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气动隔膜泵的加工需求以及影响泵用机械密封的外部条件分析

气动隔膜泵满足高效快速的加工需求
气动隔膜泵流动宽敞,通过性能好,允许通过最大颗粒直径达10mm。抽送泥浆、杂质时,对泵磨损甚微;扬程、流量可通过气阀开度实现无级调节,该泵无旋转部件,没有轴封,隔膜泵等抽送的介质与泵的运动部件、工件介质完全隔开,所输送的介质不会向外泄漏。
所以抽送有毒、易发挥或腐蚀性介质时,不会造成环境污染和危害人身安全。气动隔膜泵不必用电.在易燃、易爆场所使用安全可靠;可以浸没在介质中工作,使用方便、工作可靠、开停只需简单地打开和关闭气体阀门,即使由于意外情况而长时间无介质运行或突然停机泵也不会因此而损坏.一旦超负荷,泵会自地动停机,具有自我保护性能,当负荷恢复正常后,又能自动启动运行。气动隔膜泵结构简单、易损件少,该泵结构简单,安装、维修方便,泵输送的介质不会接触到配气阀,联杆等运动部件,不象其他类型的泵因转子、活塞、齿轮、叶片等部件的磨损而使性能逐步下降。
气动隔膜泵可输送较粘的液体,本泵无须用油润滑,即使空转.对泵也无任何影响,这是该泵最大特点。气动隔膜泵采用压缩空气为动力源,对于各种腐蚀性液体,带颗粒的液体,高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体,均能予以抽光吸尽,尤以适合易燃易爆场。
气动隔膜泵产品操作,安全可靠,耐腐蚀性,经久耐用,具自吸性,空转无损,多种材料,用途广泛,装置简单,免却维修。由于用空气作动力,所以流量随背压(出口阻力)的变化而自动调整,适合用于中高粘度的流体。
而气动隔膜泵的工作点是以水为基准设定好的,如果用于粘度稍高的流体,则需要配套减速机或变频调速器,成本就大大的提高了,对于齿轮泵也是同样如此。
气动隔膜泵在工地恶劣的地方,如建筑工地、 工矿的 废水排放、由于污水中的杂质多且成分复杂,管路易于堵塞,这样对电泵就形成负荷过高的情况,电机发热易损。
气动隔膜泵可通过颗粒且流量可调,管道堵塞时自动停止至通畅。气动隔膜泵体积小易于移动,不需要地基,占地面极小,安装简便经济,可作为移动式物料输送泵,在有危害性、腐蚀性的物料处理中,隔膜泵可将物料与外界完全隔开,或是一些试验中保证没有杂质污染原料。气动隔膜泵可用于输送化学性质比较不稳定的流体,如:感光材料、絮凝液等。


全球锌产量开始回升 价格仍将高位运行
2006年以来,市场上不断出现基本金属供需紧张状况改善的预期,然而时至今日供需紧张还在持续。因此,市场对基本金属供需预期也在不断修正,加上美元持续的贬值,都给基本金属市场提供了强劲的支撑。 2007年以来,虽然全球精炼锌产量大幅增加,且2008年产量增加的预期更为强劲,但消费需求也非常旺盛,库存仍然难以大量积累。
业内人士认为,在供需两旺的预期下,低库存的状况仍将持续,价格仍将位于高位振荡,预计未来一段时间内的锌价将主要运行于2500~3500美元/吨的区间。 全球锌产量正在增长 目前,全球锌市的供给面呈现一个显著的特征:矿产增长在西方,冶炼产能增长在中国。
 据预计,2007年西方国家的矿山至少增加锌含量40万吨,2008年增加80万吨,2009年增加40万吨左右。
而在冶炼产能增长方面,2007年将是全球锌冶炼能力增加比较少的一年。去年,我国大约净增加锌冶炼能力43万吨,而今年增加15万吨左右,今年增加的产能主要发生在内蒙古和广西。
 另外,精矿产量增速高于冶炼产能的扩张,这是加工费(TC)大幅上升的根本原因,现货加工费(TC)从2006年中期约200美元/吨上升至现在的300多美元/吨。 业内人士认为,虽然今年7、8月份中国产量受到停产检修、天气等多种因素的冲击有所萎缩,但充足的原料供应和高企的加工费收入,未来锌锭产量的回升甚至增长是符合逻辑推断的。 全球供需基本平衡 2007年年初以来,全球锌精矿供应改善和冶炼产能增加使得全球精锌产量加速增长,超过了同期消费的增长。
虽然第二季度全球精锌消费旺盛,甚至当季的供需出现了供给缺口,但是在第一季度大量供应的基础上,目前全球锌市仍出现少量供应过剩,供需基本平衡。 值得注意的是,今年第一季度全球精锌过剩8.4万吨,而上半年过剩仅1万吨,市场盈余不断收窄。
虽然1~6月增加的产量大部分都发生在中国,但国内旺盛的消费不仅完全消化了这部分增加的产量,还在逐步消化之前形成的库存。 正是由于中国市场上的供需基本平衡,带来了全球精锌市场上供给盈余的不断收窄,从而支撑了全球精锌价格高位运行。
总体而言,2007年上半年全球精锌市场基本上处于平衡的格局。 低库存水平将持续 过去几年来,伦敦金属交易所(LME)锌锭库存持续下滑,已经从2004年初近80万吨下滑至现在6万多吨的水平。
 持续下滑的库存也反映了过去几年持续的短缺,然而随着锌锭产量的扩张,库存下滑的趋势有所放缓,特别是今年不时出现一些关于生产商库存上升的报道。英国商品研究机构(CRU)的报告认为,加拿大生产商5月底总库存已经较去年底增加了3万吨,俄罗斯、巴西、韩国等国的生产商库存都有增加的可能。
另外,国内生产商库存在年初也出现了增加,不过最近几个月有所回落。 业内人士认为,总体上全球锌的社会库存处于净增加的状态,不过速度并不快。
国内消费市场空间大 镀锌钢板是国内精锌消费的最主要行业(约占国内精锌消费的50%以上),目前我国镀锌板主要应用于彩涂、建筑、轻工、家电以及汽车等领域。
 首先,镀锌钢板及彩涂板产能增长迅猛。
据不完全统计,截至2007年年底,我国镀锌板设计产能将达到3200万吨左右,比2006年的2680万吨,增长520万吨,增幅19.4%;彩涂产能在基数较小的情况下,增幅同样惊人,预计2007年年底,彩涂设计产能将达到1700万吨左右。如果按照开工率60%来计算,对于镀锌的需求量将达1920万吨,按照每吨镀锌钢消耗精锌45公斤计算,则2007年仅镀锌钢板消耗的精锌将达到86.4万吨。 其次,建筑业和轻工业需求是镀锌板的主要市场,其需求量占到镀锌板的30%左右。
按照国民经济发展速度和以前的消费基数来计算,其上半年需求量在400万吨左右,折合精锌消费18万吨。
 第三,从家电行业对镀锌钢板的消费来看,空调是主要的消费镀锌钢板的产品。空调室内机的后背板、柜机的后背板、内部件、室外机的外壳和内部等都有镀锌板制造,平均一台空调需消耗22公斤的镀锌板。
此外,每台洗衣机消耗8公斤的镀锌板,每台冰箱消耗3公斤镀锌板。 第四,汽车行业也是镀锌板消费的一个主要行业,其分量也要比家电行业重得多。
自2006年以来,我国的汽车产量迅速增加,其中尤其以轿车突出。按照每辆汽车单耗镀锌板350公斤计算,2007年我国汽车行业需求镀锌板将在310万吨左右,消耗精锌14万吨,比2006年的11.7万吨,增长20%以上。
 价格仍将在高位运行 有关业内人士此前指出,虽然预计2008年全球的锌产量将加速扩张,但是能否形成大量库存还需观察,价格仍将位于高位运行。 随着一些矿山的投产和中国锌精矿产量的激增,全球精锌未来几个月内可能开始高速增加。
但值得注意的是,即使锌产量出现了大幅的增加,价格很大程度上还需要考虑到消费需求。例如,过去的一年中,全球特别是中国铝锭产量增长的速度非常快,而铝价并没有出现崩溃性的下挫,仍然位于高位,只是涨幅没有其他金属强劲而已。
因此,在中国等新兴市场基础设施建设和消费升级的带动下,消费需求仍将保持强劲。 在低库存的条件下,新增的供应被消化的可能性非常大,难以形成大量库存的积累,因此现在还不必对锌价过分悲观。据预测,2008年以前锌价将主要运行在2500~3500美元/吨的区间,2008年均价在2800美元/吨左右。


技术:影响泵用机械密封的外部条件研究
通过对泵用机械密封的实际应用和理论分析,提出了机械密封的实际密封效果不仅与机械密封自身的性能有关,且与其它零部件提供的条件以及密封辅助系统提供的条件有着重要的关系,因此在设计泵机组产品时,要为机械密封的使用提供一个良好的外部条件。 目前机械密封在泵类产品中的应用非常广泛,而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求,机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行,尤其是在石油化工领域内,因存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质,机械密封出现泄漏,将严重影响生产正常进行,严重的还将出现重大安全事故。
人们在分析质量故障原因时,往往习惯在机械密封自身方面查找原因,例如:机械密封的选型是否合适,材料选择是否正确,密封面的比压是否正确,摩擦副的选择是否合理等等。而很少在机械密封的外部条件方面去查找原因,例如:泵给机械密封创造的条件是否合适,辅助系统的配置是否合适,而这些方面的原因往往是非常重要的。本文作者从泵用机械密封的外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
  1机械密封的原理及要求  机械密封是靠一对相对运动的环的端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用,这种装置称为机械密封。  机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。
其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙B、静环与压盖的间隙C的作用,同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。  机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件,它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,同时通过其基本原理可以看出,机械密封的正常运行是有条件的,例如:泵轴的窜量不能太大,否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压;机械密封处的泵轴不能有太大的挠度,否则端面比压会不均匀等等。
只有满足类似这样的外部条件,再加上良好的机械密封自身性能,才能达到理想的密封效果。2外部条件影响的原因分析  。
2.1泵轴的轴向窜量大  机械密封的密封面要有一定的比压,这样才能起到密封作用,这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量,给密封端面一个推力,旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。
为了保证这一个比压,机械密封要求泵轴不能有太大的窜量,一般要保证在0.5mm以内。但在实际设计当中,由于设计的不合理,往往泵轴产生很大的窜量,对机械密封的使用是非常不利的。
这种现象往往出现在多级离心泵中,尤其是在泵启动过程中,窜量比较大。
  平衡盘工作时自动改变平衡盘与平衡环之间的轴向间隙b,从而改变平衡盘前后两侧的压差,产生一个与轴向力方向相反的作用力来平衡轴向力。由于转子窜动的惯性作用和瞬态泵工况的波动,运转的转子不会静止在某一轴向平衡位置。
平衡盘始终处在左右窜动的状态。平衡盘在正常工作中的轴向窜量只有0105~011mm,满足机械密封的允许轴向窜量015mm的要求,但平衡盘在泵启动、停机、工况剧变时的轴向窜量可能大大超过机械密封允许的轴向窜量。
  泵经过长时间运行后,平衡盘与平衡环摩擦磨损,间隙b随着增大,机械密封轴向窜量不断增加。由于轴向力的作用,吸入侧的密封面的压紧力增加,密封面磨损加剧,直至密封面损坏,失去密封作用。吐出侧的机械密封,随着平衡盘的磨损,转子部件的轴向窜量大于密封要求的轴向窜量,密封面的压紧力减小,达不到密封要求,最终使泵两侧的机械密封全部失去密封作用。  。
2.2轴向力偏大  机械密封在使用过程中是不能够承受轴向力的,若存在轴向力,对机械密封的影响是严重的。  有时由于泵的轴向力平衡机构设计的不合理及制造、安装、使用等方面的原因,造成轴向力没有被平衡掉。机械密封承受一个轴向力,运转时密封压盖温度将偏高,对于聚丙烯类的介质,在高温下会被熔融,因此泵启动后很快就失去密封效果,泵静止时则密封端面出现间断的喷漏现象。 
2.3泵轴的挠度偏大  机械密封又称端面密封,是一种旋转轴向的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转,从而达到密封效果,因此要求两个密封之间要受力均匀。但由于泵产品设计的不合理,泵轴运转时,在机械密封安装处产生的挠度较大,使密封面之间的受力不均匀,导致密封效果不好。 
2.4没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理  机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的,它可以有效地保护密封面,起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时设计员没有合理地配置辅助冲洗系统,达不到密封效果;有时虽然设计人员设计了辅助系统,但由于冲洗液中有杂质,冲洗液的流量、压力不够,冲洗口位置设计不合理等原因,也同样达不到密封效果。 
2.5振动偏大  机械密封振动偏大,最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因,泵的其它零部件是产生振动的根源,如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
2.6泵汽蚀的原因  由于装置系统操作不合理以及泵进口汽蚀性能不好、泵的转速偏高,在泵的入口处发生局部汽蚀,汽蚀发生后,水中会有气泡,它一方面会冲击机械密封面的外表面,使其表面出现破损;另一方面会使动静环的吻合面的流动膜中也含有气泡,不能形成稳定的流动膜,造成动静环的吻合面的干摩擦,使机械密封装置损坏。 
2.7机械加工精度不够  机械加工精度不够,原因有很多,有的是机械密封本身的加工精度不够,这方面的原因容易引起人们的注意,也容易找到。
  但有时是泵其它部件的加工精度不够,这方面的原因,不容易引起人们的注意。例如:泵轴、轴套、泵体、密封腔体的加大精度不够等原因。这些原因的存在对机械密封的密封效果是非常不利的。  3应采取的措施  。
3.1消除泵轴窜量大的措施  合理地设计轴向力的平衡装置,消除轴向窜量。为了满足这一要求,对于多级离心泵,比较理想的设计方案有两个:一个是平衡盘加轴向止推轴承,由平衡盘平衡轴向力,由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位;另一个是平衡鼓加轴向止推轴承,由平衡鼓平衡掉大部分轴向力,剩余的轴向力由止推轴承承担,同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓,使之能够真正平衡掉大部分轴向力。
对于其它单级泵、中开泵等产品,在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。  。
3.2消除轴向力偏大的措施  合理地设计轴向力平衡机构,使之能够真正充分地平衡掉轴向力,给机械密封创造一个良好的条件。对于一些电厂、石油、化工等领域应用的重要产品,在产品出厂之前,必须做到台台试验检测和发现问题和解决问题。有些重要的泵可以在转子上设计一个轴向测力环,对轴向力的大小进行随时监测,发现问题及时解决。
3.3消除泵轴挠度偏大的措施  这种现象大多存在卧式多级离心泵中,在设计时采取以下措施: 
(1)减少两端轴承之间的距离。泵叶轮的级数不要太多,在泵总扬程要求较高的情况下,尽量提高每级叶轮的扬程,减少级数。 
(2)增加泵轴的直径。在设计泵轴直径的时候,不要简单地仅考虑传递功率的大小,而要考虑机械密封、轴挠度、起动方法和有关惯性负荷、径向力等因素。很多设计员没有充分认识到这一点。 
(3)提高泵轴材料的等级。 
(4)泵轴设计完成后,对泵轴的挠度要进行校核检验计算。 
3.4增加辅助冲洗系统  在条件允许的情况下,尽量设计辅助冲洗系统。  冲洗压力一般要求高于密封腔压力0107~011MPa,如果输送介质属于易汽化的,则应高于汽化压力01175~012MPa。密封腔压力要根据每种泵的结构型式、系统压力等因素来计算。
轴封腔压力很高时或者压力几乎接近该密封使用最高极限时,也可由密封腔引液体至低压区,使轴封液体流动以带走摩擦热。
  根据每种泵的操作条件,合理地配置管路和附件。如冷却器、孔板、过滤器、阀门、流量指示器、压力表、温度等。实际上密封的可靠性和寿命,在很大程度上取决于密封辅助系统的配置。  。
3.5消除泵进口汽蚀的措施 
(1)提高泵的汽蚀性能水平,满足现场装置的汽蚀性能的要求。 
(2)现场试验装置的要求要与泵汽蚀性能水平匹配。 
(3)现场安装和工况调节要给泵创造有利的条件。 
3.6消除泵振动的措施 
(1)泵产品在设计过程中,要充分分析振动的来源,以消除振动源。 
(2)泵产品的制造装配过程中,严格按标准和操作规程去执行,消除振动源。 
(3)泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时,要严格把关,消除振动源。 
(4)现场生产、操作、维修、调节时,严格把关,消除振动源。
3.7严格执行设计标准  泵产品的设计和机械密封产品的设计要执行相关的国内外标准,在产品的设计过程中,设计员应认真执行标准,深刻理解标准每一条内容的具体意义,将标准内容的要求执行到产品设计过程中。到目前为止,有很多设计员还没有理解标准的实际含义,没有严格地去执行新标准,而是盲目地照搬照套老图纸和老设计员的经验。这种作法对提高我国产品技术水平和进入国际市场是非常不利的。
提高标准化认识,是目前机械行业设计员迫切需要解决的问题。  4结束语  在设计泵用机械密封时,不仅要考虑机械密封本身的影响因素,而且要考虑机械密封外部的各种影响因素。  在实际工作中要注意以下几个问题:  。
(1)在泵产品的设计过程中要充分考虑到泵其它零部件以及现场其它设备对机械密封的使用效果的影响,为机械密封创造一个良好的外部条件。 
(2)增加对机械密封辅助系统的重要作用的认识,尽可能配备完善的机械密封辅助系统,以提高密封效果。 
(3)对重要泵产品的机械密封,要增加保护措施,提高密封质量,减少密封质量事故。 
(4)分析机械密封的质量事故的原因时,要充分考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响,采取措施不断提高机械密封的效果。

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