Ekspert

Pompowanie mediów silnie zanieczyszczonych i agresywnych

Technika pompowania za pomocą pomp zatapialnych została zapoczątkowana przez firmy skandynawskie. W 1948 r. wykonano pierwsze pompy do pracy przy całkowitym zanurzeniu. Historię pomp zatapialnych w polskim przemyśle pompowym zapoczątkowała Zabrzańska Fabryka Maszyn Górniczych, obecnie POWEN S.A. W 1952 r. w dawnej Zabrzańskiej Fabryce Maszyn Górniczych uruchomiono produkcję pomp zatapialnych typu EW-50 (rys. 1), przeznaczonych dla górnictwa i spełniających wymogi wówczas obowiązujących przepisów górniczych.

---

---

Pompy zatapialne były pierwotnie wyko­rzystywane tylko dla celu odwadniania. Następ­nie zakres ich zastosowań rozszerzył się o go­spodarkę ściekową, aby potem znaleźć zastoso­wanie również w procesach technologicznych w przemyśle. Stało się to możliwe dzięki rozsze­rzeniu produkcji pomp zatapialnych, stosowa­niu różnorodnych układów przepływowych i materiałów konstrukcyjnych, oraz wykorzy­stywaniu postępu technicznego w wielu dzie­dzinach, m.in. w branży uszczelnień mecha­nicznych i silników elektrycznych. Wszystko to wpłynęło na konstrukcje pomp zatapialnych do tego stopnia, że zaczęły one wypierać do­tychczas stosowane pompy stacjonarne.

POWEN S.A. wykorzystując swoje kilku­dziesięcioletnie doświadczenie przy konstru­owaniu, produkcji i eksploatacji pomp zatapialnych (w górnictwie i poza górnictwem), pomp stacjonarnych do cieczy silnie zanieczy­szczonych (szlamowych), opracował i wdrożył do produkcji typoszeregi pomp zatapialnych przeznaczone do trudnych warunków pracy.

Warunki pracy uznawane za trudne występują m.in. przy pompowaniu:

• mieszanin ciał stałych i cieczy o dużej gęstości właściwej (do 1700 kg/m³ ) i dużej (do 50%) zawartości ciał stałych w cieczy,
• ścieków nieoczyszczonych (surowych),
• cieczy silnie zasolonych,
• cieczy z zanieczyszczeniami ropoochodnymi.

Procesy pompowania tych mediów występują w szczególności w takich branżach jak:

• Energetyka – w hydrotransporcie żużla i popiołu,
• Gospodarka komunalna – przy pompowaniu ścieków nieoczyszczonych, osadów ciężkich, szlamów i usuwaniu osadu z piaskowników,
• Górnictwo – w hydrotransporcie w zakładach przeróbczych, hydrotransporcie podsadzki, transporcie mieszanin do lokowania odpadów, pompowaniu wód zasolonych i czyszczeniu chodników wodnych,
• Hutnictwo – przy pompowaniu wody ze zgorzeliną,
• Chemia – przy pompowaniu wody z zanieczyszczeniami ropopochodnymi,
• Kopalnie kruszyw – w hydrotransporcie piasku, żwiru, kamieni, itp.,
• Cukrownictwo – w hydrotransporcie buraków itp.

Pompy zatapialne stosowane są zamiast pomp stacjonarnych z powodu niższych nakła­dów montażowo-instalacyjnych i zalet eksplo­atacyjnych.

Dalsza część artykułu opisuje możliwości wykorzystania i zastosowań pomp zatapialnych produkcji POWEN S.A. przeznaczonych do ciężkich warunków pracy w oczyszczalniach ścieków, elektrowniach, ciepłowniach, górnic­twie podziemnym, kopalniach kruszyw, hut­nictwie, cukrownictwie, itp.

---

Pompy zatapialne do nieoczyszczonych ścieków komunalnych.

Pompy zatapialne przeznaczone do nieoczyszczonych ścieków komunalnych muszą być do­stosowane do pompowania cieczy zawierają­cych m.in.:

• ciała stałe, takie jak: piasek, żwir, kamienie, cegły, itp.,
• elementy metalowe tj.: krótkie pręty, śruby, itp.,
• materiały włókniste tj.: szmaty, bandaże, włókna splecione w tzw. warkocze lub zbite kule.

Przyczyną takiego stanu rzeczy jest wciąż jeszcze nieodpowiednia gospodarka odpadami użytkowymi i przemysłowymi. Powoduje to, że pompy stosowane do transportu ścieków nie- oczyszczonych (surowych) pracują w ciężkich warunkach eksploatacyjnych. Pompy zatapialne do ścieków są wyposażane w różnorodne układy przepływowe stosowane powszechnie w pompach stacjonarnych. Dla wyboru właści­wego układu przepływowego oprócz podsta­wowych parametrów (Q, H, n, n), ważne są również właściwości tłoczonego medium, które decydują o jego konstrukcji i rozwiązaniu ma­teriałowym.`

W pompach zatapialnych do ścieków nie- oczyszczonych najczęściej oferowane są:

• pompy z rozdrabniarkami lub nożami tnącymi,
• pompy z wirnikami otwartymi o swo­bodnym przepływie,
• pompy z wirnikami zamkniętymi jednokanałowymi lub dwukanałowymi, pompy z wirnikami zamkniętymi wielołopatkowymi.

---

Wiadomym jest, że żadne z rozwiązań nie jest rozwiązaniem uniwersalnym dla wszystkich przypadków przetłaczania ścieków. Pompy z urządzeniami rozdrabniającymi do ścieków surowych należy stosować tylko tam, gdzie prawidłowo funkcjonuje gospodarka segregacji odpadami. Często w ściekach nieoczyszczonych są obecne elementy metalowe, które powodują niszczenie noży tnących w urządzeniach roz­drabniających.

Wirniki wielołopatkowe o niewielkich śred­nicach zapychają się często długowłóknistymi materiałami zawartymi w ściekach i powodują niewłaściwą pracę pompy. Praca wirnika otwar­tego, dzięki jego symetrii i wyważeniu, jest znacznie korzystniejsza ruchowo niż wirnika jednokanałowego. Wirniki jednokanałowe osią­gają wyższe sprawności niż wirniki otwarte o swobodnym przepływie. Każdy z wirników ma swoje zalety, decyzja który wirnik zastosować zależy także od wielkości pompy. Przy małych mocach do 15kW, gdzie sprawność nie od­grywa tak dużej roli a decyduje kryterium pewności ruchu, wirniki otwarte o swobodnym przepływie znalazły szerokie zastosowanie.

Przy dużych mocach pomp stosowane są wirniki jedno lub dwukanałowe.

POWEN S.A. oferuje pompy nowego typo­szeregu P przeznaczone do ścieków nieoczyszczonych (surowych). Nowy typoszereg pomp umożliwia rozwiązywanie różnorodnych pro­blemów związanych z pompowaniem ścieków nieoczyszczonych i innych cieczy silnie zanie­czyszczonych.

Do pompowania nieoczyszczonych ście­ków surowych, zawierających ciała stałe, ele­menty metalowe i włókniste POWEN S.A. oferuje pompy z wirnikiem otwartym o swobodnym przepływie o rodzaju hydrauliki V (rys. 2),Pompy S (rys. 3) i K (rys. 4). Przeloty swobodne tych pomp zależnie od wielkości pompy wynoszą od 54-100 mm. Do rozdrabniania ścieków oferowane są pompy z urządzeniami rozdrabniającymi o rodzaju hydrauliki R (rys. 5) lub z nożem tnącym o rodzaju hydrauliki T (rys. 6). Układy przepływowe i obudowy pomp zatapialnych wykonywane są w zależności od potrzeby z żeliwa sferoidalnego. staliwa kwasoodpornego lub specjalnego staliwa o twardości 60HRC.

Jednym z nieodzownych elementów każdej oczyszczalni ścieków są piaskowniki. W piasko­wnikach usuwa się zanieczyszczenia ziarniste takie jak: popiół, węgiel, a przede wszystkim piasek. Do procesu wypompowywania osadu z płaskowników POWEN S.A. oferuje pompy zatapialne z wirnikami o swobodnym przepływie wraz z układem zapobiegającym sedymentacji zanieczyszczeń. Prototypowa pompa zatapialna do ścieków typu P15-V80/4A wraz z układem rozmywania osadu (rys. 7) była poddana pró­bom eksploatacyjnym w oczyszczalni ścieków w Piekarach Śl. Praca tej pompy wraz z układem rozmywania osadu uzyskała bardzo pozytywne oceny użytkownika.

---

Pompy zatapialne do cieczy z zanieczyszczeniami ropopochodnymi.

Do pompowania cieczy z zanieczyszczeniami ropopochodnymi pochodzącymi z osadników ściekowych w stacjach paliw, oferowane są przez POWEN S.A. pompy typu P-1BA/I (rys. 8). Pompa ta wykonana jest z materiałów odpor­nych na ciecze agresywne chemicznie i posia­da dopuszczenia do pracy w pomieszczeniach i strefach zagrożonych wybuchem mediów, zali­czanych do podgrupy IIA wg PN-84/E-08119.

---

Pompy zatapialne do cieczy silnie zanieczyszczonych ciałami stałymi.

Transport hydrauliczny cieczy zanieczyszczonych silnie spierającymi ciałami stałymi jest po­wszechnie stosowany w kopalniach węgla ka­miennego, rud żelaza i metali nieżelaznych, surowców mineralnych, w elektrowniach i cie­płowniach, dużych gospodarstwach rolnych itp.

Użyteczny efekt działania układu hydrau­licznego polega głównie na przenoszeniu ciał stałych, zaś woda jest TYLKO niezbędnym czynnikiem nośnym. Transportowane hydrau­licznie ciała stałe (węgiel, koncentraty rud, kru­szywa mineralne, piasek, popioły lotne i żużle energetyczne, glina itp.) różnią się bardzo znacz­nie między sobą, zarówno gęstością od 1400 do 3000kg/m³, twardością, jak i uziarnieniem mieszaniny z wodą, odznaczają się więc bardzo zróżnicowanym składem i muszą być transpor­towane przy różnych parametrach. Do pompo­wania ww. mediów stosowane są głównie pompy stacjonarne, specjalnie skonstruowane do cie­czy silnie zanieczyszczonych, które powszech­nie nazywane są pompami szlamowymi.

Cechy konstrukcyjne pomp szlamowych i uwarunkowania związane z ich doborem zostały szczegółowo przedstawione w artykule zamieszczonym w PP 6/2000 z czerwca br. Chcąc stosować pompy zatapialne do roz­wiązywania zagadnień transportu cieczy zanie­czyszczonych, tam gdzie dotychczas były sto­sowane wyłącznie pompy stacjonarne, należy przejąć ich wszystkie wyróżniające cechy.

POWEN S.A. w oparciu o wieloletnie do­świadczenia przy konstruowaniu, produkcji i eksploatacji pomp szlamowych stacjonarnych typu PH. PH-S i PHP opracował i wdrożył do produkcji pompę zatapialną szlamową typu P370-V175/6A (rys. 9) o mocy 37 kW i pręd­kości obrotowej n = 960 obr/min. Pompa jest prze­znaczona do medium o gęstości do 1700kg/m³ granulacji ciał stałych do 100 mm i zawartości ciał stałych w cieczy do 50%. Pompa P370- V175/6A jest wyposażona w nowatorskie roz­wiązanie konstrukcji wirnika z podwójnymi łopatkami. Zapewnia to niezawodne pompowanie cieczy zanieczyszczonych z wysoką sprawnością przez cały okres eksploatacji podnosząc znacznie ekonomię pompowania i obniżając jej całkowity koszt eksploatacji. W pompie P370-V175/6A uszczelnienie mechaniczne narażone jest tylko na ciśnienie wynikające z głębokości zanurzenia, a nie ciśnienie tłoczenia, jak w większości pomp. Specjalny system uszczelnienia zainstalowany bezpośrednio przy łożyskach umożliwił skró­cenie wysięgu wału, co ma wpływ na pewność ruchu. Obudowa pompy i wirnik wykonane są ze staliwa trudnościeralnego o twardości powy­żej 60HRC. Korpus silnika o specjalnej kon­strukcji pod względem odprowadzania ciepła pozwala na pracę pompy w warunkach częścio­wego zanurzenia. Silnik pompy zabezpieczony jest przed przegrzaniem wyłącznikami zabudowanymi w uzwojeniach stojana na każdej fazie oraz sterownikiem zabudowanym pod pokry­wą silnika. Sterownik wyłącza napęd pompy przy długotrwałej pracy na sucho. Wszystkie elementy złączne pompy wykonane są ze stali nierdzewnej. Pompy P370-V175/6A sprawdziły się ruchowo w instalacjach pompowania mie­szanin wody i żużla w elektrowniach i cie­płowniach.

---

---

Podsumowanie.

Artykuł omawia problematykę pomp zatapialnych do warunków pompowania cieczy silnie zanieczyszczonych i silnie ścierających. Produkowane w kraju i za granicą pompy zatapialne, dzięki dynamicznemu rozwojowi konstrukcji i inżynierii materiałowej, osiągnęły w ostatnich latach wysoką niezawodność.

Z uwagi na niekwestionowane korzyści w szczególności mniejsze nakłady montażowe-instalacyjne pompy zatapialne zdobywają coraz większe obszary zastosowania.

Roman Pawlik.

Artykuł został opublikowany w numerze 8 czasopisma „Pompy-Pompownie”  w roku 2000.

---

Komentarz autora po 15 latach:

„Artykuł p.t.’Pompy zatapialne do eksploatacji w trudnych warunkach’ jest już nie aktualny w zakresie produkcji pomp zatapialnych  typów P15-V80/4A, P110- S125/4A, P55-K100/4A, P75-Z100R/4A i P75-Z100T/4A ( rys. 2 do 6 ), których produkcja  nie została podjęta.
Aktualność w/w artykułu może być na dzień dzisiejszy tylko w zakresie pompy zatapialnej przeznaczonej do pompowania cieczy z zanieczyszczeniami ropopochodnymi  pompa typu P-1A/I ( rys.8 )  oraz pompa zatapialna typu P-370 ( rys. 9 ) przeznaczona do pompowania cieczy silnie zanieczyszczonych ciałami stałymi ( medium o gęstości do 1700kg/m3 , granulacji ciał stałych do 100mm i zawartość ciał stałych w cieczy do 50% ). Jeżeli w/w pompy posiadają ważne certyfikaty to mogą być one oferowane na rynku.”