Fallstudie: Anpassat högtrycks-vertikalt flerstegspumpsystem

En lång-kund som tidigare använt ett Grundfos vertikala pumpsystem kontaktade oss med ett nytt och mycket krävande krav. Kunden efterfrågade en ersättningslösning som kan leverera en flödeshastighet på 180–200 m³/h och en tryckhöjd på 36–40 bar, samtidigt som alla fuktade komponenter uppgraderas till 316L rostfritt stål för överlägsen korrosionsbeständighet och hållbarhet vid vattenbehandlingsoperationer. Dessa parametrar överstiger industriella standardområden, vilket kräver både hydraulisk innovation och strukturell styrka.

 

Efter att ha mottagit förfrågan genomförde våra FoU- och tekniska team en omfattande ingenjörsgranskning. Vi bestämde att en standardvertikal flerstegs centrifugalpumpkunde inte helt tillfredsställa de hydrauliska kraven. Därför designades en ny modell från grunden, baserad på vår största befintliga ramstorlek.

Den nya designen innebar att öka antalet diffusorsteg, optimera impellergeometrin för bättre effektivitet, förstärkning av axlar och kopplingar för att upprätthålla ett tryck på 40 bar och säkerställa full kompatibilitet med 316L konstruktion av rostfritt stål. Denna konfiguration gav både mekanisk robusthet och långtids-kemisk resistens för kontinuerlig drift i vattenbehandlingsmiljöer.

När den hydrauliska konstruktionen var klar genomförde ingenjörsteamet CFD-simuleringar och mekanisk stressanalys för att validera systemets prestanda. Flera stegkombinationer utvärderades för att säkerställa den optimala balansen mellan huvud och effektivitet. Efter flera optimeringsrundor slutfördes konfigurationen som uppnådde 200 m³/h vid 38 bar.

Den nya skräddarsydda modellen betecknades som CDLF200-6 + CDH200-6, som representerar en vertikal flerstegs centrifugalpump som levererar 200 kubikmeter per timme vid en maximal tryckhöjd på 40 bar, med alla fuktade delar tillverkade av 316L rostfritt stål. Designen inkluderade utökade diffusorsektioner, precisionsbalanserade rotorer och modulära utloppshuvuden för enklare underhåll. Kompletta 3D-ritningar och prestandakurvor lämnades till beställaren för granskning, och efter flera omgångar av bekräftelse godkändes designen för produktion.

CFD-simuleringar och interna hydrauliska beräkningar validerade steghöjdsförstärkning, effektivitet och NPSH-beteende. 3D-modeller, monteringsritningar och prestandakurvor utfärdades för granskning. Efter flera tekniska utbyten godkände klienten CDLF200-6 + CDH200-6-konfigurationen med följande mål vid tjänst: 190–200 m³/h, 38–40 bar, med NPSH-marginal Större än eller lika med 1,0 m.

Viktiga konstruktionsnoteringar: utökad spridarsektion, precisionsbalanserade rotorer (ISO G2.5), mekaniska patrontätningar (SiC/SiC, Viton) och ett modulärt utloppshuvud för att förenkla servicen. Alla fuktade delar är 316L rostfritt stål.

Efter godkännande började produktionen med strikt efterlevnad av kvalitetsstandarder. Alla 316L-material genomgick PMI-testning före bearbetning. Svetsoperationer utfördes med TIG med argonback-rening för att förhindra oxidation, följt av ytpassivering. Bearbetningsnoggrannheten hölls inom 0,03 mm TIR, och alla roterande enheter var dynamiskt balanserade enligt ISO 1940 G2.5-standarderna.

Tryck-lagerkomponenter testades hydrostatiskt vid 1,5× designtrycket (60 bar). Dimensions- och monteringsinspektioner utfördes vid flera kontrollpunkter, vilket säkerställer koncentricitet och korrekta spelrum. Varje pump genomgick ett rotationstest utan -belastning och kontroll av elektrisk isolering innan den gick till slutmontering.

Mekanisk montering

• Stegstapling: varje impeller, diffusor och hylsa mättes och registrerades; Spelet mellan pumphjul och diffusor ställdes in per spec.
• Rotorkonstruktion: slitringarna mäts och matchas; axiell flottör konfigurerad; nycklar anpassade till tolerans.
• Lagerinstallation: uppvärmd montering för att undvika brinelling; förladdning verifierad genom slutspelsmätning.
• Mekanisk tätning: patrontätning installerad med inställningsklämmor; tätningskammarens spolning bibehålls.
• Utloppshuvud och bas: modulär ram anpassad till datum; lyftöglor verifierade och märkta.

El & Regler

• Motorkabeldragning: fasföljd verifierad; isolationsresistans > 100 MΩ @ 500 V.
• Instrumentering: tryckuttag vid sug/utlopp, PT100 på lager och vibrationspickuper monterade vid DE/NDE.
• Styrlogik: stöder alternerande drift, parallellförstärkning, mjukstart/VFD och skyddande förreglingar (torrkörning, övertemperatur, övervibration).

Laserjustering

• Kalluppriktning utförd med laserverktyg; slutlig offset Mindre än eller lika med 0,03 mm och vinkling inom tolerans.
• Värmetillväxtkompensation dokumenterad för varmjustering på plats.

1) Kontroller före test

• Olje-/fettnivåer bekräftade; kopplingar skyddade; alla mätare kalibrerade (spårbara certifikat).
• Sug översvämmat, systemet ventilerat; rotation verifierad; nödstopp testat.

2) Hydraulisk prestandakurva Verifiering

Varje vertikal flerstegs centrifugalpump testades över flera punkter för att kartlägga H‑Q-kurvan. Representativa resultat:
• 70 % flöde (~140 m³/h): tryckhöjd ≈ 41,5 bar; effektivitet inom förutsagt band.
• 100 % flöde (~190 m³/h): tryckhöjd ≈ 38,2 bar; strömförbrukning nominell; BEP nära tjänst.
• 120 % flöde (~225 m³/h): tryckhöjd ≈ 34,6 bar; stabil drift, ingen kavitationsdebut.
Resultaten låg inom ±3 % av designförutsägelser.

3) Tryckintegritet och läckage

• Hydrostatiskt test vid 60 bar i 30 minuter på hölje och utloppsrör -inget läckage eller permanent deformation.
• Statiskt grepp på mekanisk tätning: torr inspektion efter test bekräftade noll synligt läckage.

4) Vibrations- och akustiska gränser

• Vibration: Mindre än eller lika med 4,3 mm/s vid 100 % drift (ISO 10816-kompatibel).
• Buller: < 85 dB(A) @ 1 m; lagertemperaturer stabila genomgående.

5) NPSH & kavitationsmarginal

• Med inducerad suglyft och strypta tester överskrids tillgänglig NPSH som krävs med mer än eller lika med 1,0 m. Ingen kavitationssignatur i vibrationsspektrum.

6) Uthållighet & Parallelllöpning

• Kontinuerlig körning: 3 timmar vid tjänst med periodiska avläsningar var 15:e minut-tryck, flöden, vibrationer, alla lagertemperaturer stabila.
• Parallellt läge: både CDLF200-6 och CDH200-6 drivs samtidigt; samlingsrörets tryckstabilitet och flödesdelning verifierad.
• Förreglingar: torrkörning, övervibration, övertemperatur och nödavstängning testade och registrerade.

Leveranser

• FAT-rapport (H‑Q-data, vibrationsloggar, mätarkalibreringsblad), HD-testvideor (montering + prestanda) och underhållschecklista.

Före packning besökte kunden vår fabrik i Kina för inspektion före-försändelsen. Tillsammans med våra ingenjörer granskade de mekanisk konstruktion, ytfinish och testrekord. Slumpmässiga trycktester upprepades på-webbplatsen. Beställaren uttryckte stor tillfredsställelse med byggkvaliteten och dokumentationens fullständighet.

 

Med tanke på den totala vikten (~3,5 ton) och fotavtryck var full monteringssändning opraktisk. Varje vertikal flerstegs centrifugalpump packades separat i anpassade ISPM-15 trälådor med förstärkta baser. Skyddsåtgärder inkluderade VCI-omslag, torkmedel, fuktindikatorer och stöt-/lutningsmonitorer. Elektriska terminaler förseglades; alla lådor var tydligt märkta med serienummer, bruttovikt och hanteringssymboler. Dokumentation-FAT-rapporter, materialcertifikat, installationsritningar och manualer-medföljde försändelsen.

 

Vi tillhandahåller en snabbstartsguide, rekommenderad reservdelslista, smörjschema och inriktningsinstruktioner. För platsarbete erbjuder vi livevideosupport för återmontering och första start. SAT (Site Acceptance Test) kan upprepa duty-pointverifiering, parallellkoppling och larmlogikkontroller.

CDLF200-6 + CDH200-6-lösningen med dubbla pumpar klarade de erforderliga målen på 180–200 m³/h och 36–40 bar med en robust design som kan underhållas. Projektet visar vår förmåga att leverera skräddarsydda vertikala flerstegspumpsystem med högt tryck för vattenbehandlingstillämpningar.