В технических характеристиках перистальтических насосов обычно указывают диапазон расхода, скорость вращения, совместимые насосные головки и трубки. При наличии функции дозирования отдельно приводится диапазон устанавливаемой порции. Эти параметры связаны между собой, но не являются одним и тем же.
Например, способность насоса создать высокий расход еще не означает, что именно эта комплектация будет оптимальна для выдачи небольших доз. И наоборот, система, подобранная для точного порционного розлива, может оказаться неоправданно медленной для простой перекачки жидкости между емкостями.
С чего начинать расчет?
Первый параметр — не максимальная производительность насоса, а потребность технологического процесса. Для непрерывной подачи достаточно определить необходимый расход, например в миллилитрах в минуту или литрах в час.
Для розлива требуется несколько значений одновременно. Нужно знать объем одной дозы, требуемое количество заполненных единиц за минуту и время, которое можно отвести непосредственно на подачу жидкости.
Допустим, необходимо выдавать по 100 мл, а линия должна обрабатывать 20 емкостей в минуту. Простое умножение дает 2000 мл/мин среднего расхода. Но насос не обязательно работает все 60 секунд. Часть цикла занимают перемещение тары, позиционирование и технологические паузы. Если на фактическое заполнение остается половина времени, мгновенная требуемая производительность будет уже существенно выше среднего значения.
Именно поэтому выбирать насос только по суточному или часовому объему производства нельзя.
Зачем нужен запас производительности?
Работа на абсолютном максимуме оборудования редко является хорошим расчетным режимом. Реальные условия отличаются от лабораторной таблицы. Изменяется вязкость, длина магистрали, температура продукта, высота всасывания, состояние трубки.
Разумный запас позволяет компенсировать такие факторы без перехода к предельной скорости. Кроме того, производство со временем может увеличить темп линии, и наличие резерва избавит от немедленной замены оборудования.
Однако чрезмерный запас тоже не нужен. Слишком мощная система с крупной трубкой может оказаться неудобной для малых доз. Поэтому задача состоит не в выборе максимальной модели, а в попадании рабочего режима в комфортную часть диапазона.
Как объем трубки связан с дозой?
За один оборот ротора определенная трубка перемещает примерно определенное количество жидкости. Значит, одну и ту же дозу можно получить разными способами — использовать небольшую трубку и сделать больше оборотов либо крупную трубку и выполнить короткий цикл.
Для точного дозирования первый вариант нередко оказывается предпочтительнее в разумных пределах. Чем больше рабочих движений участвует в формировании порции, тем меньше влияние единичного положения ролика на весь объем.
Но слишком маленькая трубка увеличит длительность наполнения и может снизить производительность линии. Поэтому приходится искать баланс между точностью и скоростью.
При выборе полезно проверить несколько комбинаций трубок и скоростей, а не ограничиваться одной расчетной точкой.
Что меняется при работе с вязкой жидкостью?
Табличный расход обычно нельзя автоматически переносить на любую среду. Чем выше вязкость, тем сложнее продукту заполнять освобождающийся участок трубки на входе. На высокой скорости следующий ролик может начать рабочий цикл до того, как трубка полностью заполнится.
В результате реальный прирост производительности окажется меньше ожидаемого. Попытка компенсировать это дальнейшим увеличением оборотов может почти не помочь.
Для вязких составов особенно важны:
- достаточный внутренний диаметр трубки;
- короткая и правильно организованная всасывающая линия;
- отсутствие лишних сужений;
- корректная скорость вращения;
- проверка фактического расхода на реальном продукте.
В отдельных задачах требуется более крупная трубка при меньшей скорости, а не наоборот.
Когда нужен насос с функцией калибровки?
Если процесс требует поддерживать установленный расход, удобны модели, позволяющие скорректировать расчетную производительность по фактически измеренному значению.
Оператор задает требуемый режим, измеряет реальную подачу за контрольный интервал и вводит результат. После этого система учитывает разницу между расчетным и фактическим значением.
Калибровка особенно полезна после замены трубки или изменения рабочей жидкости. Однако она не отменяет необходимости правильно подобрать сам комплект. Если насос работает далеко за пределами оптимального режима, программная поправка не решит проблему полностью.
Когда нужен именно режим дозирования?
Для обычной перекачки функция установки объема каждой порции не обязательна. Если же насос участвует в розливе, режим дозирования значительно упрощает автоматизацию.
В зависимости от модели могут задаваться объем одной порции, количество повторений, интервал между ними и дополнительные параметры. Это позволяет использовать насос как самостоятельный дозирующий узел либо интегрировать его в более сложную установку.
Для серийного розлива также важно учитывать эффект капли после остановки. Свойства продукта и геометрия выходного наконечника могут приводить к подтеканию. Поэтому проверять следует не только количество жидкости, которое перемещает насос, но и реальный объем, попавший в тару.
Одноканальная или многоканальная система?
Если одновременно заполняется несколько емкостей, один из вариантов повышения производительности — увеличение числа каналов. Это позволяет не заставлять один канал работать с очень высоким расходом.
Но многоканальность предъявляет свои требования к настройке. Трубки должны быть одинаковыми по типу и состоянию, а распределение по головке — соответствовать конструкции. Перед запуском проверяют объем по каждому каналу отдельно.
При существенных различиях между каналами необходимо искать причину, а не просто назначать среднюю поправку на всю систему.
Почему окончательный подбор лучше проверять экспериментально?
Расчет позволяет сузить выбор до нескольких подходящих конфигураций, но окончательный ответ дает работа с конкретной жидкостью. Особенно это относится к вязким, пенящимся и неоднородным продуктам.
Испытание позволяет одновременно оценить производительность, повторяемость дозы, заполнение всасывающей линии, образование последней капли и поведение трубки после продолжительной работы.
Поэтому грамотный подбор перистальтического насоса выглядит как последовательность от технологической задачи к комплекту, а не наоборот. Сначала определяют требуемый объем и темп процесса, затем подбирают диапазон насоса, головку и трубку, после чего проверяют фактический результат. Такой подход позволяет получить необходимую производительность без ненужного запаса мощности и постоянной корректировки параметров
В процессе создания статьи частично задействованы материалы с сайта alsi-ft.ru — подбор перистальтического насоса по производительности
Дата публикации: 8 августа 2022 года
