Pri návrhu zariadenia musí konštrukčný ústav určiť účel a výkon čerpadla a vybrať typ čerpadla. Tento výber musí najprv začať typom a tvarom čerpadla. Aké zásady teda treba použiť pri výbere čerpadla? Aký je základ?
Základ výberu čerpadla
Základ pre výber čerpadla by sa mal posudzovať z piatich hľadísk založených na procesnom prietoku a požiadavkách na zásobovanie vodou a odvodňovanie, menovite objem dodávanej kvapaliny, výška zariadenia, vlastnosti kvapaliny, usporiadanie potrubia a prevádzkové podmienky.
1. Prietok
Prietok je jedným z dôležitých údajov o výkone pre výber čerpadla, ktorý priamo súvisí s výrobnou kapacitou a dopravnou kapacitou celého zariadenia. Napríklad konštrukčný ústav môže vypočítať normálne, minimálne a maximálne prietoky čerpadla v návrhu procesu. Pri výbere čerpadla sa ako základ používa maximálny prietok, pričom sa berie do úvahy normálny prietok. Ak neexistuje maximálny prietok, 1,1-násobok normálneho prietoku sa zvyčajne považuje za maximálny prietok.
2. Hlava
Hlava požadovaná systémom zariadenia je ďalším dôležitým údajom o výkone pre výber pumpy. Vo všeobecnosti sa na výber používa hlavička po zväčšení okraja o 5%-10%.
3. Vlastnosti kvapaliny
Vlastnosti kvapaliny zahŕňajú názov kvapalného média, fyzikálne vlastnosti, chemické vlastnosti a ďalšie vlastnosti. Fyzikálne vlastnosti zahŕňajú teplotu c, hustotu d, viskozitu u, priemer pevných častíc a obsah plynu v médiu atď. To zahŕňa hlavu systému, výpočet efektívnej kavitačnej rezervy a typ vhodného čerpadla: chemické vlastnosti sa týkajú najmä chemickej korozívnosti a toxicitu kvapalného média, čo je dôležitý základ pre výber materiálov čerpadla a aký typ hriadeľovej upchávky zvoliť.
4. Podmienky usporiadania potrubia
Podmienky usporiadania potrubia systému zariadenia sa vzťahujú na výšku dodávania kvapaliny, vzdialenosť dodávania kvapaliny, smer dodávania kvapaliny, najnižšiu hladinu kvapaliny na sacej strane, najvyššiu hladinu kvapaliny na výtlačnej strane a ďalšie údaje a špecifikácie potrubia a ich dĺžku, materiály, špecifikácie potrubných tvaroviek, množstvo atď., aby ste mohli vypočítať hlavu systému a skontrolovať kavitačnú rezervu.
5. Prevádzkové podmienky
Prevádzkové podmienky obsahujú veľa obsahu, ako je prevádzka s kvapalinou T, sila nasýtenej pary P, tlak na sacej strane (absolútny), tlak nádoby na výtlačnej strane PZ, nadmorská výška, teplota okolia, či je prevádzka prerušovaná alebo nepretržitá a či poloha čerpadla je pevná alebo pohyblivá.
Ropný a chemický priemysel má v národnom hospodárstve veľmi dôležité postavenie. Čoraz viac pozornosti priťahujú aj chemické procesné čerpadlá ako kľúčové podporné zariadenie. Vzhľadom na komplexné vlastnosti chemických médií a zvyšujúce sa požiadavky na ochranu životného prostredia, na aké aspekty treba pri výbere chemických čerpadiel dbať?
01. Vplyv korózie
Korózia bola vždy jedným z najnebezpečnejších rizík chemických zariadení. Ak si nedáte pozor, prinajmenšom to poškodí zariadenie a prinajhoršom spôsobí nehody alebo dokonca katastrofy. Podľa relevantných štatistík je asi 60 % škôd na chemických zariadeniach spôsobených koróziou. Preto by ste pri výbere chemických čerpadiel mali najprv venovať pozornosť vedeckému charakteru výberu materiálu.
Väčšinou dochádza k nedorozumeniu, že nehrdzavejúca oceľ je „univerzálny materiál“. Je veľmi nebezpečné používať nehrdzavejúcu oceľ bez ohľadu na médium a podmienky prostredia. Nasleduje diskusia o kľúčových bodoch výberu materiálu pre niektoré bežne používané chemické médiá:
1. Kyselina sírová
Ako jedno zo silných korozívnych médií je kyselina sírová dôležitou priemyselnou surovinou so širokým spektrom použitia. Kyselina sírová rôznych koncentrácií a teplôt má veľký rozdiel v korózii materiálov. Pre koncentrovanú kyselinu sírovú s koncentráciou vyššou ako 80 % a teplotou nižšou ako 80 stupňov majú uhlíková oceľ a liatina dobrú odolnosť proti korózii, ale nie sú vhodné pre vysokorýchlostne prúdiacu kyselinu sírovú a nie sú vhodné na použitie ako materiály pre čerpadlá a ventily.
Obyčajná nehrdzavejúca oceľ, ako napríklad 304 (0Cr18Ni9) a 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti), má tiež obmedzené použitie ako médiá kyseliny sírovej. Preto sú čerpadlá a ventily na dopravu kyseliny sírovej zvyčajne vyrobené z liatiny s vysokým obsahom kremíka (ťažko sa odlieva a spracováva) a vysokolegovanej nehrdzavejúcej ocele (Zliatina 20). Fluoroplasty majú dobrú odolnosť voči kyseline sírovej a použitie fluórom potiahnutých čerpadiel (F46) je ekonomickejšou voľbou. Medzi použiteľné produkty spoločnosti patria: IHF čerpadlá s fluórom, PF (FS) vysoko odolné odstredivé čerpadlá, CQB-F fluórové plastové magnetické čerpadlá atď.
2. Kyselina chlorovodíková
Väčšina kovových materiálov nie je odolná voči korózii kyselinou chlorovodíkovou (vrátane rôznych materiálov z nehrdzavejúcej ocele) a železo s vysokým obsahom kremíka s obsahom molybdénu sa môže použiť iba pre kyselinu chlorovodíkovú pod 50 stupňov a 30%. Na rozdiel od kovových materiálov má väčšina nekovových materiálov dobrú odolnosť proti korózii voči kyseline chlorovodíkovej, preto sú na prepravu kyseliny chlorovodíkovej najlepšou voľbou čerpadlá z gumy a plastové čerpadlá (ako polypropylén, fluoroplasty atď.). Medzi použiteľné produkty spoločnosti patria: IHF čerpadlá s fluórom, PF (FS) silné odstredivé čerpadlá odolné voči korózii, CQ polypropylénové magnetické čerpadlá (alebo fluoroplastové magnetické čerpadlá) atď.
3. Kyselina dusičná
Vo všeobecnosti väčšina kovov rýchlo koroduje a ničí sa v kyseline dusičnej. Nerezová oceľ je najpoužívanejším materiálom odolným voči kyseline dusičnej. Má dobrú odolnosť proti korózii voči kyseline dusičnej všetkých koncentrácií pri izbovej teplote. Stojí za zmienku, že nehrdzavejúca oceľ s obsahom molybdénu (napríklad 316, 316L) nielenže nie je lepšia ako bežná nehrdzavejúca oceľ (napríklad 304, 321) v odolnosti voči korózii voči kyseline dusičnej, ale niekedy dokonca horšia.
Pre vysokoteplotnú kyselinu dusičnú sa zvyčajne používajú materiály z titánu a zliatin titánu. Medzi použiteľné produkty spoločnosti patria: chemické čerpadlá DFL (W) H, tienené chemické čerpadlá DFL (W) PH, procesné čerpadlá DFCZ, samonasávacie chemické čerpadlá DFLZP, chemické čerpadlá IH, magnetické čerpadlá CQB atď., vyrobené z 304.
4. Kyselina octová
Je to jedna z najviac korozívnych látok medzi organickými kyselinami. Bežná oceľ bude silne korodovaná v kyseline octovej všetkých koncentrácií a teplôt. Nerezová oceľ je vynikajúci materiál odolný voči kyseline octovej. Nerezová oceľ 316 obsahujúca molybdén sa môže použiť aj na vysokoteplotné a zriedené pary kyseliny octovej. Pre náročné požiadavky, ako je vysoká teplota a vysoká koncentrácia kyseliny octovej alebo iných korozívnych médií, je možné zvoliť čerpadlá z vysoko legovanej nehrdzavejúcej ocele alebo fluoroplastov.
5. Alkálie (hydroxid sodný)
Oceľ sa široko používa v roztokoch hydroxidu sodného pod 80 stupňov a do 30% koncentrácie. Existuje tiež veľa tovární, ktoré stále používajú obyčajnú oceľ na 100 stupňov a menej ako 75%. Hoci korózia narastá, je to ekonomické.
Bežná nehrdzavejúca oceľ nemá oproti liatine žiadnu zjavnú výhodu v odolnosti voči korózii voči alkalickému roztoku. Pokiaľ je dovolené pridávať do média malé množstvo železa, nerezová oceľ sa neodporúča. Pre vysokoteplotné alkalické roztoky sa väčšinou používajú titán a zliatiny titánu alebo vysokolegovaná nehrdzavejúca oceľ. Všeobecné liatinové čerpadlá spoločnosti možno použiť na roztoky alkálií s nízkou koncentráciou pri izbovej teplote. V prípade špeciálnych požiadaviek je možné použiť rôzne typy čerpadiel z nehrdzavejúcej ocele alebo čerpadiel z fluoroplastov.
6. Amoniak (hydroxid amónny)
Väčšina kovov a nekovov je v tekutom čpavku a čpavkovej vode (hydroxid amónny) mierne skorodovaná, na použitie nie je vhodná len meď a zliatiny medi. Väčšina produktov spoločnosti je vhodná na prepravu čpavku a čpavkovej vody.
7. Soľanka (morská voda)
Rýchlosť korózie bežnej ocele v roztoku chloridu sodného, morskej vode a slanej vode nie je príliš vysoká a vo všeobecnosti vyžaduje ochranu náterom; rôzne typy nehrdzavejúcej ocele majú tiež veľmi nízku rovnomernú rýchlosť korózie, ale môžu spôsobiť lokálnu koróziu v dôsledku chloridových iónov a nehrdzavejúca oceľ 316 je zvyčajne lepšia. Všetky typy chemických čerpadiel spoločnosti sú konfigurované s 316 materiálmi.
8. Alkoholy, ketóny, estery, étery
Bežné alkoholové médiá zahŕňajú metanol, etanol, etylénglykol, propanol atď., ketónové médiá zahŕňajú acetón, butanón atď., esterové médiá zahŕňajú rôzne metylestery, etylestery atď., éterové médiá zahŕňajú metyléter, etyléter, butyléter , atď., sú v zásade nekorozívne a možno použiť bežne používané materiály. Pri výbere treba urobiť rozumný výber na základe vlastností média a súvisiacich požiadaviek.
Za zmienku tiež stojí, že ketóny, estery a étery sú rozpustné v mnohých typoch kaučuku, takže pri výbere tesniacich materiálov sa vyhnite chybám.
02. Vplyv iných faktorov
Vo všeobecnosti možno pri prietoku priemyselných čerpadiel ignorovať úniky v potrubnom systéme, ale je potrebné zvážiť vplyv zmien procesu na prietok. Ak poľnohospodárske čerpadlá používajú na prepravu vody otvorené kanály, je potrebné zvážiť aj úniky a vyparovanie.
Tlak: tlak v sacej nádrži, tlak v drenážnej nádrži, tlakový rozdiel v potrubnom systéme (tlaková strata).
Údaje o potrubnom systéme (priemer potrubia, dĺžka, typ a počet príslušenstva potrubia, geometrická výška od sacej nádrže k tlakovej nádrži atď.).
V prípade potreby by sa mala nakresliť aj charakteristika zariadenia.
03. Vplyv potrubí
Pri navrhovaní a usporiadaní potrubí je potrebné vziať do úvahy nasledujúce skutočnosti:
(1) Rozumný výber priemeru potrubia. Veľký priemer potrubia znamená malú rýchlosť prúdenia kvapaliny a malú stratu odporu pri rovnakom prietoku, ale cena je vysoká. Malý priemer potrubia povedie k prudkému zvýšeniu straty odporu, zvýšeniu dopravnej výšky vybraného čerpadla, zvýšeniu výkonu a zvýšeniu nákladov a prevádzkových nákladov. Preto by sa mal posudzovať komplexne z technického a ekonomického hľadiska.
(2) Výtlačné potrubie a jeho potrubné spoje by mali brať do úvahy maximálny tlak, ktorý dokážu vydržať.
(3) Potrubie by malo byť usporiadané čo najrovnejšie a počet príslušenstva v potrubí a dĺžka potrubia by sa mali minimalizovať. Ak je potrebné otočenie, polomer ohybu kolena by mal byť 3 až 5-násobok priemeru potrubia a uhol by mal byť čo najväčší.
(4) Ventily (guľové alebo uzatváracie ventily atď.) a spätné ventily musia byť inštalované na výtlačnej strane čerpadla. Ventil sa používa na nastavenie pracovného bodu čerpadla. Spätný ventil môže zabrániť spätnému chodu čerpadla pri spätnom toku kvapaliny a zabrániť zasiahnutiu čerpadla vodným rázom. (Keď kvapalina prúdi späť, vytvorí sa obrovský spätný tlak, ktorý spôsobí poškodenie čerpadla)
04. Vplyv prietokovej výšky
Stanovenie prietoku
(1) Ak sú vo výrobnom procese uvedené minimálne, normálne a maximálne prietoky, mal by sa zvážiť maximálny prietok.
(2) Ak sa vo výrobnom procese uvádza len normálny prietok, mala by sa zvážiť určitá rezerva.
Pre čerpadlá ns100 s veľkým prietokom a čerpadlá s nízkou spádovou výškou je prietoková rezerva 5 %, pre čerpadlá s malým prietokom a vysokotlakovou pumpou ns50 je rozpätie prietoku 10 %, pre 50 Menšie alebo rovné ns Menšie alebo rovné 100 čerpadlám je prietok rezerva je tiež 5%, pre čerpadlá nízkej kvality a zlé prevádzkové podmienky by mala byť rezerva prietoku 10%.
(3) Ak základné údaje uvádzajú iba hmotnostný prietok, mal by sa previesť na objemový prietok.
05, vplyv teploty
Doprava vysokoteplotného média kladie vyššie požiadavky na konštrukciu, materiály a pomocné systémy čerpadla. Povedzme si niečo o požiadavkách na chladenie pri rôznych teplotných zmenách a o použiteľných typoch čerpadiel spoločnosti:
(1) Pre médiá s teplotou pod 120 stupňov sa zvyčajne nenastavuje špeciálny chladiaci systém a samotné médium sa väčšinou používa na mazanie a chladenie. Rovnako ako chemické čerpadlá DFL(W)H, aj tienené chemické čerpadlá DFL(W)PH (úroveň ochrany tieneného motora by mala byť úroveň H, keď prekročí 90 stupňov).
Chemické čerpadlá DFCZ bežného typu a IH môžu dosiahnuť hornú hranicu teploty 140 stupňov ~ 160 stupňov vďaka závesnej štruktúre; maximálna prevádzková teplota čerpadla IHF s fluórom môže dosiahnuť 200 stupňov; iba obyčajné magnetické čerpadlo CQB má prevádzkovú teplotu nepresahujúcu 100 stupňov. Stojí za zmienku, že pre médiá, ktoré ľahko kryštalizujú alebo obsahujú častice, by malo byť zabezpečené preplachovacie potrubie s tesniacou plochou (rozhrania sú pri návrhu vyhradené).
(2) Pre médiá nad 120 stupňov a do 300 stupňov musí byť vo všeobecnosti na kryte čerpadla umiestnená chladiaca komora a tesniaca komora by mala byť tiež pripojená k chladiacej kvapaline (musí byť zabezpečená obojstranná mechanická upchávka). Keď chladiaca kvapalina nemôže preniknúť do média, samotné médium by sa malo ochladiť a potom pripojiť (to sa dá dosiahnuť pomocou jednoduchého výmenníka tepla).
V súčasnosti má spoločnosť na výber čerpadlá pre chemické procesy DFCZ, vysokoteplotné potrubné čerpadlá GRG a obehové čerpadlá na teplú vodu HPK (vo vývoji). Okrem toho je možné vysokoteplotné magnetické čerpadlo CQB-G použiť pre vysokoteplotné médiá v rozsahu 280 stupňov.
(3) Pri vysokoteplotných médiách nad 300 stupňov musí byť chladená nielen hlava čerpadla, ale aj komora závesného ložiska by mala byť vybavená chladiacim systémom. Konštrukcia čerpadla je vo všeobecnosti typu stredovej podpory. Mechanická upchávka je prednostne typu s kovovým vlnovcom, ale cena je vysoká (cena je viac ako 10-krát vyššia ako cena bežných mechanických upchávok). V súčasnosti má spoločnosť iba odstredivé olejové čerpadlá DFAY, ktoré dokážu dosiahnuť teplotu 420 stupňov (vo vývoji).
06. Vplyv tesniaceho výkonu
Žiadny únik je večná honba za chemickými zariadeniami. Práve táto požiadavka viedla k rastúcemu používaniu magnetických čerpadiel a tienených čerpadiel. Existuje však ešte dlhá cesta k dosiahnutiu skutočnej netesnosti, ako je životnosť izolačného puzdra magnetického čerpadla a tieniaceho puzdra tieniaceho čerpadla, problém s jamkami materiálu, spoľahlivosť statického tesnenia atď. Teraz si v krátkosti predstavíme základné informácie o tesnení.
Forma tesnenia
Pre statické tesnenia sú zvyčajne len dve formy: tesniace tesnenia a tesniace krúžky a O-krúžok je najpoužívanejším tesniacim krúžkom.
Pre dynamické upchávky chemické čerpadlá zriedka používajú tesniace tesnenia a väčšinou používajú mechanické upchávky. Mechanické upchávky sa delia na jednostranné a dvojstranné, vyvážené a nevyvážené typy. Vyvážený typ je vhodný na tesnenie vysokotlakových médií (zvyčajne označuje tlak väčší ako 1.0MPa). Dvojité mechanické upchávky sa používajú hlavne pre vysokoteplotné, ľahko kryštalizujúce, viskózne, častice obsahujúce a toxické prchavé médiá. Dvojité mechanické upchávky by mali vstrekovať izolačnú kvapalinu do dutiny tesnenia a jej tlak je vo všeobecnosti 0.07~0,1 MPa vyšší ako stredný tlak.
Tesniace materiály
Materiálom statických tesnení chemických čerpadiel je vo všeobecnosti fluórkaučuk a v špeciálnych prípadoch sa používajú materiály z polytetrafluóretylénu; materiálová konfigurácia dynamických a statických krúžkov mechanického tesnenia je kritickejšia a nie je najlepšia pre slinutý karbid na slinutý karbid. Vysoká cena je jedným z aspektov a nie je rozumné, že medzi nimi nie je rozdiel v tvrdosti, preto je najlepšie s nimi zaobchádzať odlišne podľa vlastností média.
(Poznámka: Ôsme vydanie API 610 American Petroleum Institute obsahuje podrobné predpisy o typickej konfigurácii mechanických upchávok a potrubných systémov v prílohe D)
05. Vplyv viskozity
Viskozita média má veľký vplyv na výkon čerpadla. Keď sa viskozita zvýši, krivka výtlaku čerpadla sa zníži a podľa toho sa zníži dopravná výška a prietok v najlepších pracovných podmienkach, zatiaľ čo výkon sa zvýši, takže účinnosť sa zníži.