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软管泵—输送研磨性介质的理想选择

    软管泵几十年前就开始应用于工业领域,随着技术的发展,如今从采矿到到食品加工、从陶瓷行业到日化、从制药到水处理,到处都有软管泵的身影。其独特的性能及低维护成本使其赢得“苛刻应用的解决者”的美誉。
那么,软管泵的优势在哪里?这要从各种泵的技术分析开始。

其它泵的弱点:
泵分为叶片式泵和容积泵两大类。
    叶片式泵以离心泵为代表,因其结构简单、价格低廉,在泵的市场上占压倒性优势,约占泵市场的百分之八十,适合输送稀薄的、低粘度的、洁净的、非研磨性介质。
    容积泵顾名思义是靠泵腔内容积的变化来输送介质的,是针对特殊的工况场合而产生和发展的,是为了解决粘稠的、剪切敏感的、气固液混合的、强研磨性的介质输送或计量问题。
    在容积泵的领域有往复泵和转子泵两种。隔膜泵是最常用的往复泵;螺杆泵是最常用的转子泵。其它容积泵还包括齿轮泵、柱塞泵、滑片泵、挠性叶轮泵、凸轮泵、蠕动泵。软管泵属于转子式蠕动泵的范畴。
    尽管各种泵的技术不同,但其它泵都有一个共同弱点?——泵腔内有与介质接触的移动部件;为了实现泵的效率,泵腔内的部件要求保持最小的配合公差。
    当输送研磨性介质时,这个弱点就被无限放大。这些泵腔内的部件快速磨损导致容积效率下降,甚至整个泵失效。这势必导致使用成本的急剧上升和停工期的频繁出现。
    在输送研磨性介质(如泥浆、矿浆)时,以往常用的叶片式泵是所谓的液下泵及矿浆泵或泥浆泵,都属于离心泵。都是通过刚性叶轮的高速旋转来输送介质。为提高耐磨性及延长泵的寿命,选用耐磨的金属(如铸铁或耐磨合金)制造或叶轮及泵内腔衬胶。但杂质的高速冲击依然使得停工期过于频繁;维修任务繁重;大量的配件(如叶轮)的采购费用高昂;密封的泄漏会造成环境污染。另外,泵体磨损至一定程度,已无修理价值,只能报废。
    此外,还有最大的一项费用——电能的消耗。泥浆或矿浆的浓度大、比重高,流动性差。离心泵输送这样的介质效率极低,实际效率约30-40%。

    输送研磨性介质常用的容积泵是隔膜泵和单螺杆泵。
    例如,隔膜泵利用一片或两片隔膜往复摆动,使介质在内部球阀之间形成流动。研磨性介质不可避免地造成球阀的冲蚀和堵塞,这就需要频繁地维护。常用的气动隔膜泵需要气源,能量转换(电能——压缩空气——机械动能)效率太低;此外,噪声环境也让人无法忍受。
    螺杆泵是通过泵腔内啮合的定子和转子形成的连续的容积腔的变化来输送介质的。橡胶定子和金属转子是螺杆泵最核心的部件。输送污泥、泥浆等介质时,研磨性颗粒会造成定子与转子之间间隔的扩大而导致内泄加大,为保持流量只能提高转速,这更加剧了磨损,直到定子和转子需要更换。磨损带来的问题不仅仅针对过流部件,密封的失效也只是时间问题,进一步导致连接件如连杆的冲蚀。这种磨损的后果无论怎样讲都不夸大。停工期的间隔经常以星期甚至以天计;当修理螺杆泵时,一般必须将整个泵完全拆开才能更换定、转子,单次维修费用有时占新泵初置费的百分之三、四十以上。这还不算停工的间接损失。甚至有时现场无法处理,还需将整个泵拆卸送到维修间。
软管泵的优势:
    软管泵的工作原理很简单:固定在泵腔内的软管由外部的滑靴或压辊压缩,推动介质向出口处挤出;而压缩后的软管立即恢复圆形,产生真空,将更多的介质吸入软管内腔,这样周而复始地完成输送。介质完全被容纳在软管内腔中,滑靴或压辊等移动部件不会同其接触。因此软管泵是唯一无阀、无密封、无移动部件同介质接触的泵种。
    软管作为软管泵的核心,有一定的使用寿命。其失效的主要原因是由压缩次数累积、压缩方式和力度及磨擦热造成的疲劳老化,但从来不会因为磨损而失效。非常适合输送腐蚀性、粘稠的、研磨性介质。
    高质量的软管泵具有近乎百分之百容积效率,流量只取决于转速而与出口压力无关;其耐空转而不损坏的特点适合输送含气液、泡沫液、气固液三相混合介质而无气蚀、无气阻;可以产生几乎全真空来吸液——具有可达九米以上水柱的吸程;此外,软管泵还可以反转冲洗管路中的沉积物和堵塞物,具有自清理能力;软管泵动作非常柔和,适合输送剪切敏感介质。软管腔的完全闭合阻止了倒流,消除了止回阀。
    处理研磨性介质时,在使用维护方面同其它容积泵的强烈对比,显示出软管泵具有最低的全寿命周期成本。软管泵的价格或许比其它容积泵贵,但随后的维修、停工期、停工期间隔及附属设备的购置费等方面,软管泵都占压倒性优势。
    更换软管仅仅是半小时甚至更短的时间的工作,而且在安装现场就可解决。
    软管泵另一个主要优势是消除附属设备。如离心式泥浆泵有时需储液罐、搅拌器;而螺杆泵有时需干转保护器及密封冲洗系统,额外增加了冲洗水和电能的消耗;隔膜泵为阻止虹吸需安装止回阀。软管泵有时需要一个并不昂贵的脉动缓冲器来消除脉动,但一般情况下,改变管径或使用柔性管也可以解决。
    此外,由于没有同介质接触的移动部件,一台高质量的软管泵寿命一般在7年以上,同其它容积泵相比要长出许多;大大减少备件的种类和数量——唯一的备品就是软管。
    在重要的、不能停工的场合,泵的配置上一般采取一用一备甚至一用二备,即一台运行,一台待机,一台在修。但如选用高质量的软管泵,因无同介质接触的移动部件带来泵的高可靠性及快速在线的软管更换,可以减少甚至消除备用泵。
    软管泵的另一个优势就是节能,其整机效率可达60——80%,具体多少取决于生产厂家的技术水平。同离心式矿浆泵相比,一年节省的电费可买一台软管泵。
    以上这些都应计算在全寿命周期成本之内。
在研磨性介质领域软管泵正在成功地取代传统泵种
    在工业生产中,经常会遇到研磨性介质的处理问题,如在有色金属的采矿和冶炼过程中的精矿浆和尾矿浆、啤酒过滤用的硅藻土、污水处理中的各种泥浆、建筑行业的水泥浆等。软管泵在这些领域的应用主要有两方面:一是计量,二是排空、输送及向压滤机进料。
化学计量—软管泵非常适合许多化学品的的计量。传统的计量泵(最常用的是隔膜计量泵)在计量聚酯、石灰乳等粘稠、研磨性介质时,除了泵本身的问题外,磨蚀性介质会冲蚀流量计的过流部件,粘稠介质会包覆流量传感器的过流部件,造成计量不准。一些浆体用流量计很难计量。使用软管泵和一个转数器就能轻而易举地解决问题。因软管泵有每转固定的流量,同计量的介质特性和出口压力无关,是天生的计量泵,它本身的计量精度甚至超过流量计本身。
    排空、输送及向压滤机进料—软管泵主要用于排空、输送研磨性介质和向压滤机进料进行脱水。每转固定的排量而同介质特性无关,使其更适合变频流量控制。
    尽管软管泵有如此明显的优势,但目前在国内只占泵市场很小的比例。一方面是由于软管泵技术出现的比较晚,而隔膜泵、螺杆泵技术出现的历史较长;另一方面是由于以往软管泵技术被严重低估了。随着水处理厂、矿业等工况企业日益强烈的降低运行成本的愿望和需求,软管泵技术越来越被广泛的认知,使其成为增长最快的泵种。

沈阳贝斯特泵业制造公司
王大立 2008.2.10
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