如何提高無(wú)負壓穩流供水設備水泵的工作效率

一、無(wú)負壓穩流供水設備水泵前言

    無(wú)負壓穩流供水設備水泵在冶煉作業(yè)中有著(zhù)非常重要的作用，是提煉流程的必，要設備。在大型石化提煉廠(chǎng)，有上千臺泵在工作，以保證工廠(chǎng)能夠順利運轉。在冶煉作業(yè)中，通常是采用離心泵來(lái)取代原有的反向泵和回轉泵。制造技術(shù)及冶金學(xué)方面的改善，使得離心泵制造成本大幅下降；同時(shí)由于泵內的移動(dòng)或轉動(dòng)零件越來(lái)越少，使得維修作業(yè)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單。

     泵運轉中出現機械問(wèn)題或是效率降低，就會(huì )對整個(gè)工廠(chǎng)的生產(chǎn)造成不良影響。耐磨環(huán)可以在泵非正常操作條件下運轉時(shí)，對泵起到提供保護以及控制液體的回收循環(huán)情況。所以其性能的優(yōu)化十分重要。傳統的耐磨環(huán)是以不同材料的金屬所制造，但是由于金屬材料的特性所限，影響了離心泵整體功能的進(jìn)一步提升。

    二、無(wú)負壓穩流供水設備水泵耐磨環(huán)的作用 

    耐磨環(huán)的作用，是將泵中轉動(dòng)及靜止的零件，高壓和低壓的部分分隔開(kāi)。多年來(lái)，設計人員嘗試了不同的材料來(lái)取代金屬耐磨環(huán)，以期獲得性能的改善。在USA石油協(xié)會(huì )標準(API 610)中，規定離心泵中  須使用耐磨環(huán)，并且準許使用復合材料來(lái)制造這些零件 ，耐磨環(huán)結構如圖1和圖2所示。  

   三、無(wú)負壓穩流供水設備水泵金屬耐磨環(huán)失效原因 

   當金屬耐磨環(huán)有所接觸時(shí)，通常會(huì )產(chǎn)生高溫、造成金屬焊接在一起(摩擦焊接)，并造成泵運轉不順。這種情況會(huì )大幅增加耗電量，造成設備嚴重損壞，同時(shí)可能會(huì )使得液體滲漏到大氣中，對現場(chǎng)的工作人員造成傷害。以下情況耐磨環(huán)可能會(huì )發(fā)生接觸。

   （1）在泵剛起動(dòng)，液體還沒(méi)有流過(guò)葉片之前而空轉時(shí)(尤其是垂直式泵更為嚴重)。

   （2）當轉動(dòng)軸變形，轉動(dòng)葉片因為泵內壓力突然升高或其他異常情況而偏離轉動(dòng)軸。

   （3）在起動(dòng)或停止期間“慢速轉動(dòng)”時(shí)，因為振動(dòng)而使得套管偏離轉動(dòng)軸。

   （4）在低壓蒸汽下、出現氣泡或在處理低密度的液體時(shí)。

   （5）放射狀軸承失靈，使得耐磨環(huán)彼此接觸時(shí)。

    四、無(wú)負壓穩流供水設備水泵金屬耐磨環(huán)之外的其他選擇 

    在了解使用金屬和復合材料零件的實(shí)際成本費用之后，有些生產(chǎn)廠(chǎng)商轉而使用石墨/金屬合金等替代材料。但是石墨/金屬合金制造的零件脆性太大，耐沖擊性、抗振動(dòng)和抗強烈撞擊性能差。這些特性使得石墨/金屬合金零件，在運送和安裝的過(guò)程中可能會(huì )出現斷裂的情況，大幅提高更換組件的成本。

    在20世紀80年代中期，DuPontTM杜邦開(kāi)發(fā)出一種以氟化樹(shù)脂為基材，通過(guò)特種纖維強化的高性能材料Vespel CR-6100。CR—6100結合氟化樹(shù)脂的抗化學(xué)侵蝕及耐高溫性（使用溫度可高達288℃），以及特種纖維的強度與尺寸穩定性。

    CR—6100材料已被應用在西岸純化公司、鋼材研磨、紙張研磨、化學(xué)工廠(chǎng)以及食品加工廠(chǎng)等產(chǎn)業(yè)使用的泵中。它取代金屬及其他復合材料，作為泵中的耐磨環(huán)、喉管軸襯和套管軸承，大幅度提升泵的效能。

    五、無(wú)負壓穩流供水設備水泵使用CR—6100材料耐磨環(huán)的好處

    1. 降低維修費用 

    維修耐磨環(huán)的成本非常高，尤其是大型泵的維修，通常每年會(huì )付出高達數十萬(wàn)美元的維修費用，同時(shí)需要花費幾個(gè)星期的時(shí)間。以USA一個(gè)煉油工廠(chǎng)為例，其鹽水冷卻系統曾經(jīng)出現過(guò)一些問(wèn)題。在這個(gè)系統中包含了4個(gè)并聯(lián)方式配置，共享備用系統的泵。這個(gè)系統每年都因為重復進(jìn)行維修(每年5到6次)，而要花費超過(guò)200 000美元的維修費用。當較大的碎片在經(jīng)過(guò)進(jìn)口時(shí)，會(huì )因為阻塞而帶來(lái)劇烈的振動(dòng)，造成耐磨環(huán)摩擦力提高。其后可能會(huì )導致葉片、泵外殼、套管、軸承、軸承襯管以及銜接器等部件的損壞。除維修費用高昂外，還有可能會(huì )對泵操作人員和維護保養人員的安全造成威脅。該公司后決定采用CR—6100材料的耐磨環(huán)及喉管軸襯。在第，一部泵經(jīng)過(guò)改裝正常使用后，一個(gè)大的碎片卡在轉動(dòng)葉片中，使得泵的套管損壞。但是CR—6100耐磨環(huán)以及喉管軸襯仍然可以支撐住破損的泵套管，且可以繼續使用。其中的轉動(dòng)葉片與外殼并未損壞。在所有的泵的耐磨靜止部件被更換成CR—6100之后，每年的維護保養費用降低到4萬(wàn)美元，維修時(shí)間也從幾個(gè)星期縮短到幾天。

    2.無(wú)負壓穩流供水設備水泵效率的提升

    一個(gè)泵的運轉效率，主要取決于通過(guò)耐磨環(huán)而回流的液體量大??；縮小耐磨環(huán)的間隙，可以縮小耐磨環(huán)之間讓液體通過(guò)的面積。而采用金屬耐磨環(huán)，需要保持較大的間隙以降低耐磨環(huán)碰觸。但是較大的間隙會(huì )造成液體回流，使得泵的效率降低。同時(shí)較大的運轉間隙會(huì )造成泵強力的振動(dòng)，使得套管移位而造成耐磨環(huán)彼此接觸。

    CR-6100擁有較低的熱膨脹系數(CTE)，因此使用這種材料制造的耐磨環(huán)等靜止部件，在安裝時(shí)就可有更小的運轉間隙，詳情參考下表。這樣可在更低的輸出功率下得到相同的流量，同時(shí)也使效率提高2%~5%。此外，這些耐磨環(huán)所造成的振動(dòng)也得到了大大的降低，延長(cháng)軸承和耐磨環(huán)的使用壽命。  

    3.空轉不會(huì )造成運轉不順利

    CR—6100 耐磨環(huán)可以在空轉的情況下使用。在沒(méi)有吸入任何液體，操作條件超出設計范圍，慢速轉動(dòng)，或者泵剛起動(dòng)的期間，不會(huì )造成泵運轉不順。相反，使用金屬耐磨環(huán)的泵若遇到同樣的情況，就會(huì )造成泵因高溫而卡死，需要停機進(jìn)行拆卸維修，以便將問(wèn)題排除。

    在某凝結回收作業(yè)中，離心泵在接近汽化的溫度下運轉，因此經(jīng)常出現“蒸汽死鎖”及“空轉”的情況。其常見(jiàn)的損壞情況，包括耐磨環(huán)因高溫而黏在一起、轉動(dòng)葉片破裂，以及擾動(dòng)板偏轉。此外，管路套管軸承也可能造成套管損壞且無(wú)法恢復，其后導致泵下半部整個(gè)被刮傷。泵平均每年都要維修兩次，更嚴重的是每次泵送修時(shí)，許多非常昂貴的凝結劑都會(huì )被浪費掉。工廠(chǎng)的維修人員將某一個(gè)泵內所有的靜止磨耗零件都改為CR—6100材質(zhì)，并測試其在工作運轉過(guò)程中加壓效能。因CR—6100材質(zhì)的磨耗零件有較小的間隙，所以該泵的加壓效能比新泵稍高。之后進(jìn)料閥門(mén)被關(guān)閉1min的時(shí)間，并讓泵持續運轉，然后重新開(kāi)起閥門(mén)。泵沒(méi)有出現運轉不順的問(wèn)題，其振動(dòng)情況及溫度都維持非常穩定，經(jīng)過(guò)測量其效能也沒(méi)有 改變。再將進(jìn)口閥門(mén)關(guān)閉60min的時(shí)間，也沒(méi)有對其效能造成非常嚴重的影響。該泵在連續使用3年后被送回進(jìn)行例行性維護保養。CR—6100材質(zhì)的零件仍然可以繼續使用?，F在泵中的所有靜止磨耗零件都采用CR—6100材料，故障率也從每年兩次故障，變成在4年內沒(méi)有故障。

    六、無(wú)負壓穩流供水設備水泵結論 

    大多數離心泵的運轉條件，都很容易造成其耐磨環(huán)受到損壞。但是煉油廠(chǎng)商可以有效避免這種情況，選擇具有較佳之操作及功能特性的零件。這樣，管理人員就可以提高作業(yè)的效率和安全性，同時(shí)大幅降低公司的營(yíng)運