Koszt energii elektrycznej zużywanej przez pompę przez cały jej okres użytkowania wielokrotnie przewyższa koszty związane z bezpośrednim zakupem tej pompy. Dlatego warto zadbać o to, aby podstawowe parametry pracy pompy takie jak m.in. sprawność, nie ulegały znacznemu pogorszeniu w czasie wieloletniej eksploatacji. Przyjmuje się, że po okresie 10 lat eksploatacji pompy spadek sprawności może wynieść ok.8%, z czego prawie połowę stanowią straty hydrauliczne. Straty hydrauliczne pompy wywołane są bezpośrednim przepływem wody po chropowatych powierzchniach korpusu oraz wirnika. Chropowatość powierzchni metalowych na skutek korozji, powiększa się i wraz z upływem czasu eksploatacji pompy, pogarsza systematycznie jej sprawność.
Straty hydrauliczne można ilościowo wyrazić tzw. pracą adhezji, którą pompa (a właściwie struga wody) musi wykonać, aby przezwyciężyć siły oddziaływania molekularnego pomiędzy cząsteczkami wody a cząsteczkami powierzchni elementów pompy. Praca ta jest tym większa im większa jest chropowatość powierzchni. Dużo lepsza, pod względem zmniejszenia oporów (strat) hydraulicznych, jest powierzchnia wirnika i korpusu pompy gdy zostanie pokryta powłoką o specyficznych własnościach molekularnych (fot.1.)
Fot.1. Korpus pompy wirowej po nałożeniu powłoki kompozytowej BELZONA(1341)
BELZONA®(1341) SUPERMETALGLIDE, to powłoka kompozytowa której powierzchnia jest 20 razy bardziej gładka od polerowanej stali kwasoodpornej (rys.1).
A
B
Rys.1. Porównanie profilów chropowatości gładkich powierzchni a) kompozytu BELZONA(1341) – Ra 0,078μm, b) polerowanej stali nierdzewnej – Ra 1,19 μm,
Gładka i hydrofobowa (trudnozwilżalna) powierzchnia powłoki BELZONA®(1341) w kontakcie z przepływającą wodą powoduje wielokrotnie słabsze oddziaływanie między stykającymi się fazami woda/powłoka. W tej sytuacji energia, którą wcześniej pompa będąc bez powłoki, „przeznaczała” na pokonanie oporów przepływu (praca adhezji – oddziaływanie cząstka wody/cząstka powierzchni chropowatej, stalowej) pozostaje w przepompowywanej wodzie (rys.2) powodując wzrost sprawności pompy (rys.3). Potwierdzeniem tego zjawiska są liczne doświadczenia w eksploatacji pomp z powłokami BELZONA(1341), BELZONA(1321) oraz BELZONA(3191). W Laboratorium Pomp Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej przeprowadzono szczegółowe badania zmian parametrów pompy w wyniku pokrycia jej wewnętrznych powierzchni powłoką BELZONA(1341). Badano pompę wirową o wydajności Q= (180-210)m3/h. Jednostopniowa monoblokowa pompa napędzana jest silnikiem elektrycznym o mocy 22 kW i osiąga nominalnie wysokość podnoszenia w zakresie H = (28-26)m przy stałych obrotach n =1400 obr/min. Wirnik pompy wykonany z żeliwa jest zamknięty z łopatkami odciążającymi napór osiowy na tylnej tarczy wirnika. Przedmiotem badań pompy było otrzymanie charakterystyk porównawczych wysokości podnoszenia, mocy pobieranej i sprawności pompy w funkcji wydajności. Badania przeprowadzono dla pompy w wykonaniu fabrycznym oraz po pokryciu części przepływowych pompy kompozytową powłoką BELZONA(1341).
Rys.2. Charakterystyka Pel – Q zespołu pompowego dla wykonania fabrycznego oraz z powłoką kompozytową BELZONA(1341)
Rys.3. Charakterystyka η – Q, pompy dla wykonania fabrycznego oraz z powłoką kompozytową BELZONA(1341)
Otrzymane wyniki badań pompy wirowej pokrytej powłoką BELZONA 1341 w porównaniu z parametrami wykonania fabrycznego pokazują zwiększenie sprawności pompy w dość szerokim zakresie wokół punktu optymalnego o około 5 punktów procentowych. Zastosowanie zatem odpowiedniej powłoki w pompie może być traktowane jako modernizacja sprawnościowa.
Autor: Roman Masek