蠕動泵在化學計量中的應(yīng)用

為化學計量提供低生命周期選擇

　　近年來，在化學計量和污泥泵送方面，蠕動泵已成為比隔膜計量泵和螺桿泵更受歡迎的選擇。蠕動泵的總生命周期成本 (LCC) 最低。最近的設(shè)計改進和管道材料的進步進一步擴展了該技術(shù)的范圍。

基礎(chǔ)知識

　　蠕動泵通過在柔性管或軟管上機械產(chǎn)生的收縮波迫使流體流動來工作。管泵使用單個旋轉(zhuǎn)件，該旋轉(zhuǎn)件包含可阻塞(擠壓)合成彈性管擠壓件的滾輪。在每次滾輪通過之間，管子恢復(打開)以產(chǎn)生真空并吸入泵送的流體。這種連續(xù)的動態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生容積式流動，推動流體通過泵。

　　圖 1. 蠕動化學計量泵安裝

　　在軟管泵中，具有異型或新月形前緣和后緣的滑靴為每個軟管閉塞提供了漸進的引入和終止。這可以防止突然施加和釋放壓力并延長軟管壽命。泵頭中專門開發(fā)的潤滑劑可消除因與滑靴接觸而造成的外部軟管磨損。

　　過去，將蠕動軟管泵技術(shù)應(yīng)用于化學計量的根本問題是開發(fā)能夠適應(yīng)連續(xù)工作和所需流量的軟管元件，并能夠處理高磨蝕性和化學侵蝕性流體。

　　由于軟管和管道材料的進步以及精密電子設(shè)備的集成，包括微處理器控制的機器人級驅(qū)動器，蠕動泵已成為增長最快的容積式 (PD) 化學計量泵和污泥泵。

　　今天的重型蠕動泵設(shè)計用于全天候運行，將精確的 PD 流量和低維護要求與處理極具磨損性和腐蝕性的流體的能力相結(jié)合。

蠕動泵與隔膜泵和螺桿泵

　　過去，公認的化學計量泵選擇是機械、液壓或電磁驅(qū)動的隔膜計量泵。對于污泥應(yīng)用，最常用的泵是 PC 泵。兩者都無處不在，以至于操作員只需接受操作員關(guān)注的需要，以及日常維護和隨之而來的成本。比較表明，蠕動泵可以降低這些成本。

　　例如，隔膜泵具有可能堵塞或磨損的內(nèi)部止回閥。這是化工泵送中的一個常見問題，隔膜泵輸送含固體的流體，例如石灰或碳漿。骯臟的化學品——例如氯化鐵或回收甲醇——也會構(gòu)成威脅。

　　蠕動泵沒有內(nèi)部止回閥堵塞或磨損。此外，如果在泵送次氯酸鈉時空氣意外進入管路，次氯酸鈉可能會部分結(jié)晶，并且這種固體可能會對隔膜泵的止回閥造成嚴重破壞。這與蠕動泵無關(guān)，因為晶體會通過系統(tǒng)。

　　另一個常見的隔膜泵問題是泵無法移動夾帶的空氣，例如在次氯酸鈉應(yīng)用中。隨著時間的推移，次氯酸鈉會自然腐蝕并釋放出廢氣，這會導致隔膜泵失去灌注，即使泵仍在運行。

　　當這種現(xiàn)象發(fā)生時，操作員必須排出管路中的空氣并重新啟動泵。蠕動泵將像泵送次氯酸鹽一樣有效地移動空氣袋(廢氣)。

　　維修隔膜泵時，通常需要更換新的泵頭。如果實際的隔膜失效，泵的內(nèi)部工作裝置將被泵送物污染，并且如果磨蝕性產(chǎn)品磨損了許多金屬與金屬的接觸部件，則很容易被腐蝕或磨損。更換可能很昂貴。

　　相比之下，使用蠕動管泵，可以簡單地將目前安裝的同一根管子滑動一英尺左右，這樣管子的新部分就位于泵頭內(nèi)，允許新的夾點被轉(zhuǎn)子擋住。這種預(yù)防性維護僅需幾秒鐘，而且由于一根 50 英尺長的管線軸成本約為 150 美元并可持續(xù)使用約五年，因此維護成本可以忽略不計。

　　對于 PC 泵，如果空轉(zhuǎn)，定子會很快燒毀。如果在出現(xiàn)初始磨損跡象后不立即更換定子，則鍍鉻或陶瓷鍍層也可能會磨損，從而對轉(zhuǎn)子造成嚴重的負面影響。這兩個最常更換的部件的組合很容易相當于整個 PC 泵成本的 65% 到 70%。相比之下，蠕動泵可以干轉(zhuǎn)而不會損壞。蠕動軟管泵的更換成本大約是新泵成本的 10%。

　　此外，大多數(shù) PC 泵需要兩個復雜的萬向節(jié)來將扭矩從泵的驅(qū)動軸傳遞到連桿，然后再傳遞到轉(zhuǎn)子。這些部件通常由彈性接頭密封件或蓋保護，這種密封件或蓋經(jīng)常失效，使污泥進入接頭并迅速磨損泵的內(nèi)部組件。相比之下，蠕動泵的旋轉(zhuǎn)部件與泵送的流體是分開的，因為流體只接觸軟管或管道的內(nèi)部。

　　維修典型的 PC 泵可能是一項耗時的工作，需要從泵上拆下電機，從底板上拆下泵，然后將泵運送到工廠維修車間的工作臺上。

　　大多數(shù)蠕動軟管泵的維修都很簡單。由于軟管是泵的唯一易損件，只需從泵殼中排出潤滑液，拆下泵配件，然后運行泵以排出失效的軟管。安裝新軟管的過程與此相反。泵不需要從底座上拆下，泵電機可以留在原位。這種自加載設(shè)計顯著減少了維護時間和成本，而泵實際上執(zhí)行了物理工作。

　　在某些應(yīng)用中越來越多地接受軟管泵的一個主要原因是它們能夠泵送極具磨蝕性的污泥，甚至是砂礫本身，而不會造成損壞。軟管泵不會因磨損而磨損，而 PC 泵承受來自泵密封線的壓力等于泵送元件、轉(zhuǎn)子和定子的長度和周長。當泵送磨蝕性流體時，這些元件之間的這種過盈配合或壓縮配合會腐蝕，直到出現(xiàn)表面接觸配合，從而導致間隙配合不斷擴大。

　　這種磨損會導致磨蝕性污泥滑落，這是 PC 泵定子/轉(zhuǎn)子故障的主要原因。有時，較高粘度的污泥可能會導致與可編程邏輯控制器 (PLC) 集成的自動變速驅(qū)動器自動提高 PC 泵的速度。這種增加的速度也大大增加了磨損(4 倍 PC 泵磨損 = 2 倍 rpm)。相比之下，隨著泵速的增加，軟管泵的軟管磨損呈線性(與指數(shù)相反)。

　　蠕動泵技術(shù)的最后一個主要優(yōu)勢是減少了化學泵送系統(tǒng)所需的輔助設(shè)備。這種額外設(shè)備的資本、安裝和維護成本必須添加到泵/電機的成本中，才能為整個泵系統(tǒng)提供真正的 LCC。

　　例如，圖 1 顯示了一個化學計量應(yīng)用示例，其中三個隔膜泵被替換為三個蠕動管泵。隔膜泵的輔助設(shè)備包括脈動阻尼器、人工背壓閥、脫氣閥和在線過濾器。蠕動管泵不需要這些項目。此外，流量計通常被取消，因為蠕動泵的精度通常優(yōu)于流量計本身。

　　蠕動泵的典型輔助設(shè)備包括高壓切斷傳感器/開關(guān)組合，以防止在堵塞的管線或關(guān)閉的閥門上泵送。大約 1% 的管式泵裝置和 35% 的軟管泵裝置裝有脈動阻尼器，可消除約 98% 的微量脈動。該設(shè)備推薦用于大多數(shù)帶式壓濾機和離心機進料應(yīng)用。有時，如果泵的流量來自遠程輸入信號，則可以包括校準柱作為校準泵流量的簡單方法。

好處和局限性

　　沒有 PD 泵技術(shù)適用于所有應(yīng)用。蠕動泵的限制包括 180 華氏度的最高溫度和 232 psi 的最大壓力。流速范圍從每分鐘 0.1 微升到每分鐘 350 加侖 (gpm)。

　　蠕動軟管泵幾乎無需維護，無需更換密封件，不會堵塞止回閥，也不會磨損轉(zhuǎn)子或定子。與其他泵不同，泵送材料的高磨蝕性不會影響泵的使用壽命，因為流體完全包含在軟管元件內(nèi)，不會接觸運動部件，從而防止磨損。憑借其自動裝載設(shè)計，軟管更換快捷方便。由于對輔助系統(tǒng)的需求減少，這些泵還減少了占地面積。表 1 列出了完整的優(yōu)點。

表1。蠕動泵技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢