پمپ گریز از مرکز در مقابل پمپ جابجایی مثبت برای عملکرد سیال خورنده

تفاوت اصلی: چگونه هر نوع پمپ سیال خورنده را حرکت می دهد

هنگامی که سیالی که پمپاژ می شود اسید هیدروکلریک، هیپوکلریت سدیم یا یک حلال غلیظ باشد، انتخاب بین پمپ گریز از مرکز و پمپ جابجایی مثبت بیشتر از یک سوال عملکردی می شود - به یک سوال ایمنی و مهار تبدیل می شود. اصول عملیاتی اساسی هر نوع پمپ زمانی که سیال فرآیند خطرناک است، پروفایل های ریسک بسیار متفاوتی را ایجاد می کند.

یک پمپ گریز از مرکز انرژی را از طریق یک پروانه چرخان به سیال منتقل می کند. همانطور که پروانه می چرخد، سیال را با نیروی گریز از مرکز به بیرون شتاب می دهد و انرژی جنبشی را به فشار در نقطه تخلیه تبدیل می کند. جریان پیوسته و بدون ضربان است و پمپ به صورت دینامیکی به تغییرات فشار سیستم واکنش نشان می دهد - با افزایش فشار برگشتی، سرعت جریان در امتداد یک منحنی مشخصه کاهش می یابد. برای سیالات خورنده با ویسکوزیته کم در غلظت های متوسط، این یک مکانیسم کارآمد و قابل اعتماد است.

یک پمپ جابجایی مثبت بر اساس یک اصل کاملا متفاوت عمل می کند. حجم ثابتی از سیال را به داخل یک حفره می کشد - که توسط پیستون ها، چرخ دنده ها، لوب ها، دیافراگم ها یا پیچ ها تشکیل شده است - و با هر چرخه آن حجم را از طریق درگاه تخلیه خارج می کند. جریان متناسب با سرعت پمپ است و بدون توجه به فشار تخلیه تقریباً ثابت می ماند. این رفتار جریان مستقل از فشار، پمپ‌های جابجایی مثبت را به انتخاب ارجح در زمانی که دوز دقیق یک ماده شیمیایی خورنده مورد نیاز است تبدیل می‌کند. ، صرف نظر از اینکه فشار برگشتی سیستم در پایین دست چگونه نوسان می کند.

این تمایز در وظیفه شیمیایی مهم است زیرا هر دو نوع پمپ باید حاوی سیال فرآیند تحت همه شرایط عملیاتی باشند. این که چگونه مهار را انجام می دهند - و در کجا در معرض شکست هستند - بین این دو طرح تفاوت قابل توجهی دارد.

نرخ جریان، فشار و ویسکوزیته: عملکرد تحت وظیفه شیمیایی

منحنی‌های عملکرد پمپ‌های گریز از مرکز و جابجایی مثبت، زمانی که شرایط سیستم از نقطه طراحی منحرف می‌شود، به‌شدت مشهود است - و در پردازش شیمیایی، شرایط به ندرت برای مدت طولانی ثابت می‌مانند.

راندمان پمپ گریز از مرکز در بهترین نقطه بازده (BEP) در منحنی سر جریان آن به اوج می رسد. عملکرد به طور قابل توجهی بالاتر یا پایین تر از BEP تنش مکانیکی را افزایش می دهد، گرمای اضافی ایجاد می کند، و سایش اجزای خیس شده را تسریع می بخشد - زمانی که این اجزا از آلیاژهای گران قیمت مقاوم در برابر خوردگی یا پوشش های فلوروپلاستیک باشند، نتیجه ای بسیار پرهزینه است. وزارت انرژی ایالات متحده راهنمای بهره وری انرژی پمپ گریز از مرکز برای سیستم های صنعتی تاکید می کند که کارکرد پمپ های دور از BEP یکی از منابع اولیه اتلاف انرژی قابل اجتناب و خرابی زودرس قطعات در تاسیسات صنعتی است.

ویسکوزیته جایی است که پمپ های گریز از مرکز با مهمترین محدودیت خود در خدمات شیمیایی مواجه می شوند. با افزایش ویسکوزیته سیال، تلفات اصطکاک داخل پروانه و بدنه به شدت افزایش می‌یابد و باعث کاهش سرعت جریان و راندمان می‌شود. در ویسکوزیته های بالاتر از حدود 200-300 سانتی پویز، عملکرد پمپ گریز از مرکز به طور قابل توجهی کاهش می یابد. پمپ‌های جابجایی مثبت، در مقابل، معمولاً با افزایش ویسکوزیته کارآمدتر می‌شوند - سیال ضخیم‌تر به طور مؤثرتر خلأهای داخلی را آب‌بندی می‌کند، لغزش را کاهش می‌دهد و راندمان حجمی را بهبود می‌بخشد.

برای اکثر کاربردهای انتقال سیال خورنده با حجم زیاد - جابجایی اسید رقیق بین مخازن ذخیره، گردش آب خنک کننده از طریق یک ژاکت راکتور شیمیایی، تغذیه یک سیستم اسکرابر - پمپ های گریز از مرکز نرخ جریان بالاتری را با سرمایه و هزینه عملیاتی کمتر ارائه می دهند. مبادله این است که آنها نیاز به طراحی دقیق سیستم دارند تا پمپ را در شرایط فرآیند واقعی نزدیک به BEP خود نگه دارد.

طراحی مهر و موم و خطر نشت در کاربردهای مایعات خطرناک

در خدمات استاندارد آب یا خدمات شهری، یک نشت آب بند پمپ کوچک یک ناراحتی تعمیر و نگهداری است. در خدمات شیمیایی شامل اسیدها، حلال‌های کلردار یا واسطه‌های سمی، همان نشت یک حادثه ایمنی، یک رویداد نظارتی و یک منبع خوردگی برای تجهیزات اطراف است. بنابراین طراحی مهر و موم یکی از مهم ترین عوامل در انتخاب پمپ برای وظایف شیمیایی خطرناک است.

پمپ‌های گریز از مرکز معمولی از مهر و موم‌های محور مکانیکی استفاده می‌کنند - یک صفحه چرخشی که بر روی یک صفحه ثابت فشرده می‌شود، که با بارگذاری فنر حفظ می‌شود و توسط خود سیال فرآیند روغن کاری می‌شود. در خدمات خورنده، مهر و موم های مکانیکی نیاز به انتخاب دقیق مواد دارند: سطوح کاربید سیلیکون یا کاربید تنگستن، حلقه های فلورالاستومر O-ring، و اجزای فلزی خیس شده در Hastelloy یا فولاد ضد زنگ دوبلکس. حتی با انتخاب صحیح مواد، مهر و موم های مکانیکی فرسوده می شوند و مهر و موم های فرسوده نشت می کنند. عملیات در دمای بالا، رویدادهای در حال اجرا خشک و ذرات ساینده در سیال، همگی تخریب آب بندی را تسریع می کنند.

پاسخ مهندسی به خطر آب بندی مکانیکی در کاربردهای شیمیایی خطرناک، پمپ مغناطیسی است. در یک پمپ گریز از مرکز درایو مغناطیسی، شفت موتور و محور پروانه از طریق یک میدان مغناطیسی منتقل شده از طریق یک پوسته مهار ثابت جفت می شوند - به هیچ وجه نفوذ شفت فیزیکی از داخل بدنه پمپ وجود ندارد. سیال فرآیند به طور کامل با مهر و موم دینامیکی صفر محصور شده است. پمپ های محرک مغناطیسی بدون نشتی برای کاربردهای شیمیایی خطرناک و سمی حالت خرابی اولیه پمپ‌های گریز از مرکز معمولی را در سرویس‌های شیمیایی تهاجمی حذف کنید، و آنها را به مشخصات ترجیحی برای اسیدهای بخار، مواد سرطان‌زا و ترکیبات آلی فرار تبدیل کنید که در آن انتشار فرار غیرقابل قبول است.

پمپ های جابجایی مثبت چالش آب بندی متفاوتی را ارائه می دهند. انواع رفت و برگشتی - پیستونی، پیستونی، دیافراگم - از غشاهای بسته بندی یا دیافراگمی برای جداسازی سیال از مکانیزم محرک استفاده می کنند. پمپ های دیافراگمی مخصوصاً برای کاربردهای دوز خورنده، محفظه بسیار خوبی را ارائه می دهند: دیافراگم به طور فیزیکی محفظه سیال را از درایو مکانیکی جدا می کند، و طراحی های دو دیافراگمی با تشخیص نشت یک لایه ایمنی اضافی را ایجاد می کند. برای دبی کم و با دقت بالا خورنده های متمرکز، پمپ جابجایی مثبت نوع دیافراگمی اغلب بهترین ترکیب از یکپارچگی مهار و دقت اندازه گیری را فراهم می کند.

سازگاری مواد: پوشش فلوئوروپلاستیک در مقابل فلز

انتخاب پمپ برای سرویس خورنده را نمی توان از انتخاب مواد خیس جدا کرد. نوع پمپ رفتار هیدرولیک را تعیین می کند. مواد ساخت و ساز تعیین می کند که آیا پمپ در تماس با سیال فرآیند زنده می ماند یا خیر. در بسیاری از کاربردهای شیمیایی، سازگاری مواد محرک اصلی انتخاب است - تنها پس از تأیید سازگاری یک ماده، بهینه‌سازی عملکرد مرتبط می‌شود.

آسترهای فلوروپلاستیک - PTFE، ETFE، PVDF و FEP - مقاومت استثنایی در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی تهاجمی از جمله اسید سولفوریک غلیظ، اسید هیدروفلوئوریک، اکسید کننده های قوی و اکثر حلال های آلی ایجاد می کنند. پمپ های گریز از مرکز با پوشش فلوئوروپلاستیک این محافظت را با پوشش دادن یا قالب گیری یک لایه فلوروپلیمر روی یک پوشش فلزی به دست می آورند و تمام سطوح خیس شده را از سیال فرآیند جدا می کنند. پمپ های گریز از مرکز با پوشش فلوروپلاستیک که برای انتقال اسید و قلیایی خورنده طراحی شده اند راندمان هیدرولیکی طراحی گریز از مرکز را با بی اثری شیمیایی در تقریباً محدوده pH کامل ترکیب می کند - آنها را به انتخاب غالب برای انتقال اسید و قلیایی فله در تولید شیمیایی و تصفیه آب تبدیل می کند.

برای پمپ های جابجایی مثبت در خدمات خورنده، انتخاب مواد به شدت به نوع پمپ بستگی دارد. پمپ‌های دنده و لوبی که سیالات خورنده را مدیریت می‌کنند به اجزای فلزی کاملاً خیس شده در آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی نیاز دارند - Hastelloy C-276 برای اسیدهای اکسید کننده، ضد زنگ دوبلکس برای جریان‌های حاوی کلرید. پمپ‌های دیافراگمی که مواد شیمیایی بسیار خورنده یا فوق‌العاده خالص را مدیریت می‌کنند، معمولاً از محفظه‌ها و دیافراگم‌های سیال PTFE روکش‌شده یا جامد استفاده می‌کنند، و در عین حال دقت اندازه‌گیری یک طرح جابجایی مثبت را حفظ می‌کنند.

دما یک عامل ترکیب کننده است. آسترهای فلوروپلاستیک بسته به پلیمر خاص در دمای بالای 150 درجه سانتیگراد شروع به نرم شدن می کنند. در دماهای بالا - برای مثال اسید سولفوریک غلیظ داغ بالای 120 درجه سانتیگراد - ساخت پمپ تمام فلزی در آلیاژهای مناسب ممکن است تنها گزینه مناسب باشد و انتخاب نوع پمپ بر این اساس محدود می شود.

نقشه برداری کاربرد: کدام پمپ با کدام فرآیند شیمیایی مطابقت دارد

تصمیم انتخاب بین پمپ های گریز از مرکز و جابجایی مثبت در خدمات شیمیایی پس از تعریف پارامترهای کلیدی فرآیند به وضوح حل می شود. جدول زیر متداول ترین سناریوهای پردازش شیمیایی را به نوع پمپ مناسب بر اساس ویسکوزیته، سرعت جریان، فشار مورد نیاز، حساسیت سیال و تقاضای مهار ترسیم می کند.

انتخاب نهایی برای وظایف خورنده و در دمای بالا

یک فرآیند انتخاب ساختاریافته اکثر ابهامات را در تصمیم گیری گریز از مرکز در مقابل جابجایی مثبت برای کاربردهای شیمیایی از بین می برد. قبل از اینکه هر پمپی مشخص شود، باید سه سوال به ترتیب حل شود.

اول: آیا سیال با مواد خیس شده پمپ در محدوده دمای عملیاتی کامل سازگار است؟ ناسازگاری مواد یک شرط رد صلاحیت بدون توجه به عملکرد هیدرولیک است. داده های مقاومت شیمیایی را برای هر جزء خیس شده - محفظه، پروانه یا روتور، مهر و موم و حلقه های O - در برابر سیال فرآیند در حداکثر دما و غلظت عملیاتی تایید کنید. پوشش های فلوروپلاستیک و پمپ های جابجایی مثبت خیس شده با PTFE وسیع ترین محدوده شیمیایی را پوشش می دهند. سازه های فلزی نیاز به ارزیابی فردی دقیق تری دارند.

دوم: آیا برنامه به سرعت جریان ثابت مستقل از فشار سیستم یا انتقال مداوم با حجم بالا نیاز دارد؟ دوز دقیق شیمیایی، اختلاط متناسب، و اندازه گیری در راکتورهای تحت فشار، همگی به جابجایی مثبت اشاره دارند. انتقال حجم بالا بین مخازن، حلقه های گردش و مدارهای خنک کننده همگی به گریز از مرکز اشاره دارند. اگر هر دو الزامات به طور همزمان در یک خط فرآیند وجود داشته باشند، معمولاً به مدارهای پمپ جداگانه نیاز دارند.

سوم: عواقب خرابی مهر و موم چیست؟ برای سیالاتی که انتشار فرار غیرقابل قبول است - مواد سرطان زا، مواد شیمیایی سمی حاد، اسیدهای فرار - ساخت بدون مهر و موم باید نیاز پایه باشد، نه یک گزینه ارتقا. پمپ‌های گریز از مرکز درایو مغناطیسی و پمپ‌های جابجایی مثبت دو دیافراگمی، هر دو این نیاز را از طریق مکانیسم‌های اساساً متفاوتی که برای رژیم‌های جریان و ویسکوزیته مختلف مناسب هستند، برطرف می‌کنند.

تطبیق نوع پمپ، مواد ساخت و ساز و طراحی مهر و موم با پارامترهای فرآیند شیمیایی واقعی - به جای پیش‌فرض با آشناترین نوع تجهیزات - تصمیمی است که قابلیت اطمینان طولانی مدت و هزینه عملیاتی را تعیین می‌کند. طیف کاملی از مدل های پمپ گریز از مرکز شیمیایی برای جابجایی سیالات صنعتی نقطه شروعی برای ارزیابی گزینه‌های درایو با پوشش فلوروپلاستیک و مغناطیسی در سراسر طیف کامل وظایف فرآیند خورنده فراهم می‌کند.