密封的最高境界——无泄漏--适合在恶劣生产环境中应用的无泄漏流程泵

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05

无泄漏的、能够在230℃温度条件下输送含碳氢化合物的流程泵从2009年1月起在德国的一家石油精炼厂中开始运行了。它的应用证明了流程泵的密封在恶劣的使用环境中是非常重要的,屏蔽泵和磁力驱动泵在没有轴密封的情况下做到了绝对的无泄漏。

由德国和日本合资成立的Nikkiso-KSB有限责任公司是一个屏蔽泵的生产企业,它的成立把人们的目光引向了一个不大、但却能够引起人们高度关注的市场:据KSB公司介绍,这种无泄漏的流程泵在欧洲市场的年需求约为5000万欧元;在亚洲,这种产品则有着更加广阔的市场。Nikkiso-KSB公司是继海密梯克公司之后欧洲第二大屏蔽泵生产企业,排名在第三大的瑞士Rütschi公司之前。

另一种无泄漏的流程泵是磁力驱动泵。当使用环境和条件合适时,磁力驱动泵和屏蔽泵的使用比例大约为2:1,这意味着电磁驱动泵在欧洲市场的年需求约为1亿欧元。越来越严格的环保规定(例如德国的TA Luft空气质量控制规范,美国的Clean Air and Clean Water Act,其他国家的类似规定等等)扩大了无泄漏流程泵的应用领域。这些都是对生产厂家有利的信息。

磁力驱动泵还是屏蔽泵

然而究竟应该选择那种泵呢?电磁驱动泵还是屏蔽泵?在流程泵可靠性优化的联合开发项目ReMain的框架内,首先对哪种型式的泵适合于在流程工业设备中使用进行了检查。得到的结论是:化工领域中占统治地位的是带有动态轴密封件的标准化工泵,占总量的66%,屏蔽电泵占6%,电磁驱动泵占19%(参见45页饼图)。

屏蔽泵

在屏蔽泵中,电动机和泵集成为一个统一的整体;转子和泵的叶轮共用同一根轴。圆柱形的不锈钢管(屏蔽管)把线圈绕组与转子隔离开,并保护不受被输送液体的侵蚀。除了屏蔽管外,电机外壳传统的密封部件是第二个保护壳。电机的驱动力矩直接经电磁场作用在整个电动机轴和水泵轴上。在这种结构中,由于特殊的设计一般无法使用标准电机。

海密梯克公司提供了一家德国石油精炼厂的统计数据,显示了传统单绕组和双绕滑动密封流程泵与屏蔽泵的MTBF值(平均无故障时间)。数据是多年来对1000多台滑动密封流程泵和100台左右的屏蔽泵的评判结果。屏蔽泵的MTBF平均无故障工作时间达到了180个月,几乎是传统滑动密封泵的4倍。

磁力驱动泵

磁力驱动泵在吸入侧带有离合器,并与电机刚性地连接在一起,输出侧的轴上带有叶轮。输入侧和输出侧的部件都带有永磁磁铁,各有不同的磁极数量,从而在两者之间能够产生有相对作用的电磁力。通过在输入和输出端之间的分隔壁,实现了流程泵的完全密封。如果使用的不是金属输出端端盖,则不会有电磁涡流的损耗,也无需采取散热措施。与屏蔽泵相比,电磁驱动泵可以使用市场上常见的标准电机。

无泄漏流程泵在实践中的应用

下面介绍一些无泄漏流程泵在实践中的应用:

在CR系列高压泵的变型方案中,格兰富公司推出了MAGdrive系列的永磁离合器。一家碳纤维生产企业在初级产品的生产流程中使用了CRN MAGdrive流程泵,用于输送溶解在聚酰亚胺DMF中的聚丙烯腈(DMF是一种有毒的和致癌的物质)。输出的高粘度聚丙烯腈是生产碳纤维的原材料。这种电力驱动方式可以达到的最大功率为22kW。这种泵也可以配置成符合Atex防爆安全规范的规格。

Kluas Union公司在2008年度的杜塞尔多夫流体机械设备展中介绍了在德国南部一家石油精炼厂中的应用情况:该厂某个用盘根密封的流程泵总是不断的出现故障,经常需要维修。

频繁的泄漏给企业的生产经营带来了很高的费用,迫使企业考虑该泵的替代方案。大量的密封方案都不够可靠,而Klaus Union公司提供的磁力驱动泵则毫无故障的工作了两年多。

它有着很好的耐腐蚀性能,维护保养周期长,很少出现必须修理的情况。它也轻松的完成了艰巨的输送任务:浓度达450mPas的沥青,软点温度105℃。

Richter化工技术公司在PFA/PTFE技术讲座中介绍了他们的磁力驱动泵:一种可以输送高浓度介质,输送流量可达600m3/h的磁力驱动泵。在一家大型化工企业中进行的连续试验表明,这种泵能够抵抗50~80℃之间的高腐蚀性介质,如醋酸、甲酸和乙醛等,满足了用户的期望。使得生产厂的LCC(产品寿命周期成本)节约了70%。

Nutzen公司也为生物技术领域提供了泵类产品,从泵送菜籽油的输送泵到泵送生物技术最终产品生物柴油的Sema-S系列磁力驱动的侧通道泵。这种侧通道泵的磁力驱动装置是由Sero公司生产的,在不同级别的石油精炼流程中具有很多优点,例如自吸性能、可泵送含气量高达50%的液体介质,有着很好的气蚀余量值。

Iwaki公司研发生产的磁力驱动的MXM系列化工泵是适合于流程工业使用的流程泵。作为一种与被输送介质接触的流程泵,它带有碳纤维增强的ETFE涂层以及陶瓷涂层材料。对于特殊的应用场合,其外壳可以用球墨铸铁制造。通过其非接触式的轴承冷却方式,使得该泵具有很强的抵抗恶劣工作条件的能力,不仅能够提高流程泵的使用寿命而且也可以提高使用的安全可靠性。这种自行冷却技术的原理是:在叶轮至永磁铁心之间的散热孔负责流体介质的强制循环,对轴承和轴进行冷却。它降低了摩擦产生的热量,避免了热变形和烧蚀。特殊的设计,可以避免流程泵的干运行,避免吸入侧吸入的空气与轴承和后侧的密封圈接触。从而把发热对流程泵带来的损害降低到最小程度。

结语

密封式流程泵既保护环境又能满足安全性能的要求。企业在无泄漏流程泵中多支付的费用也给他们带来了维护保养费用低、维护周期长的优点,并且具有很长的使用寿命。在流程工业设备中,传统的滑动轴承流程泵将逐步的失去2/3的主导地位。

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