Насосы для ГОК и обогатительных фабрик

С чего начинают подбор насоса для ГОК: плотность пульпы, а не паспортная подача

Насос для ГОК подбирают по плотности пульпы и крупности твёрдого, а расход смотрят вторым номером. Причина простая: паспортная кривая Q-H любого центробежного насоса снята на чистой холодной воде, а на обогатительной фабрике через рабочее колесо идёт смесь воды с рудным материалом. Методику таких испытаний задаёт ГОСТ ISO 9906-2015 «Насосы динамические. Гидравлические испытания. Классы точности 1, 2 и 3» — испытывают на воде, эксплуатируют на пульпе. Разрыв между этими состояниями и есть главный источник ошибок подбора в горнодобывающей промышленности.

FANCY закрывает задачи ГОК тремя сериями, и распределены они не по мощности, а по составу среды. Погружные шламовые FANCY KBD и FANCY KBS работают там, где есть абразив: колесо, перемешивающий механизм и входная пластина у них выполнены из высокохромистого сплава. Насос двустороннего входа FANCY FSC стоит на осветлённой воде оборотного цикла, где абразива уже почти нет, зато расход велик. В сумме это 653 типоразмера: 4 модели KBD, 5 моделей KBS и 644 модели FSC.

Дальше выбор сужает конкретный передел. Зумпф мельницы, питание гидроциклонов, приямок под сгустителем, карта намыва и оборотное водоснабжение — пять узлов с разной плотностью и крупностью частиц. Ниже разобран каждый: среда, серия FANCY и цифры из каталога завода.

Зумпфы мельниц и классификаторов на обогатительной фабрике: постоянный абразив

В зумпф мельницы ставят погружной шламовый насос с агитатором — другого рабочего решения тут нет. Пульпа после мельницы плотная, с крупным твёрдым, и за смену простоя материал ложится на дно и уплотняется — насос потом работает вхолостую или срывается по току. У серии FANCY KBD четыре типоразмера: 15–60 м³/ч при напоре 11–20,5 м и мощности 1,5–3,7 кВт, все на 2900 об/мин.

Перемешивающий механизм у KBD стоит под колесом и раскручивает придонный слой раньше, чем начнётся всасывание. Материал у него тот же, что у колеса, — высокохромистый сплав, а не чугун: деталь работает прямо в абразивной зоне и изнашивается вместе с крыльчаткой. Габариты у ряда компактные: KBD22.2 имеет высоту 522 мм при диаметре корпуса 216 мм, KBD33.7 и KBD43.7 — 642 мм при 252 мм. Для тесного зумпфа между фундаментом мельницы и стенкой это важнее подачи.

Классификатор даёт пульпу другого состава: песковая фракция тяжелее слива, и подача требуется выше. Здесь переходят на FANCY KBS — 60–200 м³/ч, напор 10–24 м, мощность 4–22 кВт при 1450 об/мин. Пониженные обороты в этой серии не случайность, а расчёт: окружная скорость колеса напрямую определяет скорость истирания на минеральной взвеси, и 1450 об/мин против 2900 у KBD дают проточной части заметно больший ресурс при той же среде обогащения.

Питание гидроциклонов на ГОК: ровная рабочая точка и запас на износ

Гидроциклон разделяет материал по крупности напором на входе, поэтому насос питания на ГОК обязан держать расход и давление ровно. Провалилось давление — граница разделения поплыла, слив унёс крупное, пески забрали мелочь. Обогащение при этом теряет извлечение, и потеря эта скрытая: оборудование внешне работает. Из зумпфа перед батареей циклонов пульпу подают серии FANCY KBS и FANCY KBD, а типоразмер выбирают так, чтобы рабочая точка легла в середину кривой, а не на её край.

Износ колеса гарантированно сдвигает эту точку вниз. По заводским кривым модель 200KBS415 при закрытой задвижке даёт 22 м напора и уходит по подаче до 370 м³/ч, а 200KBS422 на том же патрубке DN 200 — 32 м и те же 370 м³/ч. Разница в 10 м напора между соседними типоразмерами и есть тот запас, который через сезон работы на абразиве съедает истирание проточной части. Брать модель впритык к расчёту на ГОК не стоит.

Третья деталь — входная пластина. В конструкции KBS она вынесена отдельной позицией и выпускается в двух исполнениях: из высокохромистого сплава и из чугуна. Пластина принимает истирание у входа в колесо и меняется отдельно от крыльчатки: дешёвая деталь защищает дорогую, и насосы этого типа на обогатительной фабрике ремонтируют именно так.

Сгустители и осадок обогатительной фабрики: мощность считают по плотности

Сгущённый продукт тяжелее исходной пульпы, и мощность на валу растёт вместе с плотностью — это первое, что проверяют на ГОК при подборе насоса под сгуститель. Расчёт по чистой воде даст заниженную цифру, двигатель пойдёт с перегрузкой, а защита будет отключать агрегат по току в самый неподходящий момент. Резерв мощности закладывают выбором типоразмера, а не «округлением вверх».

Пара соседних моделей серии FANCY KBS показывает, как это устроено в ряду. Модели 200KBS415 и 200KBS422 стоят на одном патрубке DN 200 и дают одинаковые 200 м³/ч, но первая — при напоре 16,2 м и мощности 15 кВт, вторая — при 24 м и 22 кВт. Масса тоже разная: 278 против 434 кг, высота корпуса 980 против 1200 мм. Для узла разгрузки сгустителя, где плотность держится высокой постоянно, берут вторую.

Электрическая часть в этих сериях защищена ступенчато, и ступени привязаны к мощности. Защита двигателя предусмотрена для моделей 4–11 кВт, тепловая защита обмотки статора — для 15–37 кВт, а датчик влаги в масляной камере поставляется опцией начиная с 22 кВт. Датчик влаги на обогатительной фабрике полезнее прочих: он ловит пробой уплотнения раньше, чем вода дойдёт до обмотки, и насос уходит в плановый ремонт, а не в аварию.

Хвостовое хозяйство ГОК: критическая скорость важнее напора

Пульпопровод хвостов проектируют от скорости потока, а не от напора насоса. Критическая скорость — та, ниже которой твёрдое перестаёт держаться во взвеси и ложится на нижнюю образующую трубы. Дальше процесс идёт лавиной: живое сечение уменьшается, сопротивление растёт, расход падает, осаждение ускоряется. Промывка забитой нитки на ГОК стоит дороже любого запаса по мощности, заложенного на этапе проекта.

Погружные насосы FANCY работают на подающем конце этой схемы — из зумпфа в нитку или на перекачную станцию. Серия KBS даёт 60–200 м³/ч при напоре 10–24 м, и по заводским кривым верхние типоразмеры 200KBS415 и 200KBS422 выходят на 370 м³/ч. Для длинного магистрального пульпопровода одного погружного насоса мало — там нужна последовательная схема с перекачными станциями, и это отдельный проектный расчёт, а не подбор по каталогу.

Хвостохранилище относится к гидротехническим сооружениям, и проектируют его по СП 58.13330.2019 «Гидротехнические сооружения. Основные положения». Требования промышленной безопасности к объектам переработки твёрдых полезных ископаемых заданы федеральными нормами и правилами «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых», утверждёнными приказом Ростехнадзора. Насосное оборудование площадки — часть поднадзорной этим документам технологической схемы.

Оборотное водоснабжение обогатительной фабрики: тысячи кубометров в час

Осветлённая вода возвращается из хвостохранилища в процесс, и расход здесь на порядок больше, чем на любом шламовом узле обогатительной фабрики. Абразива в этой воде почти нет — твёрдое осело в отстойной зоне, — зато объём требует насоса другого класса. Ставят насос двустороннего входа: вода заходит в рабочее колесо с двух сторон сразу, осевые силы на валу гасятся взаимно, и подшипниковый узел на круглосуточной работе нагружен меньше, чем у консольной конструкции той же подачи.

Серия FANCY FSC построена именно так. В ряду 644 типоразмера: подача 76–9000 м³/ч, напор 4–221 м, мощность 2,2–2800 кВт, патрубки от 125×80 до 900×900 мм. Корпус рассчитан на рабочее давление до 25 бар. Ряд разнесён по четырём скоростям вращения, и каждая закрывает свой класс задач: 96 моделей на 2970 об/мин работают в диапазоне 108–820 м³/ч, 330 моделей на 1480 об/мин — 76–4200 м³/ч, 160 моделей на 980 об/мин — 1376–6500 м³/ч, а 58 самых тихоходных на 740 об/мин — 4505–9000 м³/ч.

Для фабричного оборотного цикла обычно нужен средний участок этого ряда. В диапазоне 300–1500 м³/ч доступно 200 моделей FSC, в диапазоне 1500–4000 м³/ч — 176 моделей. Конкретные примеры: FSC250-390/4 даёт 1070 м³/ч при напоре 40 м и мощности 160 кВт на 1480 об/мин, FSC350-450/4 — 2850 м³/ч при 49 м и 500 кВт, а FSC400-580M/4 — 3170 м³/ч при 82 м и 1000 кВт. Верх ряда занимают тихоходные исполнения: FSC700-830/8 подаёт 9000 м³/ч при 44 м и 1400 кВт.

Осевой разъём корпуса — вторая причина, по которой FSC ставят на фабричное водоснабжение. Корпус разделён горизонтальной плоскостью по оси вала: верхнюю половину снимают и достают ротор целиком, не разбирая обвязку. Ревизия колеса на агрегате мощностью 1400 кВт становится работой на месте, а не демонтажом узла.

Дренаж корпусов и приямки обогатительной фабрики: абразив тот же, объём меньше

Полы корпусов обогатительной фабрики моют ежесменно, и смывы несут тот же минеральный песок, что и основной технологический поток, только концентрация ниже. Регулярная ошибка — ставить в такой приямок обычный дренажный насос, как в подвал жилого дома: колесо из серого чугуна на песчаной воде стачивается за недели.

Младшие типоразмеры шламовых серий закрывают эту задачу без переплаты за производительность. Модель FANCY KBD21.5 даёт 15 м³/ч при напоре 14,5 м и мощности 1,5 кВт, весит 41 кг и подключается патрубком DN 50. Модель KBD22.2 — 18 м³/ч при 19,5 м и 2,2 кВт, масса 44 кг, тот же DN 50. Если приток больше, берут KBD43.7: 60 м³/ч при 11 м и 3,7 кВт с патрубком DN 100. Все три — с агитатором и колесом из хромистого сплава.

Есть на обогатительной фабрике и точки, где абразива действительно нет: ливневые приямки на площадке, подвал административного корпуса, аварийная откачка после дождя. Для них хватает дренажной серии FANCY WQ с подачей 7–2000 м³/ч, напором 7–112 м и мощностью 0,75–315 кВт — чугунное колесо, вал из нержавеющей стали AISI 304, уплотнение SiC/SiC/SS304, двигатель класса изоляции F со степенью защиты IP 68 и допустимой температурой среды 40 °C. Платить за хромистый сплав там, где нет песка, смысла нет.

Рабочее колесо и агитатор шламовых насосов FANCY для ГОК

Ресурс насоса на ГОК определяет материал рабочего колеса, и высокохромистый сплав здесь не маркетинговая строка, а конструктивная необходимость. Минеральные частицы руды твёрже обычного серого чугуна, и на постоянном потоке пульпы чугунная крыльчатка теряет геометрию лопастей за недели. Вместе с геометрией уходит напор: кривая Q-H проседает, рабочая точка сползает, расход в узле падает без единой аварии.

Из высокохромистого сплава в сериях FANCY KBD и FANCY KBS выполнены три детали сразу — рабочее колесо, перемешивающий механизм и входная пластина. Именно они принимают на себя абразив. Остальная конструкция подобрана по тому же принципу разумной достаточности: корпус насоса, напорный патрубок, верхняя крышка, корпус подшипника и корпус двигателя отлиты из чугуна с катафорезным покрытием, вал выполнен из нержавеющей стали 420, уплотнение — механическое, с парой трения SiC/SiC и деталями из стали 304.

Агитатор в этих сериях — не опция: он сидит на том же валу и вращается всегда, когда работает насос. Задача одна — поднять осевший материал во взвешенное состояние перед входом в колесо. При прерывистой откачке, обычной для приямков обогатительной фабрики, это единственный способ гарантированно пустить KBD или KBS после паузы.

Пара трения из карбида кремния подобрана под ту же среду. Карбид кремния держит истирание твёрдыми частицами заметно дольше графитовой пары, которую ставят на чистой воде, и для пульпы обогащения это принципиально: уплотнение работает в зоне, куда взвесь проникает вместе с перекачиваемой жидкостью.

Конструкция и материалы насосов FANCY на обогатительной фабрике

Материалы в насосах FANCY для ГОК распределены по зонам контакта со средой, а не назначены сплошь. Детали в потоке пульпы — из износостойкого сплава, детали за его пределами — из чугуна с антикоррозийным покрытием. Обе серии, KBD и KBS, — насосы вертикального исполнения: насос опускают в зумпф, и высота корпуса от 522 до 1200 мм прямо определяет, встанет ли он в конкретный приямок.

Ведомость деталей серии KBS насчитывает больше двадцати позиций. Из них в проточной зоне работают четыре: рабочее колесо, перемешивающий механизм, входная пластина и сетчатый фильтр на входе, выполненный из стали. Ротор с валом из нержавеющей стали AISI 420, шарикоподшипники, механическое уплотнение и уплотнение масляной камеры образуют приводную группу. Отдельными позициями идут защита двигателя, тепловая защита обмотки и датчик влаги — по ним и различают исполнения разных мощностей.

У серии FSC конструктивный набор другой, потому что другая задача. Корпус отливается из двух материалов: серый чугун HT250 стоит у 484 моделей ряда, высокопрочный QT500 — у 160, и второй ставят на напорные исполнения, где давление в корпусе выше. Диапазон мощности моделей с корпусом QT500 — 30–2800 кВт при напоре 23–221 м. Рабочее колесо двустороннего входа выполняется из нержавеющей стали или бронзы, вал — из стали 40Cr, уплотнение Eagleburgmann, подшипники SKF. Износная пластина в этой конструкции графитовая.

Разница подхода принципиальна. В KBD и KBS износостойкий сплав вынесен в проточную часть, потому что среда абразивная. В FSC проточная часть нержавеющая или бронзовая, а прочность заложена в корпус: среда чистая, но давление доходит до 25 бар, а подача — до 9000 м³/ч.

КПД насосов на оборотном водоснабжении ГОК: где считают электроэнергию

КПД на оборотном водоснабжении ГОК — это ежемесячный счёт за электроэнергию, а не строка в паспорте. Насос фабричного оборотного цикла работает круглосуточно, и пять процентов КПД на агрегате мощностью 1400 кВт превращаются в 70 кВт постоянной разницы. За год такая разница окупает не одну ревизию.

Мы посчитали максимальный КПД по заводским кривым всех 644 моделей серии FANCY FSC. Картина получилась показательная: 324 модели ряда выходят на 85 % и выше, 523 модели — на 80 % и выше. Лучший результат у FSC700-870/8 — 91,8 % при подаче 6500 м³/ч, напоре 53 м и мощности 1250 кВт. Рядом идёт FSC700-995/8 с 91,3 % на 9000 м³/ч и FSC600-810/6 с 89,9 % на 6500 м³/ч при напоре 78 м.

Скорость вращения влияет на этот показатель системно. Медиана максимального КПД по группам такая: 88,0 % на 740 об/мин, 87,0 % на 980 об/мин, 85,7 % на 1480 об/мин и 74,5 % на 2970 об/мин. Вывод для оборотного водоснабжения фабрики прямой: если расход позволяет взять исполнение на 740 или 980 об/мин, оно окупится эксплуатацией, даже когда дороже быстроходного на старте.

Кавитационный запас на ГОК: отметка оси насоса и уровень в зумпфе

Кавитационный запас проверяют по минимальному уровню жидкости, а не по среднему — на ГОК уровень в приёмной ёмкости гуляет вместе с режимом фабрики. Если требуемый запас не обеспечен, в области входа в колесо начинают схлопываться паровые каверны, и поверхность лопастей выкрашивается. Эффект накладывается на абразивный износ, и разобраться постфактум, что именно съело колесо, почти невозможно.

В каталоге FANCY кривая требуемого кавитационного запаса приведена по конкретным моделям, а не по серии целиком: у FSC она есть для 173 типоразмеров. Разброс по ряду большой. Тихоходный FSC700-830/8 требует 5,90–8,60 м по рабочему диапазону, FSC600-810/6 — 6,91–11,49 м, а быстроходный FSC150-280/2 на 2970 об/мин доходит до 19,85 м. Последнему сухое всасывание противопоказано — ему нужен подпор.

Порядок действий на станции оборотного водоснабжения ГОК такой. Сначала смотрят требуемый запас типоразмера на расчётной подаче — у FSC600-810/6 это 6,91–11,49 м. Потом считают доступный запас по минимальной отметке уровня в приёмной камере. И только после этого назначают отметку оси агрегата: от неё зависит объём земляных работ.

Какую серию FANCY ставить на ГОК и обогатительной фабрике

Выбор серии на обогатительной фабрике определяют два вопроса: есть ли в среде абразив и какой нужен расход. Всё остальное — подбор типоразмера внутри ряда по кривой Q-H. Ниже сводка по трём сериям, которые применяют на ГОК, с паспортными диапазонами из каталога завода.

Короткий алгоритм выглядит так. Пульпа с твёрдым и приямок глубиной до нескольких метров, расход до 60 м³/ч — FANCY KBD. Пульпа с расходом от 60 до 200 м³/ч и непрерывный режим — FANCY KBS с его 1450 об/мин. Осветлённая вода оборотного цикла с расходом от сотен до тысяч кубометров в час — FANCY FSC, со скоростью вращения, выбранной по требуемому напору.

Полный ряд абразивостойких моделей с кривыми лежит в разделе шламовых насосов, погружные дренажные и фекальные серии — в разделе погружных насосов. Если тот же парк оборудования обслуживает не только фабрику, но и добычу, посмотрите подборки для карьеров и шахт: часть типоразмеров совпадает напрямую.

Чего насосы FANCY на обогатительной фабрике не закрывают

Границы применения честнее обозначить прямо, чем обнаружить их на объекте. Серии FANCY KBD и KBS — погружные насосы для зумпфов, приямков и перекачки на коротком плече. Магистральный пульпопровод хвостов длиной в километры они не обслуживают: там нужна схема с последовательными перекачными станциями и отдельным гидравлическим расчётом по всей нитке.

Второе ограничение — температура и глубина. По даташиту завода KBD рассчитан на погружение до 25 м, KBS — до 15 м, температура среды у обеих серий ограничена 40 °C. Перекачивание горячих растворов гидрометаллургического передела, где температура выше, этими сериями не закрывается.

Третье — химия. Хромистый сплав выбран под абразив, а не под химически агрессивную среду. Для кислых растворов выщелачивания и реагентных линий обогащения смотрят нержавеющие серии: например, FANCY FZ с корпусом и колесом из стали AISI 304 или AISI 316, подачей 12–320 м³/ч, напором 19–72 м, мощностью 1,1–90 кВт и стандартной рабочей температурой до 120 °C. Это уже другая задача и другой раздел каталога.

Типичные ошибки при подборе насосов для ГОК

Первая ошибка — считать насос по воде, а ставить на пульпу. Плотность среды прямо влияет на потребляемую мощность, и агрегат, подобранный по паспортной кривой без поправки, уходит в перегрузку. Закладывайте запас типоразмером: в серии FANCY KBS соседние 200KBS415 и 200KBS422 дают одинаковые 200 м³/ч, но разведены по мощности 15 и 22 кВт.

Вторая ошибка — экономия на материале проточной части. Разница между чугунным колесом и колесом из высокохромистого сплава окупается за сезон: чугун на минеральной взвеси теряет геометрию лопастей, а вместе с ней уходит напор. Проверяется просто — сравните фактический расход в узле с паспортным через полгода работы.

Третья ошибка — ставить насос без агитатора туда, где среда успевает осесть. Приямок под сгустителем, зумпф остановленной мельницы, карта намыва в межсезонье — шлам уплотняется за сутки простоя. Механизм в KBD массой 41–70 кг и KBS массой 119–434 кг решает вопрос конструктивно, а ручная расчистка приямка стоит дороже разницы в цене оборудования.

Четвёртая ошибка — подбирать насос оборотного водоснабжения по максимуму паспортного КПД, а не по рабочей точке. Модель с максимумом 90 %, работающая на трети номинальной подачи, проигрывает модели с максимумом 85 %, попавшей в свою точку. В ряду FSC 324 модели из 644 выходят на 85 % и выше — задача подбора состоит в том, чтобы найти среди них ту, чей рабочий участок совпадает с режимом фабрики.

Электропитание, поставка и гарантия на насосы FANCY для ГОК

Крупный насос обогатительной фабрики нередко питается не от 380 В, а от высоковольтной сети, и это меняет компоновку всей насосной. В ряду FANCY FSC 410 моделей рассчитаны на 380 В, а 234 модели — на 6000 В, причём высоковольтные исполнения занимают диапазон мощности 315–2800 кВт. Граница закономерна: агрегат мощнее примерно трёхсот киловатт на низком напряжении потребует токов, при которых силовой кабель и коммутационная аппаратура выходят дороже самого перехода на 6 кВ.

Комплектация FSC разведена в каталоге на две позиции: насос отдельно и насос вместе с двигателем и опорной рамой. При реконструкции насосной ГОК, где двигатель ещё в строю, первый вариант экономит бюджет, а для нового строительства берут агрегат в сборе. Погружные KBD и KBS поставляются моноблоком — двигатель и гидравлическая часть у них единое целое, агитатор встроен и отдельной строкой не заказывается. Требования безопасности к насосам и насосным агрегатам установлены в ГОСТ 31839-2012 «Насосы и агрегаты насосные для перекачки жидкостей. Общие требования безопасности».

Паспортные данные каждого типоразмера — подача, напор, мощность, обороты, масса, материалы и габариты — берутся из технической документации производителя и совпадают с каталогом завода. Для KBD и KBS приведены и монтажные размеры: высота корпуса от 522 мм у KBD22.2 до 1200 мм у 200KBS422, диаметр от 216 до 528 мм. Сверьте их с приямком до заказа, а не после доставки.

Наличие типоразмера, срок поставки и цену на серии KBD, KBS и FSC уточняйте по каталогу fancy-pro.ru или у специалистов ООО «МВК-СПБ»: у FSC цена зависит от комплектации, у погружных серий — от исполнения по питанию. Гарантийные условия и срок указаны в паспорте, который идёт вместе с насосом; абразивный износ проточной части при работе за пределами паспортных условий в гарантию не входит. Пришлите плотность пульпы, крупность твёрдого, требуемый расход и геометрию узла — по этим четырём цифрам серия и типоразмер определяются однозначно.