规划设计的重要性--泵的正确设计在电镀技术领域的重要性

泵的正确设计在电镀技术领域的重要性

作者:Christian Vogt 文章来源:德国科隆市Sondermann水泵和过滤器有限责任公司 发布时间:2014-04-18
电镀工艺的发展趋势是完全现代化的,受控的过程控制.利用电镀技术可以实现多种多样的表面特性,例如防腐蚀性和耐磨性等.为了保证电镀工艺技术有很高的重复再现性能,也就是保证电镀工艺过程的稳定性,质量监控和质量检验有着非同一般的意义,而流程泵设计的不准确或者设计的错误往往会成为电镀生产中断的一个重要原因.

电镀工艺的发展趋势是完全现代化的、受控的过程控制。利用电镀技术可以实现多种多样的表面特性,例如防腐蚀性和耐磨性等。为了保证电镀工艺技术有很高的重复再现性能,也就是保证电镀工艺过程的稳定性,质量监控和质量检验有着非同一般的意义,而流程泵设计的不准确或者设计的错误往往会成为电镀生产中断的一个重要原因。

作为来料加工的电镀企业,Primus公司能够提供诸如阳极氧化、硬质阳极氧化、化学镀镍和化学光学镀镍等等不同的电镀工艺。在电镀池中,常常要不断添加或更换含有腐蚀性的液体介质,以便达到希望的均匀性和温度。向电镀池中添加电镀液体便是水泵的任务,因此它是电镀设备中的重要部件。若水泵出现了故障,例如阳极氧化电镀池的水泵出现了问题,则电镀零件不会均匀的得到冷却,就会“过烧”,也就是说除了中断生产之外还会导致大量产品报废。当压滤泵出现故障后,电镀池中的污染负荷就会增加,这也就不能保证得到表面处理要求的质量了。

Primus公司所使用的流程泵技术就存在上述问题,而对电镀设备的维护保养也没有带来理想的预期结果。为了彻底解决存在的问题,公司领导层决定向流程泵的生产厂家进行技术咨询,寻求帮助。


图1 在电镀过程中,电镀池中的腐蚀性液体要经常的循环

从技术分析到解决方案

Sondermann公司及时的对Primus公司的现状进行了实地调查。通过调查分析找到了电镀设备设计中的不足。迄今为止所使用的水泵是不锈钢材料制造的,配用的是滑动密封装置,因此不能很好地抵抗腐蚀性介质的侵蚀,最终会导致泵受到腐蚀、点蚀和失效。

现场使用的管道系统也不能保证最佳的工作过程,尤其是管道系统的尺寸规格。连接到水泵处的进水管长度太长,液体介质在管道中的流动性能也不是最佳。这就会带来气蚀,不仅会带来很高的噪音污染,而且也会导致水泵损坏。

另外,在高效节能方面同样也有潜力可以挖掘,例如有些水泵的规格型号选的过大,这也是经常出现的一种错误。当水泵在不同的工作点时,可以用一个小型的变频器进行调节,这种方法是非常可取的。

为了对整套设备进行优化,设备运营商、水泵生产厂和设备制造厂三方坐到了一起,共同制定了优化改进方案,其中磁力耦合离心泵起着关键性的作用。在这种泵中,电动机的动力是经永久磁铁非接触式地传递到水泵的转子叶轮上的。这就杜绝了使用密封件可能带来的泄露,也省略了密封件常规的年检。另外,也根据泵送的腐蚀性介质用聚丙烯或PVDF作为泵的制造材料。利用这些材料制造的水泵能够安全可靠地泵送腐蚀性很强的液体介质。

变频器的优点

在有些生产情况下,例如在阳极氧化池中使用的冷却泵,需要不同的流量以及按照生产过程的要求需要不同的压力。当池中放入需要冷却的零件时,要求水泵能够全力以赴地完成冷却任务;当池中没有需要冷却的零件时,则要求水泵只用很小的功率来维持阳极氧化池的循环就可以了。这时就可以使用新型可变转速的RM-MF磁力耦合离心泵,利用安装在电动机上的变频器就可以实现符合实际需要的,而且也是节能型的输送流量调节控制了。这种类型的泵可以把希望的工作点准确地与所需的流量匹配起来。电动机消耗的是它实际需要的电功率,没有能源浪费。

RM-MF电动机的额度转速为3450r/min,频率120Hz,进行了变频器配套性能的优化。这样,高性能的叶片泵电动机的工作效率就超过了IE2能效等级的规定和要求了,甚至满足了2015~2017年才要执行的IE3节能等级的规定和要求。在像Primus公司这样的补装时,由于电动机与变频器集成在一起,因此具有无需在电气控制柜至电动机之间重新敷设屏蔽电缆、无需增大现有电气柜等优点。


图2 所使用的水泵与生产实际需要的流量和功做到了准确的相互匹配

在那些水泵负载经常变化的工况下应使用变频器调节的电动机来驱动水泵。在其他情况下,即水泵一般都是满负荷工作时,优化改进方案中都使用了固定转速的磁力耦合泵。

按照这种优化改进方案,使得在各种工况下都用上了性能优化的水泵。与此平行的一项工作就是对管道系统进行技术改造,纠正了管道系统中在直径选择时出现的错误,这一改进优化了管道系统中的液体流动性能,也避免了气蚀。

这一技术改造方案有许多优点,其中两个要点需要强调:第一个是流程泵结合管道系统的优化明显提高了电镀设备的可用性;第二个是减少了水泵故障,自水泵系统优化改造之后一直没有出现水泵失效。另外,也明显降低了能源消耗。

并不总是多多益善

很多情况下,这里并不仅仅指电镀行业,常常是按照“越多越好”这一理念来指导工作的。为了保证流程泵的安全,在设计时选择了很大的安全系数。这带来了过高的安全性,但付出了更多的资金。它不仅仅增加了投资额度,而且也提高了生产运行费用。大多数功率、性能过大的流程泵每天都只在部分负荷的工况下运行,而叶片泵恰恰在部分负载工况下是最不经济的,这就浪费了许多能源及资金。

当使用的水泵超规格时,人们常常试着用节流阀来减少输送流量,而此时利用变频器调节的流程泵则是更加经济合理的,因为转速调节到50%时可以把能源消耗降低到原来的八分之一。

像其他的电镀企业一样,Primus公司的能源费用比例占企业整个运行成本的很大比例。采用这一优化方案之后该公司每年可以节约15000欧元的能源费用,仅这一笔节约的资金就可以在不多的几年内收回优化改造的全部投资了。

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