При проектуванні обладнання проектний інститут повинен визначити призначення і продуктивність насоса і вибрати тип насоса. Вибір спочатку повинен починатися з типу та форми насоса. Отже, за якими принципами слід керуватися при виборі насоса? Що є основою?
Основа вибору насоса
Основу вибору насоса слід розглядати з п’яти аспектів на основі технологічного потоку та вимог до водопостачання та дренажу, а саме об’єму подачі рідини, напору пристрою, властивостей рідини, схеми трубопроводу та умов експлуатації.
1. Швидкість потоку
Швидкість потоку є одним із важливих показників продуктивності для вибору насоса, який безпосередньо пов’язаний з виробничою потужністю та потужністю подачі всього пристрою. Наприклад, проектний інститут може розрахувати нормальну, мінімальну та максимальну витрати насоса в технологічному проекті. При виборі насоса за основу береться максимальна витрата з урахуванням нормальної витрати. Якщо максимальна швидкість потоку відсутня, як максимальну швидкість потоку зазвичай можна прийняти 1,1-кратне значення нормального потоку.
2. Голова
Напір, необхідний для системи пристрою, є ще одним важливим показником продуктивності для вибору насоса. Зазвичай для виділення використовується голова після збільшення поля на 5%-10%.
3. Властивості рідини
Властивості рідини включають назву рідкого середовища, фізичні властивості, хімічні властивості та інші властивості. Фізичні властивості включають температуру c, щільність d, в'язкість u, діаметр твердих частинок і вміст газу в середовищі тощо. Це стосується напору системи, обчислення ефективного запасу кавітації та типу відповідного насоса: хімічні властивості в основному стосуються хімічної корозійної активності та токсичність рідкого середовища, що є важливою основою для вибору матеріалів насоса та вибору типу ущільнення валу.
4. Умови розміщення трубопроводу
Умови компонування трубопроводу системи пристрою стосуються висоти подачі рідини, відстані подачі рідини, напрямку подачі рідини, найнижчого рівня рідини на стороні всмоктування, найвищого рівня рідини на стороні випуску та інших даних і специфікацій трубопроводу та їх довжини, матеріали, характеристики трубної арматури, кількість тощо, щоб розрахувати напор системи та перевірити запас кавітації.
5. Умови експлуатації
Робочі умови містять багато вмісту, наприклад, рідинна робота T, сила насиченої пари P, тиск на стороні всмоктування PS (абсолютний), тиск на стороні розвантаження контейнера PZ, висота над рівнем моря, температура навколишнього середовища, чи є робота переривчастою чи безперервною, і чи положення насоса фіксоване або рухоме.
Нафтова і хімічна промисловість займають дуже важливе місце в економіці країни. Як ключове допоміжне обладнання насоси для хімічних процесів також привертають все більше уваги. Зважаючи на складні характеристики хімічних середовищ і зростаючі вимоги до захисту навколишнього середовища, на які аспекти слід звернути увагу при виборі хімічних насосів?
01. Вплив корозії
Корозія завжди була однією з найбільш небезпечних небезпек хімічного обладнання. Якщо ви не будете обережні, це принаймні пошкодить обладнання, а в гіршому випадку спричинить аварії чи навіть катастрофи. За відповідними статистичними даними, близько 60% пошкоджень хімічного обладнання викликано корозією. Тому при виборі хімічних насосів слід в першу чергу звернути увагу на науковий характер вибору матеріалу.
Зазвичай існує неправильне розуміння того, що нержавіюча сталь є «універсальним матеріалом». Дуже небезпечно використовувати нержавіючу сталь незалежно від середовища та умов навколишнього середовища. Нижче наведено обговорення ключових моментів вибору матеріалу для деяких широко використовуваних хімічних середовищ:
1. Сірчана кислота
Сірчана кислота, як одне з сильних корозійних середовищ, є важливою промисловою сировиною з широким спектром використання. Сірчана кислота різних концентрацій і температур має велику різницю в корозії матеріалів. Для концентрованої сірчаної кислоти з концентрацією більше 80% і температурою менше 80 градусів вуглецева сталь і чавун мають хорошу корозійну стійкість, але вони не підходять для високошвидкісної течії сірчаної кислоти і не підходять для використання як матеріали для насосів і клапанів.
Звичайна нержавіюча сталь, така як 304 (0Cr18Ni9) і 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti), також має обмежене застосування для середовищ із сірчаною кислотою. Тому насоси та клапани для подачі сірчаної кислоти зазвичай виготовляють із чавуну з високим вмістом кремнію (важко лити й обробляти) та високолегованої нержавіючої сталі (сплав 20). Фторопласт має хорошу стійкість до сірчаної кислоти, і використання насосів із фтором (F46) є більш економічним вибором. Застосовувана продукція компанії включає: насоси IHF з фтором, відцентрові насоси з високою корозійною стійкістю PF (FS), фторпластикові магнітні насоси CQB-F тощо.
2. Соляна кислота
Більшість металевих матеріалів нестійкі до корозії соляною кислотою (включаючи різні матеріали з нержавіючої сталі), а залізо з високим вмістом кремнію, що містить молібден, можна використовувати лише для соляної кислоти нижче 50 градусів і 30%. На відміну від металевих матеріалів, більшість неметалевих матеріалів мають добру корозійну стійкість до соляної кислоти, тому гумові насоси з футеруванням і пластикові насоси (наприклад, поліпропілен, фторопласт тощо) є найкращим вибором для транспортування соляної кислоти. Застосовувана продукція компанії включає: насоси IHF з фтором, стійкі до корозії відцентрові насоси PF (FS), поліпропіленові магнітні насоси CQ (або магнітні насоси з фторопласту) тощо.
3. Нітратна кислота
Як правило, більшість металів швидко піддаються корозії та руйнуються в азотній кислоті. Нержавіюча сталь є найбільш широко використовуваним матеріалом, стійким до азотної кислоти. Має хорошу корозійну стійкість до азотної кислоти всіх концентрацій при кімнатній температурі. Варто відзначити, що молібденовмісна нержавіюча сталь (така як 316, 316L) не тільки не краще, ніж звичайна нержавіюча сталь (така як 304, 321) за корозійною стійкістю до азотної кислоти, але іноді навіть гірша.
Для високотемпературної азотної кислоти зазвичай використовують титан і матеріали з титанових сплавів. Застосовувана продукція компанії включає: хімічні насоси DFL (W) H, екрановані хімічні насоси DFL (W) PH, технологічні насоси DFCZ, самовсмоктувальні хімічні насоси DFLZP, хімічні насоси IH, магнітні насоси CQB тощо, виготовлені з 304.
4. Оцтова кислота
Це одна з найбільш корозійних речовин серед органічних кислот. Звичайна сталь піддається сильній корозії в оцтовій кислоті будь-якої концентрації та температури. Нержавіюча сталь є чудовим матеріалом, стійким до оцтової кислоти. Нержавіючу сталь 316, що містить молібден, також можна використовувати для високотемпературних і розведених парів оцтової кислоти. Для високих вимог, таких як висока температура та висока концентрація оцтової кислоти або інших корозійних середовищ, можна вибрати насоси з високолегованої нержавіючої сталі або фторопласту.
5. Луг (гідроксид натрію)
Сталь широко використовується в розчинах гідроксиду натрію нижче 80 градусів і в межах 30% концентрації. Є також багато заводів, які все ще використовують звичайну сталь при 100 градусах і нижче 75%. Хоча корозія збільшується, це економічно.
Звичайна нержавіюча сталь не має очевидних переваг перед чавуном в корозійній стійкості до розчину лугу. Якщо в середовище можна додавати невелику кількість заліза, використовувати нержавіючу сталь не рекомендується. Для високотемпературного розчину лугу в основному використовуються титан і титанові сплави або високолегована нержавіюча сталь. Звичайні чавунні насоси компанії можна використовувати для розчину лугу низької концентрації при кімнатній температурі. При наявності особливих вимог можна використовувати різні типи насосів з нержавіючої сталі або фторопласту.
6. Аміак (гідроксид аміаку)
Більшість металів і неметалів піддаються невеликій корозії в рідкому аміаку і аміачної воді (гідроксид аміаку), тільки мідь і мідні сплави непридатні для використання. Більшість продукції компанії придатна для транспортування аміаку та аміачної води.
7. Розсіл (морська вода)
Швидкість корозії звичайної сталі в розчині хлориду натрію, морській і солоній воді не дуже висока, і, як правило, вимагає захисту покриття; різні типи нержавіючої сталі також мають дуже низьку рівномірну швидкість корозії, але можуть викликати локальну корозію через іони хлориду, і нержавіюча сталь 316 зазвичай краща. Всі види хімічних насосів компанії комплектуються 316 матеріалами.
8. Спирти, кетони, складні, прості ефіри
Звичайні спиртові середовища включають метанол, етанол, етиленгліколь, пропанол тощо, кетонові середовища включають ацетон, бутанон тощо, складні ефіри включають різні метилові ефіри, етилові ефіри тощо, ефірні середовища включають метиловий ефір, етиловий ефір, бутиловий ефір , і т.д., вони в основному не корозійні, і можна використовувати звичайні матеріали. При виборі слід робити розумний вибір, виходячи з властивостей середовища та відповідних вимог.
Також варто відзначити, що кетони, складні та прості ефіри розчиняються в багатьох типах каучуків, тому уникайте помилок при виборі ущільнювальних матеріалів.
02. Вплив інших факторів
Як правило, витік у системі трубопроводу можна не враховувати в технологічному процесі промислових насосів, але слід враховувати вплив змін процесу на потік. Якщо сільськогосподарські насоси використовують відкриті канали для транспортування води, необхідно також враховувати витік і випаровування.
Тиск: тиск у всмоктуючому баку, тиск у дренажному баку, перепад тиску в системі трубопроводу (втрата напору).
Дані про трубопровідну систему (діаметр труби, довжина, тип і кількість трубопровідних аксесуарів, геометрична висота від всмоктувальної ємності до напірної ємності тощо).
При необхідності слід також накреслити характеристику пристрою.
03. Вплив трубопроводів
При проектуванні та влаштуванні трубопроводів слід враховувати наступне:
(1) Розумний вибір діаметра трубопроводу. Великий діаметр трубопроводу означає малу швидкість потоку рідини та невеликі втрати опору при тій же швидкості потоку, але ціна висока. Малий діаметр трубопроводу призведе до різкого збільшення втрат опору, збільшення напору обраного насоса, збільшення потужності, збільшення вартості та експлуатаційних витрат. Тому його слід розглядати комплексно з техніко-економічної точки зору.
(2) Нагнітальна труба та її з’єднання повинні враховувати максимальний тиск, який вони можуть витримати.
(3) Трубопровід має бути розміщений якомога пряміше, а кількість аксесуарів у трубопроводі та довжина трубопроводу мають бути мінімізовані. При необхідності повороту радіус вигину коліна повинен бути в 3-5 разів більше діаметра трубопроводу, а кут повинен бути якомога більшим.
(4) Клапани (кульові крани або запірні клапани тощо) і зворотні клапани повинні бути встановлені на стороні нагнітання насоса. Клапан використовується для регулювання робочої точки насоса. Зворотний клапан може запобігти реверсу насоса, коли рідина тече назад, і запобігти удару насоса гідроударом. (Коли рідина тече назад, створюється величезний зворотний тиск, що спричиняє пошкодження насоса)
04. Вплив напору
Визначення потоку
(1) Якщо в процесі виробництва вказані мінімальна, нормальна та максимальна витрати, слід враховувати максимальну швидкість потоку.
(2) Якщо в процесі виробництва надається лише нормальна швидкість потоку, слід враховувати певний запас.
Для насосів ns100 з великим потоком і низьким напором запас витрати становить 5%, для насосів ns50 з малим потоком і високим напором запас потоку становить 10%, для 50 Менше або дорівнює ns Менше або дорівнює 100 насосам, потік запас також становить 5%, для насосів низької якості і поганих умов експлуатації запас витрати повинен становити 10%.
(3) Якщо базові дані дають лише ваговий потік, їх слід перетворити на об’ємний потік.
05, вплив температури
Транспортування високотемпературного середовища висуває підвищені вимоги до конструкції, матеріалів і допоміжних систем насоса. Поговоримо про вимоги до охолодження при різних перепадах температури та типи застосовуваних насосів компанії:
(1) Для носіїв з температурою нижче 120 градусів спеціальна система охолодження зазвичай не встановлюється, а саме середовище в основному використовується для змащування та охолодження. Як і хімічні насоси DFL(W)H, екрановані хімічні насоси DFL(W)PH (рівень захисту екранованого двигуна має становити рівень H, коли він перевищує 90 градусів).
Хімічні насоси DFCZ звичайного типу та IH можуть досягати верхньої межі температури 140 градусів ~160 градусів завдяки конструкції підвіски; максимальна робоча температура насоса IHF з фтором може досягати 200 градусів; лише звичайний магнітний насос CQB має робочу температуру, що не перевищує 100 градусів. Варто зазначити, що для середовищ, які легко кристалізуються або містять частинки, слід передбачити трубопровід для промивання ущільнювальної поверхні (інтерфейси зарезервовані під час проектування).
(2) Для середовищ вище 120 градусів і в межах 300 градусів камера охолодження, як правило, повинна бути передбачена на кришці насоса, а ущільнювальна камера також повинна бути з’єднана з охолоджувачем (потрібно передбачити двостороннє механічне ущільнення). Коли охолоджуюча рідина не може проникнути в середовище, необхідно охолодити саме середовище, а потім підключити (це можна досягти за допомогою простого теплообмінника).
В даний час компанія має на вибір насоси для хімічних процесів DFCZ, високотемпературні трубопровідні насоси GRG і циркуляційні насоси гарячої води HPK (у розробці). Крім того, високотемпературний магнітний насос CQB-G можна використовувати для високотемпературних середовищ у межах 280 градусів.
(3) Для високотемпературних середовищ вище 300 градусів необхідно охолоджувати не лише головку насоса, але й камеру підшипника підвіски також слід обладнати системою охолодження. Конструкція насоса зазвичай має центральну опору. Механічне ущільнення переважно металевого сильфонного типу, але ціна висока (ціна більш ніж у 10 разів вища за звичайні механічні ущільнення). Зараз компанія має лише відцентрові масляні насоси DFAY, які можуть досягати температури 420 градусів (у розробці).
06. Вплив ефективності ущільнення
Відсутність витоку - це вічна гонитва за хімічним обладнанням. Саме ця вимога призвела до все більшого застосування магнітних і екранованих насосів. Однак ще потрібно пройти довгий шлях, щоб справді уникнути витоку, наприклад, термін служби магнітної ізоляційної втулки насоса та екрануючої втулки захисного насоса, проблема точкової коррозії матеріалу, надійність статичного ущільнення тощо. Тепер давайте коротко познайомимося з основною інформацією про пломбування.
Ущільнювальна форма
Для статичних ущільнень зазвичай існує лише дві форми: ущільнювальні прокладки та ущільнювальні кільця, а ущільнювальне кільце є найбільш широко використовуваним ущільнювальним кільцем.
Для динамічних ущільнень хімічні насоси рідко використовують сальникові ущільнення, і в основному використовують механічні ущільнення. Торцеві ущільнення поділяються на одноторцеві та двоторцеві, збалансовані та незбалансовані. Збалансований тип підходить для герметизації середовищ під високим тиском (зазвичай стосується тиску понад 1.0МПа). Подвійні торцеві механічні ущільнення в основному використовуються для високотемпературних, легкокристалізованих, в’язких, що містять частинки та токсичних летючих середовищ. Подвійні торцеві механічні ущільнення повинні впорскувати ізоляційну рідину в ущільнювальну порожнину, і її тиск, як правило, на 0.0на 7~0,1 МПа перевищує середній тиск.
Ущільнювальні матеріали
Матеріалом статичних ущільнень хімічних насосів є, як правило, фторкаучук, а в особливих випадках використовуються політетрафторетиленові матеріали; конфігурація матеріалу динамічних і статичних кілець механічного ущільнення є більш критичною, і вона не найкраща для цементованого карбіду. Висока ціна є одним із аспектів, і нерозумно, що між ними немає різниці в твердості, тому найкраще розглядати їх по-різному відповідно до характеристик середовища.
(Примітка: восьме видання API 610 Американського інституту нафти містить докладні положення щодо типової конфігурації механічних ущільнень і систем трубопроводів у Додатку D)
05. Вплив в'язкості
В'язкість середовища має великий вплив на продуктивність насоса. Коли в'язкість збільшується, крива напору насоса зменшується, а напір і витрата найкращого робочого стану відповідно зменшуються, тоді як потужність збільшується, тому ефективність зменшується.