Případová studie: Přizpůsobený vysokotlaký-vertikální vícestupňový čerpací systém

Dlouhodobý-klient, který dříve používal systém vertikálních čerpadel Grundfos, se na nás obrátil s novým a velmi náročným požadavkem. Klient požadoval náhradní řešení schopné dodávat průtok 180–200 m³/h a tlak 36–40 barů, přičemž všechny smáčené součásti byly modernizovány na nerezovou ocel 316L pro vynikající odolnost proti korozi a trvanlivost při operacích úpravy vody. Tyto parametry překračují standardní průmyslové rozsahy a vyžadují jak hydraulickou inovaci, tak pevnost konstrukce.

 

Po obdržení žádosti naše výzkumné a vývojové a technické týmy provedly komplexní technickou kontrolu. Stanovili jsme to jako standardvertikální vícestupňové odstředivé čerpadlonemohl plně uspokojit hydraulické požadavky. Proto byl od základu navržen nový model, založený na naší největší existující velikosti rámu.

Nový design zahrnoval zvýšení počtu stupňů difuzoru, optimalizaci geometrie oběžného kola pro lepší účinnost, zesílení hřídelí a spojek pro udržení tlaku 40 barů a zajištění plné kompatibility s konstrukcí z nerezové oceli 316L. Tato konfigurace poskytovala jak mechanickou robustnost, tak-dlouhodobou chemickou odolnost pro nepřetržitý provoz v prostředích na úpravu vody.

Po dokončení hydraulického návrhu provedl technický tým CFD simulace a analýzu mechanického namáhání, aby ověřil výkon systému. Bylo hodnoceno několik kombinací stupňů, aby byla zajištěna optimální rovnováha mezi hlavou a účinností. Po několika optimalizačních kolech byla dokončena konfigurace dosahující 200 m³/h při 38 barech.

Nový přizpůsobený model byl označen jako CDLF200-6 + CDH200-6, což představuje vertikální vícestupňové odstředivé čerpadlo dodávající 200 metrů krychlových za hodinu při maximálním tlaku 40 barů, přičemž všechny smáčené části jsou vyrobeny z nerezové oceli 316L. Konstrukce zahrnovala rozšířené sekce difuzoru, přesně vyvážené rotory a modulární výtlačné hlavy pro snadnější údržbu. Kompletní 3D výkresy a výkonové křivky byly poskytnuty klientovi k posouzení a po několika kolech potvrzení byl návrh schválen k výrobě.

Simulace CFD a interní hydraulické výpočty ověřily zesílení, účinnost a chování NPSH. 3D modely, montážní výkresy a křivky výkonu. Po několika technických výměnách klient schválil konfiguraci CDLF200-6 + CDH200-6 s následujícími cíli v provozu: 190–200 m³/h, 38–40 barů, s marží NPSH větší nebo rovnou 1,0 m.

Hlavní konstrukční poznámky: rozšířená sekce difuzoru, přesně vyvážené rotory (ISO G2.5), kazetové mechanické ucpávky (SiC/SiC, Viton) a modulární výtlačná hlava pro zjednodušení obsluhy. Všechny smáčené části jsou z nerezové oceli 316L.

Po schválení začala výroba s přísným dodržováním standardů kvality. Všechny materiály 316L prošly před obráběním testováním PMI. Svařovací operace byly prováděny pomocí TIG se zpětným proplachováním argonem-, aby se zabránilo oxidaci, s následnou pasivací povrchu. Přesnost obrábění byla udržována v rozmezí 0,03 mm TIR a všechny rotační sestavy byly dynamicky vyváženy podle norem ISO 1940 G2.5.

Součásti tlakových{0}ložisek byly hydrostaticky testovány při 1,5násobku konstrukčního tlaku (60 barů). Rozměrové a montážní kontroly byly prováděny na více kontrolních bodech, aby byla zajištěna soustřednost a správné vůle. Každé čerpadlo před přechodem na konečnou montáž podstoupilo test rotace bez zátěže a kontrolu elektrické izolace.

Mechanická montáž

• Stohování stupňů: každé oběžné kolo, difuzor a objímka byly změřeny a zaznamenány; Vůle oběžného kola k difuzoru byla nastavena podle specifikace.
• Konstrukce rotoru: měřené a spárované opotřebitelné kroužky; konfigurován axiální plovák; klíče osazené v toleranci.
• Instalace ložisek: vyhřívaná montáž, aby se zabránilo brinelování; předpětí ověřeno měřením koncové hry.
• Mechanická ucpávka: kazetová ucpávka nainstalovaná pomocí nastavovacích spon; ustanovení o proplachování ucpávkové komory zachováno.
• Výtlačná hlava a základna: modulární rám zarovnaný se základnou; zvedací oka ověřená a označená.

Elektrika a ovládání

• Zapojení motoru: sled fází ověřen; izolační odpor > 100 MΩ @ 500 V.
• Přístrojové vybavení: tlakové odbočky na sání/výtlaku, PT100 na ložiskách a snímače vibrací namontované u DE/NDE.
• Logika řízení: podporuje střídavý provoz, paralelní posilování, měkký start/VFD a ochranné blokování (běh nasucho, přehřátí, převibrování).

Laserové zarovnání

• Zarovnání za studena provedené laserovým nástrojem; konečné posunutí Menší nebo rovno 0,03 mm a úhlovost v rámci tolerance.
• Tepelná kompenzace růstu dokumentovaná pro horké vyrovnání na místě.

1) Kontroly před testem

• Hladiny oleje/tuku potvrzeny; spojky chráněné; všechna měřidla kalibrovaná (návazné certifikáty).
• Sání zaplaveno, systém odvzdušněný; rotace ověřena; testováno nouzové zastavení.

2) Ověření křivky hydraulického výkonu

Každé vertikální vícestupňové odstředivé čerpadlo bylo testováno ve více bodech, aby se zmapovala křivka H-Q. Reprezentativní výsledky:
• 70% průtok (~140 m³/h): dopravní výška ≈ 41,5 bar; účinnost v rámci predikovaného pásma.
• 100% průtok (~190 m³/h): dopravní výška ≈ 38,2 bar; jmenovitý příkon; BEP blízko povinnosti.
• 120% průtok (~225 m³/h): dopravní výška ≈ 34,6 bar; stabilní provoz, bez kavitace.
Výsledky zůstaly v rozmezí ±3 % návrhových předpovědí.

3) Integrita a únik tlaku

• Hydrostatický test při 60 barech po dobu 30 minut na plášti a výtlačném potrubí-bez úniku nebo trvalé deformace.
• Statické držení mechanické ucpávky: suchá kontrola po testu potvrdila nulové viditelné prosakování.

4) Vibrační a akustické limity

• Vibrace: Méně než nebo rovné 4,3 mm/s při 100% zatížení (v souladu s ISO 10816).
• Hlučnost: < 85 dB(A) @ 1 m; teploty ložisek stabilní po celou dobu.

5) NPSH a kavitační marže

• Při zkouškách indukovaného sacího zdvihu a škrcení byla dostupná NPSH překročena požadovaná o větší nebo rovnou 1,0 m. Žádné kavitační stopy ve spektru vibrací.

6) Vytrvalost a paralelní běh

• Nepřetržitý provoz: 3 hodiny v provozu s pravidelnými měřeními každých 15 minut-tlaky, průtoky, vibrace, teploty ložisek, vše stabilní.
• Paralelní režim: oba CDLF200-6 a CDH200-6 pracují současně; ověřena stabilita tlaku ve sběrači a sdílení průtoku.
• Blokování: testován a zaznamenán chod nasucho, nadměrné vibrace, přehřátí a nouzové vypnutí.

Dodávky

• Zpráva FAT (údaje H-Q, záznamy o vibracích, kalibrační listy měřidel), testovací videa HD (sestavení + výkon) a kontrolní seznam údržby.

Před balením navštívil klient naši továrnu v Číně za účelem kontroly před-zásilkou. Společně s našimi inženýry zkontrolovali mechanickou konstrukci, povrchovou úpravu a záznamy o zkouškách. Na místě byly opakovány náhodné tlakové testy-. Klient vyjádřil vysokou spokojenost s kvalitou stavby a úplností dokumentace.

 

Vzhledem k celkové hmotnosti (~3,5 tuny) a půdorysu byla kompletní montáž nepraktická. Každé vertikální vícestupňové odstředivé čerpadlo bylo baleno samostatně v zakázkových dřevěných bednách ISPM‑15 se zesíleným dnem. Ochranná opatření zahrnovala obal VCI, vysoušedla, indikátory vlhkosti a monitory otřesů/naklonění. Elektrické svorky byly zaplombovány; všechny bedny byly jasně označeny sériovými čísly, hrubou hmotností a manipulačními symboly. Dokumentace-Zprávy FAT, materiálové certifikáty, instalační výkresy a manuály-doprovázely zásilku.

 

Dodali jsme rychlého průvodce, seznam doporučených náhradních dílů, plán mazání a pokyny k seřízení. Pro práci na webu nabízíme podporu živého videa pro opětovné sestavení a první spuštění. SAT (Site Acceptance Test) může opakovat ověření pracovního bodu, paralelní přepínání a kontroly logiky alarmů.

Řešení CDLF{0}} CDH200-6 s duálním čerpadlem splnilo požadované cílové hodnoty 180–200 m³/ha 36–40 barů díky robustní konstrukci s možností údržby. Projekt demonstruje naši schopnost dodávat přizpůsobené, vysokotlaké vertikální vícestupňové čerpací systémy pro aplikace na úpravu vody.