Винтовые насосы для вязких пищевых продуктов: как выбрать исполнение

Винтовой насос — это объёмный насос, который подаёт вязкий продукт за счёт вращающегося ротора и почти не рвёт его сильным сдвигом. Расход связан со скоростью вращения, поэтому он держится стабильнее при изменении давления, чем у обычного центробежного насоса на густой среде. Такие насосы чаще заказывают пищевые производства: пасты, массы и кремы, которым вреден грубый сдвиг. Более мощный центробежный насос эту задачу не закрывает. В каталоге это разные исполнения одного типа: гигиеническая серия MZ, насос с бункером, если масса сама не течёт в патрубок, и санитарные двухвинтовые JLS. Отдельный вопрос подбора — почему статор выходит из строя раньше паспорта.

Когда обычный центробежный насос для вязкого продукта не подходит

Центробежный насос перестаёт быть правильным инструментом, когда продукт заметно гуще воды, чувствителен к сдвигу или должен идти ровным объёмом при разном сопротивлении линии. Практические признаки:

1Вязкость при рабочей температуре уже не «как у воды»;
2Продукт нельзя мять и резать потоком: паста, крем, масса с включениями, которые должны остаться целыми;
3Нужен расход, который не проседает только из-за роста давления в трубе;
4Центробежный насос на этой среде не выходит на режим, греется или меняет структуру продукта.

Мощность двигателя здесь не заменяет принцип. Центробежное колесо разгоняет жидкость. На густом и чувствительном продукте этого разгона как раз и не хотят.

Винтовой насос тоже не универсален. Ему нужны смазка проточной части продуктом, совместимый эластомер статора и запрет сухого хода, если конструкция его не допускает. Пара «любая вязкость, любой материал» в паспорте не существует.

Как одновинтовой насос подаёт продукт

Одновинтовой насос перемещает продукт полостями, которые образуются между металлическим ротором и эластомерным статором, поэтому подача получается относительно ровной и пропорциональной оборотам. Для пищевой линии это даёт три рабочих свойства, которые и проверяют при подборе:

1Продукт не проходит через открытое колесо с высоким сдвигом;
2Подачу можно менять скоростью, в том числе частотным преобразователем;
3Обратное вращение на части исполнений меняет направление потока - если это разрешено паспортом конкретной серии.

Материал статора обязан совпасть с продуктом и с моющим раствором. На карточке гигиенической серии MZ указаны такие варианты: NBR для масел и износостойкости, EPDM для кислот, щелочей и горячей воды, FKM для агрессивных сред, F-NBR и F-EPDM для пищевой промышленности. Ротор — AISI 304/316 для пищевых и агрессивных сред, хромированная сталь или закалённые сплавы, если в продукте есть абразив. Этот список относится к серии MZ. На другие серии его не переносят без паспорта.

Серия MZ в нашей карточке прямо названа винтовым насосом гигиенического исполнения для пищевых производств. Там же указаны полированные смачиваемые поверхности, конструкция без щелей и возможность CIP и SIP. Диапазон серии, не одной модели: производительность 0,5-50 м³/ч, давление 0-24 бар, вязкость 1-1 000 000 сПз, температура от -30 до +150 °C. КПД 75-90% карточка связывает с вязкостью и конструкцией, это не постоянная цифра.

Та же карточка относит насос пищевого класса к пищевой, фармацевтической, косметической и химической или биохимической промышленности. В поставках их чаще берут пищевые производства. Допуск к фармацевтике и косметике зависит от материалов и документов на контакт со средой.

Какое исполнение смотреть в каталоге

Исполнение винтового насоса выбирают по тому, как продукт попадает в насос и какие у линии гигиена и доза, а не по одному слову «винтовой». В разделе винтовых насосов Промпоток лежат разные конструкции. Таблица показывает, какую серию открывать под задачу.

Задача	Серия в каталоге	Что смотреть в паспорте
Пищевой вязкий продукт, мойка CIP/SIP, гигиена	MZ	Поле серии: 0,5-50 м³/ч и 0-24 бар. У модели берут точку внутри этого поля.
Густая масса сама не течёт во всас	MSP, MSF, MF	Какую из трёх серий брать: вязкость, частицы, нужен ли подогрев.
Вертикальный монтаж или установка в ёмкость	MH	Расход и напор MH. Цифры MZ сюда не подставляют.
Дозирование	MD, нержавеющая сталь	Объём дозы и точность.
Исполнение с подшипниковым узлом	MSN	Параметры MSN.
Отдельная серия каталога	MN	Параметры MN. С MZ и MSN их не смешивают.

На карточке MF загрузочный бункер указан как опция подачи густых продуктов. Рядом — подогрев рубашки для высоковязких жидкостей, частотный преобразователь и системы промывки. Поле серии на этой карточке: производительность до 150 м³/ч, давление до 24 бар, вязкость 1-1 000 000 сПз, температура от -30 до +150 °C. Серию выбирают по вязкости, частицам, температуре и гигиене. Цифры MF на MSP и MSF не переносят: у каждой серии свой паспорт.

Исходные данные для любой такой заявки удобно собрать по общему чек-листу как выбрать промышленный насос под задачу.

Двухвинтовые JLS: санитарное исполнение внутри той же задачи

Двухвинтовой насос - это тоже объёмный винтовой насос, но с другой проточной частью: его смотрят, когда на линии нужны разные вязкости, бережная подача и санитарное исполнение. В каталоге Промпоток это модели JLS-90 и JLS-110 в сборе с электродвигателем и защитным кожухом. На карточке JLS-110 насос назван санитарным. Параметры с карточек:

Параметр	JLS-90	JLS-110
Присоединение	вход и выход 50 мм	вход и выход 65 мм
Частота вращения	200-2900 об/мин	200-2900 об/мин
Предельный размер твёрдых частиц	8 мм	12 мм
Давление на выходе	6-20 бар	6-20 бар
Мощность двигателя	2,2-4,0 кВт	5,5-7,5 кВт
Температура среды	от -40 до +140 °C	от -40 до +140 °C

Давление 6-20 бар — диапазон с карточки модели. Если линии нужно меньшее давление, это проверяют по паспорту.

Режим CIP и SIP прямо указан у серии MZ. У JLS в кратком описании стоит пометка «санитарный». Регламент мойки смотрят в паспорте конкретной модели.

JLS не подменяет бункерную серию. Если масса не доходит до патрубка сама, сначала решают вопрос загрузки (бункер, подогрев), и только потом сравнивают гигиенический одновинтовой MZ и санитарный двухвинтовой JLS.

Почему статор изнашивается раньше срока

Статор винтового насоса выходит раньше срока, когда пара ротор-статор работает без смазки продуктом, не на той скорости или в несовместимом эластомере. Чаще всего причина в режиме, а не в «слабом» статоре:

1Сухой ход или пуск, пока продукт ещё не заполнил статор;
2Вязкость и обороты не совпали: слишком высокая скорость на густом или абразивном продукте;
3Твёрдые включения крупнее и жёстче, чем допускает выбранный шаг ротора;
4Эластомер не переносит жир, щёлочь мойки или температуру CIP, даже если «для пищи» стояла другая марка резины;
5Насос долго работает вне рабочей зоны по давлению.

Статор и ротор — расходная пара, а не авария «на весь насос». В каталоге есть отдельная позиция запасных частей к винтовым насосам NETZSCH, SEEPEX, MONO, ALLWEILER, WANGEN и другим. Это не равно наличию любой детали на складе в Казани: склад компании держит расходники по популярным позициям, конкретную деталь подтверждают по модели.

Сухой ход и работа вне режима относятся и к другим типам насосов. Разбор типичных отказов — в материале 7 причин преждевременных поломок насосного оборудования.

Что зафиксировать до подбора

Подбор винтового насоса начинают с продукта при рабочей температуре, а не с серии, которая «обычно пищевая».

1Вязкость при рабочей температуре, а не при 20 °C «для анкеты»;
2Размер и доля твёрдых включений, хрупкие они или абразивные;
3Расход и давление, включая мойку, если она идёт тем же насосом;
4Температура продукта и температура CIP или SIP;
5Допустимый сдвиг: что в продукте нельзя разрушить;
6Режим - непрерывно или циклами, бывает ли опорожнение всаса;
7Гигиена, материалы уплотнений, нужен ли вертикальный монтаж или бункер;
8Нужен ли реверс и изменение расхода по скорости.

Для новой линии можно провести тестовые испытания на среде заказчика — по договорённости, после того как эти пункты уже заполнены. Испытание не заменяет несовместимый эластомер: если резина не держит моющий раствор, тест на холодном продукте этого не покажет.

Частые вопросы

Нет, если продукт вязкий и чувствителен к сдвигу. Лишняя мощность не убирает принцип работы колеса и не делает подачу объёмной. Для таких продуктов смотрят винтовой насос: гигиеническую серию MZ, бункерное исполнение или санитарный двухвинтовой JLS - по тому, как продукт загружается и моется.
У них разные ниши, и «лучше» без продукта не выбрать. Винтовой сильнее на вязкой подаче и на дозировании. Кулачковый чаще берут на бережную перекачку части пищевых сред. Решение зависит от включений, допустимого сдвига и от того, как устроена мойка CIP.
Обычные причины - сухой ход, слишком высокие обороты для данной вязкости, абразив, эластомер не той марки и работа вне давления. Пищевая маркировка резины не гарантирует стойкость к конкретному моющему раствору: F-NBR и F-EPDM, EPDM и FKM на карточке MZ разведены по разным средам.
MZ - одновинтовая гигиеническая серия с явно указанными CIP и SIP и диапазоном 0,5-50 м³/ч. JLS-90 и JLS-110 - двухвинтовые санитарные насосы с пределом частиц 8 и 12 мм и давлением на карточке 6-20 бар. Если продукт не течёт к патрубку сам, раньше обеих серий смотрят бункер MSP, MSF или MF.
Нет. Бункер нужен, когда масса не поступает во всас самостоятельно. Если продукт доходит до насоса по трубе, смотрят MZ, MH, MD или JLS - по гигиене, дозе и монтажу. На карточке MF бункер указан как дополнительная опция вместе с подогревом рубашки.