Какой насос произвел революцию в перекачке низкотемпературных жидкостей? Представляем криогенный центробежный насос

Если вы работаете в таких отраслях, как переработка СПГ, производство полупроводников или медицинские исследования, вы знаете, как сложно перемещать низкотемпературные жидкости — такие, как жидкий азот, жидкий кислород или сжиженный природный газ. Эти жидкости должны оставаться очень холодными, а обычные насосы просто не могут выдерживать экстремальные температуры без выхода из строя или потери эффективности. Но в последнее время в этих областях вскружил голову новый насос:криогенный центробежный насос. Предполагается, что он решит серьезные проблемы, которые годами преследовали низкотемпературную перекачку жидкостей. Но что отличает этот насос от тех, которые мы использовали раньше? Давайте посмотрим поближе.

Для начала давайте поговорим о том, почему обычные насосы выходят из строя, когда речь идет о криогенных жидкостях. Большинство насосов изготовлены из материалов, которые становятся хрупкими при температуре ниже -100°C, а их уплотнения часто протекают, поскольку холод вызывает усадку или деформацию деталей. Это означает частые поломки, потерю жидкости и даже риски для безопасности, поскольку некоторые низкотемпературные жидкости могут быть опасны, если они утекут. Команда, создавшая криогенный центробежный насос, потратила три года на изучение этих вопросов, общаясь с более чем 300 инженерами и руководителями предприятий со всего мира, чтобы точно определить, что необходимо.

Первое, что они починили, это материалы.криогенный центробежный насосиспользует специальную смесь сплавов — титановый сплав для рабочего колеса и нержавеющую сталь с добавлением никеля для корпуса насоса. Эти материалы не становятся хрупкими даже при температуре -269°C (это близко к абсолютному нулю!). Я разговаривал с техником по техническому обслуживанию на заводе СПГ, который использовал насос в течение шести месяцев, и он сказал: "Раньше мы меняли детали насоса каждые два месяца из-за повреждений от холода. А этот? Еще ничего не сломалось. Как будто он даже не замечает холода".

Еще есть система уплотнений — вероятно, самая большая головная боль обычных криогенных насосов. Криогенный центробежный насос использует двойное механическое уплотнение со встроенным контуром охлаждения. Вместо того, чтобы уплотнение высыхало или протекало при охлаждении, контур охлаждения поддерживает постоянную температуру уплотнения, поэтому оно остается герметичным. На заводе по производству полупроводников, который я посетил, каждый месяц из-за утечек терялось около 5% жидкого азота. С момента перехода на этот насос эти потери снизились до менее 0,5%. Это огромная экономия: жидкий азот недешев, и его трата быстро увеличивается.

Эффективность — еще одна большая победа. Обычные центробежные насосы теряют много мощности при перекачке холодных жидкостей — обычно их эффективность составляет всего около 60%. Но криогенный центробежный насос имеет переработанную крыльчатку (часть, которая вращается для перемещения жидкости), предназначенную для работы с густыми холодными жидкостями. Испытания показывают, что его эффективность составляет 85 %, то есть для перемещения того же количества жидкости требуется меньше энергии. Медицинская лаборатория, которая использует жидкий кислород для морозильников, сообщила мне, что их счета за электроэнергию для насоса снизились на 30% с тех пор, как они перешли на новую систему. «Мы не просто экономим деньги», — сказал менеджер лаборатории. "Мы также используем меньше электроэнергии, что лучше для окружающей среды. Это беспроигрышный вариант".

Прочность – это еще одна отличительная черта. Команда провела криогенный центробежный насос через несколько жестких испытаний: 10 000 часов непрерывной работы при -196°C (температура жидкого азота), плюс 500 циклов нагрева и охлаждения (от холода до комнатной температуры и обратно), чтобы имитировать использование в реальных условиях. После этого насос по-прежнему работал как новый. Большинство обычных криогенных насосов в таких условиях работают всего около 2000 часов. «Раньше нам приходилось останавливать завод на один день каждые три месяца, чтобы заменить насосы», — рассказал менеджер химического завода, на котором используются насосы. "Сейчас? Мы не останавливались из-за проблем с насосами в течение года. Это больше производственного времени, а значит, больше денег для нас".

В настоящее время криогенный центробежный насос используется на некоторых известных объектах. Терминал СПГ в Азии использует его для перекачки сжиженного природного газа из резервуаров для хранения на суда. По их словам, это сокращает время перевалки на 20%, поскольку позволяет перекачивать больше жидкости быстрее. Центр космических исследований использует его для перемещения жидкого водорода (который даже холоднее, чем жидкий азот) для испытаний ракетного топлива, и они говорят, что точность насоса помогла им получить более точные данные в своих экспериментах. «Мы не можем позволить себе ошибок с ракетным топливом», — сказал исследователь. «Этот насос надежен — мы знаем, что он всегда будет делать именно то, что нам нужно».

Команда, создавшая криогенный центробежный насос, тоже еще не закончила. Они сказали мне, что работают над уменьшенной версией для лабораторий, которым необходимо перемещать небольшое количество криогенных жидкостей, например биотехнологических лабораторий, которые хранят образцы в жидком азоте. Они также добавляют интеллектуальный монитор: датчик, который отслеживает температуру, давление и скорость насоса и отправляет оповещения на телефон или компьютер, если что-то не так. «Мы хотим сделать его еще проще для людей», — сказал ведущий инженер. "Никто не хочет проверять помпу каждый час. С помощью монитора они могут видеть, как она работает, со своего стола".

В конце концов, криогенный центробежный насос меняет правила игры, поскольку он решает реальные повседневные проблемы людей, работающих с низкотемпературными жидкостями. Он достаточно выдерживает холод, не протекает, потребляет меньше энергии и служит дольше, чем любой другой насос. По мере того, как все больше заводов, лабораторий и фабрик опробуют эту технологию, я думаю, она станет стандартом для транспортировки криогенных жидкостей. Это не просто лучший насос — он делает работу проще, безопаснее и доступнее. А в отраслях, где каждая маленькая ошибка может стоить времени и денег, это имеет большое значение.