Абразивность среды — один из главных факторов, определяющих ресурс насоса и выбор его конструкции. Чем абразивнее среда, тем быстрее изнашивается проточная часть и тем важнее правильный выбор материалов. Разберём, что такое абразивность, как она влияет на насос и как учитывать её при подборе.
Что такое абразивность
Абразивность — это способность твёрдых частиц в среде истирать поверхности, с которыми они контактируют. Она зависит от размера, формы и твёрдости частиц, а также от их концентрации и скорости потока. Острые твёрдые частицы (песок, руда, шлак) особенно абразивны, тогда как мягкие включения истирают меньше.
Как абразив изнашивает насос
При перекачке абразивной среды частицы истирают рабочее колесо, входную пластину и корпус. Со временем растут зазоры, падают напор и производительность. Быстрее всего изнашиваются узлы, где скорость потока максимальна. Об этих узлах и их замене мы писали в статьях про устройство погружного шламового насоса и материалы.
Материалы против абразива
Главный способ противостоять абразиву — выбор износостойких материалов проточной части. Для абразивных сред применяют высокохромистый чугун, ресурс которого в разы выше обычного. Для мелкоабразивных сред иногда используют эластомеры. Подробно материалы мы разбирали в статье про материалы проточной части.
| Абразивность | Тип насоса и материал |
|---|---|
| Низкая (чистая вода) | Дренажный, чугун/пластик |
| Средняя (песок, включения) | Грязевой, чугун/сталь |
| Высокая (пульпа, шлам) | Шламовый, высокохромистый чугун |
Абразив и тип насоса
Чем выше абразивность, тем «тяжелее» класс насоса. Для чистой воды достаточно дренажного, для абразивной пульпы нужен шламовый насос с агитатором. Показательный пример — перекачка песка, где без износостойкого оборудования насос выходит из строя за недели.
Как учитывать при подборе
При подборе указывают размер, твёрдость и концентрацию частиц. От этого зависят выбор типа насоса, материала проточной части и запас по ресурсу. Для сильно абразивных сред важно предусмотреть удобство замены изнашиваемых узлов. Общие принципы — в статье как выбрать шламовый насос.
Частые вопросы
Что делает среду абразивной?
Твёрдые частицы — их размер, форма, твёрдость и концентрация. Острые твёрдые частицы наиболее абразивны.
Как снизить износ от абразива?
Выбором износостойких материалов (высокохромистый чугун), правильным подбором и работой в оптимальной рабочей зоне.
Почему нельзя ставить дренажный насос на абразив?
Его гидравлика не рассчитана на истирание и быстро выходит из строя. Для абразива нужен шламовый насос.
Четыре множителя износа
Абразивность — не одно свойство, а произведение нескольких. Понимание их вклада объясняет, почему две внешне похожие среды дают разный ресурс.
Твёрдость частиц. Определяющий фактор. Кварцевый песок твёрже стали, поэтому точит её эффективно. Частицы мягче металла проточной части практически не изнашивают его — на этом и держится разница между угольной и рудной пульпой, см. углеобогащение.
Форма. Остроугольные частицы режут, округлые скорее скользят. Свежедроблёная порода агрессивнее окатанного речного песка той же твёрдости.
Концентрация. Чем больше частиц, тем больше соударений. Зависимость близка к линейной, но с ростом концентрации добавляется рост плотности среды, см. плотность и вязкость пульпы.
Скорость потока. Самый недооценённый множитель. Износ зависит от скорости резко — заметно сильнее, чем линейно. Именно поэтому насос, «разогнанный» на повышенных оборотах, изнашивается быстрее спокойного при той же подаче.
Скорость — единственный множитель, которым вы управляете
Твёрдость, форму и концентрацию частиц задаёт технология, изменить их обычно нельзя. А вот скорость в проточной части — управляемый параметр, и это главный практический рычаг.
Приём, который реально работает на тяжёлых средах: взять насос большего типоразмера и крутить его медленнее, обеспечивая ту же подачу. Ресурс проточной части при этом растёт кратно, а не на проценты. Инструмент — частотное регулирование, см. частотный преобразователь и срок службы насоса.
Обратная сторона: снижать скорость в трубопроводе ниже критической нельзя — твёрдое осядет и трасса зарастёт. То есть управлять скоростью можно в насосе, но не в пульпопроводе, см. обвязку и трубопровод.
Где именно изнашивается насос
Износ распределён неравномерно, и знание порядка помогает планировать ремонт.
Кромки лопастей рабочего колеса — здесь скорость максимальна, отсюда и начинается.
Входная пластина — работает в паре с колесом; растущий зазор между ними и есть основная причина падения подачи.
Улитка, особенно в зоне языка, где поток разделяется.
Агитатор, если он есть, — работает в самой абразивной зоне, см. насос с агитатором.
Порядок замены и регулировки — в статье про замену рабочего колеса, типы колёс — в материале про рабочее колесо насоса.
Два подхода к материалам, а не один
Против абразива работают две противоположные стратегии, и выбор между ними зависит от крупности частиц.
Твёрдость. Высокохромистый чугун сопротивляется истиранию за счёт собственной твёрдости. Универсален, хорошо держит крупные включения, работает при высоких скоростях.
Упругость. Эластомерная футеровка гасит удар и отбрасывает частицу, не теряя материала. На тонкой взвеси переживает металл, но боится крупных и острых включений, температуры и части химии, см. гуммированные насосы.
Практическое правило: мелкая округлая взвесь при умеренных скоростях — футеровка; крупные острые включения и высокий напор — металл. Подробно — в статье про материалы проточной части.
Как оценить абразивность своей среды
Точные лабораторные методы существуют, но для подбора обычно достаточно четырёх ответов, которые можно получить на объекте.
- Что за твёрдая фаза — песок, руда, уголь, органика, известь.
- Максимальный и характерный размер частиц — определяет и проходное сечение, см. проходной диаметр насоса.
- Концентрация твёрдого — хотя бы приблизительно, по массе или объёму.
- Режим работы — часы в сутки, потому что износ считается по наработке.
Этого хватает, чтобы выбрать класс насоса и материал и дать реалистичную оценку ресурса — а честная оценка ресурса важнее оптимистичной, потому что от неё планируется запас расходников.
Что снижает износ, кроме материалов
Часть решений лежит вне насоса и часто дешевле замены материалов: предварительное осветление или отстаивание перед насосной позицией; классификация с удалением крупной фракции; поддержание рабочей точки, чтобы не гонять насос по краям кривой, см. характеристику насоса; регулярная регулировка зазора вместо ожидания полного падения подачи, см. обслуживание насоса.
Экономику этих мер удобно считать через совокупные затраты, см. стоимость владения насосом.
Оценим ресурс под вашу среду
Пришлите состав твёрдой фазы, крупность, концентрацию и режим — дадим реалистичную оценку ресурса и подберём исполнение. Ассортимент — в каталоге.
Подобрать насос → или звоните +7 (499) 397-84-51