經(jīng)驗(yàn)分享｜離心泵的選擇和配置
仔細(xì)選擇和配置離心泵，可減少后續(xù)麻煩的產(chǎn)生—大概因?yàn)殡x心泵設(shè)備需要精心的維護(hù)，這讓排量泵的制造商感到很不滿意，但離心泵通常被認(rèn)為是流程行業(yè)的主力,占泵的市場份額估計(jì)...
仔細(xì)選擇和配置離心泵，可減少后續(xù)麻煩的產(chǎn)生—大概因?yàn)殡x心泵設(shè)備需要精心的維護(hù)，這讓排量泵的制造商感到很不滿意，但離心泵通常被認(rèn)為是流程行業(yè)的主力,占泵的市場份額估計(jì)為80%。這意味著操作人員更應(yīng)該通過更仔細(xì)地選擇和配置離心泵來減少后續(xù)麻煩的產(chǎn)生。
本文刊登于PROCESS《流程工業(yè)》
2021年第5期
《離心泵的選擇和配置》
本文作者系PROCESS德文版的自由撰稿人。
還記得著名的“B型泵”嗎？在過去，多余的第二泵（或“B泵”）通常是關(guān)鍵過程的強(qiáng)制要求，也是確保平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵；現(xiàn)在已經(jīng)有不同的技術(shù)解決方案。在理想情況下，智能監(jiān)控工具會在泵出現(xiàn)任何實(shí)際問題之前就發(fā)出警告。而且可以在已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的許多情況下或者可以以相對較低的費(fèi)用進(jìn)行改造但這可能會使操作員陷入一種錯(cuò)誤的安全感。監(jiān)控不是靈丹妙藥，如果泵的設(shè)計(jì)不正確或安裝不當(dāng)，即使最好的監(jiān)控系統(tǒng)也只能提供非常有限的幫助。“泵是好的，只不過是設(shè)計(jì)不正確或操作不正確才導(dǎo)致泵出故障的”多年來，這也是在過程泵論壇的發(fā)言者共識。除了嚴(yán)重的操作錯(cuò)誤外，泵故障的大多數(shù)發(fā)生率都是由被泵送的介質(zhì)或者操作方法的改變引起的。
那么在選擇合適的泵時(shí)，會出現(xiàn)什么問題呢？如果購買決策主要集中在泵的采購成本上，這將忽略生命周期成本，而不考慮所有的投資、運(yùn)營以及維護(hù)成本。從一開始就以最好的方式設(shè)計(jì)泵會更經(jīng)濟(jì)。不過這就需要精確地定義被泵送的參數(shù)，如材料和操作條件，以及有關(guān)泵送任務(wù)的詳細(xì)信息。而且，關(guān)于將要被泵送的產(chǎn)品成分和特性的信息是絕對要準(zhǔn)確的。往往是由工廠在規(guī)劃過程中不斷地修改和再修改，避免出現(xiàn)缺失、不正確或者過時(shí)的基本信息。但在某些時(shí)候，需要訂購設(shè)備包括泵等以確保工廠能夠如期投產(chǎn)。如果泵制造商沒有收到經(jīng)修訂后的計(jì)劃數(shù)據(jù)，之后將不可避免地會出現(xiàn)操作問題。
這就是為什么過度標(biāo)注仍然是常見做法的原因之一，是為了避免常見問題的出現(xiàn)。畢竟，如果一個(gè)泵被證明是尺寸不足，這設(shè)計(jì)將是顯而易見地不正確，使過度尺寸這種思維方式成為首要的選擇。但這是一個(gè)明顯的誤解，不僅是因?yàn)樯婕澳芰康睦速M(fèi)，而且在部分負(fù)載運(yùn)行中，該泵的許多組件也會受到壓力和負(fù)荷的增加，除了振動(dòng)等情況。
變頻器
有些人在看過大量泵相關(guān)出版書籍的知識后，認(rèn)為可以暫時(shí)性假設(shè)，僅僅是電機(jī)與變頻器(FC)的結(jié)合，將確保所提供的能量以最好的方式使用。但這當(dāng)然不是真的：變頻器不能單獨(dú)在稀薄的空氣中運(yùn)行，它本身也會“消耗”能量。因此，重要的是要首先澄清實(shí)際上是否真的需要一個(gè)變頻器。在動(dòng)態(tài)變化的負(fù)載條件下，這個(gè)問題的答案一般是“是”，但根據(jù)具體的行業(yè)，還有其他方面需要考慮比如軟啟動(dòng)、熱轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中。反過來看，在恒定負(fù)載下運(yùn)行，或轉(zhuǎn)速在接近其工作點(diǎn)的泵是所有情況下最節(jié)能的解決方案。在這種情況下，選擇更高效、更小的驅(qū)動(dòng)器，可能更具成本效益。
然而，盡管變頻器有很多優(yōu)點(diǎn)，但它們也會出現(xiàn)問題，特別是如果被用來實(shí)際地補(bǔ)償或中和與磨損相關(guān)的性能會下降。但是操作員通常甚至不會注意到這一點(diǎn)，直到磨損導(dǎo)致泵出現(xiàn)故障。
振動(dòng)
振動(dòng)是造成破壞的根本原因，但往往會被低估。根據(jù)設(shè)計(jì)，位移泵運(yùn)行時(shí)會有或大或小的脈動(dòng)，這是一個(gè)眾所周知的特征，通常用脈動(dòng)阻尼器來補(bǔ)救。但卻很少有人知道離心泵也有脈動(dòng)。這是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)和泵相互作用時(shí)會發(fā)生壓力振蕩，在最壞的情況下會導(dǎo)致壓力激增。如果泵出現(xiàn)缺陷而找不到明顯的原因時(shí)，這些壓力浪涌可能是原因，因?yàn)橛纱水a(chǎn)生的力可能足夠高到足以破壞軸承。
是否有針對所有用途的單一泵設(shè)計(jì)？否
空腔一直是泵出現(xiàn)故障的一種跡象。以下應(yīng)該注意的6個(gè)建議
材料：如果擔(dān)心流體會隨著時(shí)間的推移而變化，應(yīng)預(yù)防性地選擇更穩(wěn)定的材料。注意：如果經(jīng)常發(fā)生故障，可能是因?yàn)闆]有遵守使用酸或堿液的清潔程序。
速度：串聯(lián)的泵可以膨脹到相似的速度，最好的解決方案是選擇更大的速度差。
干運(yùn)行：安裝干運(yùn)行保護(hù)裝置，在出現(xiàn)故障時(shí)將關(guān)閉泵。
空腔：確保泵內(nèi)的液體溫度不過高或泵的吸入壓力不過低。
標(biāo)準(zhǔn)泵：標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn)是操作者可以與制造商達(dá)成框架協(xié)議，操作者以后只需調(diào)用之前商定的泵類型，這不僅節(jié)省了時(shí)間，而且還提供了一個(gè)非常具有吸引力的采購優(yōu)勢。
經(jīng)驗(yàn)交流：是必須的！在流程泵論壇上，這個(gè)總是排在第一位。運(yùn)營商公司的管理層應(yīng)該意識到，參與運(yùn)營的員工正在以相對具有成本效益的問題解決方案重返運(yùn)營。為了以便在規(guī)劃和維護(hù)水泵時(shí)節(jié)省很多錢，運(yùn)營商應(yīng)該在此增加一些預(yù)算。
液壓系統(tǒng)的故障
干運(yùn)轉(zhuǎn)或空腔等液壓故障，會反復(fù)對泵系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，在離心泵上，必須確保泵中充滿被泵送的介質(zhì)，因?yàn)楦蛇\(yùn)轉(zhuǎn)是機(jī)械密封絕對的“禁止”。如果一個(gè)泵開始像沙子滴落到鐵皮屋頂上一樣嘎吱作響，這時(shí)泵需要達(dá)到最大的濃度。因?yàn)檫@是空腔的聲音，空腔一直是泵出現(xiàn)故障的一種跡象。由于材料的去除，主要的受害者是葉輪，損壞的程度取決于材料的性質(zhì)。不銹鋼比青銅更耐空化，青銅比鑄鐵更能抵抗空腔。此外，空腔還會引起巨大的噪聲和振動(dòng)，進(jìn)而會對軸承、軸封和焊接接頭造成損壞。
正確的焊接接頭：原則上這是常規(guī)離心泵的一個(gè)臨界點(diǎn)，因?yàn)樵谙到y(tǒng)的本質(zhì)上，通常不會看到泵出的液體在軸密封有少量泄漏。密封泵如罐裝電機(jī)泵和磁力耦合泵提供可靠性，因?yàn)樗鼈儾皇褂幂S密封。
但是哪種設(shè)計(jì)更具有可靠性呢？如果需要最安全、最可靠的解決方案，那么罐裝電機(jī)泵是一種最合適的技術(shù)選擇，盡管價(jià)格更昂貴。而且來自德國一家古老的煉油廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，罐裝電機(jī)泵的平均故障間隔時(shí)間值約為180個(gè)月，而帶雙作用機(jī)械密封的離心泵則為50個(gè)月。因此，罐式電機(jī)泵的平均無故障工作時(shí)間比帶雙作用機(jī)械密封的離心泵大約高出四倍。
標(biāo)準(zhǔn)化
無論是內(nèi)部的運(yùn)營商還是外部的工程服務(wù)提供商，通常都需要規(guī)劃復(fù)雜工業(yè)工廠的人，尤其是對現(xiàn)代泵技術(shù)沒有很好的理解。因?yàn)檫@樣可以限制在一些設(shè)計(jì)上，并將這些限制更少的變量中，減少無意義的產(chǎn)生。而且葉輪、材料、O形環(huán)和機(jī)械密封件的標(biāo)準(zhǔn)化也有助于簡化、簡單的工廠操作。
是否有一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的排除程序？或者換句話說是否有針對所有用途的單一泵設(shè)計(jì)？這個(gè)簡短的回答是：否！
但也有一些解決方案涵蓋了廣泛的應(yīng)用程序。因?yàn)槟繕?biāo)很明確，使用的不同系列的數(shù)量越少，需要保持庫存的不同備件就越少。而現(xiàn)場的維修技術(shù)人員對標(biāo)準(zhǔn)泵有更好的理解，相比更復(fù)雜的變量泵或完全不同的泵類型。同樣，這也適用于操作人員，因?yàn)樵S多泵的故障是基于泵的錯(cuò)誤啟動(dòng)和關(guān)閉程序。
總結(jié)
在訂購泵時(shí)，正確設(shè)計(jì)所需的足夠精確的數(shù)據(jù)是很少存在的，這可能是因?yàn)槟茏龅暮苌佟Ｒ?guī)劃者受制于時(shí)間的壓力，不允許出現(xiàn)任何延誤。泵制造商也無法通過杠桿“交貨時(shí)間”進(jìn)行任意干預(yù)，建議可以采用以下方式解決：選擇具有較高材料質(zhì)量的速度控制泵；感應(yīng)式流量調(diào)節(jié)器有助于確保輸送速率既不低于也不超過允許范圍。而且可靠的監(jiān)測系統(tǒng)有助于工作人員更好的工作休息！
