Наименьшее достижимое давление водокольцевого насоса определяется не точностью обработки насоса, а температурой рабочей воды. Как только давление опускается до давления насыщенного пара, соответствующего температуре воды, жидкостное кольцо внутри насоса начинает самопроизвольно испаряться, водяная плёнка больше не уплотняет, и быстрота действия падает до нуля. Большинство летних сообщений с объектов о «цикл стал длиннее, насос не сломан» сводятся именно к этому.
На пищевом вакуумном быстром охладителе он отвечает только за одну стадию: первые несколько минут после загрузки горячей пищи при 90°C в камеру, когда скорость испарения сосредоточена, и материал отводится от 90°C примерно до 50°C. После этого работу принимают водоуловитель и пластинчато-роторный насос.
Его роль на быстром охладителе
Фактически поставленный CVF-600W (600 кг за партию, камера 3,2 м³) оснащён водокольцевым насосом 2BV5131 (11 кВт), который работает с 0 до 5 минут, чтобы снизить температуру материала с 90°C до 50°C; затем пластинчато-роторный насос типа 300 (7,5 кВт) вместе с водоуловителем YXEV-20 доводит её с 50°C до 15°C, а вся партия занимает 18–22 минуты.
Причина, по которой на этой стадии не используется сразу пластинчато-роторный насос, в том, что паровая нагрузка от материала при 90°C сосредоточена; попадая в камеру пластинчато-роторного насоса, она поглощается маслом насоса, масло быстро становится молочным, и быстрота действия падает. Водокольцевой насос использует воду в качестве поршня, не содержит масла, и водяной пар, попадая в него, просто добавляется к воде. Цена этого — необходимость дополнительного водяного контура, а его быстрота действия ограничена температурой воды.
Камера пищевого вакуумного быстрого охладителя, нержавеющая стальная дверь с полноразмерной ручкой (проект готовой пищи в Таиланде, перед отгрузкой в августе 2026)
Температура воды задаёт его нижний предел
Предельное давление водокольцевого насоса — это давление насыщенного пара, соответствующее температуре рабочей воды. Эту зависимость можно посмотреть напрямую:
| Температура рабочей воды | Давление насыщенного пара воды | Диапазон, который нельзя откачать при этой температуре воды |
|---|---|---|
| 10°C | 1,23 кПа | ниже 1,2 кПа |
| 15°C | 1,71 кПа | ниже 1,7 кПа |
| 20°C | 2,34 кПа | ниже 2,3 кПа |
| 25°C | 3,17 кПа | ниже 3,2 кПа |
| 30°C | 4,25 кПа | ниже 4,2 кПа |
| 35°C | 5,63 кПа | ниже 5,6 кПа |
| 40°C | 7,38 кПа | ниже 7,4 кПа |
Эта таблица объясняет две вещи.
Во-первых, почему точка переключения установлена на 10 кПа. 10 кПа соответствует температуре насыщения воды около 45,8°C; к этому моменту материал только что опустился до 45–50°C, и водокольцевой насос не может удерживать давление ниже, поэтому работа передаётся водоуловителю и пластинчато-роторному насосу, что соответствует процессу. Две ступени насосов — это параллельная схема, и порядок трубопроводов нельзя менять местами; это рассмотрено в Логика конфигурации двухступенчатого охлаждения.
Во-вторых, почему летом циклы становятся длиннее. На объектах, где градирня подаёт воду 32/37°C, рабочая вода имеет температуру 30–35°C, нижний предел водокольцевого насоса повышается до 4–6 кПа, и стадия черновой откачки должна работать на одну-две минуты дольше. Это не неисправность насоса; температура воды выросла. Чтобы стадия черновой откачки оставалась стабильной, подавайте в насос воду из подачи градирни, не направляйте обратную воду напрямую в циркуляцию и поддерживайте непрерывную подачу свежей охлаждающей воды. Для проекта класса 600 кг подпиточная вода составляет около 2,0 м³/ч (одноступенчатый водокольцевой насос, например 2BV5061).
Две камеры быстрого охладителя рядом, справа шкаф с вентиляционными жалюзи и панелью управления (тот же проект)
Четыре типа проблем на объектах, все связаны с водой
Нехватка воды, отключение воды. Жидкостное кольцо не может сформироваться, насос работает всухую, быстрота действия близка к нулю, а торцевые поверхности изнашиваются. Последовательность пуска должна быть записана в процедуру эксплуатации: сначала вода, затем пуск насоса.
Накипь. Жёсткая вода наращивает накипь в зазоре между рабочим колесом и корпусом насоса; зазор растёт, и быстрота действия падает год за годом. Клиенты обычно описывают это как «через два-три года та же камера откачивается всё дольше и дольше»; поиск утечек ничего не находит, и только при вскрытии насоса видна накипь. Средство — умягчённая вода или периодическая очистка в соответствии с качеством воды.
Кавитация. Принудительная работа водокольцевого насоса вблизи давления насыщенного пара температуры воды вызывает локальное испарение жидкостного кольца, потрескивание внутри насоса и точечную эрозию рабочего колеса. Стадия черновой откачки быстрого охладителя работает при высокой температуре и обычно не достигает этого; откачка им ниже 2 кПа приведёт к этому.
Зимнее замерзание и растрескивание. Вода в водокольцевом насосе проточная. Когда температура окружающей среды ниже 0°C и насос остановлен более чем на 1 час, воду внутри насоса необходимо слить. На северных объектах, где насос останавливают без слива, треснувшие корпуса и рабочие колёса — частая причина возвратов в ремонт.
Есть также последовательность остановки: после остановки водокольцевого насоса жидкостное кольцо падает обратно, и вода из трубопроводов может быть засосана обратно. Установите пневматический или дроссельный клапан на входе насоса; сначала закройте клапан, затем сбросьте вакуум. График планового технического обслуживания см. в Руководстве по обслуживанию вакуумного охлаждающего оборудования.
Две ситуации, когда водокольцевой насос использовать не следует
Там, где на объекте нет ни водоснабжения, ни водоотведения, необходимо добавить водяной бак для циркуляции, и затраты на эксплуатацию и обслуживание соответственно возрастают; там, где требуется длительное удержание вакуума и вода не должна перетекать обратно при остановке насоса, водокольцевой насос не является удерживающим насосом.
Наоборот, вакуумный предохладитель для фруктов и овощей загружается при температуре окружающей среды с небольшой паровой нагрузкой, и стандартная конфигурация использует непосредственно пластинчато-роторный насос без водокольцевого насоса. Это одна из разделительных линий между предохладителями и быстрыми охладителями на вакуумной стороне; подтверждение этого момента на этапе подбора может сэкономить целый водяной контур. Конфигурации быстрых охладителей по размеру партии см. в Пищевой вакуумный быстрый охладитель.