Ne každé čerpadlo je vhodné pro každou aplikaci. Proto je důležité před výběrem čerpadla, které bude fungovat nejúčinněji a bude nejhospodárnější, přesně definovat specifikace projektu čerpání. Ujistěte se, že rozumíte prostředí, ve kterém bude čerpadlo pracovat, a nevylučujte nové technologie jako řešení problému nebo ke zvýšení životnosti.
Pokud provoz probíhá v korozivním prostředí nebo prostředí s vysokým obsahem chloridů, může být nejlepší volbou titanové čerpadlo.
Titan se nyní používá při konstrukci některých čerpadel a může poskytnout významné výhody. Titan má vynikající odolnost proti korozi, je kompatibilní s prostředím s vysokým obsahem chloridů a má vysoký poměr pevnosti k hmotnosti. Titan je o 45 procent lehčí než ocel a dvakrát pevnější než hliník. Titan je také schopen odolat abrazivní a chemické kavitační erozi, a to i v prostředí s vysokým průtokem.
Naproti tomu běžněji používaná ponorná čerpadla ze slitiny nerezové oceli mají omezenější rozsahy pH a hladiny chloridů. Nerezová ocel je také citlivější na korozní praskání v agresivním prostředí. Tyto faktory vedou ke zkrácení životnosti čerpadel, vyšším nákladům na údržbu a ztrátám příjmů souvisejícím s prostoji.
Ekvivalenční číslo odolnosti proti důlkové korozi (PREN) je uznávaným měřítkem vhodnosti slitiny pro provoz s mořskou vodou, přičemž PREN 40 je obecně uznávanou minimální úrovní odolnosti proti korozi. Tato kritéria splňují pouze super duplexní nerezové oceli, exotické slitiny niklu – včetně kupronniklu – a titan. Z těchto materiálů je pouze titan odolný vůči všem osmi způsobům koroze. Všechny ostatní jsou náchylné minimálně k poškození štěrbinové koroze.
Navzdory tomu a kvůli jejich obecnější dostupnosti se čerpadla z austenitické nerezové oceli běžně používají v aplikacích s mořskou vodou. Při polních testech s mořskou vodou se po šesti měsících provozu objevila štěrbinová koroze v rámu motoru, šroubech, maticích a podložkách z austenitické nerezové oceli. Zejména rovnoměrná koroze způsobila extrémní poškození hřídele motoru a štěrbinová koroze vytvořila únikové cesty, které by umožnily pronikání vody do krytu motoru. Paralelně běžící identické titanové čerpadlo nemělo žádné poškození.
Na litinových a nerezových ponorných čerpadlech se běžně používají také ochranné povlaky a obětní anody. Tato řešení jsou spíše mezníkem než řešením pro zvýšení spolehlivosti čerpadel v náročných aplikacích. Anody je třeba pravidelně vyměňovat, aby zůstaly účinné. Jediný škrábanec v ochranném povlaku poskytuje korozi oporu, která se může šířit poměrně rychle. Nejlepším řešením je specifikovat konstrukční materiály (např. titan), které jsou kompatibilní s prostředím aplikace.
Mořská voda a další aplikace s vysokým obsahem chloridů nejsou jediným místem, kde má titan smysl. Vyniká také v průmyslových čerpacích aplikacích, které potřebují přepravovat kyselé nebo chemicky agresivní kapaliny.
Dobrým příkladem toho jsou těžební aplikace. Mnoho pracovišť potřebuje čerpadla, která zvládnou vysoce kyselé prostředí. Patří mezi ně obecný odtok z dolů s typickými hodnotami pH nižšími než 4, kyselina sírová při louhování haldy a zpracování zlata s hodnotami pH kapaliny až 0,5.
Titanová čerpadla také vykázala dlouhou životnost v agresivním prostředí na skládkách a při sanaci životního prostředí - aplikace, která často obsahují kapaliny obsahující toxickou polévku sloučenin. Titanová čerpadla prokázala životnost 10krát delší než ostatní čerpadla ve stejné aplikaci, což přináší odolnost, kterou koncoví uživatelé očekávají.
Titanová čerpadla nejsou ovlivněna většinou oxidačních kyselin a průmyslových roztoků chlóru. Tato vlastnost je činí ideálními pro použití ve výrobních procesech zahrnujících chemikálie.
Zatímco titan je ideální pro mořskou vodu a jiná korozivní prostředí, nedosáhl širokého použití kvůli jeho vyšší ceně. I když je titan devátým nejrozšířenějším prvkem a sedmým nejrozšířenějším kovem, nenachází se volně v přírodě, ale nachází se spíše v jiných minerálech, ze kterých je třeba jej extrahovat. Právě tato těžba má za následek její vyšší náklady.
Aby se tyto obavy z nákladů překonaly, vytvořili výrobci čerpadel návrhy, které využívají dvojí vlastnosti titanu – pevnost materiálu a odolnost proti korozi tam, kde jsou potřeba. Patří mezi ně skříně motoru, hřídele motoru a upevňovací prvky. Pro jiné kritické oblasti s nižší pevností lze použít uměle vytvořené polymerní materiály. Tyto inovativní konstrukce snížily jednotkové náklady a podnítily poptávku po těchto jedinečných čerpadlech.
Zatímco výběr materiálu je zásadní pro maximalizaci životnosti čerpadla v agresivním prostředí, je třeba vzít v úvahu i další konstrukční aspekty, které mají stejný vliv na životnost:
Konstrukce mechanické ucpávky- Pro těsnicí plochy používejte prvotřídní materiály, jako je karbid křemíku. Zajistěte, aby všechny těsnicí plochy byly chlazeny a mazány samostatnou olejovou lázní, izolovaly je od procesní kapaliny a chránily těsnění v případě, že čerpadlo běží nasucho. V ideálním případě design těsnění zahrnuje funkce pro aktivní mazání horního těsnění - tento faktor sám o sobě může zvýšit životnost těsnění faktorem dvakrát až třikrát.
Kabelový vstup- Ujistěte se, že těsnění, kde napájecí kabel vstupuje do krytu motoru, je navrženo tak, aby zabraňovalo migraci procesní kapaliny do motoru přes knot. Fyzické poškození, které poškodí vnější plášť napájecího kabelu, nebo neočekávaná degradace materiálu pláště může umožnit procesní kapalině prosakovat směrem k teplu krytu motoru. Kabelový vstup s blokem proti knotu ochrání motor před poškozením a proces před prostoji.
Tepelná ochrana motoru- Na kvalitu dodávané elektrické energie se nelze spolehnout, zejména na odlehlých místech nebo v drsném prostředí. Napětí může být nepravidelné, třífázová větev může být ztracena. Ujistěte se, že čerpadlo má integrované tepelné zařízení, které chrání vinutí motoru před poškozením, když je napájení mimo toleranci.
Pokrok v konstrukci čerpadel a výrobních procesech učinil z titanových čerpadel životaschopnou volbu. Aplikace, které vyžadují dlouhou životnost v korozivním prostředí nebo prostředí s vysokým obsahem chloridů, mohou využít jedinečných vlastností materiálu titanu k maximalizaci doby provozuschopnosti a minimalizaci nákladů na životní cyklus. Materiálové aspekty jsou kritické, ale také solidní mechanická konstrukce. Komplexní přístup při výběru čerpadel pro náročné aplikace výrazně zvýší šance na úspěch.