密封技术改进带来效率的提升

作者:Jürgen Echterhage, 本文作者系Beinlich公司负责人。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-03-17
帮助减少离心泵维护保养成本的硼硅密封外壳——磁力耦合泵最重要的作用就是改进和提高能源利用效率,现在,由于使用了创新的硼硅材料作为密封外壳,离心泵的涡流损耗明显减少。

流程工艺生产过程不可避免地会遇到各种有毒或腐蚀性高的液体介质,泵主要用于输送这些介质,承受着很大的工作负荷。目前,离心泵一直使用的都是不能长期抵抗这种工作负荷的滑动密封,在特殊介质输送过程中,密封件长期磨损可能导致密封不严出现的泄漏,最终引发锈蚀,这常常是机床设备停机检修的原因,而且泄漏出来的有害物质将对从业人员造成伤害,带来较高的生产及维护保养成本,这通常是泵产品价格的几倍。

可长时间磁力耦合的流程泵避开了这一难题,由于与介质接触的泵零部件都做到了严格的密封隔离,它适合于输送这些危险性的液体介质。其工作原理类似使用滑动密封的流程泵,但其不同点在于磁力耦合器取代了密封件,从而保证了流程泵无泄漏的工作运行。单级的、非自吸式离心泵的磁力耦合器主要由与驱动轴相连的外转子和内转子以及密封外壳组成。

耦合器的外转子和内转子都配有永久磁铁。直到密封外壳处,凡与被输送介质相互接触的零部件均由优选不锈钢材料制造,保证了很长的使用寿命,转子件的密封外壳保障了泵的密封性。这里需要注意的是,密封外壳用非磁性材料制造,有很高的电阻率,避免因旋转磁场产生涡流。这些设计能减少流程泵内部热量的产生,无需附加冷却装备,提高了流程泵的工作效率。在大多数的磁力耦合器中,密封外壳使用的是镍基合金材料哈氏合金,哈氏合金以其很高的抗介质腐蚀、耐锈蚀、耐缝隙腐蚀和耐应力裂纹腐蚀性能以及高电阻率而著称,因此它所产生的涡流损失也很小。

密封外壳的选择

由于密封外壳在转子间承担着静态密封的作用,因此它们必须按照实际使用情况进行加工制造。转子间的耦合间隙越小,磁力耦合器传递的力矩就越大,唯一影响耦合力传递的因素是密封外壳的壁厚,即合金材料以及转子和密封外壳之间间隙的尺寸之合。因此,壁厚应尽可能的薄,但同时又保证足够的厚度,以便能够承受高温和压力负载。金属材料制造的密封外壳能够最佳地满足这些要求,这也是主要使用哈氏合金或者钛合金的原因。除了很高的耐腐蚀性能之外,钛合金合金材料还有着比哈氏合金更高的比电阻,因此它的涡流损耗也更小。

市场中其他常见密封外壳的材料还有陶瓷或Peek(聚醚醚酮),这些材料属于非导体,与金属材料的密封外壳相比,它们没有涡流损耗,也就意味着不会附带产生热量,从而无需高昂的外部冷却费用。但陶瓷材料的密封外壳相当脆弱,聚醚醚酮密封外壳的耐温、耐压极限太低(120℃,温度20℃时耐压1.6 MPa)。因此,找到一种至少部分补偿这些缺点的代用材料就非常重要。

硼硅酸盐材料的密封外壳

不久前,DST公司的分公司在市场上推出了用非结晶材料硼硅酸盐制造的密封外壳专利产品。硼硅酸盐材料不仅有着很长的使用寿命,而且也非常耐化学腐蚀和耐冲击。这种材料制造的密封外壳的工作耐压强度可达到1.6 MPa,承受的最高工作温度为350℃。硼硅酸盐是一种非导体材料,没有比电阻,因此也不会有涡流损耗,集其他材料的优点于一身。当使用这种材料的密封外壳时,电动机和耦合器可制成一体的整体驱动装置,并且有着比金属材料密封外壳设备更小的安装尺寸。另外,用硼硅酸盐材料密封外壳的磁力耦合器也在高速运行、无油干运行中有着更好的性能。

采用这一技术的实例就是单级的、非自吸的、不锈钢材料离心泵与硼硅酸盐密封外壳耦合器构成的成套装置。通过各种优化设计,例如叶轮,其液体动力学效率得到了提高。因为其几乎不需更换零部件,还可节约30%左右的维护保养费用。这样的泵系统一般都具有软启动功能,从而避免了设备过载,延长了使用寿命。

这样的离心泵适合于在介质最高温度为180℃、粘度为115 MPa的工况下使用。另外,它也可以作为标准化工泵使用,由于通过了Atex认证、满足了TA-Luft空气卫生技术标准的规定和要求,它也可在有易燃易爆的危险场合中使用。

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…