncentratów rud.
3. Zgazowanie węgla
Pompy procesowe są przeznaczone nie tylko do wysokociśnieniowego podawania zawiesiny węglowej do generatora gazu, lecz również do opłacalnego niskociśnieniowego transportu zawiesiny ze zbiornika spustowego młyna do zbiornika zawiesiny węglowej.
4. Zasilanie warnika
W procesie produkcji tlenku glinu silnie żrące szlamy boksytowe są pompowane pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze do trawienia w instalacji technologicznej. W pompach wężowo–membranowych szlam jest w kontakcie wyłącznie z wnętrzem zespołu membran wężowych i zaworów zwrotnych, dzięki czemu obudowa pompy może być wykonana ze standardowych materiałów.
5. Odwadnianie kopalń
Pompy MULTISAFE z podwójną membraną wężową umożliwiają opłacalne odpompowanie zanieczyszczonych wód kopalnianych i szlamów bezpośrednio z dołu kopalni na powierzchnię (w jednym ciągu, bez pomp pośrednich).
6. Transport rurociągami
Pompowanie koncentratów rud (miedzi, niklu, żelaza itp.) o wysokiej koncentracji fazy stałej przez rurociągi jest opłacalną alternatywą dla transportu z użyciem przenośników taśmowych, wagonów kolejowych lub samochodów. Rurociągi do transportu szlamów mogą przebiegać przez obszary niedostępne (góry, lasy, pustynie), gdzie wykorzystanie innych środków transportu nie jest możliwe. Polski dystrybutor pomp Feluwa do transportu mediów rekomenduje rurociągi typu Hamacher. Montaż i demontaż tych rurociągów odbywa się w czasie o połowę krótszym od tradycyjnych rurociągów, za sprawą unikatowej technologii Coalmaxx».
7. Zasilanie suszarek rozpryskowych
Suszarnie rozpryskowe są najwygodniejszymi instalacjami do suszenia zawiesin bazujących na proszkach lub granulkach. Wykorzystując takie suszarnie, można uzyskać produkt o żądanych parametrach, tj. wielkości cząsteczki, wadze usypowej proszku, zawartości wilgoci, lejności i dyspersyjności. Dzięki wysokiej niezawodności działania, możliwości doboru parametrów pracy (np. natężenie przepływu) i zdolności do tłoczenia zawiesin o zawartości frakcji stałych do 80% technologia pomp wężowo-membranowych jest idealnym rozwiązaniem do zasilania suszarni rozpryskowych.
8. Transport odpadów
Usuwanie odpadów technologicznych jest wymagane w większości ciągów technologicznych, gdzie powstające szlamy (np. czerwony szlam – produkt uboczny przy produkcji aluminium) o wysokim stężeniu muszą być pompowane do odstojników.
9. Utlenianie metodą mokrą – zasilanie reaktora
Utlenianie metodą mokrą jest stosowane do niszczenia składników organicznych w ściekach i szlamach. Proces utleniania polega na podawaniu zagęszczonego szlamu do reaktora utleniającego pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Pompy procesowe z membranami wężowymi, z podwójnymi zaworami zwrotnymi są idealnym rozwiązaniem dla tego typu zastosowań.
Odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych jest jednym z warunków budowy udanych instalacji. Wszystkie materiały są dobierane indywidualnie, pod kątem ich chemicznej i mechanicznej wytrzymałości na wzajemne oddziaływanie z transportowanym medium.
Tomasz Karwat, WICHARY Technologies (dystrybutor pomp Feluwa)
UR
Autor: Tomasz Karwat
