化工泵如何選型?
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時間：2022-02-26
設(shè)計院在設(shè)計裝置設(shè)備時，要確定泵的用途和性能并選擇泵型。這種選擇首先得從選擇泵的種類和形式開始，那么以什么原則來選泵呢?依據(jù)又是什么?
泵的選型原則
1. 使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數(shù)的要求。
2. 必須滿足介質(zhì)特性的要求。
對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質(zhì)的泵，要求軸封可靠或采用無泄漏泵，如磁力驅(qū)動泵、隔膜泵、屏蔽泵 ;對輸送腐蝕性介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅(qū)動泵。
對輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐磨材料，必要時軸封用采用清潔液體沖洗。
3. 機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動小。
4. 經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。
5. 離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸液無脈動、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點。
因此除以下情況外，應(yīng)盡可能選用離心泵：
有計量要求時，選用計量泵。
揚(yáng)程要求很高，流量很小且無合適小流量高揚(yáng)程離心泵可選用時，可選用往復(fù)泵，如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵. 揚(yáng)程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵。
介質(zhì)粘度較大(大于650~1000mm2/s)時，可考慮選用轉(zhuǎn)子泵或往復(fù)泵(齒輪泵、螺桿泵)
介質(zhì)含氣量75%，流量較小且粘度小于37.4mm2/s時，可選用旋渦泵。
對啟動頻繁或灌泵不便的場合，應(yīng)選用具有自吸性能的泵，如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵。
泵的選型依據(jù)
泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚(yáng)程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)條件等。
1. 流量
流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。如設(shè)計院工藝設(shè)計中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量，在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。
2. 揚(yáng)程
裝置系統(tǒng)所需的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%-10%余量后揚(yáng)程來選型。
3. 液體性質(zhì)
液體性質(zhì)，包括液體介質(zhì)名稱，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)，物理性質(zhì)有溫度c密度d，粘度u，介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效氣蝕余量計算和合適泵的類型：化學(xué)性質(zhì)，主要指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。
4. 管路布置條件
裝置系統(tǒng)的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側(cè)最低液面，排出側(cè)最高液面等一些數(shù)據(jù)和管道規(guī)格及其長度、材料、管件規(guī)格、數(shù)量等，以便進(jìn)行系梳揚(yáng)程計算和汽蝕余量的校核。
5. 操作條件
操作條件的內(nèi)容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側(cè)壓力PS(絕對)、排出側(cè)容器壓力PZ、海拔高度、環(huán)境溫度操作是間隙的還是連續(xù)的、泵的位置是固定的還是可移的。
石油、化工工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)非常重要的位置，化工流程泵作為關(guān)鍵配套設(shè)備也越來越受到人們的關(guān)注。由于化工介質(zhì)的特性錯綜復(fù)雜，加之環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高，對化工泵進(jìn)行選型應(yīng)重點注意哪些方面的事項呢?
01,腐蝕的影響
一直以來，腐蝕就是化工設(shè)備最頭痛的危害之一，稍有不慎，輕則損壞設(shè)備，重則造成事故甚至引發(fā)災(zāi)難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學(xué)性。
通常有一種誤區(qū)，認(rèn)為不銹鋼是“萬能材料”，不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼，這是很危險的。下面針對一些常用化工介質(zhì)談?wù)勥x材的要點：
1.硫酸
作為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸，不適用作泵閥的材料。
普通不銹鋼如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質(zhì)也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(20號合金)制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵(F46)是一種更為經(jīng)濟(jì)的選擇。公司適用產(chǎn)品有：IHF襯氟泵、PF(FS)強(qiáng)耐腐蝕離心泵、CQB-F氟塑料磁力泵等。
2.鹽酸
絕大多數(shù)金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不銹鋼材料)，含鉬高硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數(shù)非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。公司適用產(chǎn)品有：IHF襯氟泵、PF(FS)強(qiáng)耐腐蝕離心泵、CQ聚丙烯磁力泵(或氟塑料磁力泵)等。
3.硝酸
一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不銹鋼是應(yīng)用最廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不銹鋼(如316、316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼(如304、321)，有時甚至不如。
而對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。公司適用產(chǎn)品有：DFL(W)H化工泵、DFL(W)PH屏蔽化工泵、DFCZ流程泵、DFLZP自吸化工泵、IH化工泵、CQB磁力泵等，材料為304。
4.醋酸
它是有機(jī)酸中腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)之一，普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴(yán)重腐蝕，不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，含鉬的316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。
5.堿(氫氧化鈉)
鋼鐵廣泛應(yīng)用于80℃以下、30%濃度內(nèi)的氫氧化鈉溶液，也有許多工廠在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵，雖然腐蝕增加，但經(jīng)濟(jì)性好。
普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點，只要介質(zhì)中容許少量鐵份摻入不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者高合金不銹鋼。公司一般鑄鐵泵均可用于常溫低濃度堿液，特殊要求時可采用各類不銹鋼泵或氟塑料泵。
6.氨(氫氧化氨)
大多數(shù)金屬和非金屬在液氨及氨水(氫氧化氨)中的腐蝕都很輕微，只有銅和銅合金不宜使用。公司產(chǎn)品大多適用于氨及氨水的輸送。
7.鹽水(海水)
普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高，一般須采用涂料保護(hù);各類不銹鋼也有很低的均勻腐蝕率，但可能因氯離子而引起局部性腐蝕，通常采用316不銹鋼較好。公司各類化工泵都有316材料配置。
8.醇類、酮類、酯類、醚類
常見的醇類介質(zhì)有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮類介質(zhì)有丙酮、丁酮等，酯類介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等，醚類介質(zhì)有甲醚、乙醚、丁醚等，它們基本沒有腐蝕性，常用材料均可適用，具體選用時還應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的屬性和相關(guān)要求做出合理選擇。
另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。
02,其它因素影響
一般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量，但必須考慮工藝變化時對流量的影響。農(nóng)業(yè)用泵如果是采用明渠輸水，還必須考慮滲漏及蒸發(fā)量。
壓力：吸水池壓力，排水池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力差(揚(yáng)程損失)。
管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)(管徑、長度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標(biāo)高等)。
如果需要的話還應(yīng)作出裝置特性曲線。
03,管道的影響
在設(shè)計布置管道時，應(yīng)注意如下事項：
(1)合理選擇管道直徑，管道直徑大，在相同流量下、液流速度小，阻力損失小，但價格高，管道直徑小，會導(dǎo)致阻力損失急劇增大，使所選泵的揚(yáng)程增加，配帶功率增加，成本和運(yùn)行費(fèi)用都增加。因此應(yīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度綜合考慮。
(2)排出管及其管接頭應(yīng)考慮所能承受的最大壓力。
(3)管道布置應(yīng)盡可能布置成直管，盡量減小管道中的附件和盡量縮小管道長度，必須轉(zhuǎn)彎的時候，彎頭的彎曲半徑應(yīng)該是管道直徑的3～5倍，角度盡可能大于90℃。
(4)泵的排出側(cè)必須裝設(shè)閥門(球閥或截止閥等)和逆止閥。閥門用來調(diào)節(jié)泵的工況點，逆止閥在液體倒流時可防止泵反轉(zhuǎn)，并使泵避免水錘的打擊。(當(dāng)液體倒流時，會產(chǎn)生巨大的反向壓力，使泵損壞)
04,流量揚(yáng)程的影響
流量的確定
(1)如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應(yīng)按最大流量考慮。
(2)如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。
對于ns100的大流量低揚(yáng)程泵，流量余量取5%，對ns50的小流量高揚(yáng)程泵，流量余量取10%，50≤ns≤100的泵，流量余量也取5%，對質(zhì)量低劣和運(yùn)行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取10%。
(3)如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。
05,溫度的影響
高溫介質(zhì)的輸送對泵的結(jié)構(gòu)、材料以及輔助系統(tǒng)提出了更高要求，下面談一談不同的溫度變化對冷卻的要求以及公司適用泵型：
(1)對于溫度低于120℃的介質(zhì)，通常不設(shè)置專門的冷卻系統(tǒng)，多采用本身介質(zhì)來潤滑和冷卻。像DFL(W)H化工泵、DFL(W)PH屏蔽化工泵(超過90℃時屏蔽電機(jī)的防護(hù)等級應(yīng)采用H級)。
而DFCZ普通型和IH化工泵由于采用了懸架結(jié)構(gòu)可使溫度上限達(dá)到140℃~160℃;IHF襯氟泵最高使用溫度可達(dá)200℃;只有CQB普通磁力泵使用溫度不超過100℃。值得一提是對于易結(jié)晶或含有顆粒的介質(zhì)應(yīng)配有密封面沖洗管路(設(shè)計時均留有接口)。
(2)對于120℃以上、300℃以內(nèi)的介質(zhì)，一般在泵蓋上須設(shè)有冷卻腔，密封室也應(yīng)接通冷卻液(須配雙端面機(jī)械密封)，當(dāng)不允許冷卻液滲入介質(zhì)中時，應(yīng)采取將本身介質(zhì)冷卻后接入(可通過簡易熱交換器實現(xiàn))。
目前公司有DFCZ型化工流程泵、GRG高溫管道泵以及HPK熱水循環(huán)泵(正在開發(fā))可供選用，另外CQB-G高溫型磁力泵可用于280℃以內(nèi)的高溫介質(zhì)。
(3)對于300℃以上的高溫介質(zhì)，不僅泵頭部分需要冷卻，懸架軸承室也應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)，泵結(jié)構(gòu)一般為中心支承形式，機(jī)械密封最好采用金屬波紋管型，但價格高(價格是普通機(jī)封的10多倍)。目前公司只有DFAY離心油泵使用溫度能夠達(dá)到420℃(正在開發(fā))。
06,密封性的影響
無泄漏是化工設(shè)備的永遠(yuǎn)追求，正是這種要求促成了磁力泵和屏蔽泵的應(yīng)用日益擴(kuò)展。然而真正做到無泄漏還有很長的路要走，比如磁力泵隔離套和屏蔽泵屏蔽套的壽命問題、材料的孔蝕問題、靜密封的可靠性問題等等?，F(xiàn)就密封方面的一些基本情況簡單介紹。
密封形式
對于靜密封來說，通常只有密封墊和密封圈兩種形式，而密封圈又以O(shè)型圈應(yīng)用最廣。
對于動密封，化工泵很少采用填料密封，以機(jī)械密封為主，機(jī)械密封又有單端面和雙端面、平衡型和非平衡型之分，平衡型適用于高壓介質(zhì)的密封(通常指壓力大于1.0MPa)，雙端面機(jī)封主要用于高溫、易結(jié)晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發(fā)的介質(zhì)，雙端面機(jī)封應(yīng)向密封腔中注入隔離液，其壓力一般高于介質(zhì)壓力0.07~0.1MPa。
密封材料
化工泵靜密封的材料一般采用氟橡膠，特殊情況才采用聚四氟材料;機(jī)械密封動靜環(huán)的材料配置較為關(guān)鍵，并不是硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金就最好，價格高是一方面，兩者沒有硬度差也并不合理，所以最好根據(jù)介質(zhì)特點區(qū)別對待。
(注：美國石油學(xué)會API 610第八版對機(jī)械密封和管路系統(tǒng)的典型配置在附錄D中有比較詳盡的規(guī)定)
05,粘度的影響
介質(zhì)的粘度對泵的性能影響是很大的，當(dāng)粘度增加時，泵的揚(yáng)程曲線下降，最佳工況的揚(yáng)程和流量均隨之下降，而功率則隨之上升，因而效率降低。
一般樣本上的參數(shù)均為輸送清水時的性能，當(dāng)輸送粘性介質(zhì)時應(yīng)進(jìn)行換算(不同粘度的修正系數(shù)可查閱相關(guān)換算圖表)。對于粘度較高的漿類、膏類及粘稠液的輸送，建議選用螺桿泵，單螺桿泵適用介質(zhì)粘度可達(dá)1000000cst。
