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多級離心泵和容積泵選型指南

作者:卡卡  来源:www.btfqp.cn  更新时间:2020-03-15 19:31:32  点击次数:

  多級離心泵和容積泵選型指南

  導讀:近年來,由于離心泵和容積泵各自技術能力的提升,相互拓進了對方的傳統地盤。在兩者重疊的應用領域,該如何更爲經濟高效地進行泵的選型呢?上海万象城体育网址【AG集团网址: kflaoge88.com 】泵業爲你提供建議。

  泥漿形式的材料和礦物輸送仍是長、短距離管道輸送的經濟型解決方案。隨著高密度泥漿使用的日益增長,管道還體現出了環保方面的優勢。根據泥漿特性和泥漿管道長度,可采用以下指南選擇最合適、最經濟的泵送設備類型。

  離心式泥漿泵

  通常,泥漿運輸包括:

  長距離管道

  礦井排水或回灌

  尾礦處理

  粉塵處理

  液壓礦石提升

  高壓滅菌器或消化器進料

  細顆粒和極大顆粒的聯合處理系統

  隨著離心泵能夠處理的泥漿壓力、密度和粘度日益提升,其應用範圍拓展到了容積泵的傳統領域。同樣,容積泵處理固體顆粒通量和尺寸能力的不斷發展,也意味著它們可以推進到一向由離心泵占據的地盤。

  由于離心泥漿泵和容積泵的應用領域日益重疊,需要對泵送設備類型進行比過去更爲徹底的評估,以獲得最經濟的解決方案。

  新一代離心式泵帶有導流葉輪,也可以成爲有效處理高密度和膏狀泥漿的容積泵供料泵。

  離心式泥漿泵或容积泵的选择取决于各种因素,通常要视具体情况而定。下文将讨论适用每种类型泵的因素及限制条件,并在表1中加以总结。

  泥漿特性

  對于含細顆粒的泥漿,兩種泵通常都適用;但當粒徑介于200μm至2mm之間時,對于容積泵需要進行更仔細的評估,因爲大顆粒會導致閥門開啓粘滯並降低其壽命。離心泵則非常適合處理細顆粒和粗顆粒的混合物。

  深錐濃縮機是近年發展起來的一種將泥漿濃縮到更高密度的濃縮機,爲尾礦等泥漿處理提供了一種更可持續的解決方案。其主要優點包括:

  密度更高,需泵送的體積更小;

  含水量較低,在某些情況下尾礦的排水量很小,因此很少甚至沒有水返回到選礦廠;密度更高,需泵送的體積更小;

  礦山壽命周期內所需的尾礦壩體積更小;

  發生大壩災難性故障或大量地下水汙染的可能性較小;

  粒度分布可以得到更好的控制,以便尾礦在穩定的礦床中沈澱,在沈積後不久即可被推動;

  當尾礦幹燥時,與固結後的尾礦結合在一起的粉塵要少得多?。

  75μm或更細顆粒比例高的泥漿可導致泥漿出現屈服應力。泥漿濃度增加幾個百分點,這種屈服應力就會大幅提高。屈服應力越高,泥漿泵送就越困難。泥漿有屈服應力,容易導致離心泵的入口、容積泵的入口和閥門出現問題。

  可以采用多種方法來改善泵的吸入條件,例如,最新一代的Warman?離心泵可以安裝一個導流(QU1型)葉輪,以增加剪切力並降低泵入口處所需的NPSH。

  應通過一系列試驗確定泥漿流變性,試驗應涵蓋以下預期變量:

  顆粒分布範圍

  泵送密度範圍

  濃縮機可能的密度範圍

  泥漿混合物範圍內的屈服應力(最好用旋轉粘度計測量)

  塑性粘度(剛度系數)

  坍落度板讀數

  臨界屈服應力的最大密度

  壓降(自測試回路測量)

  米勒數(對于PD泵來說,測量泥漿顆粒的磨損性十分重要)

  泥漿粘度及其剪切曆史的時間依賴性?

  可將泥漿測試結果與相對簡單的泥漿模型的協同效應相匹配,以便預測其在預期操作範圍內的特性。這些模型有助于泵的選擇,也可用于預測系統(即泵和管道)的總體性能。

  管道設計

  影響管道尺寸選擇的主要因素包括噸位、泥漿流變性、粒度分布和沿管道長度保持固體懸浮的速度。

  因爲沈降固體會阻塞管道,因而管道的設計通常應使其能以在層流與湍流間的過渡區、或在完全湍流區運行的速度工作,以確保有足夠的流動湍流度來保持顆粒懸浮。較大的顆粒可以在較細顆粒的致密泥漿中輸送,但在這種情況下,可能必須調整速度以適應較大的顆粒。

  管線走向受多種因素影響,但通常應盡可能短,同時避免非常陡峭的地形。如果管道可自由排放到蓄積區,則可能需要在設定時間更改排放點位置,以確保均勻填充。管道長度的變化將導致泵的壓力要求發生變化。

  管道可以鋪設在地面上,而在環境較爲敏感處也可埋置。泥漿管道通常全年運行,且不受氣候條件影響。

  長距離管道需要某种形式的路径通道以便进行维护,设置清管站或通向出口的通道进行管道疏通;需要从中央位置(包括任何中间泵站)进行电力和无线电控制与通信。

  管道材料和內襯根據泥漿類型、壓力要求、侵蝕和腐蝕裕量以及預期管道壽命而變化。內襯管道通常需要在接頭處進行特殊處理,以盡量減少湍流和侵蝕。

  周期性轉動管道可以延長管道的使用壽命,但需要在設計階段就加以考慮。

  需要特別注意斷電或管道堵塞後重新啓動管道的能力。通常建議進行試點測試,以確保泥漿不會在管道底部形成堅硬的沈積物,並且管道可以在24至48小時內重新啓動。與之類似,設計中還應考慮足夠的負荷快速切回儲存能力或其它鑿開管道的方式。

  容積泵提供與泵速成比例的固定容積。這種固定流量特性有助于管道進行自清潔。

  對于多級離心泵,需要仔細分析管道系統曲線及其與各級泵曲線的交點,以正確定義泵可能的工作範圍。需要特別注意管道的啓動,防止電機因高流量而過載,並/或避免泵氣蝕。

  泵運行限制

  離心泵和容積泵之間的主要機械差異與每種泵型可處理的最大壓力額定值和最大流量有關。

  離心泵最適合最大壓力爲7MPa(70bar)、流量達7000m3/h的場合,並且最多可以串聯8台。

  以串聯方式配置的離心泵需要查驗管道和跨級管道布置、基礎載荷和管道錨固以及維修事務,如是否有橋式起重機可用。

  與離心泵相比,容積泵可以處理的壓力更高,但流量低,通常最高壓力和流速分別爲30MPa(300bar)和1000m3/h。

  對于容積泵,優化配置不像對于離心泵那麽重要,但仍需查驗管道和基礎載荷、管道錨固以及維修事務。

  兩種泵的輸出都會隨著變速驅動的使用而變化。變速技術還可用于根據當時的泥漿流變性而改變生産速度,或用于補償離心泵的磨損。

  除了可變速,離心泵還更爲靈活,可以越過某些級段進行泵送而無需驅動它們。建議在管道內有水或稀漿時啓停泵。由于密度的變化會影響管道中的壓降,變速驅動器將有助于這些操作。

  經濟評估與輸送成本

  如果應用工況明顯落在離心泵或容積泵的範圍內,則在爲特定工況進行選型時,問題就變得相對簡單。但如果兩種泵都適用,則應進一步評估資本和運營成本。表2對各種成本、淨現值和總運輸成本(如:美元/噸/公裏)進行了比較,可用作簡明指南。

  在處理泥漿和泵送水時,離心泵的揚程是不同的。但從發布的信息可以很容易地確定水頭和效率降低的額值。對于在比較中所列出的泥漿類型,揚程降低的幅度很小,但高粘度泥漿會削減低流速下的泵效率,因此在選擇所需驅動能力時應考慮到這一點。

  成本比較還應包括輔助設備的成本,特別是離心泵所需的水密封設備。

  對于所述類型的泥漿,離心泵的磨損通常很輕,串聯系列中的所有泵的磨損水平通常相同。泵缸套和葉輪的磨損壽命可能介于6~18個月,具體取決于實際應用情況。

  容積泵的磨損通常僅止于閥門。根據泥漿種類和應用的不同,閥門通常的壽命約爲3~6個月。如果泥漿呈酸性,則需要選擇耐腐蝕材料。

  小型和輕型離心泵的土建工程通常比單台大型容積泵所需的成本要低。

  結論

  采礦泥漿管道輸送是其它輸送方式的一種可行替代方法,可用于地形不適合其它輸送方式的場合。

  離心式泥漿泵和容积泵均可用于泥浆输送系统。虽然决定选用每种泵送设备类型的因素有许多,但在重叠应用领域中,要做出最佳或最合适的选择,应对这两种类型的成本进行比较。

  文中所列指導原則,可以幫助用戶做出最合適的泵送設備選擇。

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