Ngừng lỗi niêm phong trong các ứng dụng hóa chất
Máy bơm ly tâm không cánh có khớp nối từ đã trở nên phổ biến hơn đối với người dùng cuối trong ngành công nghiệp hóa chất. Nam châm đất hiếm đã giảm chi phí liên quan đến khớp nối từ bằng cách giảm khối lượng nam châm và mã lực yêu cầu. Sự đổi mới này đã làm giảm chi phí của khớp nối và chi phí vận hành tổng thể.
Hỏng phớt là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra thời gian ngừng hoạt động và bảo trì máy bơm. Nếu phớt bị lỗi, chất lỏng sẽ thoát ra dọc theo trục kết nối động cơ với bánh công tác. Ngay cả khi đã lên lịch bảo trì, máy bơm phải được đưa ra khỏi dịch vụ để thay thế phớt.
Trong khi công nghệ phốt cơ khí đã được cải thiện theo thời gian, các đổi mới thường yêu cầu thiết bị bổ sung. Phốt cơ khí kép, giáp lưng hoặc song song, thường dùng cho các điều kiện khắc nghiệt như bơm hóa chất.
Duy trì chất lỏng cản trong các thiết kế này thường có nghĩa là mua thùng chứa chất lỏng cản, bộ điều khiển và thậm chí cả máy bơm bổ sung. Phớt khí là một lựa chọn khác nhưng cũng cần có thiết bị hỗ trợ gây nguy cơ hỏng hóc.
Lúc đầu, người dùng cuối chỉ coi máy bơm không có cánh khi xử lý chất lỏng nguy hiểm. Chi phí ban đầu của một máy bơm được ghép từ tính vượt xa thiết kế kín thông thường. Tuy nhiên, thời gian trôi qua, các nhà khai thác trở nên quan tâm hơn đến tổng chi phí sở hữu hơn là vốn sơ bộ bỏ ra.
Máy bơm được kết hợp từ tính bắt đầu cho thấy lợi thế chi phí thực sự. Các thiết kế không có cánh cửa đã thay thế các máy bơm kín cơ học cần phải tháo dỡ hàng năm để bảo trì. Khoảng thời gian bảo dưỡng và thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc kéo dài. Giảm phát thải và cải thiện an toàn.
Các nhà điều hành hiện đang xem xét các máy bơm không nối đất cho các dịch vụ mà họ sẽ không có cách đây vài năm — các ứng dụng không nguy hiểm vẫn còn khó và tốn kém để niêm phong.
Trong máy bơm ly tâm, trục truyền mô-men xoắn từ động cơ đến bánh công tác. Một con dấu ngăn không cho chất lỏng được bơm thoát xuống trục. Con dấu bao gồm hai phần, một phần đứng yên và phần còn lại quay. Mặt dấu thường được làm bằng cacbon, cacbua vonfram hoặc cacbua silic (SiC).
Trong một máy bơm không có từ tính, mô-men xoắn của động cơ làm quay một vật mang nam châm, hoặc các nam châm truyền động. Mô-men xoắn được truyền qua vỏ ngăn tới nam châm bên trong, hoặc nam châm dẫn động. Nam châm truyền mô-men xoắn đến cánh quạt. Từ trường tạo ra các dòng điện xoáy khi nó đi qua một vật chứa kim loại. Vỏ gốm ngăn dòng xoáy nhưng chỉ có thể chứa một áp suất hạn chế. Các dòng điện xoáy này tạo ra nhiệt trực tiếp giữa các nam châm và nhiệt này phải được tiêu tán.
Hình 1. Đường dẫn dòng tuần hoàn bên trong chi tiết cho máy bơm có bánh công tác phía sau cho phép tăng áp suất trước khi cấp nhiệt vào. (Hình ảnh và đồ họa do Dickow cung cấp)
Đường dẫn dòng chảy — sự kết hợp của các đường đi qua trục bơm, vỏ hoặc cả hai — mang nhiệt trong chất lỏng được bơm đi. Chất lỏng đi từ ống xả của bơm đến nam châm dẫn động và quay trở lại hút hoặc xả. Chất lỏng có thể ảnh hưởng đến đầu hút dương ròng nếu quay trở lại đầu hút.
Một cánh quạt phía sau trên nam châm dẫn động giữ cho chất lỏng có áp suất cao hơn sau khi hấp thụ nhiệt từ các dòng xoáy. Áp suất bảo vệ chất lỏng dễ bay hơi nhấp nháy sau khi nhiệt được thêm vào bình chứa. Cánh quạt phía sau giúp loại bỏ nhu cầu làm mát tiện ích hoặc đường ống tốn kém để đưa chất lỏng trở lại bể hút.
Hình 2. Đường dẫn dòng tuần hoàn bên trong chi tiết cho máy bơm có lỗ phun bánh công tác cho phép chất lỏng duy trì trên áp suất hút.
Hình ảnh 1. Máy bơm không có cánh cung cấp mô-men xoắn đến bánh công tác thông qua một loạt nam châm bên trong vỏ ngăn. Chất lỏng được bơm sẽ mang đi nhiệt lượng do nam châm tạo ra trong quá trình hoạt động.
Trong máy bơm không có cánh, cân bằng lực đẩy cuối ướt là rất quan trọng. Đầu ướt nổi, vì vậy ống bọc trục và vòng bi ống bao phải xử lý lực đẩy hướng tâm từ bánh công tác và đầu ướt quay. Màng chất lỏng ổn định và lực thủy động hỗ trợ cụm trục. Chất lỏng không bôi trơn các ổ trục vì chúng không tiếp xúc với nhau.
Tải trọng lực đẩy dọc trục có thể gây ra rủi ro trong quá trình hệ thống bị đảo lộn. Đầu ướt được thiết kế để giảm lực dọc trục từ máy bơm, nhưng các vòng khởi động, hoặc vòng bi lực đẩy dọc trục, thường được sử dụng khi hệ thống gặp sự thay đổi. Khi khoảng cách giữa vòng khởi động và bề mặt giao phối đóng lại, lực từ vòng khởi động khác sẽ tăng lên. Nếu áp suất hút tăng đột ngột, khe hở vòng khởi động phía trước sẽ đóng lại và khe hở vành khởi động phía sau sẽ mở ra. Máy bơm tự động tạo ra một lực cân bằng theo hướng hút của máy bơm. Khi được ghép nối với các bề mặt chịu lực SiC, thiết kế này cho phép đầu ướt không có bộ phận nào được coi là bộ phận bảo dưỡng định kỳ.
Ngày càng có nhiều người dùng cuối lắp đặt máy bơm không cánh cho các ứng dụng hóa chất. Chi phí giảm của các khớp nối từ làm cho công nghệ này trở thành một lựa chọn hợp lý cho các chất lỏng nguy hiểm.
Bề mặt mòn của ống bọc trục, ổ trục và vòng khởi động thường được làm bằng carbon hoặc SiC. Độ cứng cũng như độ mài mòn và khả năng chịu nhiệt của SiC làm cho nó phù hợp với hầu hết mọi ứng dụng. Một lớp phủ tương tự như bụi kim cương trên bề mặt SiC giúp tăng cường độ bôi trơn và kéo dài tuổi thọ, trong trường hợp dòng chất lỏng và màng ổn định bị gián đoạn.
Các nhà sản xuất máy bơm không cánh sử dụng một số vật liệu cho các bộ phận được làm ướt, từ gang đến hợp kim niken, tùy thuộc vào dịch vụ. Một số vật liệu phổ biến bao gồm sắt dẻo, thép cacbon, thép không gỉ 316 và thép không gỉ duplex. Các khu vực ẩm ướt, thậm chí toàn bộ máy bơm, hiện đang được làm từ nhựa nhiệt dẻo. Những vật liệu này hoạt động tốt khi bơm chất lỏng ăn mòn nhưng gặp phải những hạn chế nghiêm trọng trong các ứng dụng áp suất cao hoặc nhiệt độ cao.
Các ứng dụng khắc nghiệt thường yêu cầu một cách tiếp cận phi truyền thống. Khi lựa chọn máy bơm cho chế biến hóa chất và hóa dầu, người quản lý cơ sở nên lưu ý về cách đối mặt tốt nhất với các thách thức về niêm phong và bảo trì máy bơm. Máy bơm không ống nâng cao độ tin cậy, kéo dài thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc và giảm tổng chi phí sở hữu. Công nghệ này có thể có tác động đáng kể đến tiết kiệm và an toàn ở bất kỳ cơ sở nào, bất kể ứng dụng nào.