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【干貨】化工泵選型原則及選型依據(jù)
發(fā)布時間:2023年05月29日

不同的場合,不同的介質(zhì),不同的材料...選擇合適的化工泵似乎不是那么容易。此次特意整理了關于選泵最重要方面知識。


一、化工泵選型原則

要選泵,首先就要了解并掌握化工泵選型的原則才行。

  1. 使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。

  2. 必須滿足介質(zhì)特性的要求。

(1)對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵,要求軸封可靠或采用無泄漏泵,如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵。

(2)對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵,要求對流部件采用耐腐蝕性材料,如AFB不銹鋼耐腐蝕泵,CQF工程塑料磁力驅(qū)動泵。

(3)對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵,要求對流部件采用耐磨材料,必要時軸封用采用清潔液體沖洗。

  1. 機械方面可靠性高、噪聲低、振動小。

  2. 經(jīng)濟上要綜合考慮到設備費、運轉(zhuǎn)費、維修費和管理費的總成本最低。

  3. 常見場合下的化工泵選用:

(1)離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點。

(2)有計量要求時,選用計量泵。

(3)揚程要求很高,流量很小且無合適小流量高揚程離心泵可選用時,可選用往復泵,如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。

(4)揚程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵。

(5)介質(zhì)粘度較大(大于650~1000mm2/s)時,可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復泵(齒輪泵、螺桿泵)

(6)介質(zhì)含氣量75%,流量較小且粘度小于37.4mm2/s時,可選用旋渦泵。

(7)對啟動頻繁或灌泵不便的場合,應選用具有自吸性能的泵,如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)專用泵膜泵。

二、化工泵選型依據(jù)

泵選型依據(jù),應根據(jù)工藝流程,給排水要求,從五個方面加以考慮。

  1. 流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一,它直接關系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設計院工藝設計中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時,以最大流量為依據(jù),兼顧正常流量,在沒有最大流量時,通??扇≌A髁康?.1倍作為最大流量。

  2. 裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù),一般要用放大5%-10%余量后揚程來選型。

  3. 液體性質(zhì),包括液體介質(zhì)名稱,物理性質(zhì),化學性質(zhì)和其它性質(zhì),這涉及到系統(tǒng)的揚程,有效氣蝕余量計算和合適泵的類型,選用泵材料和選用哪一種軸封型式等。

  4. 裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向,吸入側(cè)最低液面,排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等,以便進行系梳揚程計算和汽蝕余量的校核。

  5. 操作條件的確定,如液體的操作T飽和蒸汽力、吸入側(cè)壓力(絕對)、排出側(cè)容器壓力、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。都是選型時的重要依據(jù)。

三、各種條件因素下的考慮

化工泵的管道布置

在設計布置管道時,應注意如下事項:

A.合理選擇管道直徑,管道直徑大,在相同流量下、液流速度小,阻力損失小,但價格高,管道直徑小,會導致阻力損失急劇增大,使所選泵的揚程增加,配帶功率增加,成本和運行費用都增加。因此應從技術和經(jīng)濟的角度綜合考慮。

B.排出管及其管接頭應考慮所能承受的最大壓力。

C.管道布置應盡可能布置成直管,盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長度,必須轉(zhuǎn)彎的時候,彎頭的彎曲半徑應該是管道直徑的3~5倍,角度盡可能大于90℃。

D.泵的排出側(cè)必須裝設閥門(球閥或截止閥等)和逆止閥。閥門用來調(diào)節(jié)泵的工況點,逆止閥在液體倒流時可防止泵反轉(zhuǎn),并使泵避免水錘的打擊。(當液體倒流時,會產(chǎn)生巨大的反向壓力,使泵損壞)

化工泵密封性的選擇

無泄漏是化工設備的永遠追求,正是這種要求促成了磁力泵和屏蔽泵的應用日益擴展。

1.密封形式

對于靜密封來說,通常只有密封墊和密封圈兩種形式,而密封圈又以O型圈應用最廣;

對于動密封,化工泵很少采用填料密封,以機械密封為主,機械密封又有單端面和雙端面、平衡型和非平衡型之分,平衡型適用于高壓介質(zhì)的密封(通常指壓力大于1.0MPa),雙端面機封主要用于高溫、易結(jié)晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發(fā)的介質(zhì),雙端面機封應向密封腔中注入隔離液,其壓力一般高于介質(zhì)壓力0.07~0.1MPa。

2.密封材料

化工泵靜密封的材料一般采用氟橡膠,特殊情況才采用聚四氟材料;機械密封動靜環(huán)的材料配置較為關鍵,并不是硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金就最好,價格高是一方面,兩者沒有硬度差也并不合理,所以最好根據(jù)介質(zhì)特點區(qū)別對待。

化工泵特殊介質(zhì)情況下的選擇

硫酸

不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大,對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸,碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性,但它不適合高速流動的硫酸。

不適用作泵閥的材料:

普通不銹鋼如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)

輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(20號合金)制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能,采用襯氟泵(F46)是一種更為經(jīng)濟的選擇。

鹽酸 

絕大多數(shù)金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不銹鋼材料),含鉬高硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。

和金屬材料相反,絕大多數(shù)非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性,所以內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。

硝酸 

一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不銹鋼是應用最廣的耐硝酸材料,對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性,值得一提的是含鉬的不銹鋼(如316、316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼(如304、321),有時甚至不如。而對于高溫硝酸,通常采用鈦及鈦合金材料。

醋酸 

它是有機酸中腐蝕性最強的物質(zhì)之一,普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕,不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料,含鉬的316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時,可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。

堿(氫氧化鈉) 

普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點,只要介質(zhì)中容許少量鐵份摻入不推薦采用不銹鋼。

對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者高合金不銹鋼。公司一般鑄鐵泵均可用于常溫低濃度堿液,特殊要求時可采用各類不銹鋼泵或氟塑料泵。

氨(氫氧化氨) 

大多數(shù)金屬和非金屬在液氨及氨水(氫氧化氨)中的腐蝕都很輕微,只有銅和銅合金不宜使用。

鹽水(海水)

普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高,一般須采用涂料保護。各類不銹鋼也有很低的均勻腐蝕率,但可能因氯離子而引起局部性腐蝕,通常采用316不銹鋼較好。

醇類、酮類、酯類、醚類

常見的醇類介質(zhì)有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等,酮類介質(zhì)有丙酮、丁酮等,酯類介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等,醚類介質(zhì)有甲醚、乙醚、丁醚等,它們基本沒有腐蝕性,常用材料均可適用,具體選用時還應根據(jù)介質(zhì)的屬性和相關要求做出合理選擇。

另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性,在選擇密封材料時避免出錯。

粘度溫度的影響

介質(zhì)的粘度對泵的性能影響是很大的,當粘度增加時,泵的揚程曲線下降,最佳工況的揚程和流量均隨之下降,而功率則隨之上升,因而效率降低。一般樣本上的參數(shù)均為輸送清水時的性能,當輸送粘性介質(zhì)時應進行換算(不同粘度的修正系數(shù)可查閱相關換算圖表)。對于粘度較高的漿類、膏類及粘稠液的輸送,建議選用螺桿泵。

對于溫度低于120℃的介質(zhì),通常不設置專門的冷卻系統(tǒng),多采用本身介質(zhì)來潤滑和冷卻。

對于120℃以上、300℃以內(nèi)的介質(zhì),一般在泵蓋上須設有冷卻腔,密封室也應接通冷卻液(須配雙端面機械密封),當不允許冷卻液滲入介質(zhì)中時,應采取將本身介質(zhì)冷卻后接入(可通過簡易熱交換器實現(xiàn))。

對于300℃以上的高溫介質(zhì),不僅泵頭部分需要冷卻,懸架軸承室也應設有冷卻系統(tǒng),泵結(jié)構一般為中心支承形式,機械密封最好采用金屬波紋管型,但價格高(價格是普通機封的10多倍)。