蠕动泵在化学计量中的应用

为化学计量提供低生命周期选择

　　近年来，在化学计量和污泥泵送方面，蠕动泵已成为比隔膜计量泵和螺杆泵更受欢迎的选择。蠕动泵的总生命周期成本 (LCC) 最低。最近的设计改进和管道材料的进步进一步扩展了该技术的范围。

基础知识

　　蠕动泵通过在柔性管或软管上机械产生的收缩波迫使流体流动来工作。管泵使用单个旋转件，该旋转件包含可阻塞(挤压)合成弹性管挤压件的滚轮。在每次滚轮通过之间，管子恢复(打开)以产生真空并吸入泵送的流体。这种连续的动态效应产生容积式流动，推动流体通过泵。

　　图 1. 蠕动化学计量泵安装

　　在软管泵中，具有异型或新月形前缘和后缘的滑靴为每个软管闭塞提供了渐进的引入和终止。这可以防止突然施加和释放压力并延长软管寿命。泵头中专门开发的润滑剂可消除因与滑靴接触而造成的外部软管磨损。

　　过去，将蠕动软管泵技术应用于化学计量的根本问题是开发能够适应连续工作和所需流量的软管元件，并能够处理高磨蚀性和化学侵蚀性流体。

　　由于软管和管道材料的进步以及精密电子设备的集成，包括微处理器控制的机器人级驱动器，蠕动泵已成为增长最快的容积式 (PD) 化学计量泵和污泥泵。

　　今天的重型蠕动泵设计用于全天候运行，将精确的 PD 流量和低维护要求与处理极具磨损性和腐蚀性的流体的能力相结合。

蠕动泵与隔膜泵和螺杆泵

　　过去，公认的化学计量泵选择是机械、液压或电磁驱动的隔膜计量泵。对于污泥应用，最常用的泵是 PC 泵。两者都无处不在，以至于操作员只需接受操作员关注的需要，以及日常维护和随之而来的成本。比较表明，蠕动泵可以降低这些成本。

　　例如，隔膜泵具有可能堵塞或磨损的内部止回阀。这是化工泵送中的一个常见问题，隔膜泵输送含固体的流体，例如石灰或碳浆。肮脏的化学品——例如氯化铁或回收甲醇——也会构成威胁。

　　蠕动泵没有内部止回阀堵塞或磨损。此外，如果在泵送次氯酸钠时空气意外进入管路，次氯酸钠可能会部分结晶，并且这种固体可能会对隔膜泵的止回阀造成严重破坏。这与蠕动泵无关，因为晶体会通过系统。

　　另一个常见的隔膜泵问题是泵无法移动夹带的空气，例如在次氯酸钠应用中。随着时间的推移，次氯酸钠会自然腐蚀并释放出废气，这会导致隔膜泵失去灌注，即使泵仍在运行。

　　当这种现象发生时，操作员必须排出管路中的空气并重新启动泵。蠕动泵将像泵送次氯酸盐一样有效地移动空气袋(废气)。

　　维修隔膜泵时，通常需要更换新的泵头。如果实际的隔膜失效，泵的内部工作装置将被泵送物污染，并且如果磨蚀性产品磨损了许多金属与金属的接触部件，则很容易被腐蚀或磨损。更换可能很昂贵。

　　相比之下，使用蠕动管泵，可以简单地将目前安装的同一根管子滑动一英尺左右，这样管子的新部分就位于泵头内，允许新的夹点被转子挡住。这种预防性维护仅需几秒钟，而且由于一根 50 英尺长的管线轴成本约为 150 美元并可持续使用约五年，因此维护成本可以忽略不计。

　　对于 PC 泵，如果空转，定子会很快烧毁。如果在出现初始磨损迹象后不立即更换定子，则镀铬或陶瓷镀层也可能会磨损，从而对转子造成严重的负面影响。这两个最常更换的部件的组合很容易相当于整个 PC 泵成本的 65% 到 70%。相比之下，蠕动泵可以干转而不会损坏。蠕动软管泵的更换成本大约是新泵成本的 10%。

　　此外，大多数 PC 泵需要两个复杂的万向节来将扭矩从泵的驱动轴传递到连杆，然后再传递到转子。这些部件通常由弹性接头密封件或盖保护，这种密封件或盖经常失效，使污泥进入接头并迅速磨损泵的内部组件。相比之下，蠕动泵的旋转部件与泵送的流体是分开的，因为流体只接触软管或管道的内部。

　　维修典型的 PC 泵可能是一项耗时的工作，需要从泵上拆下电机，从底板上拆下泵，然后将泵运送到工厂维修车间的工作台上。

　　大多数蠕动软管泵的维修都很简单。由于软管是泵的唯一易损件，只需从泵壳中排出润滑液，拆下泵配件，然后运行泵以排出失效的软管。安装新软管的过程与此相反。泵不需要从底座上拆下，泵电机可以留在原位。这种自加载设计显着减少了维护时间和成本，而泵实际上执行了物理工作。

　　在某些应用中越来越多地接受软管泵的一个主要原因是它们能够泵送极具磨蚀性的污泥，甚至是砂砾本身，而不会造成损坏。软管泵不会因磨损而磨损，而 PC 泵承受来自泵密封线的压力等于泵送元件、转子和定子的长度和周长。当泵送磨蚀性流体时，这些元件之间的这种过盈配合或压缩配合会腐蚀，直到出现表面接触配合，从而导致间隙配合不断扩大。

　　这种磨损会导致磨蚀性污泥滑落，这是 PC 泵定子/转子故障的主要原因。有时，较高粘度的污泥可能会导致与可编程逻辑控制器 (PLC) 集成的自动变速驱动器自动提高 PC 泵的速度。这种增加的速度也大大增加了磨损(4 倍 PC 泵磨损 = 2 倍 rpm)。相比之下，随着泵速的增加，软管泵的软管磨损呈线性(与指数相反)。

　　蠕动泵技术的最后一个主要优势是减少了化学泵送系统所需的辅助设备。这种额外设备的资本、安装和维护成本必须添加到泵/电机的成本中，才能为整个泵系统提供真正的 LCC。

　　例如，图 1 显示了一个化学计量应用示例，其中三个隔膜泵被替换为三个蠕动管泵。隔膜泵的辅助设备包括脉动阻尼器、人工背压阀、脱气阀和在线过滤器。蠕动管泵不需要这些项目。此外，流量计通常被取消，因为蠕动泵的精度通常优于流量计本身。

　　蠕动泵的典型辅助设备包括高压切断传感器/开关组合，以防止在堵塞的管线或关闭的阀门上泵送。大约 1% 的管式泵装置和 35% 的软管泵装置装有脉动阻尼器，可消除约 98% 的微量脉动。该设备推荐用于大多数带式压滤机和离心机进料应用。有时，如果泵的流量来自远程输入信号，则可以包括校准柱作为校准泵流量的简单方法。

好处和局限性

　　没有 PD 泵技术适用于所有应用。蠕动泵的限制包括 180 华氏度的最高温度和 232 psi 的最大压力。流速范围从每分钟 0.1 微升到每分钟 350 加仑 (gpm)。

　　蠕动软管泵几乎无需维护，无需更换密封件，不会堵塞止回阀，也不会磨损转子或定子。与其他泵不同，泵送材料的高磨蚀性不会影响泵的使用寿命，因为流体完全包含在软管元件内，不会接触运动部件，从而防止磨损。凭借其自动装载设计，软管更换快捷方便。由于对辅助系统的需求减少，这些泵还减少了占地面积。表 1 列出了完整的优点。

表1。蠕动泵技术的关键优势