Al diseñar equipos, el instituto de diseño debe determinar el propósito y el rendimiento de la bomba y seleccionar el tipo de bomba. Esta selección debe comenzar primero con el tipo y la forma de la bomba. Entonces, ¿qué principios se deben utilizar para seleccionar la bomba? ¿Cuál es la base?
Base de selección de bomba
La base para la selección de la bomba debe considerarse desde cinco aspectos basados en el flujo del proceso y los requisitos de suministro y drenaje de agua, a saber, el volumen de entrega de líquido, la altura del dispositivo, las propiedades del líquido, el diseño de la tubería y las condiciones de operación.
1. Caudal
El caudal es uno de los datos de rendimiento importantes para la selección de la bomba y está directamente relacionado con la capacidad de producción y la capacidad de suministro de todo el dispositivo. Por ejemplo, el instituto de diseño puede calcular los caudales normal, mínimo y máximo de la bomba en el diseño del proceso. Al seleccionar una bomba, se utiliza como base el caudal máximo, teniendo en cuenta el caudal normal. Cuando no hay un caudal máximo, normalmente se puede tomar como caudal máximo 1,1 veces el caudal normal.
2. cabeza
La altura requerida por el sistema del dispositivo es otro dato de rendimiento importante para la selección de la bomba. Generalmente, la cabeza después de ampliar el margen en un 5%-10% se utiliza para la selección.
3. Propiedades líquidas
Las propiedades de los líquidos incluyen el nombre del medio líquido, las propiedades físicas, las propiedades químicas y otras propiedades. Las propiedades físicas incluyen la temperatura c, la densidad d, la viscosidad u, el diámetro de las partículas sólidas y el contenido de gas en el medio, etc. Esto implica la altura del sistema, el cálculo del margen de cavitación efectivo y el tipo de bomba adecuada: las propiedades químicas se refieren principalmente a la corrosividad química y toxicidad del medio líquido, que es una base importante para seleccionar los materiales de la bomba y qué tipo de sello de eje elegir.
4. Condiciones del diseño de la tubería.
Las condiciones del diseño de la tubería del sistema del dispositivo se refieren a la altura de entrega del líquido, la distancia de entrega del líquido, la dirección de entrega del líquido, el nivel de líquido más bajo en el lado de succión, el nivel de líquido más alto en el lado de descarga y otros datos y especificaciones de la tubería y su longitud. materiales, especificaciones de accesorios de tubería, cantidad, etc., para calcular la altura del sistema y comprobar el margen de cavitación.
5. Condiciones de funcionamiento
Las condiciones de operación contienen una gran cantidad de contenido, como la operación líquida T, la fuerza del vapor saturado P, la presión del lado de succión PS (absoluta), la presión del contenedor del lado de descarga PZ, la altitud, la temperatura ambiente, si la operación es intermitente o continua, y si la posición de la bomba es fija o móvil.
Las industrias petrolera y química ocupan una posición muy importante en la economía nacional. Como equipo de apoyo clave, las bombas de procesos químicos también están atrayendo cada vez más atención. Debido a las complejas características de los medios químicos y los crecientes requisitos de protección ambiental, ¿a qué aspectos se debe prestar atención al seleccionar bombas químicas?
01. El impacto de la corrosión
La corrosión siempre ha sido uno de los peligros más problemáticos de los equipos químicos. Si no tiene cuidado, al menos dañará el equipo y, en el peor de los casos, provocará accidentes o incluso desastres. Según estadísticas relevantes, alrededor del 60% de los daños a los equipos químicos son causados por la corrosión. Por lo tanto, al seleccionar bombas químicas, primero se debe prestar atención a la naturaleza científica de la selección del material.
A menudo existe la idea errónea de que el acero inoxidable es un "material universal". Es muy peligroso utilizar acero inoxidable independientemente del medio y las condiciones ambientales. A continuación se analizan los puntos clave de la selección de materiales para algunos medios químicos de uso común:
1. ácido sulfúrico
Como uno de los medios corrosivos fuertes, el ácido sulfúrico es una importante materia prima industrial con una amplia gama de usos. El ácido sulfúrico de diferentes concentraciones y temperaturas tiene una gran diferencia en la corrosión de los materiales. Para ácido sulfúrico concentrado con una concentración superior al 80% y una temperatura inferior a 80 grados, el acero al carbono y el hierro fundido tienen buena resistencia a la corrosión, pero no son adecuados para ácido sulfúrico que fluye a alta velocidad y no son adecuados para su uso como Materiales para bombas y válvulas.
El acero inoxidable ordinario como el 304 (0Cr18Ni9) y el 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti) también tienen usos limitados para medios de ácido sulfúrico. Por lo tanto, las bombas y válvulas para transportar ácido sulfúrico suelen estar hechas de hierro fundido con alto contenido de silicio (difícil de fundir y procesar) y acero inoxidable de alta aleación (Aleación 20). Los fluoroplásticos tienen buena resistencia al ácido sulfúrico y el uso de bombas revestidas de flúor (F46) es una opción más económica. Los productos aplicables de la compañía incluyen: bombas revestidas de flúor IHF, bombas centrífugas altamente resistentes a la corrosión PF (FS), bombas magnéticas de plástico flúor CQB-F, etc.
2. Ácido clorhídrico
La mayoría de los materiales metálicos no son resistentes a la corrosión del ácido clorhídrico (incluidos varios materiales de acero inoxidable), y el hierro con alto contenido de silicio que contiene molibdeno solo se puede usar para ácido clorhídrico por debajo de 50 grados y 30%. A diferencia de los materiales metálicos, la mayoría de los materiales no metálicos tienen buena resistencia a la corrosión del ácido clorhídrico, por lo que las bombas de caucho revestidas y las bombas de plástico (como polipropileno, fluoroplásticos, etc.) son las mejores opciones para transportar ácido clorhídrico. Los productos aplicables de la compañía incluyen: bombas revestidas de flúor IHF, bombas centrífugas resistentes a la corrosión PF (FS), bombas magnéticas de polipropileno CQ (o bombas magnéticas fluoroplásticas), etc.
3. ácido nítrico
Generalmente, la mayoría de los metales se corroen y destruyen rápidamente con ácido nítrico. El acero inoxidable es el material resistente al ácido nítrico más utilizado. Tiene buena resistencia a la corrosión del ácido nítrico de todas las concentraciones a temperatura ambiente. Vale la pena mencionar que el acero inoxidable que contiene molibdeno (como 316, 316L) no solo no es mejor que el acero inoxidable ordinario (como 304, 321) en cuanto a resistencia a la corrosión por ácido nítrico, sino que a veces es incluso peor.
Para el ácido nítrico a alta temperatura, se suelen utilizar materiales de titanio y aleaciones de titanio. Los productos aplicables de la compañía incluyen: bombas químicas DFL (W) H, bombas químicas blindadas DFL (W) PH, bombas de proceso DFCZ, bombas químicas autocebantes DFLZP, bombas químicas IH, bombas magnéticas CQB, etc., fabricadas con 304.
4. ácido acético
Es una de las sustancias más corrosivas entre los ácidos orgánicos. El acero común se corroe severamente con ácido acético en todas las concentraciones y temperaturas. El acero inoxidable es un excelente material resistente al ácido acético. El acero inoxidable 316 que contiene molibdeno también se puede utilizar para altas temperaturas y vapor de ácido acético diluido. Para requisitos exigentes, como altas temperaturas y altas concentraciones de ácido acético u otros medios corrosivos, se pueden seleccionar bombas de acero inoxidable de alta aleación o fluoroplásticas.
5. Álcali (hidróxido de sodio)
El acero se usa ampliamente en soluciones de hidróxido de sodio por debajo de 80 grados y con una concentración del 30%. También hay muchas fábricas que todavía utilizan acero ordinario a 100 grados y por debajo del 75%. Aunque la corrosión aumenta, es económico.
El acero inoxidable común no tiene ninguna ventaja obvia sobre el hierro fundido en cuanto a resistencia a la corrosión por soluciones alcalinas. Siempre que se permita agregar una pequeña cantidad de hierro al medio, no se recomienda el acero inoxidable. Para soluciones alcalinas a alta temperatura, se utilizan principalmente titanio y aleaciones de titanio o acero inoxidable de alta aleación. Las bombas generales de hierro fundido de la empresa se pueden utilizar para soluciones alcalinas de baja concentración a temperatura ambiente. Cuando existen requisitos especiales, se pueden utilizar varios tipos de bombas de acero inoxidable o bombas fluoroplásticas.
6. Amoníaco (hidróxido de amoníaco)
La mayoría de los metales y no metales se corroen ligeramente en amoníaco líquido y agua con amoníaco (hidróxido de amoníaco), sólo el cobre y las aleaciones de cobre no son adecuados para su uso. La mayoría de los productos de la empresa son aptos para el transporte de amoniaco y agua amoniacal.
7. Salmuera (agua de mar)
La velocidad de corrosión del acero ordinario en solución de cloruro de sodio, agua de mar y agua salada no es muy alta y generalmente requiere protección de recubrimiento; Varios tipos de acero inoxidable también tienen una tasa de corrosión uniforme muy baja, pero pueden causar corrosión local debido a los iones de cloruro, y el acero inoxidable 316 suele ser mejor. Todos los tipos de bombas químicas de la empresa están configurados con 316 materiales.
8. Alcoholes, cetonas, ésteres, éteres.
Los medios alcohólicos comunes incluyen metanol, etanol, etilenglicol, propanol, etc., los medios cetónicos incluyen acetona, butanona, etc., los medios éster incluyen varios ésteres metílicos, ésteres etílicos, etc., los medios éter incluyen éter metílico, éter etílico y éter butílico. , etc., son básicamente no corrosivos y se pueden utilizar materiales de uso común. Al seleccionar, se debe hacer una elección razonable basada en las propiedades del medio y los requisitos relacionados.
También vale la pena señalar que las cetonas, ésteres y éteres son solubles en muchos tipos de cauchos, así que evite errores al seleccionar materiales de sellado.
02. Influencia de otros factores
Generalmente, las fugas en el sistema de tuberías pueden ignorarse en el flujo del proceso de las bombas industriales, pero se debe considerar el impacto de los cambios del proceso en el flujo. Si las bombas agrícolas utilizan canales abiertos para transportar agua, también se deben considerar las fugas y la evaporación.
Presión: presión del tanque de succión, presión del tanque de drenaje, diferencia de presión en el sistema de tuberías (pérdida de carga).
Datos del sistema de tuberías (diámetro de tubería, longitud, tipo y número de accesorios de tubería, elevación geométrica desde tanque de succión a tanque de presión, etc.).
Si es necesario, también se debería trazar una curva característica del dispositivo.
03. Influencia de los oleoductos
Al diseñar y disponer tuberías, se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones:
(1) Selección razonable del diámetro de la tubería. Un diámetro de tubería grande significa una velocidad de flujo de líquido pequeña y una pequeña pérdida de resistencia al mismo caudal, pero el precio es alto. Un diámetro de tubería pequeño provocará un fuerte aumento en la pérdida de resistencia, aumentará la altura de la bomba seleccionada, aumentará la potencia y aumentará el costo y los gastos operativos. Por lo tanto, debe considerarse de manera integral desde las perspectivas técnica y económica.
(2) La tubería de descarga y sus uniones de tuberías deben tener en cuenta la presión máxima que pueden soportar.
(3) La tubería debe disponerse lo más recta posible y se debe minimizar la cantidad de accesorios en la tubería y la longitud de la tubería. Cuando sea necesario un giro, el radio de curvatura del codo debe ser de 3 a 5 veces el diámetro de la tubería y el ángulo debe ser lo más grande posible.
(4) Las válvulas (válvulas de bola o válvulas de cierre, etc.) y las válvulas de retención deben instalarse en el lado de descarga de la bomba. La válvula se utiliza para ajustar el punto de funcionamiento de la bomba. La válvula de retención puede evitar que la bomba se invierta cuando el líquido regresa y evitar que la bomba sea golpeada por un golpe de ariete. (Cuando el líquido regresa, se generará una enorme presión inversa, lo que provocará daños a la bomba)
04. Influencia de la altura del flujo.
Determinación del flujo
(1) Si en el proceso de producción se dan los caudales mínimo, normal y máximo, se debe considerar el caudal máximo.
(2) Si en el proceso de producción solo se da el caudal normal, se debe considerar un cierto margen.
Para bombas ns100 de gran flujo y baja altura, el margen de flujo es del 5%, para bombas ns50 de flujo pequeño y alta altura, el margen de flujo es del 10%, para 50 bombas menores o iguales a ns menores o iguales a 100, el flujo El margen también es del 5%, para bombas de mala calidad y malas condiciones de funcionamiento, el margen de caudal debe ser del 10%.
(3) Si los datos básicos solo dan flujo ponderal, deben convertirse en flujo volumétrico.
05, la influencia de la temperatura.
El transporte de medios a alta temperatura impone mayores requisitos a la estructura, los materiales y los sistemas auxiliares de la bomba. Hablemos de los requisitos de refrigeración bajo diferentes cambios de temperatura y los tipos de bombas aplicables de la empresa:
(1) Para medios con una temperatura inferior a 120 grados, generalmente no se instala un sistema de enfriamiento especial y el medio en sí se usa principalmente para lubricación y enfriamiento. Al igual que las bombas químicas DFL(W)H, las bombas químicas blindadas DFL(W)PH (el nivel de protección del motor blindado debe ser nivel H cuando supera los 90 grados).
Las bombas químicas IH y de tipo ordinario DFCZ pueden alcanzar el límite de temperatura superior de 140 grados ~ 160 grados debido a la estructura de suspensión; la temperatura máxima de funcionamiento de la bomba revestida de flúor IHF puede alcanzar los 200 grados; Sólo la bomba magnética ordinaria CQB tiene una temperatura de funcionamiento que no supera los 100 grados. Vale la pena mencionar que para medios que son fáciles de cristalizar o que contienen partículas, se debe proporcionar una tubería de lavado de la superficie de sellado (las interfaces están reservadas durante el diseño).
(2) Para medios por encima de 120 grados y dentro de 300 grados, generalmente se debe proporcionar una cámara de enfriamiento en la cubierta de la bomba, y la cámara de sellado también debe estar conectada al refrigerante (se debe proporcionar un sello mecánico de doble extremo). Cuando no se permite que el refrigerante penetre en el medio, se debe enfriar el medio y luego conectarlo (esto se puede lograr mediante un simple intercambiador de calor).
Actualmente, la empresa cuenta con bombas de proceso químico DFCZ, bombas de tubería de alta temperatura GRG y bombas de circulación de agua caliente HPK (en desarrollo) para su selección. Además, la bomba magnética de alta temperatura CQB-G se puede utilizar para medios de alta temperatura dentro de los 280 grados.
(3) Para medios de alta temperatura superiores a 300 grados, no solo es necesario enfriar el cabezal de la bomba, sino que la cámara del cojinete de suspensión también debe estar equipada con un sistema de enfriamiento. La estructura de la bomba es generalmente del tipo de soporte central. El sello mecánico es preferiblemente del tipo fuelle metálico, pero el precio es alto (el precio es más de 10 veces mayor que el de los sellos mecánicos comunes). Actualmente, la empresa sólo dispone de bombas de aceite centrífugas DFAY que pueden alcanzar una temperatura de 420 grados (en desarrollo).
06. Impacto del rendimiento del sellado
Ninguna fuga es la eterna búsqueda de los equipos químicos. Es este requisito el que ha llevado a la creciente aplicación de bombas magnéticas y bombas blindadas. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer para lograr realmente que no haya fugas, como la vida útil del manguito de aislamiento de la bomba magnética y el manguito de protección de la bomba de protección, el problema de las picaduras del material, la confiabilidad del sello estático, etc. Ahora introduzcamos brevemente información básica sobre el sellado.
Formulario de sellado
Para los sellos estáticos, generalmente solo existen dos formas: juntas de sellado y anillos de sellado, y la junta tórica es el anillo de sellado más utilizado.
Para los sellos dinámicos, las bombas químicas rara vez usan sellos de empaque y usan principalmente sellos mecánicos. Los sellos mecánicos se dividen en tipos de extremo simple y doble, equilibrados y desequilibrados. El tipo equilibrado es adecuado para sellar medios de alta presión (generalmente se refiere a una presión superior a 1.0MPa). Los sellos mecánicos de doble extremo se utilizan principalmente para medios volátiles tóxicos, viscosos, de alta temperatura y fáciles de cristalizar. Los sellos mecánicos de doble extremo deben inyectar líquido aislante en la cavidad de sellado y su presión generalmente es 0.07~0,1 MPa mayor que la presión media.
Materiales de sellado
El material de los sellos estáticos de las bombas químicas es generalmente caucho fluorado y en casos especiales se utilizan materiales de politetrafluoroetileno; La configuración del material de los anillos dinámicos y estáticos del sello mecánico es más crítica y no es la mejor para carburo cementado a carburo cementado. El alto precio es un aspecto, y no es razonable que no haya diferencia de dureza entre los dos, por lo que es mejor tratarlos de manera diferente según las características del medio.
(Nota: La octava edición de API 610 del Instituto Americano del Petróleo tiene regulaciones detalladas sobre la configuración típica de sellos mecánicos y sistemas de tuberías en el Apéndice D)
05. Efecto de la viscosidad
La viscosidad del medio tiene una gran influencia en el rendimiento de la bomba. Cuando aumenta la viscosidad, la curva de altura de la bomba disminuye y la altura y el caudal de las mejores condiciones de trabajo disminuyen en consecuencia, mientras que la potencia aumenta, por lo que la eficiencia disminuye.