Мембранный насос — устройство для перекачки жидкостей, газов. Его главный элемент — эластичная мембрана. Она совершает колебательные движения, создавая разность давлений. Благодаря этому происходит всасывание, нагнетание рабочей среды. Компактность, универсальность, простота конструкции сделали насосное оборудование востребованным в промышленности, быту.
Принцип работы мембранных насосов
Работа основана на возвратно-поступательном движении эластичной диафрагмы, закрепленной по краям. При ее отклонении в одну сторону в рабочей камере создается разрежение, жидкость засасывается через входной клапан. Когда мембрана отклоняется в противоположном направлении, давление в камере повышается, входной клапан закрывается, а жидкость выталкивается через выходной клапан. Циклические колебания диафрагмы обеспечивают непрерывную перекачку среды. Таков принцип работы мембранного насоса.
Устройство
У диафрагмальных насосов простая конструкция. В них нет редукторных передач, подшипников и деталей, которые вращаются во время работы. Поэтому не нужны смазывающие материалы. Основной элемент — корпус. Его изготавливают из металла или пластика. Внутри находятся все детали.
Из чего состоит диафрагмальный насос
За перекачку рабочих сред отвечают мембраны (или диафрагмы). Они двигаются вверх и вниз, создавая внутри камер нужное давление. Шариковые клапаны перекрывают магистрали для подачи жидкости или воздуха.
Виды мембранных насосов
Есть четыре вида оборудования. Они отличаются принципом приведения в действие.
Пневматические
Пневматические устройства приводятся в действие сжатым воздухом. Их диафрагма соединена со штоком пневмоцилиндра. Насосы (помпы) отличаются простотой регулировки производительности, взрыво-, пожаробезопасностью, возможностью работы на холостом ходу. Они подходят для перекачивания агрессивных, вязких, абразивных жидкостей, применяются в нефтехимии, горнодобывающей, пищевой промышленности.
Гидравлические
В гидравлических устройствах колебания диафрагмы вызываются циркуляцией масла, нагнетаемого гидроприводом. Они развивают высокое давление нагнетания (до 1000 бар), способны перекачивать среды любой вязкости. Плавное регулирование производительности в широком диапазоне позволяет точно дозировать жидкости. Гидравлические агрегаты подходят для работы в системах высокого давления, в нефтегазовой, химической отраслях.
Механические
Механические устройства оборудованы кривошипно-шатунным приводом, передающим колебательные движения диафрагме. Кривошип вращается от электрического двигателя либо ДВС. Производительность регулируют снижением или повышением частоты вращения вала, длины хода диафрагмы. Помпы компактные. Их используют для перекачивания чистой воды, бытовых стоков, поддержания давления в системах водоснабжения.
Электромагнитные
Электромагнитные устройства — самый распространенный вид. Колебания их диафрагмы вызываются электромагнитом, питаемым переменным током. При подаче напряжения сердечник притягивает якорь с диафрагмой, при снятии — пружина возвращает их в исходное положение. Достоинства насосов — компактность, низкое энергопотребление, плавное регулирование производительности. Их применяют в системах дозирования, водоочистки, отопления.
Сферы применения мембранных насосов
Устройства используют в промышленной сфере, для решения бытовых задач. В первом случае нужна высокая производительность. Второй не требует перекачки больших объемов рабочих сред.
Диафрагмальный насос DBY-40
Вес компактного насоса DBY-40 составляет всего 130 кг. Его производительность — 4,5 кубического метра в час. Напор достигает 30 м, а высота всасывания — 7 м. Мощность электродвигателя DBY-40 — 1,5 кВт.
Использование в промышленности
В нефтегазовом секторе помпы используют для перекачки нефтепродуктов, закачки реагентов в скважины, откачки попутного газа. Химическая промышленность применяет оборудование для транспортировки кислот, щелочей, растворителей. В горнодобывающей отрасли с их помощью откачивают загрязненную воду, перекачивают буровые растворы. Они незаменимы в пищевой индустрии для транспортировки, дозирования жидких, вязких продуктов.
Применение в быту
Компактные устройства нужны в быту. Их устанавливают в системы повышения давления для обеспечения стабильного напора воды. В квартирах, коттеджах помпы используют для полива огородов, садовых участков, откачки воды из колодцев, подвальных помещений. Маломощные модели применяют в стиральных, посудомоечных машинах для подачи воды. Мембранные насосы встраиваются в системы очистки питьевой воды, фильтрации бассейнов.
Преимущества
Главное преимущество — возможность перемещать жидкости с твердыми включениями, абразивными частицами, волокнистыми материалами без риска повреждения. Герметичная конструкция исключает утечки, протечки даже при высоком давлении. Агрегаты самовсасывающие, могут работать "всухую" без потери производительности. Они требуют минимального обслуживания, просты в ремонте, все детали унифицированы, взаимозаменяемы.
Недостатки
Мембранные устройства не лишены недостатков. Эластичные мембраны со временем изнашиваются, требуют замены. Характерная черта — неравномерность подачи рабочих сред из-за пульсаций потока. Демпферы нагнетания и стабилизаторы всасывания решают проблему. По сравнению с другими типами, насосы развивают относительно слабый напор. Большинство моделей не рассчитано на работу с горячими жидкостями из-за плохой термостойкости диафрагм. Производительность, КПД у них меньше, чем у центробежных аналогов.
Критерии выбора мембранного насоса
Есть характеристики, которые надо учитывать при выборе оборудования.
Как работает диафрагменный насос
Не всегда рационально приобретать оборудование с запасом производительности. Оно потребляет больше электрической энергии, чем маломощные аналоги. Поэтому перед выбором нужно точно рассчитать потребности предприятия или домохозяйства.
Производительность и давление
Сначала учитывают нужную производительность, напор. Параметры зависят от объема перекачиваемой среды, геометрической высоты ее подъема, характеристик трубопровода. Надо определить максимальное давление в системе, выбрать насос, способный его обеспечить с запасом в 25-30 %. Производительность должна соответствовать расчетному расходу жидкости с учетом возможных пиков потребления.
Совместимость с перекачиваемой средой
Материалы проточной части должны быть химически совместимы с рабочей жидкостью. Для агрессивных сред используют корпуса, мембраны из нержавеющей стали, фторопласта, полимеров. При перекачке воды, нейтральных растворов, масел подойдут модели с деталями из латуни, алюминия, технических пластиков. Следует убедиться, что конструктивные материалы устойчивы к воздействию перекачиваемой среды, не вызовут ее загрязнения.
Энергоэффективность
Важный критерий выбора — энергопотребление. Оно увеличивает эксплуатационные расходы. Самые экономичные — электромагнитные модели, КПД которых достигает 90-95 %. Пневматические менее эффективны из-за потерь на сжатие, охлаждение воздуха. Энергопотребление механических насосов зависит от типа привода, оптимальным остается электрический мотор. При прочих равных стоит выбирать агрегат с большим КПД.
Надежность и долговечность
Ресурс зависит от износостойкости диафрагмы. Самые долговечные мембраны производят из полимеров, армированных каучуков, фторопласта. Надежность повышает использование керамических, прецизионных подшипников, закрытых шарикоподшипников с консистентной смазкой. Для агрессивных сред критически важна коррозионная стойкость материалов проточной части. Устройство должно комплектоваться термозащитой электродвигателя.
Стоимость и наличие запчастей
Цена зависит от типа, конструктивного исполнения. Самые доступные — электромагнитные, механические модели, гидравлические агрегаты на 30-50 % дороже. На стоимость влияют дополнительные функции — плавное регулирование оборотов, защита от сухого хода, датчики протечек. Важно учесть цену владения: затраты на ТО, ремонт, доступность, стоимость запасных частей.
Обслуживание и ремонт мембранных насосов
Мембранные агрегаты просты в обслуживании, не требуют частого ремонта. Необходимо регулярно проверять целостность, эластичность диафрагмы, при износе ее заменять. При эксплуатации анализируют работу, герметичность всасывающего, нагнетательного клапанов, прочищают либо заменяют. В пневматических моделях следят за влажностью, чистотой сжатого воздуха. У механических насосов контролируют натяжение приводных ремней, проводят ТО электродвигателя. В остальном специальный уход не нужен.
Заключение
Мембранные насосы — хорошее решение для перекачивания жидкостей, газов. Их главные преимущества — способность работать с загрязненными средами, самовсасывание, малый износ, простота обслуживания. Выбор агрегата с учетом технологических требований обеспечит его эффективную, долговечную работу. Поставкой насосного оборудования занимается компания Eurasia Group.
