Seadmete projekteerimisel peab projekteerimisinstituut kindlaks määrama pumba eesmärgi ja jõudluse ning valima pumba tüübi. Seda valikut tuleb kõigepealt alustada pumba tüübist ja vormist. Milliseid põhimõtteid tuleks siis pumba valimisel järgida? Mis on aluseks?
Pumba valiku alus
Pumba valimisel tuleks lähtuda viiest aspektist, lähtudes protsessi vooluhulgast ning veevarustuse ja äravoolu nõuetest, nimelt vedeliku tarnemaht, seadme kõrgus, vedeliku omadused, torujuhtme paigutus ja töötingimused.
1. Voolukiirus
Voolukiirus on pumba valiku üks olulisi jõudlusandmeid, mis on otseselt seotud kogu seadme tootmisvõimsuse ja tarnevõimsusega. Näiteks saab projekteerimisinstituut protsessi kavandamisel arvutada pumba normaalse, minimaalse ja maksimaalse voolukiiruse. Pumba valimisel võetakse aluseks maksimaalne vooluhulk, võttes arvesse tavalist vooluhulka. Kui maksimaalset vooluhulka pole, võib maksimaalseks voolukiiruseks tavaliselt võtta 1,1-kordset normaalset vooluhulka.
2. Pea
Seadme süsteemi nõutav tõstekõrgus on veel üks oluline jõudlusandmed pumba valimisel. Üldjuhul kasutatakse valimiseks pead pärast veerise suurendamist 5%-10% võrra.
3. Vedeliku omadused
Vedeliku omadused hõlmavad vedela keskkonna nime, füüsikalisi omadusi, keemilisi omadusi ja muid omadusi. Füüsikaliste omaduste hulka kuuluvad temperatuur c, tihedus d, viskoossus u, tahkete osakeste läbimõõt ja gaasisisaldus keskkonnas jne. See hõlmab süsteemi kõrgust, efektiivse kavitatsioonivaru arvutamist ja sobiva pumba tüüpi: keemilised omadused viitavad peamiselt keemilisele söövitavusele ja vedela keskkonna toksilisus, mis on oluline alus pumba materjalide valikul ja millist tüüpi võllitihendit valida.
4. Torujuhtme paigutuse tingimused
Seadmesüsteemi torujuhtme paigutuse tingimused viitavad vedeliku kohaletoimetamise kõrgusele, vedeliku väljastuskaugusele, vedeliku väljastamise suunale, madalaimale vedelikutasemele imemise poolel, kõrgeimale vedeliku tasemele väljalaske poolel ning muudele andmetele ja torustiku spetsifikatsioonidele ja nende pikkusele, materjalid, toruliitmike spetsifikatsioonid, kogus jne, et arvutada süsteemi kõrgus ja kontrollida kavitatsioonivaru.
5. Töötingimused
Töötingimused sisaldavad palju sisu, näiteks vedeliku töö T, küllastunud auru jõud P, imemispoolne rõhk PS (absoluutne), tühjenduspoole anuma rõhk PZ, kõrgus merepinnast, ümbritseva õhu temperatuur, kas töö on katkendlik või pidev ja kas pumba asend on fikseeritud või liigutatav.
Nafta- ja keemiatööstus on rahvamajanduses väga olulisel kohal. Ka keemiliste protsesside pumbad kui peamised tugiseadmed äratavad üha enam tähelepanu. Millistele aspektidele tuleks keemiapumpade valikul keemiliste ainete keeruliste omaduste ja kasvavate keskkonnakaitsenõuete tõttu tähelepanu pöörata?
01. Korrosiooni mõju
Korrosioon on alati olnud keemiaseadmete üks tülikamaid ohte. Kui te ei ole ettevaatlik, kahjustab see vähemalt seadmeid ja halvimal juhul põhjustab õnnetusi või isegi katastroofe. Vastava statistika kohaselt on umbes 60% keemiaseadmete kahjustustest põhjustatud korrosioonist. Seetõttu peaksite keemiapumpade valimisel kõigepealt tähelepanu pöörama materjali valiku teaduslikkusele.
Tavaliselt tekib arusaamatus, et roostevaba teras on "universaalne materjal". Roostevaba terase kasutamine on väga ohtlik sõltumata keskkonna- ja keskkonnatingimustest. Järgnevalt käsitletakse materjalide valiku põhipunkte mõne tavaliselt kasutatava keemilise kandja jaoks:
1. Väävelhape
Väävelhape kui üks tugevalt söövitavaid aineid on oluline tööstuslik tooraine, millel on lai kasutusala. Erineva kontsentratsiooni ja temperatuuriga väävelhappel on materjalide korrosioonis suur erinevus. Kontsentreeritud väävelhappe puhul, mille kontsentratsioon on üle 80% ja temperatuur alla 80 kraadi, on süsinikterasel ja malmil hea korrosioonikindlus, kuid need ei sobi suure kiirusega voolava väävelhappe jaoks ega sobi kasutamiseks materjalid pumpade ja ventiilide jaoks.
Tavalist roostevaba terast, nagu 304 (0Cr18Ni9) ja 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti), on samuti väävelhappekeskkonnas piiratud kasutusalad. Seetõttu on väävelhappe transportimiseks mõeldud pumbad ja ventiilid tavaliselt valmistatud kõrge ränisisaldusega malmist (raske valada ja töödelda) ja kõrglegeeritud roostevabast terasest (sulam 20). Fluoroplastidel on hea vastupidavus väävelhappele ja fluoriga vooderdatud pumpade (F46) kasutamine on säästlikum valik. Ettevõtte kasutatavate toodete hulka kuuluvad: IHF fluorvoodriga pumbad, PF (FS) väga korrosioonikindlad tsentrifugaalpumbad, CQB-F fluorplastist magnetpumbad jne.
2. Vesinikkloriidhape
Enamik metallmaterjale ei ole soolhappe korrosioonile vastupidavad (sealhulgas erinevad roostevabast terasest materjalid) ning molübdeenisisaldusega kõrge ränisisaldusega rauda saab kasutada ainult alla 50- ja 30-kraadise vesinikkloriidhappe puhul. Erinevalt metallmaterjalidest on enamikul mittemetallilistel materjalidel hea korrosioonikindlus vesinikkloriidhappe suhtes, seega on voodriga kummipumbad ja plastpumbad (nagu polüpropüleen, fluoroplast jne) soolhappe transportimiseks parimad valikud. Ettevõtte kasutatavate toodete hulka kuuluvad: IHF fluorvoodriga pumbad, PF (FS) tugevad korrosioonikindlad tsentrifugaalpumbad, CQ polüpropüleenist magnetpumbad (või fluoroplastist magnetpumbad) jne.
3. Lämmastikhape
Üldiselt korrodeeruvad ja hävivad lämmastikhappes enamik metalle kiiresti. Roostevaba teras on kõige laialdasemalt kasutatav lämmastikhappekindel materjal. Sellel on hea korrosioonikindlus toatemperatuuril kõigis kontsentratsioonides lämmastikhappe suhtes. Tasub mainida, et molübdeeni sisaldav roostevaba teras (näiteks 316, 316L) pole mitte ainult lämmastikhappe korrosioonikindluse poolest tavalisest roostevabast terasest (nt 304, 321) parem, vaid mõnikord isegi halvem.
Kõrge temperatuuriga lämmastikhappe jaoks kasutatakse tavaliselt titaani ja titaanisulami materjale. Ettevõtte kasutatavate toodete hulka kuuluvad: DFL (W) H keemiapumbad, DFL (W) PH varjestatud kemikaalipumbad, DFCZ protsessipumbad, DFLZP iseimevad kemikaalipumbad, IH keemiapumbad, CQB magnetpumbad jne, valmistatud 304-st.
4. Äädikhape
See on orgaaniliste hapete seas üks söövitavamaid aineid. Tavaline teras korrodeerub tugevalt igasuguse kontsentratsiooni ja temperatuuriga äädikhappes. Roostevaba teras on suurepärane äädikhappekindel materjal. Molübdeeni sisaldavat 316 roostevaba terast saab kasutada ka kõrge temperatuuriga ja lahjendatud äädikhappeaurude jaoks. Nõudlike nõuete jaoks, nagu kõrge temperatuur ja kõrge kontsentratsiooniga äädikhape või muu söövitav aine, saab valida kõrglegeeritud roostevabast terasest või fluoroplastist pumbad.
5. Leelis (naatriumhüdroksiid)
Terast kasutatakse laialdaselt naatriumhüdroksiidi lahustes, mille kontsentratsioon on alla 80 kraadi ja kontsentratsiooniga 30%. Samuti on palju tehaseid, mis kasutavad endiselt tavalist terast 100 kraadi ja alla 75%. Kuigi korrosioon suureneb, on see ökonoomne.
Tavalisel roostevabal terasel pole leeliselahuse korrosioonikindluse osas ilmset eelist malmi ees. Kuni söötmele on lubatud lisada väike kogus rauda, ei ole roostevaba teras soovitatav. Kõrge temperatuuriga leeliselahuse jaoks kasutatakse enamasti titaani ja titaanisulameid või kõrglegeeritud roostevaba terast. Ettevõtte üldiseid malmpumpasid saab kasutada madala kontsentratsiooniga leeliselahuse jaoks toatemperatuuril. Erinõuete olemasolul võib kasutada erinevat tüüpi roostevabast terasest pumpasid või fluoroplastpumpasid.
6. Ammoniaak (ammooniumhüdroksiid)
Enamik metalle ja mittemetalle on vedelas ammoniaagis ja ammoniaagivees (ammooniumhüdroksiid) kergelt korrodeerunud, ainult vask ja vasesulamid ei sobi kasutamiseks. Enamik ettevõtte tooteid sobib ammoniaagi ja ammoniaagivee transportimiseks.
7. Soolvesi (merevesi)
Tavalise terase korrosioonikiirus naatriumkloriidi lahuses, merevees ja soolases vees ei ole väga kõrge ja nõuab üldiselt kattekaitset; erinevat tüüpi roostevaba teras on samuti väga madala ühtlase korrosioonikiirusega, kuid võib põhjustada kloriidioonide tõttu kohalikku korrosiooni ning 316 roostevaba teras on tavaliselt parem. Ettevõtte kõik tüüpi keemiapumbad on konfigureeritud 316 materjaliga.
8. Alkoholid, ketoonid, estrid, eetrid
Levinud alkoholikeskkondade hulka kuuluvad metanool, etanool, etüleenglükool, propanool jne, ketoonikeskkondadeks on atsetoon, butanoon jne, estrikeskkonnad hõlmavad erinevaid metüülestreid, etüülestreid jne, eetrikeskkondadeks on metüüleeter, etüüleeter, butüüleeter jne, on need põhimõtteliselt mittesöövitavad ja kasutada saab tavaliselt kasutatavaid materjale. Valides tuleks teha mõistlik valik lähtuvalt kandja omadustest ja sellega seotud nõuetest.
Samuti väärib märkimist, et ketoonid, estrid ja eetrid lahustuvad erinevat tüüpi kummides, seega vältige tihendusmaterjalide valimisel vigu.
02. Muude tegurite mõju
Üldjuhul võib tööstuslike pumpade protsessivoolu puhul torustiku lekkeid ignoreerida, kuid arvestada tuleb protsessimuutuste mõju vooluhulgale. Kui põllumajanduspumbad kasutavad vee transportimiseks avatud kanaleid, tuleb arvestada ka lekke ja aurustumisega.
Rõhk: imipaagi rõhk, äravoolupaagi rõhk, rõhkude erinevus torustiku süsteemis (peakadu).
Torujuhtmesüsteemi andmed (toru läbimõõt, pikkus, torujuhtme tarvikute tüüp ja arv, geomeetriline kõrgus imipaagist survepaagini jne).
Vajadusel tuleks joonistada ka seadme tunnuskõver.
03. Torujuhtmete mõju
Torujuhtmete projekteerimisel ja korraldamisel tuleb arvestada järgmiste asjaoludega:
(1) Torujuhtme läbimõõdu mõistlik valik. Suur torujuhtme läbimõõt tähendab väikest vedeliku voolukiirust ja väikest takistuskadu sama voolukiiruse juures, kuid hind on kõrge. Torujuhtme väike läbimõõt suurendab järsult takistuse kadu, suurendab valitud pumba võimsust, suurendab võimsust ning suurendab kulusid ja tegevuskulusid. Seetõttu tuleks seda tehnilisest ja majanduslikust vaatenurgast põhjalikult käsitleda.
(2) Väljalasketoru ja selle toruliitmikud peaksid võtma arvesse maksimaalset rõhku, mida need taluvad.
(3) Torujuhe peaks olema võimalikult sirge ning torujuhtmes olevate tarvikute arv ja torujuhtme pikkus tuleks minimeerida. Kui on vaja pöörata, peaks põlve painderaadius olema 3–5 korda torujuhtme läbimõõdust ja nurk võimalikult suur.
(4) Pumba väljalaskepoolele tuleb paigaldada ventiilid (kuulkraanid või sulgeventiilid jne) ja tagasilöögiklapid. Klappi kasutatakse pumba tööpunkti reguleerimiseks. Tagasilöögiklapp võib takistada pumba ümberpööramist, kui vedelik tagasi voolab, ja takistada pumba löömist veehaamriga. (Kui vedelik tagasi voolab, tekib tohutu vastupidine rõhk, mis kahjustab pumpa)
04. Voolukõrguse mõju
Voolu määramine
(1) Kui tootmisprotsessis on antud minimaalne, normaalne ja maksimaalne voolukiirus, tuleks arvesse võtta maksimaalset voolukiirust.
(2) Kui tootmisprotsessis on antud ainult tavaline voolukiirus, tuleks arvestada teatud marginaaliga.
Suure vooluhulga ja madala tõstekõrgusega ns100 pumpade puhul on vooluvaru 5%, väikese vooluhulga ja kõrge tõstekõrgusega pumpade ns50 puhul on vooluvaru 10%, 50 puhul Väiksem või võrdne ns Vähem või võrdne 100 pumpa marginaal on samuti 5%, halva kvaliteediga ja halbade töötingimustega pumpade puhul peaks vooluvaru olema 10%.
(3) Kui põhiandmed annavad ainult kaaluvoogu, tuleks need teisendada mahuvooluks.
05, temperatuuri mõju
Kõrge temperatuuriga keskkonna transportimine seab kõrgemad nõuded pumba konstruktsioonile, materjalidele ja abisüsteemidele. Räägime erinevate temperatuurimuutuste jahutusnõuetest ja ettevõtte kasutatavatest pumbatüüpidest:
(1) Kandjate puhul, mille temperatuur on alla 120 kraadi, ei ole tavaliselt spetsiaalset jahutussüsteemi seadistatud ning kandjat ennast kasutatakse enamasti määrimiseks ja jahutamiseks. Nagu DFL(W)H keemiapumbad, nii ka DFL(W)PH varjestatud kemikaalipumbad (varjestatud mootori kaitsetase peab olema H tasemel, kui see ületab 90 kraadi).
DFCZ tavatüüpi ja IH keemiapumbad võivad vedrustuse struktuuri tõttu jõuda temperatuuri ülemisse piirini 140 kraadi ~ 160 kraadi; IHF fluoriga vooderdatud pumba maksimaalne töötemperatuur võib ulatuda 200 kraadini; ainult tavalise CQB magnetpumba töötemperatuur ei ületa 100 kraadi. Tasub mainida, et kergesti kristalliseeruvate või osakesi sisaldavate kandjate jaoks tuleks ette näha tihenduspinna loputustorustik (liidesed reserveeritakse projekteerimise käigus).
(2) Üle 120-kraadise ja 300-kraadise kandja puhul peab pumba kaanel olema üldjuhul jahutuskamber ning tihenduskamber peab olema ühendatud ka jahutusvedelikuga (kahe otsaga mehaaniline tihend peab olema varustatud). Kui jahutusvedelikul ei lasta keskkonda tungida, tuleb keskkond ise jahutada ja seejärel ühendada (seda saab saavutada lihtsa soojusvaheti abil).
Hetkel on ettevõttel valikus DFCZ keemiaprotsesside pumbad, GRG kõrge temperatuuriga torujuhtmepumbad ja HPK kuumavee tsirkulatsioonipumbad (arendusjärgus). Lisaks saab CQB-G kõrge temperatuuriga magnetpumpa kasutada kõrge temperatuuriga kandja jaoks 280 kraadi piires.
(3) Kõrge temperatuuriga kandjate puhul, mille temperatuur on üle 300 kraadi, tuleb jahutada mitte ainult pumbapead, vaid ka vedrustuse laagrikamber peab olema varustatud jahutussüsteemiga. Pumba struktuur on üldiselt kesktoe tüüpi. Mehaaniline tihend on eelistatavalt metallist lõõtsa tüüpi, kuid hind on kõrge (hind on üle 10 korra kõrgem kui tavalistel mehaanilistel tihenditel). Praegu on ettevõttel ainult DFAY tsentrifugaalõlipumbad, mis võivad saavutada temperatuuri 420 kraadi (arendamisel).
06. Tihendusomaduste mõju
Ükski leke on keemiaseadmete igavene tagaajamine. Just see nõue on toonud kaasa magnetpumpade ja varjestatud pumpade laialdasema kasutamise. Siiski on veel pikk tee minna, et lekkeid tõesti ei tekiks, näiteks magnetpumba isolatsioonihülsi ja varjestuspumba varjestushülsi eluiga, materjali täkkeprobleemid, staatilise tihendi töökindlus jne. Tutvustame nüüd lühidalt põhiteavet pitseerimise kohta.
Tihendusvorm
Staatiliste tihendite puhul on tavaliselt ainult kaks vormi: tihendustihendid ja tihendusrõngad ning O-rõngas on kõige laialdasemalt kasutatav tihendusrõngas.
Dünaamiliste tihendite jaoks kasutavad keemiapumbad harva tihendeid ja peamiselt mehaanilisi tihendeid. Mehaanilised tihendid jagunevad ühe otsaga ja kahe otsaga, tasakaalustatud ja tasakaalustamata tüüpideks. Tasakaalustatud tüüp sobib kõrgsurvekandjate tihendamiseks (tavaliselt viitab rõhule, mis on suurem kui 1.0MPa). Kahe otsaga mehaanilisi tihendeid kasutatakse peamiselt kõrge temperatuuriga, kergesti kristalliseeruva viskoosse, osakesi sisaldava ja toksilise lenduva keskkonna jaoks. Kahe otsaga mehaanilised tihendid peaksid süstima isolatsioonivedelikku tihendusõõnde ja selle rõhk on tavaliselt 0.07–0,1 MPa keskmisest rõhust kõrgem.
Tihendusmaterjalid
Keemiliste pumpade staatiliste tihendite materjal on üldiselt fluorokummist ja erijuhtudel kasutatakse polütetrafluoroetüleenmaterjale; mehaanilise tihendi dünaamiliste ja staatiliste rõngaste materjali konfiguratsioon on kriitilisem ning see ei ole tsementkarbiidi ja tsementeeritud karbiidi jaoks parim. Kõrge hind on üks aspekt ja ei ole mõistlik, et nende kahe vahel pole kõvaduse erinevust, seega on kõige parem käsitleda neid erinevalt vastavalt söötme omadustele.
(Märkus: American Petroleum Institute'i API 610 kaheksas väljaanne sisaldab üksikasjalikke eeskirju mehaaniliste tihendite ja torusüsteemide tüüpilise konfiguratsiooni kohta lisas D)
05. Viskoossuse mõju
Söötme viskoossus mõjutab oluliselt pumba jõudlust. Kui viskoossus suureneb, siis pumba tõstekõrgus väheneb ning vastavalt vähenevad parima tööseisundi tõstekõrgus ja vooluhulk, samal ajal kui võimsus suureneb, mistõttu efektiivsus väheneb.