ANSI/AWWA E200-2023
Винтовые дозирующие насосы для химикатов

Стандартный №

ANSI/AWWA E200-2023

Дата публикации

2023

Разместил

American Water Works Association (AWWA)

Последняя версия

ANSI/AWWA E200-2023

сфера применения

Обзор стандарта и технологическое развитие

ANSI/AWWA E200-23 — новейший стандарт Американской ассоциации водопроводных сооружений для винтовых насосов для дозирования химикатов, официально вступивший в силу 1 октября 2023 года. Этот стандарт заменяет первое издание, опубликованное в 2018 году, и знаменует собой комплексное обновление технических требований отрасли водоподготовки к точному дозирующему оборудованию. Винтовой насос, насос прямого вытеснения, изобретенный пионером авиации Рене Муано в 1930 году, обеспечивает плавную подачу жидкости через специальную камеру между ротором и статором, что делает его особенно подходящим для чувствительных к сдвигу материалов и высокоточных дозирующих устройств.

---

Анализ основных технических требований

Совместимость материалов и химическая стойкость

В разделе 4.1 стандарта подробно описаны требования к химической стойкости, которым должен соответствовать материал насоса. Для высококоррозионных химикатов, обычно используемых при очистке воды, таких как гипохлорит натрия (NaOCl), хлорид железа (FeCl₃) и серная кислота (H₂SO₄), стандарт требует:

Тип материала	Применимые химикаты	Ограничение температуры	Особые требования
ЭПДМ-каучук	NaOCl, аммиак, уксусная кислота	Избегать замерзания	Низкая износостойкость
Нитриловый каучук (NBR)	Суспензия на масляной/водной основе	Нормальный температурный диапазон	Умеренный износ Устойчивость
Фторуглерод (FKM)	Широкий спектр химикатов	>0°C	Отличные характеристики при высоких температурах
Нержавеющая сталь 316	Кислые среды	Полный температурный диапазон	Широкий слой поверхности 0,8 мкм

В частности, стандарт прямо запрещает использование покрытий из твердого хрома или карбида вольфрама в применениях с NaOCl или Ca(OCl)₂, поскольку кислотные и щелочные среды могут воздействовать на подложку или покрытие. На поверхности ротора требуется «пищевое» покрытие толщиной 32 мкдюйма (0,8 мкм) для способствования образованию граничного слоя и снижения рабочего крутящего момента.

---

Ключевые технические параметры для проектирования насоса

Раздел 4.2 стандарта определяет основные параметры для проектирования насоса:

Производительность: Определяется количеством ступеней насоса. Максимальный рекомендуемый перепад давления для одноступенчатого насоса составляет 80-90 фунтов на квадратный дюйм (чистая жидкость). Производительность по давлению удваивается с каждой дополнительной ступенью. Для абразивных жидкостей количество ступеней необходимо увеличить для увеличения срока службы.

Объемный КПД: Требование составляет не менее 75%. Фактический КПД зависит от вязкости жидкости, сжатия ротора-статора и давления ступени. Скорость скольжения должна контролироваться в пределах 25% от скорости потока.

Рабочая скорость: Максимальная скорость ограничена 700 об/мин, а скорость сдвига составляет приблизительно 100 с⁻¹ сдвига на 100 об/мин.

Требования к NPSH: Доступный чистый положительный напор (NPSH_A) должен превышать требуемый чистый положительный напор (NPSH_R) насоса, особенно в конструкциях с большим шагом, где NPSH_R может быть немного выше.

---

Специальные требования к защите от деградации хлорамином

Раздел II.A стандарта специально посвящен деградации эластомеров под воздействием хлора и хлораминов. Исследования показали, что эластомерные материалы (такие как прокладки, уплотнения и седла клапанов) могут разрушаться под воздействием хлора или хлораминов. Степень этой деградации зависит от:

• Типа эластомерного материала
• Химической концентрации
• Площади контактной поверхности
• Размеров поперечного сечения эластомера
• Условий окружающей температуры

Деградация проявляется в виде набухания, потери эластичности или размягчения, поэтому тщательный выбор эластомерного материала требует рассмотрения с учетом конкретных условий применения каждого компонента системы водоснабжения.

---

Требования к системе привода и управлению

Конфигурация привода переменной скорости

Стандарты требуют, чтобы дозирующие насосы были оснащены приводами переменной скорости. Критическими точками производительности являются минимальная скорость и расход при полном номинальном давлении нагнетания. Для асинхронных двигателей с частотным приводом рабочая частота должна быть ниже 200 Гц, а для работы на низкой скорости (<5 Гц или 100 об/мин) требуется внешний вентилятор с постоянной скоростью.

Применение двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока экономичны и практичны в размерах с мощностью в несколько лошадиных сил, обеспечивают больший пусковой крутящий момент, чем двигатели переменного тока, и не требуют дополнительного охлаждения на низких скоростях. Однако следует помнить, что колебания напряжения сети переменного тока могут передаваться в напряжение постоянного тока.

Система управления с обратной связью

Для обеспечения предсказуемой производительности в комплекте VFD/двигатель требуется контур обратной связи. Этого можно добиться с помощью энкодера двигателя для поддержания постоянной скорости или с помощью векторного привода для поддержания скорости при изменяющихся нагрузках.

---

Защита от работы всухую

Винтовые насосы особенно подвержены повреждениям при работе всухую из-за компрессионной посадки между ротором и статором. Раздел 4.2.13 стандарта определяет различные защитные устройства: class='comparison-table'>Тип защитыПринцип работыПрименимые сценарииПреимущества и недостаткиТермисторОбнаруживает тепло, выделяемое недостаточной смазкой в статореВсе области примененияБыстрая реакция, сложная установкаДетектор присутствияОбнаруживает наличие жидкости во всасывающем трубопроводе перед насосомЧистая жидкостьПростой и надежный, может быть заблокированКонтур управления расходомМассовый расходомер + управление ПЛКТочность дозированиеВысокая точность, более высокая стоимость

Для всасывающих и подъемных установок рекомендуется установить обратный клапан или донный клапан, чтобы предотвратить обратный поток жидкости между циклами насоса. Если вас беспокоит засорение «контрольного» устройства, можно установить «гусиную шею» во всасывающем трубопроводе, чтобы гарантировать постоянное наличие жидкости в насосе.

---

Требования к заводским испытаниям и проверкам

В разделе 5 стандарта указаны заводские испытания, которые должен пройти насос:

Гидравлические испытания: проводятся в соответствии с соответствующими стандартами ANSI/HI

Испытания производительности: собранный насос испытывается в соответствии с требованиями ANSI/HI 3.6 (тип III или тип IV)

Проверка материала: эластомер должен пройти двухнедельное испытание погружением с изменением объема не более чем на 5% и изменением твердости не более чем на 10% (шкала Шора А)

---

Характеристики хранения и технического обслуживания

Кратковременное хранение (≤6 месяцев)

• Хранить в помещении или накрыть защитным чехлом
• Снять сливную пробку и смотровую крышку и полностью слить
• Ослабить сальник и ввести необходимое количество смазки
• См. инструкции производителя по хранению двигателя/привода.

Длительное хранение (>6 месяцев)

• Периодически вручную проворачивать насос на несколько оборотов, чтобы предотвратить «застревание» ротора в эластомере статора.
• Нанести ингибитор ржавчины на все неокрашенные чугунные и обработанные поверхности из углеродистой стали.
• Снять приводной ремень (если применимо).

---

Рекомендации по внедрению и передовой опыт

Разработка спецификаций закупок

Покупатели должны четко предоставить следующую информацию: стандартная версия, требования соответствия NSF/ANSI/CAN 61, сведения о нормативных требования, требования к образцам для испытаний эластомера, подтверждение размеров статора, требования к сертификату измерений качества и другие 15 конкретных параметров.

Стратегия выбора материала

Обратитесь к производителю насоса за экспертной консультацией по выбору наиболее подходящего материала эластомера на основе химического состава конкретного применения. Статор должен быть изготовлен не более трех лет назад, чтобы гарантировать стабильную работу эластомера.

Вопросы системной интеграции

Рассмотрите возможность установки изолирующего трансформатора или сетевого реактора для защиты системы от колебаний напряжения, обычных для коммерческих линий электропередачи переменного тока. Для применений, требующих точной скорости и расхода, рекомендуется система управления с обратной связью.

---

Развитие стандарта и будущие тенденции

Основные обновления в этой редакции включают: добавление языка, соответствующего Руководству Комитета по стандартам AWWA, и удаление требований к испытаниям на вибрацию, которые не применимы к Технической инструкции 14.6 Гидравлического института (HI). В связи с тем, что отрасль водоподготовки продолжает повышать требования к точности дозирования и подачи химических веществ, технология винтовых насосов будет продолжать развиваться в сторону повышения эффективности, интеллектуального управления и использования более экологичных материалов.

Отражая консенсус в отрасли, настоящий стандарт предоставляет единый технический ориентир для производителей, пользователей и регулирующих органов. Стандартизируя минимальные требования и передовой опыт, он гарантирует, что винтовые насосы для дозирования химических веществ будут обеспечивать надежную и удовлетворительную работу в системах водоподготовки и очистки сточных вод.

ANSI/AWWA E200-2023 Ссылочный документ

• ANSI/AWWA C207 Фланцы стальных труб для водопроводных систем, размеры от 4 до 144 дюймов (от 100 мм до 3600 мм)*， 2023-10-23 Обновление
• ANSI/AWWA C550 AWWA Стандарт для защитных внутренних покрытий на вентилях и гидрантах*， 2024-06-08 Обновление
• ASME B16.1 Фланцы труб из серого чугуна и фланцевые фитинги классов 25, 125 и 250
• ASME B16.5 Трубы, фланцы и фланцевые соединения: NPS 1/2 через NPS 24 Метрический/Дюймовый стандарт*， 2025-05-30 Обновление
• ISO 1629:2013 Каучук и латексы - Номенклатура
• ISO 9001:2015 Системы менеджмента качества. Требования
• NEMA MG 1 Двигатели и Генераторы
• NSF/ANSI/CAN 61 Компоненты системы питьевой воды –/effects на здоровье*， 2024-12-01 Обновление

ANSI/AWWA E200-2023 История

• 2023 ANSI/AWWA E200-2023 Винтовые дозирующие насосы для химикатов
• 2018 ANSI/AWWA E200-2018 Винтовые дозирующие насосы для химикатов

Специальные темы по стандартам и нормам

стандарты и спецификации