Существует большая специфическая группа насосов, которые предназначены для перекачивания горячих жидкостей. Температура таких жидкостей достигает +200, +400, в отдельных случаях и +1000 градусов Цельсия. Примерами такого оборудования могут служить:

• циркуляционные насосы для циркуляции теплоносителя в энергетических системах, типа питательных насосов;
• насосы, используемые в технологических линиях для доставки среды в ту или иную точку технологического процесса;
• насосы, используемые в технологических линиях для повышения давления среды, например при литье пластмасс под давлением;
• насосы для подачи технологической среды в оборудование для обогрева продукта.

Сфера применения высокотемпературных насосов очень широка и включает такие отрасли как химическая, нефтеперерабатывающая, производство изделий из пластмасс, изготовление бумаги и стеклянных изделий, пищевая промышленность, энергетика и многие другие.

Конструктивные особенности высокотемпературных насосов

Большой вопрос при проектировании высокотемпературных насосов вызывают материалы корпуса насоса. Ведь к корпусу насоса предъявляются такие требования, как прочность (способность выдерживать давление, действующее внутри корпуса), жесткость, коррозионная стойкость. При увеличении температуры механические свойства и коррозионная стойкость конструкционных материалов снижаются. Кроме того, приходится учитывать явление ползучести материалов при повышенной температуре. Это заставляет конструктора тщательно подходить к выбору материалов, а также учитывать совместимость материалов с разными коэффициентами теплового линейного расширения.

Вопрос выбора материалов плавно переходит в задачу выбора уплотнений неподвижных стыков корпуса. Традиционно применяемые эластомерные (резиновые) уплотнения не работают при высокой температуре, и в результате приходится применять прокладки из терморасширенного графита или металлические прокладки.

Уплотнение вала насоса также становится непростой задачей. Для её реализации широкое распространение получили торцовые уплотнения с подачей охлаждающей жидкости в специальный термобарьер перед парой трения. Также традиционно используются двойные сальниковые уплотнения с подачей охлаждающей жидкости. Магнитные муфты высокотемпературных насосов, применяемые для передачи крутящего момента через стенку герметизирующего стакана, имеют специальные магниты, стойкие к высоким температурам – до +400 ^оС.

Известно, что при нагреве все тела расширяются. Высокая температура корпуса и ротора насоса приводит к температурным перемещениям, которые могут быть весьма значительными и составляют несколько миллиметров на 1 метр. Это обстоятельство приводит к тому, что опоры корпуса крупных высокотемпературных насосов приходится располагать в плоскости, проходящей через ось ротора насоса. Если у такого насоса опоры корпуса расположить в нижней его части, то при нагреве и температурном расширении корпуса насоса ось ротора смещается по высоте и возникает несоосность, которую уже не может компенсировать упругая муфта, соединяющая роторы насоса и электродвигателя. Насосы типов ОН2 и ВВ5 по API610 иллюстрируют этот подход к конструированию. Другой подход подразумевает расположение проточной части насоса в корпусе-бочке, который позволяет агрегату при нагреве расширяться вдоль оси. Это насосы типов VS6 и VS7 по API 610.

Не менее важным является вопрос защиты опор ротора насоса и приводящего двигателя от воздействия высокой температуры перекачиваемой среды. С этой целью увеличивают расстояние между проточной частью насоса и указанными узлами. Это, в свою очередь, приводит к необходимости увеличения диаметра вала для сохранения работоспособности и вибрационных характеристик насоса.

Процесс проектирования высокотемпературных насосов является комплексным и требует многих компетенций от компаний, занимающихся разработкой и производством насосного оборудования. Часто высокотемпературные насосы не выпускаются сериями, а проектируются индивидуально под конкретные условия.