泵零件的磨損防護(hù)

對(duì)輸送磨蝕性介質(zhì)螺桿泵進(jìn)行磨損防護(hù)，延長泵的使用壽命——被輸送介質(zhì)中含有的固體物質(zhì)會(huì)損害輸送泵。委內(nèi)瑞拉生產(chǎn)的石油中含有油砂，因此其油田中的輸油泵必須每6個(gè)月要更換一次。但新型螺桿泵解決方案解決了這個(gè)問題，它所使用的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面處理等都進(jìn)行了最佳的性能匹配和優(yōu)化。

委內(nèi)瑞拉的經(jīng)濟(jì)取決于石油資源，其90%的出口產(chǎn)品就是這種“黑色黃金”。但對(duì)于這個(gè)有著全球巨大石油儲(chǔ)備的國家來講，它的地理位置并不理想。盛產(chǎn)石油的奧里諾科重油帶開采出來的原油可以用“泵中的沙子”一詞來描述。因輸送的原油含有沙粒，導(dǎo)致輸油泵嚴(yán)重磨損，每6 個(gè)月就要更換一次。

“不僅是輸油泵的配件要花費(fèi)大筆的資金，檢查、修理輸油泵停工時(shí)間也是一筆不菲的花銷。”ITT Bormemann 公司全球工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)理Jens Dralle 先生說。ITT Bormemann 公司在石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域中的多相混合物輸送中名聲大噪。在多相混合物輸送過程中，磨蝕性介質(zhì)的作用加劇了泵的磨損，也是想要提高泵使用壽命必須解決的一大難題。但因?yàn)槁輻U泵的輸送元件不與被輸送介質(zhì)相互接觸，在泵送過程中，輸送腔的幾何形狀沒有改變，因此它們的磨損很小且?guī)缀醪恍枰S護(hù)保養(yǎng)。

磨損和腐蝕

“盡管如此，螺桿泵的零部件仍然不可避免的會(huì)有磨損。”Dralle先生說。雖然泵的螺釘螺帽沒有粘稠介質(zhì)帶來的磨損，但腐蝕仍然是螺桿泵失效的關(guān)鍵原因。Dralle 先生繼續(xù)說道：“磨損的關(guān)鍵原因是原油中所含砂粒的硬度比輸油泵的材料更硬。”當(dāng)顆粒物的粒度尺寸大于兩零件之間的間隙時(shí)，運(yùn)行幾乎不會(huì)有任何磨損。但如果顆粒物的大小等于或者小于兩個(gè)零件之間的間隙時(shí)，則有磨損的危險(xiǎn)。此外，當(dāng)顆粒物的粒度較小時(shí)就可能出現(xiàn)腐蝕的情況。

用綠色表示的大顆粒物無法進(jìn)入兩個(gè)零件之間的間隙，它們?cè)谝后w介質(zhì)流動(dòng)過程中沒有受到影響，但中小粒度的顆粒物會(huì)導(dǎo)致元器件之間的磨蝕和腐蝕性磨損

Dralle 先生一直致力于泵磨損的研究，他解釋說道：“為了盡可能地在真實(shí)條件下模擬運(yùn)行，我們建立了一個(gè)非常逼真的試驗(yàn)臺(tái)。”試驗(yàn)臺(tái)使用的砂粒是石英砂粒，這些砂粒不斷地被添加到被輸送的液體介質(zhì)中。他說：“我們想更多地了解磨損現(xiàn)象，知道速度、壓力差或者輸送設(shè)備的幾何參數(shù)等到底對(duì)泵有什么影響。”完成有沙試驗(yàn)之后，再從液體介質(zhì)中清除砂粒，然后將同量的液體介質(zhì)重新進(jìn)入泵中泵送。沒有顆粒物的液體介質(zhì)兩次通過輸送泵，并使泵出現(xiàn)磨損。由此得到的數(shù)據(jù)可以用于輸送泵的選擇：“輸送泵的轉(zhuǎn)速是一個(gè)最重要的影響因素，有些極限值是不能超越的。但高轉(zhuǎn)速也有一定的用處，能夠阻止砂輪沉淀在輸送泵的底部。”

但僅憑這些還不足以設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的輸送泵。工程師們開始嘗試不同的材料、淬火工藝和涂層。最理想的材料方案是用陶瓷或者硬質(zhì)合金制造全部的輸送設(shè)備，然而這常常會(huì)超出輸送泵的成本預(yù)算，而且從壽命周期成本費(fèi)用管理方面來看，也不一定是最合理的。“泵送設(shè)備基本材料的表面硬化處理，再結(jié)合涂層材料的方法是非常有潛力的解決方案。”Dralle 先生說。同時(shí)，當(dāng)泵送設(shè)備使用了奧氏體材料和雙相材料時(shí)，輸送泵也有著很好的耐腐蝕性能。“通過這種方法我們將輸送泵的使用壽命延長了4～5 倍，泵的價(jià)格也提高了20%～30%。”Dralle 先生繼續(xù)說道。

TCO 總擁有成本

新的磨損防護(hù)解決方案已經(jīng)在不同的實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行了測(cè)試。在石油生產(chǎn)過程中，新方案的輸油泵更換周期已經(jīng)延長到2年以上。這一解決方案在食品生產(chǎn)行業(yè)也有著很大意義。根據(jù)具體的液體食品，也大大延長了所使用的SLH 型螺桿泵的使用壽命。就總擁有成本和生命周期成本費(fèi)用而言，新的解決方案擁有巨大的優(yōu)勢(shì)。由于輸送泵的維修費(fèi)用和停機(jī)時(shí)間都要付出高昂的代價(jià)，因此一般情況下，投資購買帶有涂層的輸送泵更經(jīng)濟(jì)合理。