Študija primera: prilagojeni visokotlačni navpični večstopenjski sistem{0}}črpalke

Dolgoletna-stranka, ki je prej uporabljala Grundfosov sistem vertikalnih črpalk, se je obrnila na nas z novo in zelo zahtevno zahtevo. Stranka je zahtevala nadomestno rešitev, ki bi lahko zagotavljala pretok 180–200 m³/h in višino 36–40 barov, hkrati pa nadgradila vse mokre komponente v nerjaveče jeklo 316L za vrhunsko odpornost proti koroziji in vzdržljivost pri postopkih čiščenja vode. Ti parametri presegajo standardne industrijske razpone, kar zahteva tako hidravlične inovacije kot strukturno trdnost.

 

Po prejemu zahteve so naše ekipe za raziskave in razvoj ter tehnične ekipe izvedle celovit inženirski pregled. Ugotovili smo, da je standardnavpična večstopenjska centrifugalna črpalkane more v celoti zadovoljiti hidravličnih zahtev. Zato je bil od začetka zasnovan nov model, ki temelji na naši največji obstoječi velikosti okvirja.

Nova zasnova je vključevala povečanje števila stopenj difuzorja, optimizacijo geometrije rotorja za večjo učinkovitost, ojačitev gredi in sklopk za vzdrževanje tlaka 40 barov ter zagotavljanje popolne združljivosti s konstrukcijo iz nerjavečega jekla 316L. Ta konfiguracija je zagotovila mehansko robustnost in dolgoročno-kemično odpornost za neprekinjeno delovanje v okoljih za čiščenje vode.

Ko je bila hidravlična zasnova dokončana, je inženirska ekipa izvedla simulacije CFD in analizo mehanskih napetosti, da bi potrdila delovanje sistema. Ocenjenih je bilo več kombinacij stopenj, da se zagotovi optimalno ravnovesje med višino in učinkovitostjo. Po več krogih optimizacije je bila dokončana konfiguracija, ki je dosegla 200 m³/h pri 38 barih.

Novi prilagojeni model je bil označen kot CDLF200-6 + CDH200-6 in predstavlja navpično večstopenjsko centrifugalno črpalko, ki dovaja 200 kubičnih metrov na uro pri največjem pritisku 40 barov, z vsemi omočenimi deli iz nerjavečega jekla 316L. Zasnova je vključevala razširjene odseke difuzorja, natančno uravnotežene rotorje in modularne izpustne glave za lažje vzdrževanje. Celotne 3D risbe in krivulje zmogljivosti so bile posredovane naročniku v pregled in po več krogih potrditve je bil dizajn odobren za proizvodnjo.

Simulacije CFD in notranji hidravlični izračuni so potrdili pridobitev višine stopnje, učinkovitost in vedenje NPSH. 3D modeli, sestavne risbe in krivulje zmogljivosti so bili izdani v pregled. Po več tehničnih izmenjavah je naročnik odobril konfiguracijo CDLF200-6 + CDH200-6 z naslednjimi delovnimi cilji: 190–200 m³/h, 38–40 barov, z mejo NPSH, ki je večja ali enaka 1,0 m.

Glavne opombe pri oblikovanju: razširjen difuzorski del, natančno uravnoteženi rotorji (ISO G2.5), kartušna mehanska tesnila (SiC/SiC, Viton) in modularna izpustna glava za poenostavitev servisiranja. Vsi deli, ki so v stiku z vodo, so iz nerjavečega jekla 316L.

Po odobritvi se je proizvodnja začela ob strogem upoštevanju standardov kakovosti. Vsi materiali 316L so bili pred obdelavo podvrženi testiranju PMI. Varjenje je bilo izvedeno z uporabo TIG s povratnim-pihovanjem argona, da se prepreči oksidacija, čemur je sledila pasivizacija površine. Natančnost obdelave je bila znotraj 0,03 mm TIR, vsi rotacijski sklopi pa so bili dinamično uravnoteženi v skladu s standardi ISO 1940 G2.5.

Tlačne{0}}komponente so bile hidrostatsko testirane pri 1,5-kratnem projektnem tlaku (60 barov). Dimenzijski in montažni pregledi so bili opravljeni na več kontrolnih točkah, kar je zagotovilo koncentričnost in ustrezne razdalje. Vsaka črpalka je bila -opravljena preskus vrtenja brez obremenitve in preverjanje električne izolacije, preden se je premaknila v končno montažo.

Mehanski sklop

• stopenjsko zlaganje: vsak rotor, difuzor in tulec je bil izmerjen in zabeležen; razdalja med rotorjem in difuzorjem je bila nastavljena po spec.
• Zgradba rotorja: izmerjeni in usklajeni obrabni obroči; konfiguriran aksialni plovec; ključi nameščeni na toleranco.
• Montaža ležajev: ogrevana montaža, da se izognemo nastajanju soli; prednapetost, preverjena z meritvijo končne zračnosti.
• Mehansko tesnilo: kartušno tesnilo, nameščeno z nastavitvenimi sponkami; ohranjena je možnost izpiranja tesnilne komore.
• Izpustna glava in osnova: modularni okvir, poravnan na referenčno točko; dvižna ušesa preverjena in označena.

Elektrika in nadzor

• Ožičenje motorja: fazno zaporedje preverjeno; izolacijska upornost > 100 MΩ pri 500 V.
• Instrumenti: tlačni odcepi pri sesanju/praznjenju, PT100 na ležajih in senzorji vibracij, nameščeni na DE/NDE.
• Krmilna logika: podpira izmenično delovanje, vzporedno pospeševanje, mehak zagon/VFD in zaščitne zapore (suhi tek, previsoka temperatura, previsoke vibracije).

Lasersko poravnavo

• Hladna poravnava z laserskim orodjem; končni odmik Manjši ali enak 0,03 mm in kotnost znotraj tolerance.
• Kompenzacija toplotne rasti, dokumentirana za vročo poravnavo na mestu.

1) Preverjanja pred preskusom

• Potrjene ravni olja/masti; varovane spojke; vsi merilniki kalibrirani (sledljivi certifikati).
• Sesanje poplavljeno, sistem odzračen; rotacija preverjena; preizkušena zaustavitev v sili.

2) Preverjanje krivulje hidravlične zmogljivosti

Vsaka navpična večstopenjska centrifugalna črpalka je bila preizkušena na več točkah za preslikavo krivulje H‑Q. Reprezentativni rezultati:
• 70 % pretok (~140 m³/h): višina ≈ 41,5 bar; učinkovitost znotraj predvidenega pasu.
• 100 % pretok (~190 m³/h): višina ≈ 38,2 bara; nazivna moč; BEP blizu dolžnosti.
• 120 % pretok (~225 m³/h): višina ≈ 34,6 bar; stabilno delovanje, brez pojava kavitacije.
Rezultati so ostali znotraj ±3 % predvidenih načrtov.

3) Celovitost tlaka in puščanje

• Hidrostatični preskus pri 60 barih za 30 minut na ohišju in izpustnem zbiralniku-brez puščanja ali trajne deformacije.
• Statični zadržek na mehanskem tesnilu: naknadni preskus suhega pregleda je potrdil nič vidnega pronicanja.

4) Meje vibracij in zvoka

• Vibracije: Manjše ali enake 4,3 mm/s pri 100 % delovnem stanju (skladno z ISO 10816).
• Hrup: < 85 dB(A) @ 1 m; temperature ležajev vseskozi stabilne.

5) NPSH in kavitacijska meja

• Pri preskusih induciranega sesalnega dviga in dušilke je razpoložljivi NPSH presežen za več kot ali enako 1,0 m. Brez kavitacijskega podpisa v spektru vibracij.

6) Vzdržljivost in vzporedni tek

• Neprekinjeno delovanje: 3 ure v službi z občasnimi meritvami vsakih 15 minut-tlaki, pretoki, vibracije, temperature ležajev so stabilni.
• Vzporedni način: tako CDLF200-6 kot CDH200-6 delujeta hkrati; stabilnost tlaka v zbiralniku in preverjena delitev pretoka.
• Blokade: preskušeni in zabeleženi suhi tek, prekomerne vibracije, previsoka temperatura in izklop v sili.

Končni izdelki

• Poročilo FAT (podatki H‑Q, dnevniki vibracij, listi za umerjanje merilnikov), videoposnetki testiranja HD (sestavljanje + zmogljivost) in kontrolni seznam vzdrževanja.

Pred pakiranjem je stranka obiskala našo tovarno na Kitajskem za pregled pred-odpremo. Skupaj z našimi inženirji so pregledali mehansko konstrukcijo, površinsko obdelavo in zapise o preskusih. Naključni tlačni preizkusi so bili ponovljeni na-gradišču. Naročnik je izrazil visoko zadovoljstvo s kakovostjo izdelave in popolnostjo dokumentacije.

 

Glede na skupno težo (~3,5 tone) in odtis, je bila pošiljka v celoti sestavljena nepraktična. Vsaka navpična večstopenjska centrifugalna črpalka je bila pakirana ločeno v prilagojene lesene zaboje ISPM‑15 z ojačanimi podstavki. Zaščitni ukrepi so vključevali ovijanje VCI, sušilna sredstva, indikatorje vlažnosti in monitorje udarcev/nagiba. Električni priključki so bili zapečateni; vsi zaboji so bili jasno označeni s serijskimi številkami, bruto težo in simboli za rokovanje. Dokumentacija-Poročila FAT, potrdila o materialu, namestitvene risbe in priročniki-so spremljali pošiljko.

 

Priložili smo vodnik za hiter začetek, seznam priporočenih rezervnih delov, načrt mazanja in navodila za poravnavo. Za delo na gradbišču nudimo video podporo v živo za ponovno montažo in prvi zagon. SAT (Site Acceptance Test) lahko ponovi preverjanje delovne točke, vzporedno preklapljanje in preverjanje logike alarma.

Rešitev CDLF200-6 + CDH200-6 z dvojno črpalko je dosegla zahtevane cilje 180–200 m³/h in 36–40 barov z robustno zasnovo, primerno za vzdrževanje. Projekt dokazuje našo sposobnost dobave prilagojenih visokotlačnih navpičnih večstopenjskih črpalk za aplikacije za čiščenje vode.