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化工泵阀的选型知识

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发表于 2021-9-29 10:09:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
如何选择最合适的泵,一直是广大朋友比较关心的问题。
不同的场合,不同的介质,不同的材料...选择合适的化工泵似乎不是那么容易。
小编此次特意整理了关于选泵最重要方面知识。



一、化工泵选型原则

要选泵,首先就要了解并掌握化工泵选型的原则才行。

1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
2、必须满足介质特性的要求。
对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵,要求轴封可靠或采用无泄漏泵,如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵。
对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如AFB不锈钢耐腐蚀泵,CQF工程塑料磁力驱动泵
对输送含固体颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采用清洁液体冲洗。
3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。
4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。
5、常见场合下的化工泵选用:
(1)、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
(2)、有计量要求时,选用计量泵。
(3)、扬程要求很高,流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时,可选用往复泵,如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵。
(4)、扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。
(5)、介质粘度较大(大于650~1000mm2/s)时,可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)
(6)、介质含气量75%,流量较小且粘度小于37.4mm2/s时,可选用旋涡泵。
(7)、对启动频繁或灌泵不便的场合,应选用具有自吸性能的泵,如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)专用泵膜泵。
二、化工泵选型依据

泵选型依据,应根据工艺流程,给排水要求,从五个方面加以考虑。

1. 流量是选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泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时,以最大流量为依据,兼顾正常流量,在没有最大流量时,通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。

2. 装置系统所需的扬程是选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,这涉及到系统的扬程,有效气蚀余量计算和合适泵的类型,选用泵材料和选用那一种轴封型式等。

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,吸如侧最低液面,排出侧最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. 操作条件的确定,如液体的操作T饱和蒸汽力、吸入侧压力(绝对)、排出侧容器压力、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。都是选型时的重要依据。
三、各种条件因素下的考虑

化工泵的管道布置


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最大压力。


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


化工泵密封性的选择


无泄漏是化工设备的永远追求,正是这种要求促成了磁力泵和屏蔽泵的应用日益扩展。


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型圈应用最广;

对于动密封,化工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最好,价格高是一方面,两者没有硬度差也并不合理,所以最好根据介质特点区别对待。

化工泵特殊介质情况下的选择


硫酸

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。

不适用作泵阀的材料:

普通不锈钢如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)

输送硫酸的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,采用衬氟泵(F46)是一种更为经济的选择。

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,所以内衬橡胶泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是输送盐酸的最好选择。

硝酸 

一般金属大多在硝酸中被迅速腐蚀破坏,不锈钢是应用最广的耐硝酸材料,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。

醋酸 

它是有机酸中腐蚀性最强的物质之一,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泵。

碱(氢氧化钠) 

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泵或氟塑料泵。

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。

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。

醇类、酮类、酯类、醚类 

常见的醇类介质有甲醇、乙醇、乙二醇、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、乙醚、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。

粘度温度的影响


介质的粘度对泵的性能影响是很大的,当粘度增加时,泵的扬程曲线下降,最佳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,建议选用螺杆泵。

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。

对于120℃以上、300℃以内的介质,一般在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)。

对于300℃以上的高温介质,不仅泵头部分需要冷却,悬架轴承室也应设有冷却系统,泵结构一般为中心支承形式,机械密封最好采用金属波纹管型,但价格高(价格是普通机封的10多倍)。
阀门的选择及设置部位:


(一)给水管道上使用的阀门,一般按下列原则选择:
  1、管径不大于50mm时,宜采用截止阀,管径大于50mm时采用闸阀、蝶阀
  2、需调节流量、水压时宜采用调节阀、截止阀
  3、要求水流阻力小的部位(如水泵吸水管上),宜采用闸板阀
  4、水流需双向流动的管段上应采用闸阀、蝶阀,不得使用截止阀
  5、安装空间小的部位宜采用蝶阀、球阀
  6、在经常启闭的管段上,宜采用截止阀
  7、口径较大的水泵出水管上宜采用多功能阀
  (二)给水管道上的下列部位应设置阀门:
  1、居住小区给水管道从市政给水管道的引入管段上
  2、居住小区室外环状管网的节点处,应按分隔要求设置。环状管段过长时,宜设置分段阀门
  3、从居住小区给水干管上接出的支管起端或接户管起端
  4、入户管、水表和各分支立管(立管底部、垂直环形管网立管的上、下端部)
  5、环状管网的分干管、贯通枝状管网的连接管
  6、室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端,配水支管上配水点在3个及3个以上时设置
  7、水泵的出水管,自灌式水泵的吸水泵
  8、水箱的进、出水管、泄水管
  9、设备(如加热器、冷却塔等)的进水补水管
  10、卫生器具(如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等)的配水管
  11、某些附件,如自动排气阀、泄压阀、水锤消除器、压力表、洒水栓等前、减压阀与倒流防止器的前后等
  12、给水管网的最低处宜设置泄水阀

  (三)止回阀一般应按其安装部位、阀前水压、关闭后的密闭性能要求和关闭时引发的水锤大小等因素来选择
  1、阀前水压小时,宜选用旋启式、球式和梭式止回阀
  2、关闭后的密闭性能要求严密时,宜选用有关闭弹簧的止回阀
  3、要求削弱关闭水锤时,宜选用速闭消声止回阀或有阻尼装置的缓闭止回阀
  4、止回阀的阀掰或阀芯,应能在重力或弹簧力作用下自行关闭
  (四)给水管道的下列管段上应设置止回阀:
  引入管上;密闭的水加热器或用水设备的进水管上;水泵出水管上;进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。
  注:装有管道倒流防止器的管段,不需在装止回阀。
  (五)给水管道的下列部位应设置排气装置:
  1、间歇性使用的给水管网,其管网末端和最高点应设置自动排气阀
  2、给水管网有明显起伏积聚空气的管段,已在该段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气
  3、气压给水装置,当采用自动补气式气压水罐时,其配水管网的最高点应设自动排气阀


各种阀门的优缺点


     1、闸阀:闸阀是指关闭件(闸板)沿通道轴线的垂直方向移动的阀门,在管路上主要作为切断介质用,即全开或全关使用。一般,闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温压也可以适用于高温高压,并可根据阀门的不同材质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中
  优点:
  ①流体阻力小;
  ②启、闭所需力矩较小;
  ③可以使用在介质向两方向流动的环网管路上,也就是说介质的流向不受限制;
  ④全开时,密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小;
  ⑤形体结构比较简单,制造工艺性较好;
  ⑥结构长度比较短。
  缺点:
  ①外形尺寸和开启高度较大,所需安装的空间亦较大;
  ②在启闭过程中,密封面人相对摩擦,摩损较大,甚至要在高温时容易引起擦伤现象;
  ③一般闸阀都有两个密封面,给给加工、研磨和维修增加了一些困难;
  ④启闭时间长。
  2、蝶阀:蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。
  优点:
  ①结构简单,体积小,重量轻,耗材省,别用于大口径阀门中;
  ②启闭迅速,流阻小;
  ③可用于带悬浮固体颗粒的介质,依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节,广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。
  缺点:
  ①流量调节范围不大,当开启达30%时,流量就将进95%以上;
  ②由于蝶阀的结构和密封材料的限制,不宜用于高温、高压的管路系统中。一般工作温度在300℃以下,PN40以下;
  ③密封性能相对于球阀、截止阀较差,故用于密封要求不是很高的地方。
  3、球阀:是由旋塞阀演变而来,它的启闭件是一个球体,利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向,设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
  优点:
  ①具有最低的流阻(实际为0);
  ②因在工作时不会卡住(在无润滑剂时),故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中;
  ③在较大的压力和温度范围内,能实现完全密封;
  ④可实现快速启闭,某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s,以保证能用于试验台的自动化系统中。快速启闭阀门时,操作无冲击;
  ⑤球形关闭件能在边界位置上自动定位;
  ⑥工作介质在双面上密封可靠;
  ⑦在全开和全闭时,球体和阀座的密封面与介质隔离,因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀;
  ⑧结构紧凑、重量轻,可以认为它是用于低温介质系统的最合理的阀门结构;
  ⑨阀体对称,尤其是焊接阀体结构,能很好地承受来自管道的应力;
  ⑩关闭件能承受关闭时的高压差。⑾全焊接阀体的球阀,可以直埋于地下,使阀门内件不受浸蚀,最高使用寿命可达30年,是石油、天然气管线最理想的阀门。
  缺点:
  ①因为球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯,它对几乎所有的化学物质都有是惰性的,且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。但聚四氟乙烯的物理特性,包括较高的膨胀系数,对冷流的敏感性和不良的热传导性,要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。所以,当密封材料变硬时,密封的可靠性就受到破坏。而且,聚四氟乙烯的耐温等级较低,只能在小于180℃情况下使用。超过此温度,密封材料就会老化。而考虑长期使用的情况下,一般只会在120℃不使用。
  ②它的调节性能相对于截止阀要差一些,尤其是气动阀(或电动阀)。
  4、截止阀:是指关闭件(阀瓣)沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式,阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系,非常适合于对流量的调节。因此,这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。
  优点:
  ①在开启和关闭过程中,由于阀瓣与阀体密封面间的磨擦力比闸阀小,因而耐磨。
  ②开启高度一般仅为阀座通道的1/4,因此比闸阀小得多;
  ③通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面,因而制造工艺性比较好,便于维修;
  ④由于其填料一般为石棉与石墨的混合物,故耐温等级较高。一般蒸汽阀门都用截止阀。
  缺点:
  ①由于介质通过阀门的流动方向发生了变化,因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门;
  ②由于行程较长,开启速度较球阀慢。
  5、旋塞阀:是指关闭件成柱塞形的旋转阀,通过90°的旋转使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或分开,实现开启或关闭的一种阀门。阀塞的形状可成圆柱形或圆锥形。其原理与球阀基本相似,球阀是在旋塞阀的基础上发展起来的,其主要用于油田开采,同时也用于石油化工。
  6、安全阀:是指在受压容器、设备或管路上,作为超压保护装置。当设备、容器或管路内的压力升高超过允许值时,阀门自动开启,继而全量排放,以防止设备、容器或管路和压力继续升高;当压力降低到规定值时,阀门应自动及时关闭,从而保护设备、容器或管路的安全运行。
  7、蒸汽疏水阀:在输送蒸汽、压缩空气等介质中,会有一些冷凝水形成,为了保证装置的工作效率和安全运转,就应及时排放这些无用且有害的介质,以保证装置的消耗和使用。它有以下作用:①能迅速排除产生的凝结水;②防止蒸汽泄露;③排除空气及其他不凝性气体。
  8、减压阀:是通过调节,将进口压力减至某一需要的出口压力,并依靠介质本身的能量,使出口压力自动保持稳定的阀门。
  9、止回阀:又称逆流阀、逆止阀、背压阀和单向阀。这些阀门是靠管路中介质本身的流动产生的力自动开启和关闭的,属于一种自动阀门。止回阀用于管路系统,其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转,以及容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上,主要可分为旋启式(依重心旋转)与升降式(沿轴线移动)。   


-- THE END ---
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发表于 2021-9-29 10:46:39 | 显示全部楼层
感谢楼主的分享!
 楼主| 发表于 2021-9-29 11:25:10 | 显示全部楼层
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