Base de seleção da bomba

Ao projetar o equipamento, o instituto de projeto deve determinar a finalidade e o desempenho da bomba e selecionar o tipo de bomba. Esta seleção deve começar primeiro com o tipo e formato da bomba. Então, quais princípios devem ser usados ​​para selecionar a bomba? Qual é a base?

Base de seleção da bomba
A base para a seleção da bomba deve ser considerada a partir de cinco aspectos com base no fluxo do processo e nos requisitos de abastecimento e drenagem de água, nomeadamente volume de fornecimento de líquido, altura manométrica do dispositivo, propriedades do líquido, layout da tubulação e condições de operação.
1. Taxa de fluxo
A vazão é um dos dados de desempenho importantes para a seleção da bomba, que está diretamente relacionada à capacidade de produção e capacidade de entrega de todo o dispositivo. Por exemplo, o instituto de design pode calcular as vazões normais, mínimas e máximas da bomba no projeto do processo. Ao selecionar uma bomba, a vazão máxima é usada como base, levando em consideração a vazão normal. Quando não há vazão máxima, 1,1 vezes a vazão normal geralmente pode ser considerada como a vazão máxima.
2. Cabeça
A altura manométrica exigida pelo sistema do dispositivo é outro dado importante de desempenho para a seleção da bomba. Geralmente, o cabeçalho após aumentar a margem em 5%-10% é usado para seleção.
3. Propriedades líquidas
As propriedades líquidas incluem o nome do meio líquido, propriedades físicas, propriedades químicas e outras propriedades. As propriedades físicas incluem temperatura c, densidade d, viscosidade u, diâmetro de partícula sólida e conteúdo de gás no meio, etc. Isso envolve a altura manométrica do sistema, cálculo da margem de cavitação efetiva e o tipo de bomba adequada: as propriedades químicas referem-se principalmente à corrosividade química e toxicidade do meio líquido, que é uma base importante para a seleção dos materiais da bomba e do tipo de vedação do eixo a ser escolhido.
4. Condições de layout do pipeline
As condições de layout da tubulação do sistema do dispositivo referem-se à altura de entrega de líquido, distância de entrega de líquido, direção de entrega de líquido, o nível de líquido mais baixo no lado de sucção, o nível de líquido mais alto no lado de descarga e outros dados e especificações de tubulação e seu comprimento, materiais, especificações de acessórios para tubos, quantidade, etc., para calcular a altura manométrica do sistema e verificar a margem de cavitação.
5. Condições operacionais
As condições de operação contêm muito conteúdo, como operação líquida T, força de vapor saturado P, pressão do lado de sucção PS (absoluta), pressão do recipiente do lado de descarga PZ, altitude, temperatura ambiente, se a operação é intermitente ou contínua, e se a posição da bomba é fixa ou móvel.
As indústrias petrolífera e química ocupam uma posição muito importante na economia nacional. Como equipamento de suporte fundamental, as bombas de processos químicos também estão atraindo cada vez mais atenção. Devido às características complexas dos meios químicos e aos crescentes requisitos de proteção ambiental, a quais aspectos deve-se prestar atenção ao selecionar bombas para produtos químicos?

01. O impacto da corrosão

A corrosão sempre foi um dos perigos mais problemáticos dos equipamentos químicos. Se você não tomar cuidado, no mínimo danificará o equipamento e, na pior das hipóteses, causará acidentes ou até desastres. De acordo com estatísticas relevantes, cerca de 60% dos danos aos equipamentos químicos são causados ​​pela corrosão. Portanto, ao selecionar bombas químicas, você deve primeiro prestar atenção à natureza científica da seleção do material.

Geralmente há um mal-entendido de que o aço inoxidável é um “material universal”. É muito perigoso usar aço inoxidável independentemente do meio e das condições ambientais. A seguir está uma discussão dos pontos-chave da seleção de materiais para alguns meios químicos comumente usados:

1. Ácido sulfúrico

Como um dos meios corrosivos fortes, o ácido sulfúrico é uma importante matéria-prima industrial com uma ampla gama de utilizações. O ácido sulfúrico de diferentes concentrações e temperaturas apresenta grande diferença na corrosão dos materiais. Para ácido sulfúrico concentrado com concentração superior a 80% e temperatura inferior a 80 graus, o aço carbono e o ferro fundido têm boa resistência à corrosão, mas não são adequados para ácido sulfúrico fluindo em alta velocidade e não são adequados para uso como materiais para bombas e válvulas.
Aço inoxidável comum como 304 (0Cr18Ni9) e 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti) também têm usos limitados para meios de ácido sulfúrico. Portanto, as bombas e válvulas para transporte de ácido sulfúrico são geralmente feitas de ferro fundido com alto teor de silício (difícil de fundir e processar) e aço inoxidável de alta liga (Liga 20). Os fluoroplásticos têm boa resistência ao ácido sulfúrico e o uso de bombas revestidas com flúor (F46) é uma escolha mais econômica. Os produtos aplicáveis ​​da empresa incluem: bombas revestidas com flúor IHF, bombas centrífugas altamente resistentes à corrosão PF (FS), bombas magnéticas plásticas com flúor CQB-F, etc.
2. Ácido clorídrico
A maioria dos materiais metálicos não é resistente à corrosão do ácido clorídrico (incluindo vários materiais de aço inoxidável), e o ferro com alto teor de silício contendo molibdênio só pode ser usado para ácido clorídrico abaixo de 50 graus e 30%. Ao contrário dos materiais metálicos, a maioria dos materiais não metálicos tem boa resistência à corrosão ao ácido clorídrico, portanto, bombas de borracha revestidas e bombas de plástico (como polipropileno, fluoroplásticos, etc.) são as melhores escolhas para o transporte de ácido clorídrico. Os produtos aplicáveis ​​da empresa incluem: bombas revestidas com flúor IHF, bombas centrífugas fortes e resistentes à corrosão PF (FS), bombas magnéticas de polipropileno CQ (ou bombas magnéticas fluoroplásticas), etc.
3. Ácido nítrico
Geralmente, a maioria dos metais são rapidamente corroídos e destruídos em ácido nítrico. O aço inoxidável é o material resistente ao ácido nítrico mais amplamente utilizado. Possui boa resistência à corrosão ao ácido nítrico em todas as concentrações à temperatura ambiente. Vale a pena mencionar que o aço inoxidável contendo molibdênio (como 316, 316L) não só não é melhor que o aço inoxidável comum (como 304, 321) na resistência à corrosão ao ácido nítrico, mas às vezes até pior.
Para ácido nítrico de alta temperatura, geralmente são usados ​​​​materiais de titânio e liga de titânio. Os produtos aplicáveis ​​da empresa incluem: bombas químicas DFL (W) H, bombas químicas blindadas DFL (W) PH, bombas de processo DFCZ, bombas químicas autoescorvantes DFLZP, bombas químicas IH, bombas magnéticas CQB, etc., feitas de 304.
4. Ácido acético
É uma das substâncias mais corrosivas entre os ácidos orgânicos. O aço comum será severamente corroído em ácido acético em todas as concentrações e temperaturas. O aço inoxidável é um excelente material resistente ao ácido acético. O aço inoxidável 316 contendo molibdênio também pode ser usado para altas temperaturas e vapor de ácido acético diluído. Para requisitos exigentes, como ácido acético de alta temperatura e alta concentração ou outros meios corrosivos, bombas de aço inoxidável de alta liga ou fluoroplástico podem ser selecionadas.
5. Álcali (hidróxido de sódio)
O aço é amplamente utilizado em soluções de hidróxido de sódio abaixo de 80 graus e com concentração de 30%. Existem também muitas fábricas que ainda utilizam aço comum a 100 graus e abaixo de 75%. Embora a corrosão aumente, é econômica.
O aço inoxidável comum não tem nenhuma vantagem óbvia sobre o ferro fundido na resistência à corrosão por soluções alcalinas. Contanto que uma pequena quantidade de ferro seja adicionada ao meio, o aço inoxidável não é recomendado. Para soluções alcalinas de alta temperatura, são usadas principalmente titânio e ligas de titânio ou aço inoxidável de alta liga. As bombas gerais de ferro fundido da empresa podem ser usadas para soluções alcalinas de baixa concentração em temperatura ambiente. Quando existem requisitos especiais, vários tipos de bombas de aço inoxidável ou bombas fluoroplásticas podem ser utilizados.
6. Amônia (hidróxido de amônia)
A maioria dos metais e não metais são ligeiramente corroídos em amônia líquida e água com amônia (hidróxido de amônia), apenas cobre e ligas de cobre não são adequadas para uso. A maioria dos produtos da empresa é adequada para o transporte de amônia e água com amônia.
7. Salmoura (água do mar)
A taxa de corrosão do aço comum em solução de cloreto de sódio, água do mar e água salgada não é muito alta e geralmente requer proteção de revestimento; vários tipos de aço inoxidável também têm uma taxa de corrosão uniforme muito baixa, mas podem causar corrosão local devido a íons cloreto, e o aço inoxidável 316 geralmente é melhor. Todos os tipos de bombas químicas da empresa são configuradas com 316 materiais.
8. Álcoois, cetonas, ésteres, éteres
Os meios de álcool comuns incluem metanol, etanol, etilenoglicol, propanol, etc., os meios de cetona incluem acetona, butanona, etc., os meios de éster incluem vários ésteres metílicos, ésteres etílicos, etc., os meios de éter incluem éter metílico, éter etílico, éter butílico , etc., eles são basicamente não corrosivos e podem ser usados ​​materiais comumente usados. Ao selecionar, uma escolha razoável deve ser feita com base nas propriedades do meio e nos requisitos relacionados.
Também é importante notar que cetonas, ésteres e éteres são solúveis em muitos tipos de borrachas, portanto, evite erros ao selecionar os materiais de vedação.

02. Influência de outros fatores

Geralmente, o vazamento no sistema de tubulação pode ser ignorado no fluxo do processo de bombas industriais, mas o impacto das mudanças no processo no fluxo deve ser considerado. Se as bombas agrícolas utilizarem canais abertos para transportar água, as fugas e a evaporação também devem ser consideradas.

Pressão: pressão do tanque de sucção, pressão do tanque de drenagem, diferença de pressão no sistema de tubulação (perda de carga).

Dados do sistema de tubulação (diâmetro do tubo, comprimento, tipo e número de acessórios da tubulação, elevação geométrica do tanque de sucção ao tanque de pressão, etc.).

Se necessário, também deverá ser desenhada uma curva característica do dispositivo.

03. Influência dos pipelines

Ao projetar e organizar tubulações, os seguintes assuntos devem ser observados:

(1) Seleção razoável do diâmetro da tubulação. Um grande diâmetro de tubulação significa uma pequena velocidade de fluxo de líquido e pequena perda de resistência na mesma vazão, mas o preço é alto. Um pequeno diâmetro da tubulação levará a um aumento acentuado na perda de resistência, aumentará a altura manométrica da bomba selecionada, aumentará a potência e aumentará o custo e as despesas operacionais. Portanto, deve ser considerado de forma abrangente do ponto de vista técnico e económico.
(2) A tubulação de descarga e suas juntas devem levar em consideração a pressão máxima que podem suportar.

(3) A tubulação deve ser disposta o mais reta possível e o número de acessórios na tubulação e o comprimento da tubulação devem ser minimizados. Quando for necessária uma curva, o raio de curvatura do cotovelo deve ser de 3 a 5 vezes o diâmetro da tubulação e o ângulo deve ser o maior possível.

(4) Válvulas (válvulas de esfera ou válvulas de corte, etc.) e válvulas de retenção devem ser instaladas no lado de descarga da bomba. A válvula é usada para ajustar o ponto de operação da bomba. A válvula de retenção pode impedir que a bomba reverta quando o líquido flui de volta e evitar que a bomba seja atingida por golpe de aríete. (Quando o líquido flui de volta, uma enorme pressão reversa será gerada, causando danos à bomba)

04. Influência da altura manométrica

Determinação do fluxo

(1) Se as vazões mínima, normal e máxima forem fornecidas no processo de produção, a vazão máxima deverá ser considerada.

(2) Se apenas a vazão normal for fornecida no processo de produção, uma certa margem deve ser considerada.
Para bombas ns100 de grande vazão e baixa altura manométrica, a margem de vazão é de 5%, para bombas ns50 de vazão pequena e alta altura manométrica, a margem de vazão é de 10%, para 50 Menor ou igual a ns Menor ou igual a 100 bombas, a vazão a margem também é de 5%, para bombas de má qualidade e más condições de operação a margem de vazão deve ser de 10%.
(3) Se os dados básicos fornecerem apenas fluxo de peso, ele deverá ser convertido em fluxo de volume.
05, a influência da temperatura
O transporte de meios de alta temperatura impõe requisitos mais elevados à estrutura, materiais e sistemas auxiliares da bomba. Vamos falar sobre os requisitos de resfriamento sob diferentes mudanças de temperatura e os tipos de bombas aplicáveis ​​da empresa:
(1) Para meios com temperatura abaixo de 120 graus, um sistema de resfriamento especial geralmente não é configurado e o meio em si é usado principalmente para lubrificação e resfriamento. Assim como as bombas químicas DFL(W)H, as bombas químicas blindadas DFL(W)PH (o nível de proteção do motor blindado deve ser o nível H quando exceder 90 graus).
As bombas químicas do tipo comum DFCZ e IH podem atingir o limite superior de temperatura de 140 graus ~ 160 graus devido à estrutura de suspensão; a temperatura máxima de operação da bomba revestida com flúor IHF pode atingir 200 graus; somente a bomba magnética comum CQB tem uma temperatura operacional não superior a 100 graus. Vale ressaltar que para meios fáceis de cristalizar ou conter partículas, deve ser fornecida uma tubulação de lavagem da superfície de vedação (as interfaces são reservadas durante o projeto).
(2) Para meios acima de 120 graus e dentro de 300 graus, uma câmara de resfriamento geralmente deve ser fornecida na tampa da bomba, e a câmara de vedação também deve ser conectada ao refrigerante (deve ser fornecida uma vedação mecânica de extremidade dupla). Quando o refrigerante não penetra no meio, o próprio meio deve ser resfriado e então conectado (isso pode ser conseguido através de um simples trocador de calor).
Atualmente, a empresa possui bombas de processo químico DFCZ, bombas de tubulação de alta temperatura GRG e bombas de circulação de água quente HPK (em desenvolvimento) para seleção. Além disso, a bomba magnética de alta temperatura CQB-G pode ser usada para meios de alta temperatura dentro de 280 graus.
(3) Para meios de alta temperatura acima de 300 graus, não apenas a cabeça da bomba precisa ser resfriada, mas a câmara do rolamento de suspensão também deve ser equipada com um sistema de resfriamento. A estrutura da bomba é geralmente do tipo suporte central. O selo mecânico é preferencialmente do tipo fole metálico, mas o preço é alto (o preço é mais de 10 vezes o dos selos mecânicos comuns). Atualmente, a empresa possui apenas bombas de óleo centrífugas DFAY que podem atingir a temperatura de 420 graus (em desenvolvimento).

06. Impacto do desempenho da vedação

Nenhum vazamento é a eterna busca por equipamentos químicos. É esse requisito que levou à aplicação crescente de bombas magnéticas e bombas blindadas. No entanto, ainda há um longo caminho a percorrer para realmente não haver vazamento, como a vida útil da luva de isolamento da bomba magnética e da luva de blindagem da bomba de blindagem, o problema de corrosão do material, a confiabilidade da vedação estática, etc. . Agora vamos apresentar brevemente algumas informações básicas sobre a vedação.

Forma de vedação

Para vedações estáticas, geralmente existem apenas duas formas: juntas de vedação e anéis de vedação, e o O-ring é o anel de vedação mais utilizado.
Para vedações dinâmicas, as bombas químicas raramente usam vedações de gaxeta e usam principalmente vedações mecânicas. Os selos mecânicos são divididos em tipos simples e duplos, balanceados e não balanceados. O tipo balanceado é adequado para vedar meios de alta pressão (geralmente se refere a pressões superiores a 1,0MPa). Os selos mecânicos de extremidade dupla são usados ​​principalmente para meios voláteis de alta temperatura, fáceis de cristalizar, viscosos, contendo partículas e tóxicos. As vedações mecânicas de extremidade dupla devem injetar líquido de isolamento na cavidade de vedação e sua pressão é geralmente 0.07~0,1MPa maior que a pressão média.

Materiais de vedação

O material das vedações estáticas da bomba química é geralmente borracha fluorada, e materiais de politetrafluoroetileno são usados ​​em casos especiais; a configuração do material dos anéis dinâmicos e estáticos da vedação mecânica é mais crítica e não é a melhor para metal duro a metal duro. O preço alto é um aspecto, e não é razoável que não haja diferença de dureza entre os dois, por isso é melhor tratá-los de forma diferente de acordo com as características do meio.
(Nota: A oitava edição da API 610 do American Petroleum Institute detalha regulamentos sobre a configuração típica de selos mecânicos e sistemas de tubulação no Apêndice D)

05. Efeito da viscosidade

A viscosidade do meio tem grande influência no desempenho da bomba. Quando a viscosidade aumenta, a curva de altura manométrica da bomba diminui, e a altura manométrica e a vazão da melhor condição de trabalho diminuem respectivamente, enquanto a potência aumenta, então a eficiência diminui.