新型节能污水泵综合性能探讨.docx
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新型节能污水泵综合性能探讨
新型节能污水泵综合性能探讨
一、前言
目前,工业上已成功应用的密封形式有油膜密封、机械密封、干气密封等,各种形式有其独特的优点和缺点,同时又各自有其特定的应用范围。
机械密封以其材质多样、耐腐蚀、性能优良可靠等优点仍广泛应用于石油
一、前言
目前,工业上已成功应用的密封形式有油膜密封、机械密封、干气密封等,各种形式有其独特的优点和缺点,同时又各自有其特定的应用范围。
机械密封以其材质多样、耐腐蚀、性能优良可靠等优点仍广泛应用于石油、化工、炼油、造纸、化纤以及制药等行业。
但机械密封由于在设备运行过程中旋转件之间的摩擦以及摩擦副对密封介质的搅拌作用等都会产生一定的热量,促使了密封环及端面之间的流体膜温度升高,当密封环及端面问流体膜的温度过高时就会影响密封件的正常工作,甚至造成密封面的热裂、腐蚀、泡疤或变形,从而加速了机械密封的损坏和频繁的检维修,极大地制约了装置的平稳生产。
近几年来,随着干气密封技术、无密封自吸泵等新技术的不断涌现,各种既节能又使用方便的新型机泵已成为满足创造节约型企业的首选技术。
对于干气密封的局限性在于其仅适用于输送气体介质,洛阳石化PTA装置通过多次技术交流和调研,于2007年5月份将污水
泵进行了更新,采用了立式无密封自吸泵,通过几个月的运行,其无需密封冷却液的节能效果和运行稳定的优势已逐渐显现。
二.无密封自吸泵与传统机械密封污水泵性能比较
1.实际运行情况
传统污水泵在轴和叶轮间采用丝螺纹接或拼帽连接,中间存在一个圆周间隙,在泵轴高速旋转过程中常造成叶轮松动。
同时为防止设备介质从中泄漏,增加了一道阻漏装置即密封装置,但由于机械密封与泵轴的紧密接触难免造成泵轴和机械密封之间的摩擦。
在未开发
应用无密封自吸泵之前,因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点,成为了机泵主要的轴密封方式,广泛应用于离心泵、离心机、反应釜以及压缩机等设备。
洛阳PTA原污水泵就是采用的带有机械密封的抽吸式污水输送泵,抽吸式污水泵吸入口管线长,将池内污水抽出外送
过程中经常出现汽蚀,极易造成机封损坏,检修需将整泵抽出,非常不便,同时回装时因吸入口连接和泵体固定需动火,多次将污水池内有机相引燃造成险情,成为PTA污水池一大安全隐患。
另外,为冷却机械密封运转时产生的热量,每台污水泵每小时需投用机封冷却水2~3t,以氧化、精制单元四台污水泵计算额外增加了大量污水,对于污水大户的阳A来说,无疑于雪上加霜。
采用无密封自吸泵后所有问题均能够迎刃而解。
无密封自吸泵采用叶片式强力气液分离装置和柔性石墨轴套代替机械密封结构。
主轴和叶轮之间采用"一体化连接",减少了叶轮连接松动,柔性石墨轴套确保了密封的间隙接触,革除了橡胶0形圈密封、填料密封、机
械密封等传统泵密封结构,克服了流体的"跑、冒、滴、漏"及机封频繁更换的难题。
无密封自吸泵性能稳定,噪声低,振动小,易于安装,移动灵活,拆卸简便,只要不出现超负荷或电路故障,机泵3~5年基本无须维修。
2.性能比较
(1)结构特点,传统的机械密封泵通常在油隔离室设有油水探头,当第一道机械密封即泵侧机械密封损坏时,水进入油隔离室,探头发出信号。
电动机腔下端装有浮子开关,当第二道机械密封即电动机侧机械密封损坏后,水进入电动机腔,浮球浮起,控制系统便将泵
强制停止运转。
在减少摩擦产生的热量对机械密封、泵体及叶轮等产生损害方面又增加了强制密封冷却水。
该类机械密封型泵受各种因素制约,其控制结构复杂,机械密封安装和维修都比较复杂。
♂
密封自吸泵不需要设置密封系统,依靠泵轴和柔性石墨紧密接合,并利用轴和石墨之间的热传导形式将热量通过输送介质带走,减少了热量聚集,极大地确保了污水泵平稳运行周期。
机械密封泵结构,需紧密固定,不然将造成高振动,机封易损坏,还需要连接密封水等管线,起动时不需灌泵。
无密封自吸泵结构,不需固定,仅平放在污水池旁,直接法兰连接,安装简便,起动时自注液口将泵充满,将盖拧紧即可。
(2)无密封自吸泵的优点与机械密封污水泵相比,无密封自吸泵具有以下优点:
①节省了冷却和密封用冲洗介质费用。
②无需冷却密封,有效地降低了污水量。
③无须考虑机封损坏所需要的经常性的维护检修。
D避免了操作人员投用污水泵时的人为损坏。
⑤操作简便,完全实现了"一次引流,终身自吸"。
⑥自吸时间短,自吸深度高,一般达6m左右,借助辅助装置最高可达8m。
⑦使用寿命长,一般不需要维修和维护,最长可达3~5年。
⑧泵轴材质多样化,可采用铸铁、碳钢、不锈钢及增强聚丙烯等,其耐腐蚀性与机械密封可目媲美,可适用于强酸、强碱等强腐蚀性介质。
(3)无密封自吸泵的缺点①因泵轴采用柔性石墨紧密接触,对于高温、高压介质的适用具有一定的局限性,仅适用于100℃以下介质,但如果将柔性石墨进行耐高温处理,预计对于高温介质的输送将是一个新的突破。
②对于严寒地区无密封自吸泵的适用,应充分考虑其长期泵内存有流体的情况,其防冻防凝工作将极大地制约其实际的使用价值。
(4)外形原污水泵因确保机械密封正常运行,减少设备运行过程中振动对机械的损坏,需将泵体牢固地固定在泵基础上,因环境和污水本身的腐蚀作用,螺栓锈蚀拆卸困难,而无密封自吸泵不需地脚螺栓固定,出入口采用法兰连接,可远离腐蚀环境,减少拆卸的不
便,移动灵活。
(5)操作条件对比操作条件对比见表1。
(6)常见故障对比分析常见故障对比分析见表2。
(7)实用价值比较实用价值比较见表3。
由表1、表2和表3可以看出,无密封自吸泵具有节能减排,维修少,可吸入粒径范围增大,拆卸方便,整体实用性价比较高。
(8)机械性能对比机械密封泵与无密封自吸泵机械性能见表4所示。
由两种泵的机械性能可以看出两种泵的各种运行参数完全吻合,采用无密封自吸泵代替机械密封泵完全能够满足生产需要,并且改造时将完全可以利用原有管线进行改造,简便易行。
三.经济效益和环保效益分析
原污水泵改造可利用原有的辅助管线,拆除原机泵,一次性投资除购机费用略高外,改造费用相当低廉。
原污水泵的机械密封需要定期更换密封油、清理泄漏物和消耗大量的冷却水(同时作为污水外排),运行周期不足一年,改造前机械密封消耗费用:
1)密封冷却水消耗量2m3/h(污水处理费用按12_3
表1操作条件对比
操作作方式
机械密封泵
无密封自吸泵
起动前检查
盘车、点动,检查转动方向,投用密封水
盘车、点动,检查转动方向,不需密封水
初始操作
不需灌泵,抽力抽液
需作首次引流
防止液体中含固体颗粒措施
底部吸液口加滤网,防止固体颗粒损坏机械密封
底部吸液口加滤网,防止超标固体颗粒影响自吸功能
趸出入口连接方式
焊接、法兰均可
必须法兰连接,防止漏气,否则影响自吸
长时间停用
需隔离密封冷却液,泵体出入口排放泵体积液
在泵体低点排放口放空泵腔内引流液,防止结晶或沉淀物造成起动损坏泵。
♂
表2常见故障对比分析
故障
机械密封泵
无密封自吸泉
电动机不转
电源不通或电动机损坏
电源不通或电动机损坏
水泵不出液
入口堵塞;污水池液位低
引流量不足:
吸入端法兰.阀门或管道大量漏气:
引流口盖未拧紧:
污水也液位低
泄漏
机械密封损坏;管线法兰未连好
管线法兰未接好:
起动瞬间泄露,正常后消失:
实际扬程,压力与所选泵参数差异过大
振动高、噪声大
未固定好;泵机械故障
引流液不足
流量、扬程不达标
电动反转:
底部滤网堵塞:
机械密封泄漏
电动反转:
底部滤网堵塞:
吸入端漏气:
污水也液位吸入空气
表3实用价值比较
实用价值
机械密封泵
无密封自吸泉
长时间运行生锈或输送介质含有颗粒杂质
损坏机械密封
无影响
输送介质含有巾等颗粒、纤维、泥浆
堵塞,影响排水
不影响运行
机械密封
经常损坏
无机械密封
检修频次
3~5个月检修一次
基本无须检修
安装
需地脚螺栓固定防止振动过大损坏机封
不需固定,拆卸方便
操作
泵靠抽力将低位液体抽出
泵体内充满液体,泵还转起来自吸液体
密封冷却液
增加了污水外排量
无须
可吸入颗粒直径
与吸入口直径有关,同尺寸条件下<3mm
吸入口直径有关,同尺寸条件下<4.5mm
连接方式
焊接,易引起污水池有机物燃烧
法兰连接
♂
表4无密封自吸泵机械性能
机械性能
机械密封泵
无密封自吸泵
流量/(mз/h)
32
32
扬程/m
40
40
功率/kW
15
15
转速/(r/min)
2900
2900
吸液口径/mm
100
100
山液口择/mm
100
100
允许吸深/mm
80
80
元/t,密封水6元/t),费用为:
2×24×365×(6+12.3)=320616元
2)年维修及机械密封配什费用5000元
每年的使用费为:
32.5616万元。
作为洛阳石化PTA装置共有4台同样的污水泵,如果全部采用无密封自吸泵,年节约费用将达到百n元。
同时还减少了大量的污水排放量。
总之,无论从投资、运行费用、维护费用以及整体运行效果来看,利用无密封白吸泵优势明显,具有一定的节能降耗空间。
四.结论
无密封自吸泵作为新的输送设备,凭借其性能价格比已经逐步得到用户的认可,特别是在环保要求越来越高和能源日趋紧张的情况下,节约型液体输送泵将成为企业节能降耗的新宠,无密封自吸泵必将得到更为广泛的应用。
在目前情况下,在满足无密封自吸泵使用性
能的条件下,建议对使用周期1i足一年的机械密封进行无密封自吸泵改造;住对新建装置进行机泵选型时,可以优先考虑选用配备无密封自吸泵。
通过对无密封自吸泵各种性能特点的综合分析可以看出,出于节能和减少维修角度考虑,对丁消防水、污水输送、河水灌溉、循环水输送等低温、有固体颗粒介质的输送,无密封自吸泵具有极大地推广应用空间,具有一定的社会和经济效益,应用前景广阔。
采购前阀门选型的步骤和依据:
在流体管道系统中,阀门是控制元件,其主要作用是隔离设备和管道系统、调节流量、防止回流、调节和排泄压力。
由于管道系统选择最适合的阀门显得非常重要,所以,了解阀门的特性及选择阀门的步骤和依据也变得至关重要起来。
阀门行业到目前为止,已能生产种类齐全的闸阀、截止阀、节流阀、旋塞阀、球阀、电动阀、隔膜阀、止回阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀和紧急切断阀等12大类、3000多个型号、4000多个规格的阀门产品;最高工作压力为600MPa,最大公称通径达5350mm,最高工作温度为1200℃,最低工作温度为-196℃,适用介质为水、蒸汽、油品、天然气、强腐蚀性介质(如浓硝酸、中浓度硫酸等)、易燃介质(如笨、乙烯等)、有毒介质(如硫化氢)、易爆介质及带放射性介质(金属钠、-回路纯水等)。
阀门承压件材质铸铜、铸铁、球墨铸铁、高硅铸铁、铸钢、锻钢、高、低合金钢、不锈耐酸钢、哈氏合金、因科镍尔、蒙乃尔合金、双相不锈钢、钛合金等。
并且能够生产各种电动、气动、液动阀门驱动装置。
面对如此众多的阀门品种和如此复杂的各种工况,要选择管道系统最适合安装的阀门产品,我以为,首先应了解阀门的特性;其次应掌握选择阀门的步骤和依据;再者应遵循选择阀门的原则。
1.阀门的特性一般有两种,使用特性和结构特性。
使用特性:
它确定了阀门的主要使用性能和使用范围,属于阀门使用特性的有:
阀门的类别(闭路阀门、调节阀门、安全阀门等);产品类型(闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等);阀门主要零件(阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、密封面)的材料;阀门传动方式等。
结构特性:
它确定了阀门的安装、维修、保养等方法的一些结构特性,属于结构特性的有:
阀门的结构长度和总体高度、与管道的连接形式(法兰连接、螺纹连接、夹箍连接、外螺纹连接、焊接端连接等);密封面的形式(镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊、阀体本体);阀杆结构形式(旋转杆、升降杆)等。
2.选择阀门的步骤和依据大体如下:
⑴选择步骤
1.明确阀门在设备或装置中的用途,确定阀门的工作条件:
适用介质、工作压力、工作温度等等。
2.确定与阀门连接管道的公称通径和连接方式:
法兰、螺纹、焊接等。
3.确定操作阀门的方式:
手动、电动、电磁、气动或液动、电气联动或电液联动等。
4.根据管线输送的介质、工作压力、工作温度确定所选阀门的壳体和内件的材料:
灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢、不锈耐酸钢、铜合金等。
5.确定阀门的型式:
闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、节流阀、安全阀、减压阀、蒸汽疏水阀、等。
6.确定阀门的参数:
对于自动阀门,根据不同需要先确定允许流阻、排放能力、背压等,再确定管道的公称通径和阀座孔的直径。
7.确定所选用阀门的几何参数:
结构长度、法兰连接形式及尺寸、开启和关闭后阀门高度方向的尺寸、连接的螺栓孔尺寸和数量、整个阀门外型尺寸等。
8.利用现有的资料:
阀门产品目录、阀门产品样本等选择适当的阀门产品。
⑵选择阀门的依据在了解掌握选择阀门步骤的同时,还应进一步了解选择阀门的依据。
1.所选用阀门的用途、使用工况条件和操纵控制方式。
2.工作介质的性质:
工作压力、工作温度、腐蚀性能,是否含有固体颗粒,介质是否有毒,是否是易燃、易爆介质,介质的黏度等等。
3.对阀门流体特性的要求:
流阻、排放能力、流量特性、密封等级等等。
4.安装尺寸和外形尺寸要求:
公称通径、与管道的连接方式和连接尺寸、外形尺寸或重量限制等。
⑤对阀门产品的可靠性、使用寿命和电动装置的防爆性能等的附加要求。
(在选定参数时应注意:
如果阀门要用于控制目的,必须确定如下额外参数:
操作方法、最大和最小流量要求、正常流动的压力降、关闭时的压力降、阀门的最大和最小进口压力。
)根据上述选择阀门的依据和步骤,合理、正确地选择阀门时还必须对各种类型阀门的内部结构进行详细了解,以便能对优先选用的阀门做出正确的抉择。
管道的最终控制是阀门。
阀门启闭件控制着介质在管道内的流束方式,阀门流道的形状使阀门具备一定的流量特性,在选择管道系统最适合安装的阀门时必须考虑到这一点。
如下为选择阀门应遵循的原则:
⑴截止和开放介质用的阀门流道为直通式的阀门,其流阻较小,通常选择作为截止和开放介质用的阀门。
向下闭合式阀门(截止阀、柱塞阀)由于其流道曲折,流阻比其他阀门高,故较少选用。
在允许有较高流阻的场合,可选用闭合式阀门。
⑵控制流量用的阀门通常选择易于调节流量的阀门作为控制流量用。
向下闭合式阀门(如截止阀)适于这一用途,因为它的阀座尺寸与关闭件的行程之间成正比关系。
旋转式阀门(旋塞阀、蝶阀、球阀)和挠曲阀体式阀门(夹紧阀、隔膜阀)也可用于节流控制,但通常只能在有限的阀门口径范围内适用。
闸阀是以圆盘形闸板对圆形阀座口做横切运动,它只有在接近关闭位置时,才能较好地控制流量,故通常不用于流量控制。
⑶换向分流用的阀门根据换向分流的需要,这种阀门可有三个或更多的通道。
旋塞阀和球阀较适用于这一目的,因此,大部分用于换向分流的阀门都选取这类阀门中的一种。
但是在有些情况下,其他类型的阀门,只要把两个或更多个阀门适当地相互连接起来,也可作换向分流用。
⑷带有悬浮颗粒的介质用阀门当介质中带有悬浮颗粒时,最适于采用其关闭件沿密封面的滑动带有擦拭作用的阀门。
如果关闭件对阀座的来回运动是竖直的,那末就可能夹持颗粒,因此这种阀门除非密封面材料可以允许嵌入颗粒,否则只适用于基本清洁的介质。
球阀和旋塞阀在启闭过程中对密封面均有擦拭作用,故适宜用在带有悬浮颗粒的介质中。
目前,无论在石油、化工,还是在别的行业的管道系统,阀门应用、操作频率和服务千变万化,要控制或杜绝那怕是低微的泄漏,最重要、最关键的设备还数阀门。
管道的最终控制是阀门,阀门在各个领域的服务和可靠表现是独一无二的。
采购后阀门检查及维修保养
阀门维修保养不及时,造成阀门失修渗漏或开关不灵;阀门未定期检修试压,甚至使用多年未进行清洗、试压和技术鉴定,致使杂物沉积于阀内,关闭不严,严重渗油、窜油;阀门检修后未关闭,或者拆除阀门后未封堵管口;阀门尘兰垫片使用了不耐油不耐压材料等。
因此,要加强对阀门的检查,力争做到防患于未然。
阀门检查的主要内容:
1、阀杆动密封及法兰垫片静密封处是否渗漏
2、启闭状态是否正常
3、阀体有无损伤及渗漏等异常现象4、将平时常开或常闭的阀门转动1~2圈或做1次升降试验
5、对常开或常闭阀门阀杆部位润滑
6、检查和调试气动阀门的动力头及电气系统
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