寻找流程泵专家

2018年度流程泵论坛报道

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:37 发布时间:2019-08-05
在流程工业的生产中,泵通常被称为流程生产的“心脏”。但是,为什么许多管理者仍然对于流程泵一无所知?受过良好技术培训的操作者是否就能正确驱动流程泵?流程泵4.0能解决生产中现存的所有问题吗?针对这些问题,PROCESS德文版举办了2018年度流程泵论坛。
寻找流程泵专家

流程工业杂志社和专家组成的咨询委员会共同起草了流程泵论坛的两大主题,即一方面,论坛中的部分报告介绍流程泵研发的新突破,展现流程泵的最佳实践;另一方面,有些报告则揭示了流程泵应用领域中某些特定类型的流程泵使用中的错误,或者是失效的原因分析。2018年流程泵论坛指出,数字化创新会减少甚至避免流程泵的损毁,论坛的报告十分有价值。

流程泵论坛

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流程泵的数字化世界

Grundfos公司的Oliver Jung先生一直致力于流程泵的数字化研究。自2018年起,欧盟对流程泵的效率提出了越来越严格的要求之后,泵生产厂家们已经开始研发全新的、更高效的流程泵了,而这些具有全新功能的流程泵可能会改变流程企业的经营模式。例如,数字化能推动流程泵技术的发展,自适应算法、网络、云技术连接以及预防性维护保养等都是数字化转型的成果。“这里的挑战不是采集数据,而是分析和使用数据。”Jung先生说。他认为这样做的问题不在于数量,而是质量,企业需要尽可能多且有着高精密度的数据。

数字化转型后的企业在经营模式的转变中能得到什么具体好处?Jung先生表示,在通常情况下,数字化转型后企业的生产过程将会更加透明,流程设备也有着更高的可用性,同时生产效率会得到提高。另外,数字化转型也会在安全生产和环保方面发挥重要作用,谁始终能够查看重要的过程参数,谁就能减少甚至避免错误。“仅凭提高能源利用效率你吸引不了任何人,更吸引人的是流程工艺过程的优化。” Jung先生解释道。

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利用模拟技术提高效率

能源效率问题仍然是一个巨大的挑战。系统地利用数字模拟技术能够开发出效率更高的流程泵,Cadfem公司的Barbara Neuhierl博士对此深信不疑。她用数字模拟的成功案例向我们展示了世界上最大的塑料化工泵,这是Munsch公司为赞比亚某铜矿提供的产品。她说:“利用数字化模拟技术,我们只用了短短8个月时间就完成了这一特种流程泵的设计制造。”她介绍了离心泵叶轮设计时采用的新方法——逆向设计方法。这种产品整体仿真模拟设计的最大好处就是可以同时优化多个物理参数,这大大减少了整体设计时的设计迭代。

前沿的解决方案

多年来,3D打印(更准确的说法是增材制造)一直吸引着业内的专业人士。最初只能使用塑料为原材料的3D打印,现在已经可以用金属甚至陶瓷材料来打印。正如Schunk工程陶瓷公司的Sebastian Liebisch先生所说的,公司将3D打印技术发展成为SiSiC技术,这使得他们成为这一领域的领军企业。“新的SiSiC 3D打印技术扩展了在流程泵结构中的应用可能,现在我们可以完成以前无法利用成型工艺技术完成的、结构和形状非常复杂的结构件的打印了。”Sebastian Liebisch先生说道。

Jens Putzier公司的Jens Putzier先生表示:“利用热喷涂技术可以提高流程泵的使用寿命。”该公司开发的热喷涂技术中,涂层材料在气体喷射过程中熔化并高速喷射到基材表面,再固化成颗粒在基材表面形成微孔层。Putzier先生介绍了这一热喷涂技术的各种应用可能性,例如改善基材性能的表面涂层,提高其耐热性能(例如氧化锆喷涂)、提高导电性和导热性(例如铜、铝喷涂)、耐磨保护(例如碳化钨、氧化锆喷涂)、提高耐腐蚀性能(例如银、铌、钽和镍喷涂)等,除此之外,还可以修复磨损或加工不当的零件。

长距离输送难流动介质

长距离输送脱水污泥时流程泵的磨损一直是人们关注的焦点问题。为了克服摩擦阻力,管道需要很高的输送压力,这就带来了很高的能源费用,也增加了维护保养的工作量。Seepex公司的Stephan Mottyll先生介绍了高效节能的输送粘稠介质的解决方案。首先,方案使用小型的偏心螺杆泵将污泥泥浆压缩成污泥柱,然后用脉冲压缩空气喷射式输送(正压密相输送)。此外,也可以用聚合物溶液将污泥柱包裹起来,以减少管道摩擦。在包裹聚合物溶液后,也可以将输送压力降低到最低值(可降低到0.4 MPa以下)了。实际案例研究表明,与传统解决方案相比,此解决方案可以明显降低能耗。

这一创新性的粘稠介质输送方案还可以输送高粘度,以及含有固体颗粒的介质,最长输送距离可达1 000 m。而寿命周期费用也降低了,总能耗降低72%,维护保养费用降低92%。由于管道内的压力只有大约0.2 MPa,因此也延长了管道系统的使用寿命,从而降低了总投资额(用PN 16取代了PN 120),这是一项发人深省的新技术

Erlangen-Nürnberg大学的Katrin Kelm先生和Feluwa公司的Daniel Näge先生共同介绍了安全可靠的输送易沉淀介质(有价值的原材料或者废料的水力运输)的技术方案。高达35 MPa的压力为双管隔膜泵提供了输送这类介质最佳的水力输送前提条件。为了防止出现沉淀,在运输过程中,双管隔膜泵的工作方式打破了传统,改为从上向下泵送(下流泵送技术)。

流程泵的选材

流程泵

特定使用情况下泵的选材是流程泵的设计师和运行工程师常要面对的问题。金属、塑料以及陶瓷是泵常用的材料,选对材料可以避免一系列后续损失。流程泵传统的材料是金属,金属制造的泵有着小缝隙和高效率的优点。而选择合适的塑料材料来制造流程泵则要比选择合适的金属材料容易得多,但塑料的缺点是缝隙大,这导致其效率明显要低于金属材料制造的流程泵。

如果有很高的耐磨性要求,则最好选用陶瓷材料制造的泵。目前,很少用聚氨酯材料来制造标准泵或者流程泵。但这种材料制作的流程泵最适合于输送固体物含量很高的介质,与金属和陶瓷相比,聚氨酯材料有明显的成本优势。因此,Bass公司就利用聚氨酯材料制作了涡流泵和标准泵。

正确地驱动流程泵

泵的无故障运行的前提是使用者熟悉泵技术的基础知识,数字化转型能否实现这一点?Bass公司的Stefan Leuchtenberger先生表示,许多企业都低估了流程泵设计、装配、使用操作和维护保养所面临的种种挑战。Leuchtenberger先生认为最重要的是引进中央泵站,只有这样才能保证流程企业的流程泵系统高效运转。另外,他还建议减少复杂性,流程设备运营商要有自己的工厂标准,并需要持之以恒地落实下去,包括减少零配件供应商的数量、泵的规格大小和叶轮直径的标准化、变频器或者皮带传动的转速调节等。

流程泵

从系统角度考虑问题

“泵都是好的,不好是因为你设计有误或者使用不当。”这是多年来流程泵论坛许多演讲人达成的共识。“运行出现问题是系统的问题,不是泵的问题。”Vestolit公司的Peter Ficher博士表示,他的报告结论是:

了解流程泵各个组成部分的专业知识没有什么用,只有从整体的系统角度考察各个组成部分,才能将所有七巧板拼成最佳的拼图,这需要良好的技术培训;

永远不要低估泵内部凹陷结构带来的阻力,企业需要对这些阻力进行精准的考量;

如果没有践行以及继续传播掌握的知识,再好的知识也没有用,工作中需要尽可能多地分享知识,详细做好工作笔记。

Erlangen-Nürnberg大学的Eberhard Schlücker教授介绍道,系统和泵的相互作用会导致具有破坏力的压力振荡。Schlücker教授通俗易懂地解释说道:“泵和系统在打网球。”一旦给弹性体或者连续性的零部件提供了机械能,它们都会振动,但如果“网球击中了”固有频率,整个系统就会迅速振荡起来,流动的液体介质和机械结构件也都会一起振动。“流体介质中的振动仍然存在于流体介质内部,但结构件的振动则会传导到系统各处。”Schlücker教授说。

论坛的展示活动让参会者更加深入了解论坛内容

论坛的展示活动让参会者更加深入了解论坛内容

结语

在流程泵数字化转型引起各行各业广泛关注时,模拟技术变得无人问津。对设备运营者或者流程设备维护保养人员来讲,模拟技术和数字化技术的进步是同样重要的。