Prípadová štúdia: Prispôsobený vysokotlakový-vertikálny viacstupňový čerpací systém

Dlhodobý-klient, ktorý predtým používal systém vertikálneho čerpadla Grundfos, nás oslovil s novou a veľmi náročnou požiadavkou. Klient požadoval náhradné riešenie schopné poskytovať prietok 180 – 200 m³/h a tlakovú výšku 36 – 40 barov, pričom všetky komponenty s vlhkosťou boli modernizované na nehrdzavejúcu oceľ 316L pre vynikajúcu odolnosť proti korózii a trvanlivosť pri úpravách vody. Tieto parametre presahujú štandardné priemyselné rozsahy a vyžadujú si hydraulické inovácie a pevnosť konštrukcie.

 

Po prijatí žiadosti naše výskumné a vývojové a technické tímy vykonali komplexné technické preskúmanie. Stanovili sme to ako štandardvertikálne viacstupňové odstredivé čerpadlonemohli plne uspokojiť hydraulické požiadavky. Preto bol od základu navrhnutý nový model, ktorý vychádza z našej najväčšej existujúcej veľkosti rámu.

Nový dizajn zahŕňal zvýšenie počtu stupňov difúzora, optimalizáciu geometrie obežného kolesa pre lepšiu účinnosť, zosilnenie hriadeľov a spojok na udržanie tlaku 40 barov a zabezpečenie plnej kompatibility s konštrukciou z nehrdzavejúcej ocele 316L. Táto konfigurácia poskytovala mechanickú robustnosť a dlhodobú{3}}chemickú odolnosť pre nepretržitú prevádzku v prostrediach na úpravu vody.

Po dokončení hydraulického návrhu vykonal tím inžinierov CFD simulácie a analýzu mechanického namáhania na overenie výkonu systému. Bolo hodnotených niekoľko kombinácií stupňov, aby sa zabezpečila optimálna rovnováha medzi hlavou a účinnosťou. Po niekoľkých optimalizačných kolách bola dokončená konfigurácia dosahujúca 200 m³/h pri 38 baroch.

Nový prispôsobený model bol označený ako CDLF200-6 + CDH200-6, čo predstavuje vertikálne viacstupňové odstredivé čerpadlo s výkonom 200 metrov kubických za hodinu pri maximálnom tlaku 40 barov, pričom všetky zmáčané časti sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele 316L. Konštrukcia zahŕňala rozšírené časti difúzora, presne vyvážené rotory a modulárne výtlačné hlavy pre ľahšiu údržbu. Kompletné 3D výkresy a výkonnostné krivky boli poskytnuté klientovi na posúdenie a po niekoľkých kolách potvrdenia bol návrh schválený do výroby.

Simulácie CFD a interné hydraulické výpočty potvrdili zosilnenie, účinnosť a správanie NPSH. 3D modely, montážne výkresy a výkonnostné krivky. Po niekoľkých technických výmenách klient schválil konfiguráciu CDLF200-6 + CDH200-6 s nasledujúcimi cieľmi v prevádzke: 190–200 m³/h, 38–40 barov, s maržou NPSH väčšou alebo rovnou 1,0 m.

Hlavné konštrukčné poznámky: rozšírená časť difúzora, presne vyvážené rotory (ISO G2.5), kazetové mechanické upchávky (SiC/SiC, Viton) a modulárna výtlačná hlava na zjednodušenie obsluhy. Všetky zmáčané časti sú z nehrdzavejúcej ocele 316L.

Po schválení sa začala výroba s prísnym dodržiavaním noriem kvality. Všetky materiály 316L prešli testovaním PMI pred opracovaním. Zváracie operácie sa uskutočňovali pomocou TIG so spätným preplachovaním argónom-, aby sa zabránilo oxidácii, po ktorej nasledovala pasivácia povrchu. Presnosť obrábania bola udržiavaná v rozmedzí 0,03 mm TIR a všetky rotačné zostavy boli dynamicky vyvážené podľa noriem ISO 1940 G2.5.

Komponenty tlakových ložísk boli hydrostaticky testované pri 1,5-násobku projektovaného tlaku (60 barov). Rozmerové a montážne kontroly boli vykonané na viacerých kontrolných bodoch, čím sa zabezpečila sústrednosť a správne vôle. Každé čerpadlo pred prechodom na konečnú montáž podstúpilo test rotácie bez zaťaženia a kontrolu elektrickej izolácie.

Mechanická montáž

• Stohovanie stupňov: každé obežné koleso, difúzor a objímka boli zmerané a zaznamenané; Vôľa medzi obežným kolesom a difúzorom bola nastavená podľa špecifikácie.
• Konštrukcia rotora: merané a spárované krúžky opotrebovania; konfigurovaný axiálny plavák; kľúče osadené v tolerancii.
• Inštalácia ložísk: vyhrievaná montáž, aby sa zabránilo brinelovaniu; predpätie overené meraním koncovej hry.
• Mechanická upchávka: kazetová upchávka inštalovaná pomocou nastavovacích svoriek; ustanovenie o preplachovaní tesniacej komory zachované.
• Vyhadzovacia hlava a základňa: modulárny rám zarovnaný so základňou; zdvíhacie oká overené a označené.

Elektrika a ovládacie prvky

• Zapojenie motora: overené poradie fáz; izolačný odpor > 100 MΩ @ 500 V.
• Prístrojové vybavenie: tlakové odbočky na saní/výtlaku, PT100 na ložiskách a snímače vibrácií namontované v DE/NDE.
• Logika riadenia: podporuje striedavý chod, paralelné zosilnenie, mäkký štart/VFD a ochranné blokovanie (beh nasucho, prehriatie, nadmerné vibrácie).

Laserové zarovnanie

• Zarovnanie za studena vykonané laserovým nástrojom; konečné posunutie Menšie alebo rovné 0,03 mm a uhol v rámci tolerancie.
• Tepelná kompenzácia rastu zdokumentovaná pre horúce zarovnanie na mieste.

1) Kontroly pred testom

• Potvrdená hladina oleja/tuku; spojky chránené; všetky meradlá sú kalibrované (vysledovateľné certifikáty).
• Nasávanie zaplavené, systém odvzdušnený; rotácia overená; testované núdzové zastavenie.

2) Overenie krivky hydraulického výkonu

Každé vertikálne viacstupňové odstredivé čerpadlo bolo testované vo viacerých bodoch, aby sa zmapovala krivka H‑Q. Reprezentatívne výsledky:
• 70 % prietok (~140 m³/h): dopravná výška ≈ 41,5 bar; účinnosť v rámci predpovedaného pásma.
• 100 % prietok (~190 m³/h): dopravná výška ≈ 38,2 bar; nominálny odber energie; BEP blízko povinnosti.
• 120 % prietok (~225 m³/h): dopravná výška ≈ 34,6 bar; stabilná prevádzka, bez vzniku kavitácie.
Výsledky zostali v rozmedzí ± 3 % návrhových predpovedí.

3) Integrita a únik tlaku

• Hydrostatický test pri 60 baroch po dobu 30 minút na plášti a výtlačnom potrubí-bez úniku alebo trvalej deformácie.
• Statické držanie na mechanickom tesnení: suchá kontrola po teste potvrdila nulové viditeľné presakovanie.

4) Vibračné a akustické limity

• Vibrácie: Menej ako alebo rovné 4,3 mm/s pri 100 % zaťažení (v súlade s ISO 10816).
• Hlučnosť: < 85 dB(A) @ 1 m; teploty ložísk stabilné po celú dobu.

5) NPSH a kavitačná marža

• Pri testoch s indukovaným sacím zdvihom a škrtením bola dosiahnutá hodnota NPSH prekročená požadovaná o väčšiu alebo rovnú 1,0 m. Žiadna kavitácia v spektre vibrácií.

6) Vytrvalosť a paralelný beh

• Nepretržitá prevádzka: 3 hodiny v prevádzke s pravidelnými údajmi každých 15 minút-tlak, prietoky, vibrácie a teploty ložísk sú stabilné.
• Paralelný režim: CDLF200-6 aj CDH200-6 pracujú súčasne; overená stabilita tlaku v zberači a zdieľanie prietoku.
• Blokovanie: testované a zaznamenané chod nasucho, nadmerné vibrácie, nadmerná teplota a núdzové vypnutie.

Dodávky

• Správa FAT (údaje H‑Q, záznamy o vibráciách, kalibračné listy meradla), videá z testovania HD (montáž + výkon) a kontrolný zoznam údržby.

Pred balením klient navštívil našu továreň v Číne na kontrolu pred{0}}zásielkou. Spolu s našimi inžiniermi skontrolovali mechanickú konštrukciu, povrchovú úpravu a záznamy o skúškach. Náhodné tlakové testy sa opakovali na-stránke. Klient vyjadril veľkú spokojnosť s kvalitou stavby a kompletnosťou dokumentácie.

 

Vzhľadom na celkovú hmotnosť (~ 3,5 tony) a pôdorys bola kompletná montáž nepraktická. Každé vertikálne viacstupňové odstredivé čerpadlo bolo zabalené samostatne v zákazkových drevených prepravkách ISPM-15 so zosilnenými základňami. Ochranné opatrenia zahŕňali obal VCI, sušidlá, indikátory vlhkosti a monitory otrasov/naklonenia. Elektrické svorky boli zapečatené; všetky prepravky boli jasne označené sériovými číslami, hrubou hmotnosťou a manipulačnými symbolmi. K zásielke bola priložená dokumentácia-FAT, materiálové certifikáty, inštalačné výkresy a manuály-.

 

Dodali sme príručku pre rýchly štart, zoznam odporúčaných náhradných dielov, plán mazania a pokyny na zarovnanie. Pre prácu na mieste ponúkame živú video podporu pre opätovné zostavenie a prvé spustenie. SAT (Site Acceptance Test) môže zopakovať overenie prevádzkového bodu, paralelné prepínanie a kontroly logiky alarmov.

Riešenie s dvojitým čerpadlom CDLF{0}} CDH200-6 spĺňalo požadované cieľové hodnoty 180 – 200 m³/h a 36 – 40 barov vďaka robustnému dizajnu, ktorý sa dá udržiavať. Projekt demonštruje našu schopnosť dodať prispôsobené, vysokotlakové vertikálne viacstupňové čerpacie systémy pre aplikácie na úpravu vody.