Шнековый насос, он же винтовой или эксцентриково-шнековый, работает принципиально иначе, чем привычный центробежный. Он не разгоняет среду, а вытесняет её порциями — и это меняет всё: от поведения на вязких жидкостях до реакции на закрытую задвижку. Разберём принцип, сильные стороны и ограничения.
Как это работает
Внутри статора с двухзаходной винтовой полостью вращается однозаходный винтовой ротор. При вращении ротор обкатывается по статору, и между ними образуются замкнутые полости, которые перемещаются от входа к выходу. Каждая полость несёт свою порцию среды.
Это объёмная машина: за оборот перекачивается фиксированный объём независимо от того, какое давление на выходе. Отсюда все её свойства — и достоинства, и опасности.
Чем отличается от центробежного
| Признак | Шнековый (объёмный) | Центробежный |
| Принцип | Вытеснение фиксированного объёма | Разгон среды колесом |
| Подача при росте давления | Почти не меняется | Падает по кривой |
| Вязкие среды | Работает уверенно | КПД резко падает |
| Поток | Равномерный, без пульсаций | Равномерный |
| Сухой ход | Категорически недопустим | Недопустим, но менее катастрофичен |
| Закрытая задвижка | Разрушение обвязки | Перегрев, но давление ограничено |
| Обороты | Низкие | Высокие |
Где он выигрывает
- Вязкие среды. Осадки, шламы высокой концентрации, растворы, пасты — то, на чём центробежный насос теряет КПД. См. плотность и вязкость пульпы.
- Точная дозировка. Подача пропорциональна оборотам, поэтому насос удобен для дозирования реагентов.
- Обезвоженный осадок. Подача на фильтр-пресс и в цех обезвоживания, см. обезвоживание шлама.
- Строительные растворы. Цементные и инъекционные составы — отдельная большая ниша.
- Среды, чувствительные к перемешиванию. Мягкий транспорт без разрушения структуры.
Слабые места
Сухой ход убивает мгновенно. Статор обычно эластомерный, и без смазки перекачиваемой средой пара трения перегревается за десятки секунд. Защита по сухому ходу здесь не рекомендация, а условие эксплуатации, см. защиту от сухого хода.
Абразив изнашивает пару. Песок работает между ротором и статором как притирочная паста. На сильно абразивных пульпах ресурс пары падает быстро — здесь центробежный шламовый насос с износостойкой проточной частью обычно выгоднее, см. абразивность среды.
Нельзя перекрывать напор. Объёмная машина продолжит нагнетать до разрушения трубопровода. Предохранительный клапан обязателен — см. обвязку и трубопровод.
Статор — расходник. Эластомер стареет и изнашивается; замена пары ротор-статор входит в плановое обслуживание.
Чувствителен к температуре среды. Эластомер имеет ограничения по нагреву и по химической стойкости.
Шнековый или центробежный: как выбрать
Практическое правило простое. Если среда текучая и абразивная — центробежный шламовый насос. Если среда вязкая, плотная или требует дозирования — шнековый. Если и вязкая, и абразивная — считать по стоимости владения: ресурс пары против ресурса проточной части, см. стоимость владения насосом.
Отдельно стоит развести понятия. «Винтовой» иногда употребляют и в отношении скважинных насосов с винтовым рабочим органом — это тот же объёмный принцип, но другая конструктивная задача. А «шнековым» в обиходе называют и растворонасосы, и оборудование для инъектирования.
Типичные ошибки
Пускают всухую при заполнении системы. Самая частая и самая дорогая.
Не ставят предохранительный клапан. Закрытая задвижка — разрыв обвязки.
Ставят на абразивную пульпу. Пара ротор-статор стачивается там, где центробежный проработал бы кратно дольше.
Выбирают по максимальной подаче. Смотреть надо на режим и на вязкость среды при рабочей температуре.
Экономят на статоре. Неподходящий эластомер разрушается от химии среды.
Как подбирают шнековый насос
Подбор идёт не по одной цифре производительности, а по совокупности свойств среды, и в этом главное отличие от центробежных машин. Вязкость здесь — параметр номер один, причём вязкость при рабочей температуре, а не при комнатной: у многих осадков и растворов она меняется в разы при остывании на десяток градусов.
Дальше смотрят на содержание твёрдой фазы и размер частиц. Пара ротор-статор работает с натягом, и крупное включение либо застрянет, либо процарапает эластомер по всей длине. Если в среде возможны посторонние предметы, на входе ставят защитную решётку или измельчитель.
Третий блок вопросов — химия и температура. Статор подбирается по стойкости эластомера к конкретной среде: нитрил, ЭПДМ, фторкаучук ведут себя по-разному в контакте с нефтепродуктами, щелочами и кислотами. Ошибка здесь проявляется не износом, а разбуханием или растрескиванием статора за недели.
И только после этого считают режим: требуемую подачу, давление на выходе с учётом всей трассы и допустимые обороты. Низкие обороты продлевают ресурс пары, высокие увеличивают подачу — компромисс ищут исходя из того, что дороже: ресурс или производительность.
Что спросить у поставщика
Короткий перечень, который отделяет корректную поставку от продажи по каталогу. Ответы стоит получить письменно, до заказа.
- Какой эластомер статора предлагается под мою среду и почему именно он.
- Каков расчётный ресурс пары при моей концентрации твёрдого — пусть даже в виде диапазона с оговорками.
- Как реализована защита от сухого хода — датчиком в статоре, контролем давления или реле протока.
- Предусмотрен ли предохранительный клапан и на какое давление он настроен.
- Есть ли пара ротор-статор на складе и каков срок поставки — это плановый расходник, а не аварийная позиция.
- Какие документы идут с насосом — см. документы на насос.
Отдельно уточните схему монтажа. Объёмные насосы чувствительнее центробежных к перекосам и натяжениям в трубопроводе: несоосность передаётся на карданный узел и сокращает его ресурс. Общие требования к обвязке — в статье про обвязку и трубопровод насоса, а вопросы регулирования оборотов — в материале про частотный преобразователь.
Частые вопросы
Можно ли качать шнековым насосом пульпу с песком?
Можно, но ресурс пары ротор-статор будет ограничен. На абразивных пульпах чаще выбирают центробежный шламовый насос, см. насос для перекачки пульпы.
Почему подача не падает с ростом давления?
Потому что это объёмная машина: за оборот переносится фиксированный объём. Растёт только нагрузка на привод — и именно поэтому нужна защита по давлению.
Что изнашивается первым?
Статор, реже ротор. Признак износа — падение подачи при неизменных оборотах: полости перестают быть герметичными.
Наш профиль
Мы поставляем центробежные погружные насосы — шламовые, грязевые и дренажные. Если ваша задача про абразивную пульпу, они будут выгоднее шнековых по ресурсу; если про вязкий осадок и дозирование — честно скажем, что нужен объёмный насос. Ассортимент — в каталоге.
Или позвоните — +7 (499) 397-84-51. Инженер подберёт модель по вашим исходным данным за один рабочий день.
Справочно о терминологии: Пульпа — энциклопедическая статья с общей классификацией и терминами.