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离心泵选型注意事项

发布日期: 2017-04-21
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                   离心泵选型注意事项

离心泵是一种面大量广的通用型机械设备,它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、造船、轻工、农业、民用和国防各部门,在国民经济中占有重要的地位。离心泵的电能消耗占全国电能消耗的21%以上。因此大力降低离心泵的能源消耗,对节约能源具用十分重大的意义。近年来,我们离心泵行业设计研制了许多节能产品,如 IHF、CQB、FSB、UHB等型号的离心泵类产品,对降低离心泵的能源消耗起了积极作用。

一、选离心泵基本数据:

1、介质的特性:介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。

2、介质中所含固体的颗粒直径、含量多少。

3、介质温度:(℃)

4、所需要的流量一般工业用离心泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量,但必须考虑工艺变化时对流量的影响。农业用离心泵如果是采用明渠输水,还必须考虑渗漏及蒸发量。

5、压力:吸水池压力,排水池压力,管道系统中的压力降(扬程损失)。

6、管道系统数据(管径、长度、管道附件种类及数目,吸水池至压水池的几何标高等)。

如果需要的话还应作出装置特性曲线。在设计布置管道时,应注意如下事项:

1、合理选择管道直径,管道直径大,在相同流量下、液流速度小,阻力损失小,但价格高,管道直径小,会导致阻力损失急剧增大,使所选离心泵的扬程增加,配带功率增加,成本和运行费用都增加。因此应从技术和经济的角度综合考虑。

2、排出管及其管接头应考虑所能承受的zui大压力。

3、管道布置应尽可能布置成直管,尽量减小管道中的附件和尽量缩小管道长度,必须转弯的时候,弯头的弯曲半径应该是管道直径的3~5倍,角度尽可能大于90°。

4、离心泵的排出侧必须装设阀门(球阀或截止阀等)和逆止阀。阀门用来调节离心泵的工况点,逆止阀在液体倒流时可防止离心泵反转,并使离心泵避免水锤的打击。(当液体倒流时,会产生巨大的反向压力,使离心泵损坏)

二、流量扬程的确定:

1、如果生产工艺中已给出zui小、正常、zui大流量,应按zui大流量考虑。

2、如果生产工艺中只给出正常流量,应考虑留有一定的余量。对于ns>100的大流量低扬程离心泵,流量余量取5%,对ns<50的小流量高扬程离心泵,流量余量取10%,50≤ns≤100的离心泵,流量余量也取5%,对质量低劣和运行条件恶劣的离心泵,流量余量应取10%。

3、如果基本数据只给重量流量,应换算成体积流量。

三、基本依据

1.流量是选离心泵的重要性能数据之一,它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。如设计院工艺设计中能算出离心泵正常、zui小、zui大三种流量。选择离心泵时,以zui大流量为依据,兼顾正常流量,在没有zui大流量时,通常可取正常流量的1.1倍作为zui大流量。

2.装置系统所需的扬程是选离心泵的又一重要性能数据,一般要用放大5%~10%余量后扬程来选型。

3.液体性质,包括液体介质名称、物理性质、化学性质和其它性质,物理性质有温度c密度d,粘度u,介质中固体颗粒直径和气体的含量等,这涉及到系统的扬程,有效气蚀余量计算和合适离心泵的类型:化学性质,主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性,是选用离心泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。

4.装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向,吸如侧zui低液面,排出侧zui高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等,以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。

5.操作条件的内容很多,如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS()、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、离心泵的位置是固定的还是可移的。

四、腐蚀的影响

一直以来,腐蚀就是化工设备zui头痛的危害之一,稍有不慎,轻则损坏设备,重则造成事故甚至引发灾难。据有关统计,化工设备的破坏约有60%是由于腐蚀引起的,因此在化工离心泵选型时首先要注意选材的科学性。通常有一种误区,认为不锈钢是“材料”,不论什么介质和环境条件都捧出不锈钢,这是很危险的。下面针对一些常用化工介质谈谈选材的要点:

1.硫酸作为强腐蚀介质之一,硫酸是用途非常广泛的重要工业原料。不同浓度和温度的硫酸对材料的腐蚀差别较大,对于浓度在80%以上、温度小于80℃的浓硫酸,碳钢和铸铁有较好的耐蚀性,但它不适合高速流动的硫酸,不适用作离心泵阀的材料;普通不锈钢如304(0Cr18Ni9)、 316(0Cr18Ni12Mo2Ti)对硫酸介质也用途有限。因此输送硫酸的离心泵阀通常采用高硅铸铁(铸造及加工难度大)、高合金不锈钢(20号合金)制造。氟塑料具有较好的耐硫酸性能,采用衬氟离心泵(F46)是一种更为经济的选择。公司适用产品有:IHF衬氟离心泵、PF(FS)强耐腐蚀离心离心泵、CQB-F氟塑料磁力离心泵等。

2.盐酸绝大多数金属材料都不耐盐酸腐蚀(包括各种不锈钢材料),含钼高硅铁也仅可用于50℃、30%以下盐酸。和金属材料相反,绝大多数非金属材料对盐酸都有良好的耐腐蚀性,所以内衬橡胶离心泵和塑料离心泵(如聚丙烯、氟塑料等)是输送盐酸的zui好选择。公司适用产品有:IHF衬氟离心泵、PF(FS)强耐腐蚀离心离心泵、CQ聚丙烯磁力离心泵(或氟塑料磁力离心泵)等。

3.硝酸一般金属大多在硝酸中被迅速腐蚀破坏,不锈钢是应用zui广的耐硝酸材料,对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性,值得一提的是含钼的不锈钢(如316、 316L)对硝酸的耐蚀性不仅不优于普通不锈钢(如304、321),有时甚至不如。而对于高温硝酸,通常采用钛及钛合金材料。公司适用产品有:DFL(W)H化工离心泵、DFL(W)PH屏蔽化工离心泵、DFCZ流程离心泵、DFLZP自吸化工离心泵、IH化工离心泵、CQB磁力离心泵等,材料为304。

4.醋酸 它是有机酸中腐蚀性zui强的物质之一,普通钢铁在一切浓度和温度的醋酸中都会严重腐蚀,不锈钢是优良的耐醋酸材料,含钼的316不锈钢还能适用于高温和稀醋酸蒸汽。对于高温高浓醋酸或含有其它腐蚀介质等苛刻要求时,可选用高合金不锈钢或氟塑料离心泵。

5.碱(氢氧化钠)钢铁广泛应用于80℃以下、30%浓度内的氢氧化钠溶液,也有许多工厂在100℃、75%以下时仍采用普通钢铁,虽然腐蚀增加,但经济性好。普通不锈钢对碱液的耐蚀性与铸铁相比没有明显优点,只要介质中容许少量铁份掺入不推荐采用不锈钢。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈钢。公司一般铸铁离心泵均可用于常温低浓度碱液,特殊要求时可采用各类不锈钢离心泵或氟塑料离心泵。

6.氨(氢氧化氨) 大多数金属和非金属在液氨及氨水(氢氧化氨)中的腐蚀都很轻微,只有铜和铜合金不宜使用。公司产品大多适用于氨及氨水的输送。

7.盐水(海水)普通钢铁在氯化钠溶液和海水、咸水中腐蚀率不太高,一般须采用涂料保护;各类不锈钢也有很低的均匀腐蚀率,但可能因氯离子而引起局部性腐蚀,通常采用316不锈钢较好。公司各类化工离心泵都有316材料配置。

8.醇类、酮类、酯类、醚类常见的醇类介质有甲醇、丙醇等,酮类介质有丙酮、丁酮等,酯类介质有各种甲酯、乙酯等,醚类介质有甲醚、丁醚等,它们基本没有腐蚀性,常用材料均可适用,具体选用时还应根据介质的属性和相关要求做出合理选择。另外值得注意的是酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性,在选择密封材料时避免出错。

五、其他因素影响

一般工业用离心泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量,但必须考虑工艺变化时对流量的影响。农业用离心泵如果是采用明渠输水,还必须考虑渗漏及蒸发量。

压力:吸水池压力,排水池压力,管道系统中的压力差(扬程损失)。

管道系统数据(管径、长度、管道附件种类及数目,吸水池至压水池的几何标高等)。

如果需要的话还应作出装置特性曲线。

六、管道的影响

在设计布置管道时,应注意如下事项:

A.合理选择管道直径,管道直径大,在相同流量下、液流速度小,阻力损失小,但价格高,管道直径小,会导致阻力损失急剧增大,使所选离心泵的扬程增加,配带功率增加,成本和运行费用都增加。因此应从技术和经济的角度综合考虑。

B.排出管及其管接头应考虑所能承受的zui大压力。

C.管道布置应尽可能布置成直管,尽量减小管道中的附件和尽量缩小管道长度,必须转弯的时候,弯头的弯曲半径应该是管道直径的3~5倍,角度尽可能大于90℃。

D.离心泵的排出侧必须装设阀门(球阀或截止阀等)和逆止阀。阀门用来调节离心泵的工况点,逆止阀在液体倒流时可防止离心泵反转,并使离心泵避免水锤的打击。(当液体倒流时,会产生巨大的反向压力,使离心泵损坏)

七、流量扬程的影响

流量的确定

A.如果生产工艺中已给出zui小、正常、zui大流量,应按zui大流量考虑。

B.如果生产工艺中只给出正常流量,应考虑留有一定的余量。

对于ns100的大流量低扬程离心泵,流量余量取5%,对ns50的小流量高扬程离心泵,流量余量取10%,50≤ns≤100的离心泵,流量余量也取5%,对质量低劣和运行条件恶劣的离心泵,流量余量应取10%。

C.如果基本数据只给重量流量,应换算成体积流量。

八、温度的影响

高温介质的输送对离心泵的结构、材料以及辅助系统提出了更高要求,下面谈一谈不同的温度变化对冷却的要求以及公司适用离心泵型:

1.对于温度低于120℃的介质,通常不设置专门的冷却系统,多采用本身介质来润滑和冷却。像DFL(W)H化工离心泵、DFL(W)PH屏蔽化工离心泵(超过90℃时屏蔽电机的防护等级应采用H级);而DFCZ普通型和IH化工离心泵由于采用了悬架结构可使温度上限达到140℃~160℃;IHF衬氟离心泵zui高使用温度可达200℃;只有CQB普通磁力离心泵使用温度不超过100℃。值得一提是对于易结晶或含有颗粒的介质应配有密封面冲洗管路(设计时均留有接口)。

2.对于120℃以上、300℃以内的介质,一般在离心泵盖上须设有冷却腔,密封室也应接通冷却液(须配双端面机械密封),当不允许冷却液渗入介质中时,应采取将本身介质冷却后接入(可通过简易热交换器实现)。目前公司有DFCZ型化工流程离心泵、GRG高温管道离心泵以及HPK热水循环离心泵(正在开发)可供选用,另外CQB-G高温型磁力离心泵可用于280℃以内的高温介质。

3.对于300℃以上的高温介质,不仅离心泵头部分需要冷却,悬架轴承室也应设有冷却系统,离心泵结构一般为中心支承形式,机械密封zui好采用金属波纹管型,但价格高(价格是普通机封的10多倍)。目前公司只有DFAY离心油离心泵使用温度能够达到420℃(正在开发)。

九、密封性的影响

无泄漏是化工设备的永远追求,正是这种要求促成了磁力离心泵和屏蔽离心泵的应用日益扩展。然而真正做到无泄漏还有很长的路要走,比如磁力离心泵隔离套和屏蔽离心泵屏蔽套的寿命问题、材料的孔蚀问题、静密封的可靠性问题等等。现就密封方面的一些基本情况简单介绍。

1.密封形式对于静密封来说,通常只有密封垫和密封圈两种形式,而密封圈又以O型圈应用zui广;对于动密封,化工离心泵很少采用填料密封,以机械密封为主,机械密封又有单端面和双端面、平衡型和非平衡型之分,平衡型适用于高压介质的密封(通常指压力大于1.0MPa),双端面机封主要用于高温、易结晶、有粘度、含颗粒以及有毒挥发的介质,双端面机封应向密封腔中注入隔离液,其压力一般高于介质压力0.07~0.1MPa。

2.密封材料化工离心泵静密封的材料一般采用氟橡胶,特殊情况才采用聚四氟材料;机械密封动静环的材料配置较为关键,并不是硬质合金对硬质合金就zui好,价格高是一方面,两者没有硬度差也并不合理,所以zui好根据介质特点区别对待。

(注:美国石油学会API 610第八版对机械密封和管路系统的典型配置在附录D中有比较详尽的规定)

十、.粘度的影响

介质的粘度对离心泵的性能影响是很大的,当粘度增加时,离心泵的扬程曲线下降,工况的扬程和流量均随之下降,而功率则随之上升,因而效率降低。一般样本上的参数均为输送清水时的性能,当输送粘性介质时应进行换算(不同粘度的修正系数可查阅相关换算图表)。对于粘度较高的浆类、膏类及粘稠液的输送,建议选用螺杆离心泵,公司DFGG单螺杆离心泵适用介质粘度可达 1000000cst。

十一、必要性

在国民经济各个领域中,由于选型不合理,许多的离心泵处于不合理运行状况,运行效率低,浪费了大量能源。还有的离心泵由于选型不合理,根本不能使用,或者使用维修成本增加,经济效益低。由此可见,合理选离心泵对节约能源同样具有重要意义。所谓合理选离心泵,就是要综合考虑离心泵机组和离心泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标,使之符合经济、安全、适用的原则。具体来说,有以下几个方面:必须满足使用流量和扬程的要求,即要求离心泵的运行工况点(装置特性曲线与离心泵的性能曲线的交点)经常保持在区间运行,这样既省动力又不易损坏机件。所选择的离心泵既要体积小、重量轻、造价便宜,又要具有良好的特性和较高的效率。具有良好的抗汽蚀性能,这样既能减小离心泵房的开挖深度,又不使离心泵发生汽蚀,运行平稳、寿命长。按所选离心泵建离心泵站,工程投资少,运行费用低。

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