盐化工行业自平衡泵如何适应高含固量介质的长期运行

所属分类： 水泵知识

2025-08-15

在盐化工行业中，高含固量介质对泵的磨损、堵塞、腐蚀问题尤为突出。自平衡多级离心泵因取消了传统多级泵的平衡盘装置，通过对称叶轮布置实现轴向力自平衡，在结构上更适应恶劣工况。其适应高含固量介质长期运行的核心逻辑是：”抗磨损、防堵塞、耐腐蚀、减振动“。

一、材质优化：针对性解决磨损与腐蚀

盐化工高含固介质的核心破坏是：”颗粒冲刷磨损“”盐溶液腐蚀“，需选择兼具耐磨性和耐腐蚀性的材料，关键部件（过流件）设计如下：

1、叶轮、泵壳等过流件

优先选用高铬铸铁（如 Cr26）：含铬量 26% 以上，形成致密 Cr₂O₃氧化膜，耐盐溶液腐蚀，且硬度达 HRC60 以上，抗颗粒冲刷磨损能力强（寿命是普通铸铁的 3-5 倍），适合中低固含量（≤15%）盐浆。

高固含量（＞15%）或高流速场景：采用双相不锈钢（如 2205）+ 碳化钨涂层：双相钢（奥氏体 + 铁素体）耐氯离子腐蚀（抗应力腐蚀开裂），表面喷涂 3-5mm 碳化钨（硬度 HRC70 以上），进一步提升耐磨性，适合盐结晶颗粒较多的母液输送。

极端工况（如含氟盐介质）：选用哈氏合金 C276，耐强腐蚀但成本高，仅用于特殊场景。

2、轴与轴套

轴采用42CrMo 合金调质钢（表面镀铬或氮化处理），提高表面硬度（HV800 以上），抗划伤和磨损；

轴套选用碳化硅（SiC）或氮化硅陶瓷，硬度高、摩擦系数低，减少颗粒卡滞导致的轴磨损。

二、结构设计：减少堵塞与磨损风险

自平衡泵的对称叶轮结构本身已减少轴向力相关部件的磨损，在此基础上针对高含固介质进一步优化：

1、过流通道 “无死角、大流通” 设计

叶轮采用开式或半开式结构（无前后盖板或仅保留后盖板），流道宽度比普通闭式叶轮增加 20%-30%，避免颗粒在流道内滞留、堆积（尤其适合易结晶的盐介质）。

泵壳流道采用渐变式圆角过渡，取消直角或锐角结构，减少液体湍流和颗粒冲击（湍流会加剧局部磨损，如泵壳进口段、叶轮出口处）。

叶轮进口直径加大（比普通设计大 10%-15%），降低进口流速（控制在 1.5-2.5m/s），减少颗粒对叶轮进口的冲刷。

2、对称叶轮布局的强化

自平衡泵通过 “首级叶轮 + 次级叶轮反向对称布置” 抵消轴向力，无需平衡盘（传统平衡盘与轴套的间隙易被颗粒卡堵，导致平衡失效）。

3、进出口管路适配设计

进口管加装锥形过滤器（滤网孔径 5-10mm），拦截大颗粒杂质（如盐块、结垢硬块），避免进入泵内卡滞叶轮。

出口管设置防回流阀，停机时防止介质倒流冲刷叶轮（盐浆倒流会导致叶轮反转，加剧磨损）。

三、密封系统：防泄漏与抗颗粒侵入

高含固介质易进入密封面导致磨损，自平衡泵需针对性优化密封设计：

1、机械密封选型

采用外装式金属波纹管机械密封：波纹管材质为哈氏合金或双相钢，密封面选用碳化硅（SiC）对石墨（浸渍树脂），耐磨损且摩擦系数低。

增加冲洗方案：采用 API Plan 11（自冲洗）+Plan 52（压力缓冲罐），用清洁的脱盐水或工艺介质（过滤后）持续冲洗密封腔，将颗粒从密封面冲走，同时冷却密封件（盐介质高温时易结晶，冲洗可防止结晶堵塞）。

2、辅助密封件

静环密封圈选用氟橡胶（FKM）或全氟醚橡胶（FFKM），耐盐腐蚀、耐温（-20℃~200℃），避免普通丁腈橡胶被盐溶液溶胀失效。

四、运行与维护策略：延长寿命的保障

即使设计优化，仍需通过运行控制和维护减少损伤：

1、运行参数控制

避免 “小流量、高扬程” 运行：偏离设计工况时，泵内液体易产生回流和涡流，加剧颗粒对叶轮和泵壳的冲刷（建议运行流量控制在设计流量的 70%-110%）。

控制介质温度：盐介质（如氯化钠溶液）在高温下（＞80℃）易结晶，需通过夹套冷却或温控系统将介质温度控制在结晶点以下（如氯化钠溶液温度≤60℃），防止结晶颗粒堵塞流道。

保持入口液位稳定：入口液位过低易导致 “气蚀”，气泡破裂时产生的冲击力会加速叶轮磨损，需确保入口罐液位≥1.5m（或通过液位联锁控制）。

2、定期维护与监测

每日检查：监测泵体振动（≤4.5mm/s）、轴承温度（≤70℃）、密封泄漏量（≤5 滴 / 分钟），异常时及时停机排查（振动过大会加剧叶轮不平衡磨损，温度过高可能是轴承或密封失效）。

定期拆解检查：每运行 1000-1500 小时（根据固含量调整），拆解泵体检查叶轮、泵壳的磨损情况（重点看叶轮叶片边缘、泵壳流道出口），磨损量超过 1mm 时需修复或更换（可采用堆焊碳化钨修复叶轮）。

叶轮平衡校正：更换或修复后的叶轮需做动平衡试验（G6.3 级以上），避免因不平衡导致的振动和额外磨损。

清洁流道：停机时用高压水（或工艺溶剂）冲洗泵内流道，清除残留的盐结晶和颗粒堆积，防止下次启动时卡泵。

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