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軟管泵—輸送研磨性介質的理想選擇

    軟管泵幾十年前就開始應用于工業領域,隨著技術的發展,如今從采礦到到食品加工、從陶瓷行業到日化、從制藥到水處理,到處都有軟管泵的身影。其獨特的性能及低維護成本使其贏得“苛刻應用的解決者”的美譽。
那么,軟管泵的優勢在哪里?這要從各種泵的技術分析開始。

其它泵的弱點:
泵分為葉片式泵和容積泵兩大類。
    葉片式泵以離心泵為代表,因其結構簡單、價格低廉,在泵的市場上占壓倒性優勢,約占泵市場的百分之八十,適合輸送稀薄的、低粘度的、潔凈的、非研磨性介質。
    容積泵顧名思義是靠泵腔內容積的變化來輸送介質的,是針對特殊的工況場合而產生和發展的,是為了解決粘稠的、剪切敏感的、氣固液混合的、強研磨性的介質輸送或計量問題。
    在容積泵的領域有往復泵和轉子泵兩種。隔膜泵是最常用的往復泵;螺桿泵是最常用的轉子泵。其它容積泵還包括齒輪泵、柱塞泵、滑片泵、撓性葉輪泵、凸輪泵、蠕動泵。軟管泵屬于轉子式蠕動泵的范疇。
    盡管各種泵的技術不同,但其它泵都有一個共同弱點?——泵腔內有與介質接觸的移動部件;為了實現泵的效率,泵腔內的部件要求保持最小的配合公差。
    當輸送研磨性介質時,這個弱點就被無限放大。這些泵腔內的部件快速磨損導致容積效率下降,甚至整個泵失效。這勢必導致使用成本的急劇上升和停工期的頻繁出現。
    在輸送研磨性介質(如泥漿、礦漿)時,以往常用的葉片式泵是所謂的液下泵及礦漿泵或泥漿泵,都屬于離心泵。都是通過剛性葉輪的高速旋轉來輸送介質。為提高耐磨性及延長泵的壽命,選用耐磨的金屬(如鑄鐵或耐磨合金)制造或葉輪及泵內腔襯膠。但雜質的高速沖擊依然使得停工期過于頻繁;維修任務繁重;大量的配件(如葉輪)的采購費用高昂;密封的泄漏會造成環境污染。另外,泵體磨損至一定程度,已無修理價值,只能報廢。
    此外,還有最大的一項費用——電能的消耗。泥漿或礦漿的濃度大、比重高,流動性差。離心泵輸送這樣的介質效率極低,實際效率約30-40%。

    輸送研磨性介質常用的容積泵是隔膜泵和單螺桿泵。
    例如,隔膜泵利用一片或兩片隔膜往復擺動,使介質在內部球閥之間形成流動。研磨性介質不可避免地造成球閥的沖蝕和堵塞,這就需要頻繁地維護。常用的氣動隔膜泵需要氣源,能量轉換(電能——壓縮空氣——機械動能)效率太低;此外,噪聲環境也讓人無法忍受。
    螺桿泵是通過泵腔內嚙合的定子和轉子形成的連續的容積腔的變化來輸送介質的。橡膠定子和金屬轉子是螺桿泵最核心的部件。輸送污泥、泥漿等介質時,研磨性顆粒會造成定子與轉子之間間隔的擴大而導致內泄加大,為保持流量只能提高轉速,這更加劇了磨損,直到定子和轉子需要更換。磨損帶來的問題不僅僅針對過流部件,密封的失效也只是時間問題,進一步導致連接件如連桿的沖蝕。這種磨損的后果無論怎樣講都不夸大。停工期的間隔經常以星期甚至以天計;當修理螺桿泵時,一般必須將整個泵完全拆開才能更換定、轉子,單次維修費用有時占新泵初置費的百分之三、四十以上。這還不算停工的間接損失。甚至有時現場無法處理,還需將整個泵拆卸送到維修間。
軟管泵的優勢:
    軟管泵的工作原理很簡單:固定在泵腔內的軟管由外部的滑靴或壓輥壓縮,推動介質向出口處擠出;而壓縮后的軟管立即恢復圓形,產生真空,將更多的介質吸入軟管內腔,這樣周而復始地完成輸送。介質完全被容納在軟管內腔中,滑靴或壓輥等移動部件不會同其接觸。因此軟管泵是唯一無閥、無密封、無移動部件同介質接觸的泵種。
    軟管作為軟管泵的核心,有一定的使用壽命。其失效的主要原因是由壓縮次數累積、壓縮方式和力度及磨擦熱造成的疲勞老化,但從來不會因為磨損而失效。非常適合輸送腐蝕性、粘稠的、研磨性介質。
    高質量的軟管泵具有近乎百分之百容積效率,流量只取決于轉速而與出口壓力無關;其耐空轉而不損壞的特點適合輸送含氣液、泡沫液、氣固液三相混合介質而無氣蝕、無氣阻;可以產生幾乎全真空來吸液——具有可達九米以上水柱的吸程;此外,軟管泵還可以反轉沖洗管路中的沉積物和堵塞物,具有自清理能力;軟管泵動作非常柔和,適合輸送剪切敏感介質。軟管腔的完全閉合阻止了倒流,消除了止回閥。
    處理研磨性介質時,在使用維護方面同其它容積泵的強烈對比,顯示出軟管泵具有最低的全壽命周期成本。軟管泵的價格或許比其它容積泵貴,但隨后的維修、停工期、停工期間隔及附屬設備的購置費等方面,軟管泵都占壓倒性優勢。
    更換軟管僅僅是半小時甚至更短的時間的工作,而且在安裝現場就可解決。
    軟管泵另一個主要優勢是消除附屬設備。如離心式泥漿泵有時需儲液罐、攪拌器;而螺桿泵有時需干轉保護器及密封沖洗系統,額外增加了沖洗水和電能的消耗;隔膜泵為阻止虹吸需安裝止回閥。軟管泵有時需要一個并不昂貴的脈動緩沖器來消除脈動,但一般情況下,改變管徑或使用柔性管也可以解決。
    此外,由于沒有同介質接觸的移動部件,一臺高質量的軟管泵壽命一般在7年以上,同其它容積泵相比要長出許多;大大減少備件的種類和數量——唯一的備品就是軟管。
    在重要的、不能停工的場合,泵的配置上一般采取一用一備甚至一用二備,即一臺運行,一臺待機,一臺在修。但如選用高質量的軟管泵,因無同介質接觸的移動部件帶來泵的高可靠性及快速在線的軟管更換,可以減少甚至消除備用泵。
    軟管泵的另一個優勢就是節能,其整機效率可達60——80%,具體多少取決于生產廠家的技術水平。同離心式礦漿泵相比,一年節省的電費可買一臺軟管泵。
    以上這些都應計算在全壽命周期成本之內。
在研磨性介質領域軟管泵正在成功地取代傳統泵種
    在工業生產中,經常會遇到研磨性介質的處理問題,如在有色金屬的采礦和冶煉過程中的精礦漿和尾礦漿、啤酒過濾用的硅藻土、污水處理中的各種泥漿、建筑行業的水泥漿等。軟管泵在這些領域的應用主要有兩方面:一是計量,二是排空、輸送及向壓濾機進料。
化學計量—軟管泵非常適合許多化學品的的計量。傳統的計量泵(最常用的是隔膜計量泵)在計量聚酯、石灰乳等粘稠、研磨性介質時,除了泵本身的問題外,磨蝕性介質會沖蝕流量計的過流部件,粘稠介質會包覆流量傳感器的過流部件,造成計量不準。一些漿體用流量計很難計量。使用軟管泵和一個轉數器就能輕而易舉地解決問題。因軟管泵有每轉固定的流量,同計量的介質特性和出口壓力無關,是天生的計量泵,它本身的計量精度甚至超過流量計本身。
    排空、輸送及向壓濾機進料—軟管泵主要用于排空、輸送研磨性介質和向壓濾機進料進行脫水。每轉固定的排量而同介質特性無關,使其更適合變頻流量控制。
    盡管軟管泵有如此明顯的優勢,但目前在國內只占泵市場很小的比例。一方面是由于軟管泵技術出現的比較晚,而隔膜泵、螺桿泵技術出現的歷史較長;另一方面是由于以往軟管泵技術被嚴重低估了。隨著水處理廠、礦業等工況企業日益強烈的降低運行成本的愿望和需求,軟管泵技術越來越被廣泛的認知,使其成為增長最快的泵種。

沈陽貝斯特泵業制造公司
王大立 2008.2.10
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