При проектировании оборудования проектный институт должен определить назначение и производительность насоса и выбрать тип насоса. Этот выбор в первую очередь следует начинать с типа и формы насоса. Итак, какими принципами следует руководствоваться при выборе насоса? Что является основой?
Основы выбора насоса
Основу выбора насоса следует рассматривать с пяти аспектов, исходя из требований к технологическому потоку, водоснабжению и дренажу, а именно: объем подачи жидкости, напор устройства, свойства жидкости, расположение трубопровода и условия эксплуатации.
1. Скорость потока
Скорость потока является одним из важных показателей производительности при выборе насоса, который напрямую связан с производительностью и производительностью всего устройства. Например, проектный институт может рассчитать нормальную, минимальную и максимальную производительность насоса при проектировании технологического процесса. При выборе насоса за основу берется максимальная подача с учетом нормальной подачи. Когда не существует максимального расхода, в качестве максимального расхода обычно можно принять значение, равное 1,1 нормальному расходу.
2. Голова
Напор, требуемый системой устройства, является еще одним важным показателем производительности при выборе насоса. Обычно для выбора используется заголовок после увеличения поля на 5%-10%.
3. Свойства жидкости
Свойства жидкости включают в себя название жидкой среды, физические свойства, химические свойства и другие свойства. Физические свойства включают температуру c, плотность d, вязкость u, диаметр твердых частиц и содержание газа в среде и т. д. Сюда входит напор системы, расчет эффективного запаса кавитации и тип подходящего насоса: химические свойства в основном относятся к химической коррозионной активности и токсичность жидкой среды, что является важным основанием для выбора материалов насоса и выбора типа уплотнения вала.
4. Условия прокладки трубопровода
Условия компоновки трубопровода системы устройства включают высоту подачи жидкости, расстояние подачи жидкости, направление подачи жидкости, самый низкий уровень жидкости на стороне всасывания, самый высокий уровень жидкости на стороне нагнетания, а также другие данные и характеристики трубопровода и их длину. материалы, характеристики трубопроводной арматуры, количество и т. д. для расчета напора системы и проверки запаса кавитации.
5. Условия эксплуатации
Условия эксплуатации содержат много содержания, например, режим работы с жидкостью T, силу насыщенного пара P, давление на стороне всасывания PS (абсолютное), давление в контейнере на стороне нагнетания PZ, высоту над уровнем моря, температуру окружающей среды, является ли работа прерывистой или непрерывной, а также то, является ли работа Положение насоса фиксированное или подвижное.
Нефтяная и химическая промышленность занимают очень важное место в народном хозяйстве. В качестве ключевого вспомогательного оборудования химические технологические насосы также привлекают все больше внимания. На какие аспекты следует обратить внимание при выборе химических насосов в связи со сложными характеристиками химических сред и возрастающими требованиями к защите окружающей среды?
01. Влияние коррозии
Коррозия всегда была одной из самых серьезных опасностей химического оборудования. Если вы не будете осторожны, это, как минимум, повредит оборудование, а в худшем случае станет причиной несчастного случая или даже катастрофы. По актуальной статистике, около 60% повреждений химического оборудования вызвано коррозией. Поэтому при выборе химических насосов в первую очередь следует обратить внимание на научность выбора материала.
Обычно существует заблуждение, что нержавеющая сталь — «универсальный материал». Использование нержавеющей стали очень опасно независимо от среды и условий окружающей среды. Ниже приводится обсуждение ключевых моментов выбора материалов для некоторых часто используемых химических сред:
1. Серная кислота
Являясь одной из сильных агрессивных сред, серная кислота является важным промышленным сырьем, имеющим широкий спектр применения. Большую разницу в коррозии материалов оказывает серная кислота разной концентрации и температуры. Для концентрированной серной кислоты концентрацией более 80% и температурой менее 80 градусов углеродистая сталь и чугун обладают хорошей коррозионной стойкостью, но они не подходят для высокоскоростной подачи серной кислоты и не пригодны для использования в качестве материалы для насосов и клапанов.
Обычная нержавеющая сталь, такая как 304 (0Cr18Ni9) и 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti), также имеет ограниченное применение в сернокислых средах. Поэтому насосы и клапаны для перекачки серной кислоты обычно изготавливают из высококремнистого чугуна (сложного в литье и обработке) и высоколегированной нержавеющей стали (сплав 20). Фторопласты обладают хорошей устойчивостью к серной кислоте, поэтому использование насосов с фторсодержащим покрытием (F46) является более экономичным выбором. В число применяемой продукции компании входят: насосы с фтористым покрытием IHF, центробежные насосы с высокой коррозионной стойкостью PF (FS), магнитные насосы из фторопласта CQB-F и т. д.
2. Соляная кислота
Большинство металлических материалов не устойчивы к коррозии соляной кислотой (включая различные материалы из нержавеющей стали), а молибденсодержащее железо с высоким содержанием кремния можно использовать только для соляной кислоты с температурой ниже 50 градусов и 30%. В отличие от металлических материалов, большинство неметаллических материалов обладают хорошей коррозионной стойкостью к соляной кислоте, поэтому лучшим выбором для транспортировки соляной кислоты являются футерованные резиновые и пластиковые насосы (например, полипропилен, фторопласт и т. д.). В число применяемой продукции компании входят: фторированные насосы IHF, высококоррозионностойкие центробежные насосы PF (FS), полипропиленовые магнитные насосы CQ (или фторопластовые магнитные насосы) и т. д.
3. Азотная кислота
Как правило, большинство металлов быстро корродируют и разрушаются в азотной кислоте. Нержавеющая сталь является наиболее широко используемым материалом, устойчивым к азотной кислоте. Обладает хорошей коррозионной стойкостью к азотной кислоте всех концентраций при комнатной температуре. Стоит отметить, что молибденсодержащая нержавеющая сталь (например, 316, 316L) не только не лучше обычной нержавеющей стали (например, 304, 321) по коррозионной стойкости к азотной кислоте, но иногда даже хуже.
Для высокотемпературной азотной кислоты обычно используют материалы из титана и титановых сплавов. Используемая продукция компании включает в себя: химические насосы DFL (W) H, экранированные химические насосы DFL (W) PH, технологические насосы DFCZ, самовсасывающие химические насосы DFLZP, химические насосы IH, магнитные насосы CQB и т. д., изготовленные из стали 304.
4. Уксусная кислота
Это одно из самых агрессивных веществ среди органических кислот. Обычная сталь подвергается сильной коррозии в уксусной кислоте любой концентрации и температуры. Нержавеющая сталь — превосходный материал, устойчивый к уксусной кислоте. Нержавеющую сталь 316, содержащую молибден, также можно использовать при высоких температурах и при работе с разбавленными парами уксусной кислоты. Для жестких требований, таких как высокая температура и высокая концентрация уксусной кислоты или других агрессивных сред, можно выбрать насосы из высоколегированной нержавеющей стали или фторопласта.
5. Щелочь (гидроксид натрия)
Сталь широко используется в растворах гидроксида натрия при температуре ниже 80 градусов и концентрации 30%. Есть также много заводов, которые до сих пор используют обычную сталь с температурой 100 градусов и ниже 75%. Хотя коррозия увеличивается, это экономично.
Обычная нержавеющая сталь не имеет явного преимущества перед чугуном в коррозионной стойкости к действию растворов щелочей. Если в среду допускается добавление небольшого количества железа, использование нержавеющей стали не рекомендуется. Для высокотемпературных щелочных растворов чаще всего используются титан и титановые сплавы или высоколегированная нержавеющая сталь. Чугунные насосы компании общего назначения можно использовать для перекачивания щелочных растворов низкой концентрации при комнатной температуре. При наличии особых требований можно использовать различные типы насосов из нержавеющей стали или фторопластовых насосов.
6. Аммиак (гидроксид аммиака)
Большинство металлов и неметаллов слабо корродируют в жидком аммиаке и аммиачной воде (гидроксиде аммиака), к использованию непригодны только медь и медные сплавы. Большая часть продукции компании подходит для перевозки аммиака и аммиачной воды.
7. Рассол (морская вода)
Скорость коррозии обычной стали в растворе хлорида натрия, морской и соленой воде не очень высока и обычно требует защиты покрытием; Различные типы нержавеющей стали также имеют очень низкую скорость равномерной коррозии, но могут вызывать локальную коррозию из-за ионов хлорида, и нержавеющая сталь 316 обычно лучше. Все типы химических насосов компании комплектуются 316 материалами.
8. Спирты, кетоны, сложные эфиры, простые эфиры.
Обычные спиртовые среды включают метанол, этанол, этиленгликоль, пропанол и т. д., кетоновые среды включают ацетон, бутанон и т. д., эфирные среды включают различные метиловые эфиры, этиловые эфиры и т. д., эфирные среды включают метиловый эфир, этиловый эфир, бутиловый эфир. и т. д., они в основном не подвержены коррозии, и можно использовать обычно используемые материалы. При выборе следует делать разумный выбор, исходя из свойств среды и связанных с ней требований.
Также стоит отметить, что кетоны, сложные и простые эфиры растворимы во многих типах резин, поэтому не допускайте ошибок при выборе уплотнительных материалов.
02. Влияние других факторов
Как правило, утечку в системе трубопроводов можно игнорировать в технологическом потоке промышленных насосов, но необходимо учитывать влияние технологических изменений на поток. Если сельскохозяйственные насосы используют открытые каналы для транспортировки воды, необходимо также учитывать утечки и испарения.
Давление: давление всасывающего бака, давление дренажного бака, перепад давления в системе трубопроводов (потеря напора).
Данные о трубопроводной системе (диаметр трубы, длина, тип и количество арматуры трубопровода, геометрическая высота от всасывающего резервуара до напорного резервуара и т. д.).
При необходимости также следует построить характеристическую кривую устройства.
03. Влияние трубопроводов
При проектировании и обустройстве трубопроводов следует учитывать следующие моменты:
(1) Разумный выбор диаметра трубопровода. Большой диаметр трубопровода означает небольшую скорость потока жидкости и малые потери на сопротивление при той же скорости потока, но цена высока. Малый диаметр трубопровода приведет к резкому увеличению потерь на сопротивление, увеличению напора выбранного насоса, увеличению мощности, увеличению стоимости и эксплуатационных расходов. Поэтому его следует рассматривать комплексно с технико-экономической точки зрения.
(2) Напорная труба и ее соединения должны учитывать максимальное давление, которое они могут выдержать.
(3) Трубопровод должен быть расположен как можно более прямо, а количество аксессуаров в трубопроводе и длина трубопровода должны быть сведены к минимуму. При необходимости поворота радиус изгиба колена должен быть в 3–5 раз больше диаметра трубопровода, а угол должен быть как можно большим.
(4) Клапаны (шаровые краны или запорные клапаны и т. д.) и обратные клапаны должны быть установлены на напорной стороне насоса. Клапан используется для регулировки рабочей точки насоса. Обратный клапан может предотвратить реверс насоса, когда жидкость течет обратно, и предотвратить удар насоса гидроударом. (Когда жидкость течет обратно, создается огромное обратное давление, вызывающее повреждение насоса)
04. Влияние напора потока
Определение расхода
(1) Если в производственном процессе указаны минимальная, нормальная и максимальная скорости потока, следует учитывать максимальную скорость потока.
(2) Если в производственном процессе указана только нормальная скорость потока, следует учитывать определенный запас.
Для насосов с большим расходом и низким напором ns100 запас по расходу составляет 5 %, для насосов с малым расходом и высоким напором ns50 запас по потоку составляет 10 %, для насосов с 50 меньше или равным ns, меньшим или равным 100, расход запас также составляет 5%, для насосов низкого качества и плохих условий эксплуатации запас по расходу должен составлять 10%.
(3) Если основные данные дают только весовой расход, его следует преобразовать в объемный расход.
05, влияние температуры
Транспортировка высокотемпературной среды предъявляет повышенные требования к конструкции, материалам и вспомогательным системам насоса. Поговорим о требованиях к охлаждению при различных перепадах температур и применяемых типах насосов компании:
(1) Для сред с температурой ниже 120 градусов специальная система охлаждения обычно не устанавливается, а сама среда в основном используется для смазки и охлаждения. Как и химические насосы DFL(W)H, экранированные химические насосы DFL(W)PH (уровень защиты экранированного двигателя должен соответствовать уровню H, если он превышает 90 градусов).
Благодаря конструкции подвески химические насосы DFCZ обычного типа и IH могут достигать верхнего предела температуры 140–160 градусов; Максимальная рабочая температура фторсодержащего насоса IHF может достигать 200 градусов; только обычный магнитный насос CQB имеет рабочую температуру, не превышающую 100 градусов. Стоит отметить, что для сред, легко кристаллизующихся или содержащих частицы, следует предусмотреть трубопровод для промывки уплотняемых поверхностей (интерфейсы зарезервированы при проектировании).
(2) Для сред с температурой выше 120 градусов и в пределах 300 градусов на крышке насоса обычно должна быть предусмотрена охлаждающая камера, а камера уплотнения также должна быть соединена с охлаждающей жидкостью (должно быть предусмотрено двухстороннее механическое уплотнение). Когда теплоноситель не может проникнуть в среду, следует охладить саму среду и затем подключить ее (этого можно добиться с помощью простого теплообменника).
В настоящее время компания предлагает на выбор химические технологические насосы DFCZ, высокотемпературные трубопроводные насосы GRG и циркуляционные насосы для горячей воды HPK (в стадии разработки). Кроме того, высокотемпературный магнитный насос CQB-G можно использовать для работы с высокотемпературными средами в пределах 280 градусов.
(3) Для сред с высокой температурой выше 300 градусов необходимо охлаждать не только головку насоса, но и камеру подшипника подвески, которая также должна быть оборудована системой охлаждения. Конструкция насоса обычно представляет собой центральную опору. Механическое уплотнение предпочтительно представляет собой металлический сильфон, но цена высока (цена более чем в 10 раз выше, чем у обычных механических уплотнений). В настоящее время у компании есть только центробежные масляные насосы DFAY, которые могут достигать температуры 420 градусов (в стадии разработки).
06. Влияние эффективности уплотнения
Отсутствие утечек — это вечное стремление к химическому оборудованию. Именно это требование привело к увеличению применения магнитных и экранированных насосов. Тем не менее, еще предстоит пройти долгий путь, чтобы действительно исключить утечки, такие как срок службы изолирующей втулки магнитного насоса и защитной втулки защитного насоса, проблема точечной коррозии материала, надежность статического уплотнения и т. д. Теперь давайте кратко представим некоторые основные сведения об герметизации.
Форма запечатывания
Статические уплотнения обычно имеют только две формы: уплотнительные прокладки и уплотнительные кольца, а уплотнительное кольцо является наиболее широко используемым уплотнительным кольцом.
В качестве динамических уплотнений в химических насосах редко используются сальниковые уплотнения, а в основном используются механические уплотнения. Механические уплотнения делятся на односторонние и двусторонние, сбалансированные и несимметричные. Сбалансированный тип подходит для герметизации сред высокого давления (обычно относится к давлению более 1,0МПа). Двусторонние торцовые уплотнения в основном применяются для высокотемпературных, легкокристаллизующихся, вязких, содержащих частицы и токсичных летучих сред. Двусторонние механические уплотнения должны впрыскивать изолирующую жидкость в полость уплотнения, и ее давление обычно на 0.07~0,1 МПа выше давления среды.
Уплотнительные материалы
Материал статических уплотнений химических насосов обычно представляет собой фторкаучук, в особых случаях используются материалы из политетрафторэтилена; Конфигурация материала динамических и статических колец механического уплотнения более важна, и она не является лучшей для цементированного карбида. Высокая цена является одним из аспектов, и неразумно, что между ними нет разницы в твердости, поэтому лучше относиться к ним по-разному в зависимости от характеристик носителя.
(Примечание: Восьмое издание стандарта API 610 Американского института нефти содержит подробные правила типичной конфигурации механических уплотнений и систем трубопроводов в Приложении D)
05. Влияние вязкости
Вязкость среды оказывает большое влияние на производительность насоса. Когда вязкость увеличивается, кривая напора насоса уменьшается, а напор и расход в наилучшем рабочем состоянии соответственно уменьшаются, а мощность увеличивается, поэтому эффективность снижается.