图示是流程泵需要输送的、含有固体成分的介质

2009年10月举办的第七届“PROCESS杂志流程泵专题技术讲座”中的主要议题就是含有固体磨蚀性介质流程泵的问题。这一话题涉及的内容很多，是一个非常复杂的话题：例如它涉及到的不仅仅是固体材料本身，还包括固体材料颗粒的大小、固体材料在液体介质中的分布均匀情况、以及它的形状、硬度等等。因为“每一种固体材料都不相同”，这就是技术讲座中得出的结论。仔细阅读本文，您就会知道专家们向您提出了哪些对抗磨蚀和锈蚀的建议。

“请注意叶片泵的比转速！”Helmut Jaberg博士在2009年10月举办的第七届“PROCESS杂志流程泵专题技术讲座”中的开场报告中向与会的70余名听众大声疾呼。Jaberg博士认为，比转速“nq”在选择流程泵的类型时有着决定性的作用。计算比转速时，需要知道流量Q，流程泵的扬程高度H和使用的转速n；即nq=nQ?/H?。根据各个比转速，人们都可以选择到最正确的流程泵，因为按照比转速选择的流程泵能够达到最高的效率和最长的使用寿命。比转速nq约等于10是在叶片泵和挤出泵之间做出选择的分界点：大于10应选择叶片泵，小于10应选择挤出泵。

这样，在输送含有固体成分的液体介质时就能够对流程泵的类型做出正确的选择。而且根据Jaberg博士的看法，所有的泵都可以完成这类介质的输送任务，其必须的前提条件是：所输送的介质必须是悬浮物（即有着或大或小颗粒物的液体介质）和具有流动能力。Jaberg博士着重强调指出：各种泵都应在最佳的工作状态下工作——不仅为了节约能源，而且也可以延长流程泵的使用寿命。他说：“流程工业中使用的流程泵有90％都是大马拉小车，这对于流程泵的生产厂家是有益的。”当流程泵在部分负荷状态下工作时，流程泵的二次流就会带来附加的磨蚀。

同一机构的Holger Döbert先生在他的技术报告中说道：“只有深刻地了解流程泵输送过程中的工作参数，才能实现流程泵的最佳运行。”根据他的经验，颗粒的硬度和固体物质的含量是引起流程泵磨蚀的两个重要参数。流程泵的各种保护措施都是为了尽可能地实现液体介质的层状流动，避免局部的涡流，避免未溶解的固体材料在局部的浓度过重。作为防护措施，Döbert先生建议采用较大直径的接口，涡流稳流器，斜面结构的密封环，非封闭的叶轮叶片型线和耐磨衬套，当叶轮叶片型线呈封闭状态时较宽的叶轮型线间距以及坚固的轴用密封（REA密封或者有水冲洗系统的密封装置），加强立式泵的轴承冲洗清洁。他特别强调的建议是：“绝不使用高速流程泵。” Döbert先生也建议使流程泵在最佳工作负荷下工作，因为部分负荷的工作情况会把流程泵的磨蚀情况提高20％。

图1 这是磨粒磨损的结果：由灰铸铁材料铸造的流程泵叶轮在5年时间内被含有少量水泥泡沫的水磨损的情况

耐磨材料和陶瓷材料的流程泵

叶片泵也可以利用耐磨材料或者陶瓷材料来制造，如Rheinhütte公司研发生产的流程泵。这家公司在制造流程泵时所使用的金属合金材料的种类多达30余种，还有很多工程塑料和工程陶瓷材料。Gerhard Pracht博士在他的技术讲座中说道：“借助于多种多样的流程泵制造材料和40余种不同的流程泵系列，Rheinhütte公司能够为流程工业企业提供多种多样的特殊介质泵送解决方案。”

据Düchting泵公司的Carsten Düchting博士介绍，利用碳化硅材料铸造的流程泵能够在磨蚀性和腐蚀性很强的介质输送中使用。其中的秘密就是他们使用的流程泵材料SICcast，一种自己研发的碳化硅材料，在真空下与环氧树脂混合并浇铸成型的产品。

降低固体物质磨蚀的设计措施

选择合适的材料可以抵抗磨蚀和腐蚀，另外，采取有效的设计措施也可以收到更好的效果。如Klaus Union公司Thomas Herbers博士在他的技术报告中所介绍的磁力驱动泵，基于这种泵内部必需的环流能够很好地抵抗磨蚀。从流体技术的角度来讲，能够带来较大的、不稳定的轴向推力的间隙磨蚀是最大的问题。在磁力驱动泵滑动轴承侧的问题是，冷却和润滑循环中的固体成分能够堵塞应有的缝隙和/或者引起滑动轴承的损伤。作为结构设计中可以采取的措施，Herbers先生介绍了下列几种方法：

在颗粒进入冷却、润滑循环的入口处增加一个过滤器；

在磁力驱动泵压力侧增加一个主通道过滤器；

无辅助流动通道的结构形式；

增强泵送。

同样，齿轮泵也可以用于这种含有固体颗粒介质的输送；例如Maag流程泵公司负责生产的Bodo Schulte-Ellerbrock先生在其技术报告中所介绍的那样：“在输送含有固体颗粒介质的液体时，齿轮泵有着一系列的优点。例如精确的公差尺寸，很高的输送精度等等，但只能输送一定粘度的含有固体颗粒的液体介质。”针对这一不足，Schulte-Ellerbrock先生提出了不同的解决方案。例如：转子齿轮的逐步定位、可调齿侧间隙以及齿轮泵的特殊控制等等。

适用于含有固体颗粒的介质

Netzsch Mohnipumpen公司Robert Kurz先生介绍：从结构设计的角度来看，偏心螺杆泵最适合于输送含有固体颗粒的液体介质。在泵送流量核定、输送压力变化时，Nemo偏心螺杆泵适合于输送各种粘度的含固体颗粒的液体介质；输送含有气体、液体或者固体成分的混合物介质和输送粘稠、膏状的产品。它的输出脉动很小，也可以输送那些对剪应力非常敏感的介质。

蠕动泵借助于其结构设计的特点也可以输送含有固体颗粒的介质。这类泵的典型代表是在本次流程泵技术讲座中由Ponndorf公司Till V?lker先生介绍的产品。V?lker先生介绍说，在深度9.5m时，蠕动泵仍然能够吸取非常干燥的介质，而且无需事先对吸入侧的管道充填介质。在没有被泵送的介质时，这种泵仍然可以工作相当长一段时间。即使是混合有气体的液体介质它也能毫无问题的泵送。同时，这种泵也适合于在Atex 94/9/EG标准规定的易燃易爆危险场合（Zone 1 II 2G和Zone 2 II 3G）中使用。V?lker先生说：“在其他各种类型的流程泵都无能为力时，只有蠕动泵还能够胜任。”

小结

在被泵送的介质中含有固体颗粒成分时，对流程泵的类型选择就要特别予以注意。对被输送介质的组成成分了解地越彻底，就越能够选择出最合适的流程泵。在技术讲座之后由Friedlich－Wilhelm Hennecke博士主持的座谈讨论中，所有参加技术讲座的与会者都进行了热烈的发言，也对涂层材料问题发表了意见。在纯磨蚀性介质的输送中，带有涂层材料的流程泵明显的要优于腐蚀性介质的泵送，因为涂层材料极小的缺陷会导致渗透、通过点蚀导致失效。