Насосы НМШФ

Насосы НМШФ: полное техническое описание, конструкция, применение и эксплуатация

Насосы типа НМШФ (Насос Многоходовой Шестеренный Фланцевый) представляют собой объемные роторно-шестеренные гидромашины, предназначенные для перекачивания высоковязких, нейтральных и агрессивных жидкостей в широком диапазоне температур. Они относятся к категории насосов для тяжелых условий эксплуатации и являются дальнейшим развитием классических шестеренных насосов серии НМШ. Буква «Ф» в обозначении указывает на фланцевое исполнение подводящего и отводящего патрубков, что обеспечивает удобный монтаж в трубопроводные системы. Основная сфера применения – нефтегазовая, химическая, энергетическая и пищевая промышленность.

Принцип действия и конструктивные особенности

Принцип действия насосов НМШФ основан на вытеснении жидкости, заключенной во впадинах между зубьями двух сцепленных шестерен, находящихся в зацеплении, и стенками корпуса. Ведущая шестерня получает вращение от привода, ведомая шестерня вращается в зацеплении. При выходе зубьев из зацепления в зоне всасывания создается разрежение, и полость заполняется перекачиваемой средой. Жидкость переносится во впадинах по периферии корпуса в зону нагнетания, где при входе зубьев в зацепление вытесняется в напорный патрубок.

Конструкция насосов НМШФ отличается от базовых моделей НМШ рядом ключевых особенностей, обеспечивающих повышенную надежность и адаптацию к сложным средам:

Корпус и крышки: Выполняются из углеродистых или легированных сталей (например, 25Л, 12Х18Н10Т), чугуна ВЧ-50. Конструкция разъемная, обычно в горизонтальной плоскости. Фланцы патрубков соответствуют ГОСТ или ANSI/ASME стандартам.
Рабочие органы (шестерни): Изготавливаются из высокопрочных износостойких материалов – сталей 40Х, 38ХМЮА, 12Х18Н10Т, с последующей термообработкой (закалка, азотирование) и высокоточной механической обработкой. Могут иметь прямозубую или шевронную форму зубьев. Шевронные зубья обеспечивают более плавную работу и снижают осевые нагрузки.
Опорные подшипники: Используются подшипники скольжения (втулки) из антифрикционных материалов (баббит, бронза, графитопластик, спеченные материалы), рассчитанные на работу в условиях смазки перекачиваемой средой. Это критически важно для перекачки жидкостей без смазывающих свойств.
Уплотнение вала: Применяются три основных типа: сальниковое уплотнение с набивкой (для нейтральных сред), торцовое (механическое) уплотнение одинарное или двойное (для агрессивных и опасных сред), бесконтактное лабиринтное уплотнение (для высокотемпературных сред, например, битума). Выбор уплотнения определяет безопасность и ресурс агрегата.
Система разгрузки: Конструкция часто включает радиальные и осевые разгрузочные канавки для компенсации давления в полостях и снижения нагрузки на подшипники и валы.

Основные технические характеристики и параметры выбора

Выбор насоса НМШФ осуществляется на основе комплекса взаимосвязанных параметров, главными из которых являются свойства перекачиваемой среды и требуемые режимные параметры.

1. Параметры перекачиваемой среды:

Вязкость (ν): Основной параметр. НМШФ эффективно работают с жидкостями от 0.1 до 3000 сСт (и выше). Производительность и потребляемая мощность напрямую зависят от вязкости.
Температура (T): Рабочий диапазон обычно от -60°C до +400°C. Определяет выбор материалов корпуса, уплотнений и типа смазки подшипников.
Плотность (ρ): Влияет на мощность привода.
Химическая агрессивность: Определяет материал проточной части (шестерни, корпус) и тип уплотнения (например, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т с двойным торцовым уплотнением).
Наличие абразивных включений: Требует применения износостойких материалов пар трения (например, шестерни из 38ХМЮА с азотированием) и может снизить ресурс.

2. Режимные параметры насоса:

Параметр	Обозначение	Диапазон для НМШФ	Комментарий
Подача (производительность)	Q	от 0.5 до 200 м³/ч и более	Зависит от вязкости и частоты вращения. Указывается для воды (ν=1 сСт).
Даление нагнетания	P	до 2.5 МПа (25 бар), для специсполнений до 6.3 МПа (63 бар)	Определяется прочностью корпуса и нагрузкой на подшипниковые узлы.
Частота вращения	n	от 150 до 1500 об/мин	Для высоковязких сред рекомендуется низкая частота вращения (150-500 об/мин).
Потребляемая мощность	N	Зависит от Q, P, ρ, ν	Рассчитывается по формуле. Требуется запас мощности привода 10-15%.
Кавитационный запас	NPSHr	Требуемый низкий, обычно 2-4 м.в.ст.	Важно для обеспечения бескавитационной работы.

Маркировка и типоразмерный ряд

Маркировка насосов НМШФ расшифровывается следующим образом: НМШФ X-Y-Z, где:

НМШФ – тип насоса.
X – номинальная подача в м³/ч (для воды).
Y – номинальное давление нагнетания в кгс/см² (10 кгс/см² ≈ 1 МПа).
Z – климатическое исполнение и категория размещения (УХЛ, Т, ХЛ и т.д.).

Дополнительно в обозначении могут указываться материал проточной части и тип уплотнения: например, НМШФ 10-7-УХЛ-И-Т. Здесь «И» – исполнение из нержавеющей стали, «Т» – с торцовым уплотнением.

Области применения и типовые технологические установки

Насосы НМШФ применяются в установках, где требуется надежная перекачка жидкостей с неоптимальными для центробежных насосов свойствами.

Нефтегазовая промышленность: Перекачка сырой нефти, мазута, гудрона, битума, сжиженных углеводородных газов (СУГ), различных топлив и смазочных материалов. Подача тяжелого топлива на горелки котельных и ТЭЦ.
Химическая и нефтехимическая промышленность: Перекачка полимерных расплавов, смол, пластификаторов, кислот, щелочей (в соответствующем исполнении), растворителей.
Энергетика: Подача мазута и тяжелого топлива в котлы, работа с турбинными и трансформаторными маслами.
Судостроение: Топливоперекачивающие и масляные насосы на судах.
Пищевая промышленность: Перекачка патоки, мелассы, растительных масел, жиров, шоколада (исполнение из пищевых нержавеющих сталей).

Сравнение с другими типами объемных насосов

Тип насоса	Основные преимущества	Основные недостатки	Предпочтительное применение относительно НМШФ
НМШФ (шестеренный)	Простота конструкции, надежность, самовсасывание, низкая чувствительность к вязкости, относительно низкая стоимость.	Пульсация подачи и давления, ограничение по давлению и частоте вращения для высоковязких сред, чувствительность к абразиву.	Базовый вариант для вязких, чистых жидкостей.
Винтовой насос	Беспульсационная подача, работа с очень высокими вязкостями и средами с умеренным содержанием абразива, высокое давление.	Высокая сложность и стоимость изготовления, большие габариты, чувствительность к перекосу валов.	Среды с высокой вязкостью, требующие плавной подачи.
Пластинчатый (шиберный) насос	Хорошее самовсасывание, регулируемый рабочий объем, менее шумный.	Чувствительность к загрязнениям, более сложная конструкция, ограничения по вязкости и давлению.	Гидравлические системы на минеральных маслах.
Поршневой/плунжерный насос	Крайне высокое давление, высокий КПД, регулируемая подача.	Высокая пульсация, сложность, большие габариты, чувствительность к чистоте жидкости.	Дозирование, сверхвысокие давления (гидроиспытания).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и эксплуатация – залог длительного ресурса насоса НМШФ.

Требования к монтажу:

Насос устанавливается на жесткое, ровное основание. Обязательна центровка вала насоса и привода (двигателя) с использованием щупов или лазерного прибора. Несоосность – основная причина вибрации и износа.
Трубопроводы на всасывании и нагнетании должны иметь независимые опоры и не создавать нагрузок на корпус насоса.
Диаметр всасывающего трубопровода должен быть не меньше диаметра патрубка насоса. Рекомендуется уклон трубопровода к насосу для предотвращения образования воздушных мешков.
Обязательна установка фильтра грубой очистки на всасывающей линии (ячейка 100-200 мкм) и обратного клапана на напорной линии.

Пуск и эксплуатация:

Перед первым пуском насос должен быть заполнен перекачиваемой средой. Работа «на сухую» недопустима и приводит к мгновенному выходу из строя пар трения.
Для насосов, перекачивающих высоковязкие среды (битум, мазут), часто требуется предварительный прогой трубопроводов и корпуса насоса.
Направление вращения должно соответствовать стрелке на корпусе.
Пуск следует производить при открытой задвижке на нагнетании (для шестеренных насосов).
Контроль за давлением на входе (для предотвращения кавитации) и на выходе, температурой корпуса и подшипниковых узлов, отсутствием течей – обязательные процедуры.

Техническое обслуживание (ТО):

Ежесменное ТО: Внешний осмотр, проверка на отсутствие течей, контроль давления и температуры.
Периодическое ТО (раз в 3-6 месяцев): Проверка и подтяжка крепежных соединений, замена набивки сальника (если установлен), проверка износа подшипников по зазорам.
Капитальный ремонт: Полная разборка, замена изношенных деталей (шестерен, втулок, валов, уплотнений), промывка, сборка и испытания. Ресурс до капитального ремонта сильно зависит от условий работы и может составлять от 8 до 30 тысяч часов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем насос НМШФ принципиально отличается от обычного шестеренного насоса НМШ?

Основное отличие – фланцевое исполнение патрубков (НМШ часто имеет резьбовое соединение), что делает НМШФ более приспособленным для стационарного монтажа в промышленные трубопроводные системы высокого давления. Конструктивно НМШФ часто имеет более мощные подшипниковые узлы и усиленный корпус, рассчитанный на работу с более широким спектром сред, включая агрессивные.

2. Как вязкость жидкости влияет на производительность и выбор электродвигателя?

С ростом вязкости падает объемный КПД насоса (увеличиваются внутренние перетечки), поэтому фактическая подача (Q) снижается относительно паспортной, указанной для воды. Одновременно резко возрастают механические потери и требуемая мощность на валу. Для высоковязких сред (свыше 500 сСт) необходимо выбирать насос с запасом по подаче и обязательно рассчитывать мощность двигателя по реальной вязкости, используя поправочные коэффициенты из технических каталогов производителя. Часто требуется двигатель большей мощности и редуктор для снижения частоты вращения.

3. Можно ли использовать НМШФ для дозирования?

Шестеренные насосы являются объемными и теоретически могут использоваться для дозирования. Однако для точного дозирования они уступают специальным дозировочным насосам (плунжерным, мембранным) из-за наличия внутренних утечек (особенно при изменении вязкости и давления) и невозможности легкого регулирования подачи без изменения частоты вращения. Для грубого дозирования маловязких, неагрессивных сред применение возможно, но точность редко превышает ±2-5%.

4. Что делать, если насос не создает давление или подачу?

Необходима последовательная диагностика:

Проверить заполнение насоса средой и отсутствие воздуха во всасывающей линии.
Контролировать частоту вращения вала.
Проверить направление вращения.
Осмотреть и прочистить фильтр на всасывании.
Проверить износ рабочих шестерен и осевые зазоры (при длительной эксплуатации).
Убедиться в исправности предохранительного клапана (если он постоянно срабатывает).

Наиболее частая причина – износ шестерен и увеличение зазоров или завоздушивание.

5. Как правильно выбрать тип уплотнения вала для НМШФ?

Выбор зависит от свойств среды и условий:

Сальниковая набивка: Низкая стоимость, ремонтопригодность. Подходит для нейтральных, нетоксичных сред (вода, масла) при низких и средних давлениях. Требует регулировки и допускает незначительную капельную течь для смазки.
Торцовое механическое уплотнение (ТМУ): Герметичность, отсутствие протечек. Одинарное ТМУ – для агрессивных, но неопасных сред. Двойное ТМУ с затворной жидкостью – для токсичных, легковоспламеняющихся, агрессивных или склонных к полимеризации сред. Критически важно для соблюдения экологических и противопожарных норм.
Лабиринтное уплотнение: Бесконтактное, для высокотемпературных сред (битум >200°C), где сальник или ТМУ могут перегреться.

6. Почему насос НМШФ шумит и вибрирует при работе?

Повышенный шум и вибрация могут быть вызваны:

Кавитация: Характерный звук, как будто в насос попадает гравий. Причина – недостаточное давление на всасывании (высокая вязкость, засор фильтра, малый диаметр трубопровода).
Износ подшипников (втулок) или шестерен: Приводит к увеличению зазоров и ударным нагрузкам.
Несоосность с приводом: Основная причина вибрации на новых или недавно смонтированных агрегатах.
Попадание твердых частиц в зацепление шестерен.
Работа в режиме «сухого хода» (даже кратковременная).

Необходимо немедленно остановить насос, выявить и устранить причину.

Заключение

Насосы типа НМШФ остаются незаменимым оборудованием для задач перекачки высоковязких, агрессивных и высокотемпературных жидкостей в условиях промышленного производства. Их надежность, простота конструкции и ремонтопригодность обеспечили им стабильное место в технологических цепочках. Ключом к успешной эксплуатации является грамотный подбор насоса под конкретные параметры среды и технологического процесса, качественный монтаж с точной центровкой и соблюдение правил пуска и обслуживания. Понимание принципов работы, сильных и слабых сторон НМШФ позволяет инженерно-техническому персоналу эксплуатировать их с максимальной эффективностью и минимальными эксплуатационными рисками.