При отсутствии заменяющих насосов с параметрами, близкими заменяемому, требующиеся системе параметры можно получить, применяя два насоса вместо одного, путем последовательного или параллельного их соединения. Рекомендуемые замены по каждой группе подтверждаются существующей практикой. При замене следует руководствоваться следующими принципами.
Во-первых, использовать дня замены насос по возможности с меньшим рейтингом дефицита, чем заменяемый. По стоимости взаимозаменяемые насосы желательно иметь сопоставимыми. Однако при этом не должно быть догматического подхода. Иногда приходиться заменять чугунные насосы на более дорогие из углеродистой стали и даже из нержавеющей стали, но применение насосов из стали за счет более длительного срока эксплуатации сможет компенсировать первоначальные затраты.
Во-вторых, предпочтительнее производить замены насосов один на один. При анализе подходов замены начинать следует с изучения того, как влияет работа насоса с другими рабочими параметрами в целом на весь технологический процесс. Например, при анализе подходов замены погружного насоса следует иметь ввиду, что этот тип насоса работает, как правило, с периодическим отключением в зависимости от уровня откачиваемой жидкости.
Это обстоятельство позволяет установить насос с большим значением подачи относительно оптимального значения, но при этом он будет реже включаться и наоборот. Второй пример: следует тщательно изучить влияние на систему установки более высоконапорного насоса, чем это заложено в проекте, и не спешить обтачивать колесо, так как выбор низконапорного насоса проектными организациями часто определяется по соображениям экономии электроэнергии за счет установки менее мощного электродвигателя в насосном агрегате.
Прочностные характеристики элементов системы (трубы, арматура и т.д.), как правило, позволяют варьировать в широком диапазоне величину напора центробежных, вихревых и осевых насосов. Следует внимательно анализировать систему с точки зрения прочностных характеристик при заменах объемных насосов, если устанавливается более высоконапорный насос в сравнении с проектным. При установке более мощного насоса (если это позволяет технологический процесс) следует обратить внимание на пусковую электроаппаратуру и питающий кабель.
Часто в качестве заменяющего используется насос с более низким КПД, например, вихревой насос вместо центробежного. Тогда, чтобы получить аналогичные рабочие параметры, надо применить насос с большей мощностью электродвигателя. Иногда бывает целесообразно применить насос с тем же электродвигателем, но с меньшими значениями рабочих параметров (подача, напор), если это допускает технологический процесс. В этом случае пусковая аппаратура не меняется.
Применение одного насоса вместо другого часто затрудняется необходимостью использовать заменяющий насос в «нерабочей зоне». При этом следует иметь ввиду, что «рабочая зона» для центробежных насосов (она показывается в каталогах на напорных характеристиках) во многом определяется экономичностью работы агрегата в этом диапазоне, т.е. работой с наибольшим значением КПД. Для маломощных насосов этот параметр не является особо актуальным, а тем более в ситуации, когда может нарушиться и остановиться технологический процесс.
Выход насоса за границы «рабочей зоны» иногда позволяет приспособить заменяющий насос для работы в данном технологическом процессе. При использовании центробежного насоса на запредельной от максимального значения подаче следует обратить внимание, прежде всего на температурные условия работы электродвигателя (возможна его перегрузка), чтобы температурный режим электродвигателя позволял работать агрегату в приемлемых условиях.
Часто в практической работе решение вопроса зависит от возможности использования насоса в режиме с меньшей подачей, чем он рекомендован «рабочей зоной». При использовании насоса в этом диапазоне подач (запредельной от минимального значения подачи) следует устранить существенное негативное явление в центробежном насосе — работу в помпажном режиме. Этот режим приводит к неустойчивой работе насоса и может резко понизить надежность работы всей системы.
Неустойчивый режим работы появляется только у насосов, не обладающих непрерывно «подающей характеристикой» и большинство центробежных насосов ее не имеют. При переходе на режим малых подач (если это требуется от насоса для работы в диапазоне подач заменяемого насоса) насос попадает в возрастающую (неустойчивую часть напорной характеристики.
Чтобы устранить это негативное явление, целесообразно использовать байпасирование (перепуск части подачи с напорной линии во всасывающую), при этом на внешней сети потребитель получает заданную малую величину подачи, а сам насос работает в устойчивом диапазоне «падающей характеристики». Как метод заменяемости можно рассматривать использование высоконапорного насоса в диапазоне работы низконапорного.
При этом можно говорить о трех приемах. Первый и наиболее широко распространенный метод (он не требует конструктивных изменений в системе) — дросселирование. На напорной линии насоса, как правило, имеется арматура. С помощью напорной задвижки (крана) зауживается проходное сечение напорного трубопровода, и часть напора за счет дросселирования гасится (энергия напора переходит в энергию тепла).
Следует при этом учитывать, что с повышением сопротивления сети снижается и подача насоса, т.е. насос «ползает» строго по кривой напорной характеристики, т.к. имеется детерминированная зависимость между подачей и напором. Второй метод — это снижение напора за счет байпасирования. Снижение напора с помощью перепуска жидкости с напорной линии во всасывающую обеспечивает снижение напора, величина которого зависит от крутизны характеристики и колеблется в диапазоне от 30 до 10 %.
Этот прием обладает тем достоинством, что его используют во временных схемах. Например, с выходом низконапорного насоса устанавливают высоконапорный насос с байпасом на линии, не изменяя диаметра колеса. Восстановив низконапорный насос, перекрывают байпасную линию и продолжают дальнейшую эксплуатацию насоса в технологическом процессе. К третьему методу можно отнести — снижение напора насоса с помощью обточки колеса (см. выше).
Напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра колеса, и это можно эффективно использовать. Например, насос К65-50-І60 имеет оптимальные параметры 25/32 при диаметре колеса 160 мм. Завод может поставить насос с колесом 150 мм, обеспечивающий параметры 25/24 (снижение напора на 20 %). Обточка рабочего колеса до диаметра 130 мм обеспечивает параметры 25/16, при этом КПД насоса практически сохраняется на уровне 65 %.
Возможно и дальнейшее уменьшение диаметра колеса, но КПД начинает резко снижаться (уменьшение диаметра колеса на 30 % на КПД насоса влияет незначительно). Для наиболее часто встречающихся случаев замен рекомендованный диаметр колеса заменяющего насоса приводится в таблицах взаимозаменяемости. Один из эффективных методов взаимозаменяемости в насосном оборудовании — незначительные конструктивные изменения, позволяющие применить насос для определенных условий.
Иногда насос легко подобрать по основным параметрам (подача, напор), но заменяемый насос имеет характерные конструктивные особенности, обеспечивающие специфические условия работы. Примером может служить использование обычных консольных насосов вместо повысительных — установка вибропоглощающих проставок. К этому же методу следует отнести установку подогревающих рубашек на насосы без обогрева с целью приспособления их для перекачивания застывающих при обычной температуре жидкостей или с целью охлаждения насоса, например, приспособление обычного шестеренного насоса вместо насоса типа «ШГ» с помощью установки на присоединительных фланцах обогреваемых рубашек.
К этому же методу следует отнести применение «вакуумного бачка», позволяющее преобразовать обычный центробежный или вихревой насос в самовсасывающий. Один из нетрадиционных приемов заменяемости насосов — приспособление элементов и устройств системы к насосу. Например, в практике потребители часто сталкиваются с отсутствием погружных насосов при наличии на аналогичные параметры насосов консольной конструкции.
Перед потребителем стоит достаточно типовая задача «применение консольной конструкции вместо погружной конструкции». При этом бывает достаточно установить или приспособить фланцевый патрубок в нижней части емкости для подсоединения всасывающего патрубка насоса консольной конструкции, чтобы заменить насос погружной конструкции, устанавливаемый над емкостью. Следует отметить использование объемных насосов вместо центробежных.
При работе объемных насосов подача не зависит от напора (исключая протечки), и при замене необходимо более внимательно проанализировать всю гидравлическую систему и прежде всего, как будет реагировать система, если через нее не будет осуществляться прохождение жидкости, например, закроется задвижка на напорной линии. Объемный насос будет повышать давление до величины, которое позволит его конструкция или настройка предохранительного перепускного клапана.
С другой стороны, объемный насос может развивать сколь угодно низкое давление от номинального, а потому он «охватывает» весь диапазон низких напоров при данной подаче. Соответственно его возможности по замене насосов при данном значении подачи неограниченны в сторону ниже номинального. Обобщая изложенное в части взаимозаменяемости насосного оборудования, можно сделать вывод, что при одинаковой конструктивной компоновке насоса, как правило, имеется возможность замены, причем насос, предназначенный дня перекачивания специальных (определенных) жидкостей, может заменить насос для воды.
Например, вместо консольного насоса можно поставить химический или нефтяной консольной конструкции. Обратной замене препятствует требования к материалу проточной части, условия взрывозащищенности, температурный режим и т.д. При рассмотрении отдельных групп в таблицах по взаимозаменяемости приводятся широко используемые варианты замен и отдельные специфические приемы замен.
