耐酸泵

今後，隨着科技的不斷髮展，耐酸泵在化工、冶金、電力、造紙、食品、製藥、合成纖維等工業中佔有越來越重要的地位。同時，對泵設備將會有更高的要求。並且在設計方面要求更加合理，結構簡單，使用方便。耐酸泵產品適用於-20℃～+120℃温度條件下輸送各類腐蝕性介質，其過流部分全部採用塑料合金（聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯等多種材料）經過合理配方、模壓、加工而成，耐酸泵集多種塑料之優點，具有特強的耐腐性能，並具有機械強度高，不老化、無毒素分解等優點，是輸送各種強、弱酸的理想設備 ^[1]  。

泵屬於通用機械，在國民經濟各部門中用來輸送液體的泵種類繁多，用途很廣，為了滿足各種工作的不同需要，就要求有不同形式的泵 ^[2]  。應當着重指出，化工生產用泵不僅數量大、種類多、而且因其輸送的介質往往具有腐蝕性，或其工作條件要求高壓、高温等，對泵有一些特殊的要求，這些泵往往比一般的水泵複雜一些。泵是一種可以提升液體，輸送液體或是液體增加壓力，也就是把原動的機械能變成液體能量的機器。而耐酸泵則是在泵的基礎上應用具有耐酸性能的材料而研製生產的泵。大多數耐酸泵之所以可以耐酸的原因主要是泵的材質，一般耐酸泵均採用非金屬材質做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質之一，基本上可以耐任何酸性介質的腐蝕，被稱為塑料王 ^[1]  。

一直以來，耐酸泵的選型就是化工行業中的重點問題之一，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發災難。據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由於腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區，認為不鏽鋼是“萬能材料”，不論什麼介質和環境條件都捧出不鏽鋼，這是很危險的。因此，合理的選擇耐酸材料對於工廠作業和化工生產是很有必要的。

大多數耐酸泵之所以可以耐酸的原理主要是泵的材質，一般耐酸泵均採用非金屬材質做為泵的過流部件材料，如“聚乙烯、聚丙烯、聚全氟乙丙烯等”，其中聚全氟乙丙烯是最好的耐酸材質之一，基本上可以耐任何酸性介質的腐蝕，被稱為塑料王 ^[1]  。

工作原理：葉輪被泵軸帶動旋轉，對位於葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍。當流體到達葉輪外周時，流速非常高。泵殼彙集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內順着蝸殼形通道逐漸擴大的方向流動，使流體的動能轉化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在於彙集液體，它更是一個能量轉換裝置。液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。

為防止氣縛現象的發生，離心泵啓動前要用外來的液體將泵殼內空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內的液體因重力流入低位槽內，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低於槽內液麪，則啓動時無需灌泵。葉輪外周安裝導輪，使泵內液體能量轉換效率高。導輪是位於葉輪外周的固定的帶葉片的環。這此葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼通道內平穩地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉換為靜壓能的效率高。後蓋板上的平衡孔消除軸向推力。離開葉輪周邊的液體壓力已經較高，有一部分會滲到葉輪後蓋板後側，而葉輪前側液體入口處為低壓，因而產生了將葉輪推向泵入口一側的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴重時還會產生振動。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區，減輕葉輪前後的壓力差。但由此也會引起泵效率的降低。軸封裝置保證離心泵正常、高效運轉。離心泵在工作是泵軸旋轉而殼不動，其間的環隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會滲入葉輪中心的低壓區，使泵的流量、效率下降。嚴重時流量為零——氣縛。通常，可以採用機械密封或填料密封來實現軸與殼之間的密封。

耐酸泵的工作原理，在啓動之前，應關閉出口閥門，泵內應灌滿液體，此過程稱為灌泵。工作時啓動原動機使葉輪旋轉，葉輪中的葉片驅動液體一起旋轉從而產生離心力，使液體沿葉片流道甩向葉輪出口，經蝸殼送入打開出口閥門的排出管。液體從葉輪中獲得機械能使壓力能和動能增加，依靠此能量使液體到達工作地點。

在液體不斷被甩向葉輪出口的同時，葉輪入口處就形成了低壓。在吸液罐和葉輪入口中心線處的液體之間就產生了壓差，吸液罐中的液體在這個壓差作用下，不斷地經吸入管路及泵的吸入室進入葉輪之中，從而使耐酸泵連續地工作。

性能預測的關鍵是對泵內各種損失的計算。離心泵內的水力損失主要是葉輪和泵殼（導葉）內的損失。性能預測採用的方法可歸納為兩種：

損失模型法。通過對部分水力損失的物理本質及其影響因素的分析，尋求水力損失與結構參數的關係，對流場做一定的假設、簡化，建立水力損失的計算模型。該方法的優點是可以全面考慮諸如二次流、進口迴流、邊界層分離、漩渦和危機等各種因素的影響，對實際的性能預測有很高的實用性和準確性。因此，大多數研究機構和學者都是採用這種方法進行水泵的性能預測 ^[1]  。

數值方法，又稱為數值試驗或計算試驗法。目前純數值方法主要是基於計算流體力學對泵內流場進行數值模擬，得到泵內流場信息（速度場、壓力場等），進而計算出泵的揚程、功率、效率和流量之間的關係（性能曲線），實現對水泵性能的預測。然而，由於計算軟件功能的限制和流動的異常複雜性，如非定常、分離流動、漩渦流動等，使得在計算設計工況時過流部件的內部流場時比較準確，但在計算全流量範圍內的流場，特別是小流量工況下的流場時誤差較大。

使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、温度、汽蝕流量、吸程等工藝參數的要求必須滿足介質特性的要求。 對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質的泵，要求軸封可靠或採用無泄漏泵，如磁力驅動泵、隔膜泵、屏蔽泵對輸送腐蝕性介質的泵，要求對流部件採用耐腐蝕性材料 ^[1]  ，如AFB不鏽鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅動泵。對輸送含固體顆粒介質的泵，要求對流部件採用耐磨材料，必要時軸封用採用清潔液體沖洗。機械方面可靠性高、噪聲低、振動小。經濟上要綜合考慮到設備費、運轉費、維修費和管理費的總成本最低。

泵選型依據，應根據工藝流程，給排水要求，從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚程、液體性質、管路佈置以及操作運轉條件等。

流量是選泵的重要性能數據之一，它直接關係到整個裝置的生產能力和輸送力。裝置系統所需的揚程是選泵的又一重要性能數據，一般要用放大5%—10%餘量後揚程來選型。液體性質，包括液體介質名稱，物理性質，化學性質和其它性質，物理性質有温度c密度d，粘度u，介質中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統的揚程，有效氣蝕餘量計算和合適泵的類型：化學性質，主要指液體介質的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據。裝置系統的管路佈置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側最低液麪，排出側最高液麪等一些數據和管道規格及其長度、材料、管件規格、數量等，以便進行系梳揚程計算和汽蝕餘量的校核。操作條件的內容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側壓力PS（絕對）、排出側容器壓力PZ、海拔高度、環境温度操作是間隙的還是連續的、泵的位置是固定的還是可移的 ^[1]  。

一直以來，耐酸泵的選型就是化工從業者最頭痛的問題之一，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發災難。據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由於腐蝕引起的，因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區，認為不鏽鋼是“萬能材料”，不論什麼介質和環境條件都捧出不鏽鋼，這是很危險的。下面針對一些常用化工介質談談選材的要點：

1.硫酸 作為強腐蝕介質之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業原料。不同濃度和温度的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對於濃度在80%以上、温度小於80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸,不適用作泵閥的材料；普通不鏽鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常採用高硅鑄鐵（鑄造及加工難度大）、高合金不鏽鋼（20號合金）製造，但其加工難度大和價格昂貴，因此不被人們看好。氟塑料合金離心泵具有很好好的耐硫酸性能，它是中國科學院上海有機化學研究所的專利材料，經中科院實驗證明，目前尚未有哪種化學介質與其能產生反應，因此採用襯氟塑料（F46）是一種更為經濟的選擇。適用產品有：IHF襯氟泵、FSB強耐腐蝕離心泵、CQB氟塑料磁力泵等。

2.鹽酸 決大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕（包括各種不鏽鋼材料），含鉬高硅鐵也僅可用於50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內襯橡膠泵和塑料泵（如工程塑料、氟塑料等）是輸送鹽酸的最好選擇。適用產品有：CQB型氟塑料無泄漏耐酸泵、CQF工程塑料磁力泵（或氟塑料磁力泵）等。

3.硝酸 一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不鏽鋼是應用最廣的耐硝酸材料，對常温下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不鏽鋼（如316、316L）對硝酸的耐蝕性不僅不優於普通不鏽鋼（如304、321），有時甚至不如。而對於高温硝酸，通常採用氟塑料合金材料。公司適用產品有：IHF氟塑料合金磁力泵、FSB氟合金離心泵等 ^[3]  。

4.醋酸 它是有機酸中腐蝕性最強的物質之一，普通鋼鐵在一切濃度和温度的醋酸中都會嚴重腐蝕，不鏽鋼是優良的耐醋酸材料，含鉬的316不鏽鋼還能適用於高温和稀醋酸蒸汽。對於高温高濃醋酸或含有其它腐蝕介質等苛刻要求時，可選用高合金不鏽鋼或氟塑料泵。生產的CQB磁力泵、FZB氟塑料自吸泵。

5.鹼（氫氧化鈉）一般腐蝕性不是很強，但一般鹼溶液都會產生結晶，因此可選用配置硅化石墨169材質機械密封的IHF型氟合金鹼泵

6.氨（氫氧化氨） 大多數金屬和非金屬在液氨及氨水（氫氧化氨）中的腐蝕都很輕微，只有銅和銅合金不宜使用。公司產品大多適用於氨及氨水的輸送。 生產的CQF工程塑料磁力泵、FSB氟合金離心泵較好

7.鹽水（海水） 普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、鹹水中腐蝕率不太高，一般須採用塗料保護；各類不鏽鋼也有很低的均勻腐蝕率，但可能因氯離子而引起局部性腐蝕，通常採用316不鏽鋼較好。各類化工泵都有316材料配置，如IH化工離心泵。

8.醇類、酮類、酯類、醚類 常見的醇類介質有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮類介質有丙酮、丁酮等，酯類介質有各種甲酯、乙酯等，醚類介質有甲醚、乙醚、丁醚等，它們腐蝕性基本不強， 因此均可選用普通不鏽鋼，具體選用時還應根據介質的屬性和相關要求做出合理選擇。另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。建議選擇無機封的氟塑料磁力泵。

1、每次開泵前應用手盤動聯軸器，檢查轉動是否正常 ^[1]  。

2、泵必須在進液管及泵內注滿引液，排淨空氣後方能運行。

3、開啓進口閥，灌注引液，排淨空氣，啓動電機使泵運轉，同時開啓出口閥 ^[2]  。

4、耐酸泵在運行中，操作維修人員要經常巡視，檢查機械密封有無泄漏液，及機械、電器運行狀況。

5、停泵時，先關閉出口閥，同時停止電機運轉，再關閉進口閥。

6、軸承潤滑油應不低於油麪視鏡中心線，潤滑油脂要定期更換。

7、保持泵體清潔。