这种正驱技术如何提高能源效率和产量。
通过马克Pyk
Blackmer

为了满足不断增长的人口的需求,需要更多的工业生产,这与要求制造商降低效用和整体运营成本,同时以更环保的方式运营的法令相冲突。这迫使工业部门的运营商重新考虑他们在设施和操作中使用的设备类型,着眼于升级到能够可靠地提供环境安全且具有成本效益的生产系统。

积极的前景

首先是一些背景知识。容积泵(PD)的发明远远早于离心泵。BETVICTOR体育官网据说,希腊数学家阿基米德在公元前225年左右发明了第一个螺杆泵。PD泵的运行是指泵元件的每一次旋转所产生的已知数量的液体的位移,这些泵元件可以包括叶片、叶、齿轮、转子、螺钉等。BETVICTOR体育官网

液体通过PD泵的特定泵送元件之间的空间进行置换。当液体被收集到这个空间后,泵送元件的运动将其输送到排放口。一般来说,这种操作方法允许PD泵处理粘度高达1,320,000厘斯托(cSt)/6,000,0BETVICTOR体育官网00塞波特秒通用(SSU)的液体;容量高达1,150立方米/小时(m3/hr)或5,000加仑/分钟(gpm);压力可达700bar或10000磅/平方英寸(psi)。

化学处理设施图片1。正排量滑片泵的运行和节能能力,就像上面在化学处理设施中看到的那样,可以帮助作业者成功克服处理问题。BETVICTOR体育官网(图片由Blackmer提供)

今天,根据液压研究所的数据,泵占工业部门总用电量的近27%。BETVICTOR体育官网虽然离心式泵仍然是工业流体处理应用中最常用的技术BETVICTOR体育官网,但没有“一种泵适合所有”的解决方案。这为运营商打开了一扇大门,他们可以从效率和节能的角度考虑PD泵的好处,即使在传统上依赖于离心泵的应用中也是如此。BETVICTOR体育官网

在最终选择泵类型时,需要考虑几个关键因素,包括所需的流量、吸力和压差、温度、粘度、被处理液体的重量和腐蚀性。此外,设施管理人员经常选择超大泵作为备选方案,错误地认为这种设备可以满足未来的容量需求。BETVICTOR体育官网

这些决定忽略了持续运行超大泵所固有的额外能源成本。BETVICTOR体育官网

滑片泵与齿轮泵的机械效率比较BETVICTOR体育官网图片2。滑片泵和齿轮泵的机械效率比较表明,从粘度最低到最高,滑片技术提供了最高水平的机械效率,这相当于最低的总能耗。BETVICTOR体育官网

虽然世界上大多数泵作业都是使用离心泵完成的,但当设备运营商了解到PD泵可以为用户提供的功能时,PD泵就会成为首选,包括:BETVICTOR体育官网

  • PD泵BETVICTOR体育官网本质上是自吸的。离心泵必须预充。BETVICTOR体育官网工业设施可以围绕这一点来设计他们的工艺,包括预填充周期、最低储罐水位或昂贵的地下安装。另一方面,工业设施可以通过使用固有的自吸PD泵来减少或消除这些问题。这种能力允许PD泵在干式运行时吸入真空并将空气压缩到排放管道中。这使得该泵可用于顶部卸载的吸升装置或长段吸入管。
  • PD泵BETVICTOR体育官网可带线。产品回收对于安全和节约成本至关重要。在批量BETVICTOR体育官网循环后,如果PD泵保持开着状态,可以疏散吸入和排出管道,防止在维护泵或操作人员断开软管时产品泄漏。这是一个关键的安全优势。此外,PD泵可以从供应罐BETVICTOR体育官网底部提取昂贵的产品(称为液体“脚跟”)。现场可能会购买一整罐,但离心泵可能会留下一部分液体,这就产生了产品交叉污染的风险,以及增加的罐清洗成本。BETVICTOR体育官网PD泵BETVICTOR体育官网还可以从管道系统内回收液体。
  • PD泵BETVICTOR体育官网对系统压力波动不敏感。一些操作具有批处理过程,具有高背压或在离心泵的最佳效率点(BEP)附近操作。PD泵BETVICTOR体育官网没有BEP,不受任何系统压力波动的影响。
  • PD泵BETVICTOR体育官网具有粘度弹性。在增加粘度(或降低超薄多相液体的粘度)时,性能没有降低。PD泵BETVICTOR体育官网可以在0.2厘泊(cP)或200,000厘泊粘度下连续工作。事实上,许多pd型泵可以用于稀溶剂和浓稠原油,BETVICTOR体育官网这使它们成为液体终端或散装输送应用的理想选择。
  • PD泵BETVICTOR体育官网在低速运行。这种能力降低了旋转密封面的表面速度,提高了密封寿命。PD泵BETVICTOR体育官网的转速通常低于500转/分钟(rpm),这导致密封速度较慢,摩擦-热积聚,密封需要冷却-润滑。其结果是密封件更加坚固,从而延长了部件的使用寿命,并降低了泵使用寿命期间的维护成本。

PD泵BETVICTOR体育官网可分为往复泵和旋转泵两类,旋转泵由单转子或多转子配置组成。

本文将讨论旋转PD泵。BETVICTOR体育官网通过他们的设计和操作,旋转泵置换固定数量的液体泵轴的每一个旋转。BETVICTOR体育官网同样,叶片、叶瓣、齿轮和螺钉是泵送元件之一,可用于促进液体的转移。

在单转子旋转泵家族树中存在滑片泵。BETVICTOR体育官网滑片泵的设计是将一系列金属或塑料“叶片”置于泵壳内偏置转子的专用槽中。当转子旋转经过吸入口时,叶片被逼出槽,并沿泵壳内孔运动,形成泵腔。

泵室捕获液体,并将其输送到泵壳周围的排放口,在那里流入排放管道。这种设计实际上消除了产品“滑移”(流体被处理的运动方向与它被泵送的方向相反),这意味着泵的高容量效率得以保持。

该操作方法也使滑片泵适用于稀薄,低粘度液体,如丙烷,氨,溶剂,酒精,汽油,燃料油,石油基化学品,BETVICTOR体育官网制冷剂,多相和高蒸汽压液体零净正吸力头可用(NPSHa)。

基于自补偿设计,PD滑片泵在运行过程中通过叶片的延伸来考虑泵元件的磨损,具有能源和机械效率。BETVICTOR体育官网滑片泵的其他运行优势包括:BETVICTOR体育官网

  • 干启动能力,允许他们运行干燥的延长时间
  • 超强的吸升能力
  • 理想的低流量,高扬程应用
  • 低脉动,低振动泵送剪切敏感液体
  • 适用于计量流量应用
  • 可选的密封结构,消除潜在的泄漏路径
  • 易更换叶片

滑片与齿轮泵BETVICTOR体育官网

旋转式自补偿滑片泵技术是在20世纪初由一位工程师开发的,当时他正在寻找一种解决性能不佳的齿轮泵的方法,这些齿轮泵一直磨损,体积效率下降,导致产品滑移,阻碍了流量。BETVICTOR体育官网

当时,齿轮泵是工业液体处理应用中最常BETVICTOR体育官网见的PD泵类型。齿轮泵有两种典型的类型:内齿轮泵和外齿轮泵,它们都是通过一系列齿轮进出啮BETVICTOR体育官网合的作用来输送液体的。虽然两者的泵送动作是类似的,外部齿轮泵使用两个相似的旋转齿轮啮合,而内部齿轮泵使用一个驱动或转子齿轮对一个较小的内部或惰轮齿轮BETVICTOR体育官网操作。

两种齿轮泵模式都具有与滑片泵相似的优点BETVICTOR体育官网:无脉动、自吸和干运转能力;能够处理不同压力下的稀液体;并且易于维护。

但由于操作方式的原因,齿轮泵磨损时,泵的齿轮啮合,或相互接触,以移动流体。BETVICTOR体育官网这增加了内部泵送间隙,降低了流动能力,导致每次旋转泵送的流体更少,同时增加了泵内的滑移。为了弥补这些较大的间隙,必须增加泵的转速或尺寸,这可能导致更高的能源消耗并加速泵的磨损。

在这种齿轮磨损的情况下,另一种选择是容忍较低水平的泵送能力,直到泵的性能下降到不可接受的水平。

然而,齿轮磨损通常不会被操作人员发现,这可能会在进行必要的维护之前降低泵的效率(包括能量和性能)。

相反,由于滑片泵中的自补偿叶片不断调整磨损,它们可以使泵在整个使用寿命内保持接近原始的效率和容量。泵的转速也不需要随着时间的推移而增加,使滑片泵成为天然的节能者。BETVICTOR体育官网

如果滑动叶片磨损或损坏,更换它们是快速和容易的。更换叶片只需简单地拆卸泵的舷外头组件,拆卸旧叶片,插入新的叶片并重新安装叶片,所有这些都不需要特殊工具。此外,也没有必要从系统中拆卸泵。所有的更换都可以在泵正常工作时完成。

未来能源消耗预测

出乎意料的是,美国能源情报署(EIA)在其2017年国际能源展望报告中预测,2015年至2040年间,世界能源消耗将增长28%,从2015年的573千万亿英热单位(Btu)增长到2040年的736英热单位。这一推断得到了EIA“参考案例”的支持,该案例“假设已知技术在当前趋势的基础上不断改进,并依赖于与经济合作与发展组织(OECD)地位有关的16个世界地区的经济和人口趋势相关的领先经济预测者和人口学家的观点。”

世界能源消耗图片3。根据美国能源情报署(EIA)的《2017年国际能源展望》,到2040年,世界能源消耗将从2015年的575千万亿英热单位(Btu)增加到736千万亿英热单位。这将给工业部门的运营商带来压力,在满足苛刻的生产率的同时优化能源消耗。

什么是经合组织?经合组织成立于1961年,是一个致力于刺激经济发展和世界贸易的政府间组织。经合组织共有36个成员国,包括英国和美国。

根据世界能源消费的增长速度,EIA预测,到2040年,全球工业部门(本文的目的是指制造业、采矿业、农业和建筑业)将继续占据能源消费的最大份额。全球工业能源使用量将以0.7%的年增长率增长17.5%,从2015年的240万亿英热单位增加到2040年的28万亿英热单位。

到2040年,工业部门将继续占据能源消费的最大份额图片4。EIA的《2017年国际能源展望》预测,到2040年,工业部门将继续占能源消费的最大份额。

能源消耗稳步增长背后的主要原因应该同样明显——世界人口持续增长,联合国经济和社会事务部表示,目前76亿人口将在2030年扩大到86亿,到2050年将扩大到98亿。这种持续的人口增长在发展中国家、非经合组织国家最为显著,其推动因素是基础设施、粮食生产和卫生保健的改善,这些改善为许多这些国家的居民创造了更高的生活水平。

会议要求

如今,为工业设施配备泵的任务比选择一项技术、启动它并看着它运行要复杂得多。BETVICTOR体育官网

由于需要考虑苛刻的生产计划、紧张的运营预算和环境安全问题,设施运营商必须确定并实施能够可靠地满足这些要求的泵送技术,这些要求可能相互矛盾。

滑片泵的运行特性在保持流量和优化能源效率方面比离心泵和其他pd泵技术具有许多优势,特别是当应用需BETVICTOR体育官网要处理温度低于500华氏度(260℃)和粘度低于22500 cP的非磨蚀性液体时。

最后,当今工业制造商的主要目标是提高泵的性能,在这个时代,持续的全球能源消耗和人口增长继续对他们施加压力,控制能源使用,同时保持严格的产量。滑片泵可以在满足这些需求方BETVICTOR体育官网面发挥作用。

问题