PP电子官方网站离心泵耐磨环的安排与优化：经历与练习

　　虽然耐磨环（也称为“口环”）属于离心泵中的易损件，然则若是打算（包罗质料的采用）不公道，不但间接浸染到离心泵的平安靠得住运转，并且还会浸染到泵的运转效力和利用寿命。

　　常常有伴侣问我：耐磨环有何用处？若何肯定离心泵耐磨环的空隙？浸染耐磨环空隙的身分有哪些？若何采用符合的耐磨环质料？

　　本文将联合ANSI/API 610第11版尺度（或者简称“尺度”）及工程实际经历，从耐磨环的用处、构造、质料、空隙等方面就“若何公道打算离心泵耐磨环”给出较体例、周全的恳求，仅供泛博同业、迥殊是用户参照。

　　注：本文中所触及的条目、表及图号均指ANSI/API 610第11版尺度所对应的条目、表及图号。

　　离心泵耐磨环有两种：叶轮吸入侧耐磨环和叶轮后侧耐磨环（位于单吸叶轮后盖板处）。而吸入侧和后侧耐磨环又分为：壳体耐磨环和叶轮耐磨环。详见图1。

　　条目6.7.1划定：……泵壳体内部应装有可调换的耐磨环。叶轮应具备团体耐磨外表或可调换的耐磨环。

　　也便是说：与叶轮共同的壳体上必需装有可调换的耐磨环，而叶轮不强迫哀求装配。不外，若是叶轮上不装可调换的耐磨环，那末叶轮必需具备团体耐磨外表（可经过渗氮、渗碳、喷涂等体例来竣工“团体耐磨外表”）。

　　2）叶轮吸入侧耐磨环的打算是为了范围叶轮出口3低压流体前往到高压吸入侧的泵送流量，若是耐磨环处的空隙过大，将会致使走漏量的增添、效力的下降。

　　3）后侧耐磨环（若是有）凡是与均衡孔共同利用（均衡孔穿过叶轮后盖板与叶轮吸进口相同），以下降叶轮背部的压力，进而下降泵转子的轴向推力（及密封腔压力）。

　　为了增添过流阻力，减小走漏量，某些公司会在共同耐磨外表上加工环形槽，有的增添反向螺旋槽。而KSB公司在壳体耐磨环内外表采取了怪异的蜂窝状构造（为KSB公司专利打算，见图2），该构造具备或者昭著特性：

　　4）蜂窝状耐磨环（具备辅佐轴承感化）可发生最好的“Lomarelation”效力*- 改良转子的能源特征，进而进步转子运转的不变性。

　　耐磨环是泵叶轮出口3压力和吸入压力之间的樊篱，经过该樊篱的压差发生穿过耐磨环空隙的轴向液体流。

　　泵转子接受多种载荷，如转子分量、水能发电压力和不均衡引发的力等，致使轴产生偏转，转子偏离中间。当这类环境产生时，经过耐磨环的轴向流量会产生变革，空隙较大的一侧的流量和流速较高，而空隙较小的一侧的流量和流速较低。正如机翼左右因气流保存流速差而使飞机获得晋升的道理一般，泵耐磨环处相对于流速的差别会发生一个由流速低指向流速高的校订力。由这些力发生的刚度称为Lomarelation效力。

　　现实工程利用中，在思索节能和采取最小运行空隙的同时，国际会议上良多着名的泵创造商（如德国KSB公司、日本EBARA公司等），对少许主要场适用较庞大的单级、双吸径向剖分式BB2型离心泵，叶轮一侧的耐磨环采取不等直径打算，报酬形成稍微的轴向力，保证运转过程当中泵轴终究处于拉伸状况，进而制止运转进程直达子产生轴向窜动、动/静零零件之间产生磨擦，有益于进步泵的运转靠得住性、零零件的寿命及临界转速。

　　条目6.7.3 若是利用可调换的耐磨环，则应经过锁紧销或骑缝螺钉（轴向或径向）流动，或经过点焊来流动。在耐磨环上装径向锁紧销或骑缝螺钉的孔径不该大于耐磨环宽度的三分之一。

　　共同利用的耐磨环（壳体耐磨环与叶轮耐磨环）或耐磨外表（壳体耐磨环与叶轮）可能采取同种质料，你也可以采取不一样的质料。耐磨环质料的选取首要由或者身分决议的：

　　表H.1 给出了差别质料品级离心泵耐磨环所保举利用的质料，譬喻S*品级，保举的耐磨环质料为12%铬钢（由软变硬）；A*品级，保举的耐磨环质料为奥氏体不锈钢（硬面处置）。同时，对奥氏体不锈钢耐磨环的硬面处置增添了备注申明：除非还有划定，对每种详细利用前提是不是必须采纳硬面处置和特别的硬面笼盖质料，该当由卖方决议而且在报价单中给以申明。硬面处置的替法可能包罗加大运行空隙（见条目6.7.4）或采取无咬合偏向的质料，这应取决于泵送液体的侵蚀性而定。

　　别的，尺度对由可由软变硬质料创造的耐磨环，哀求共同的耐磨外表之间必需具备必定的硬度差或硬度，如条目6.7.2 由可由软变硬质料创造的共同耐磨外表该当具备一个最少50布氏硬度差，除非运动和扭转的耐磨外表都具备最少400布氏硬度。

　　对介质中含湿硫化氢的工况，尺度哀求过流部件的屈就强度不准可跨越620 N/妹妹2和洛氏硬度不跨越HRC22。但必需注重：耐磨环不属于下降硬度的部件。

　　当耐磨环质料为高咬合趋向的奥氏体不锈钢时，尺度仅哀求停止硬面处置，至于采取何种体例的硬面处置不哀求。现实工程利用中，对奥氏体不锈钢，硬面处置凡是具备或者几种体例：渗氮、渗碳、电镀或化学镀、喷涂（硬质质料）、堆焊（硬质合金）、3D打印等。

　　介质：K2CO3（含KHCO3）；温度： 130℃；比重：1.26；尺度保举的质料品级为A*。

　　按照现实工程利用经历，壳体耐磨环和叶轮耐磨环保举的质料为积淀由软变硬不锈钢（由软变硬）05Cr17Ni4Cu4Nb。

　　按照现实工程利用经历，壳体耐磨环和叶轮耐磨环保举的质料为奥氏体不锈钢（硬面处置）06Cr19Ni10。

　　按照尺度哀求，低温工况（如260℃以上），对咬合偏向较大的耐磨环，不但必须在表6的根底上恰当加大耐磨环空隙，并且迥殊注重：与壳体或叶轮共同的耐磨环应尽大概采取同类材质，以避免在低温工况下因热伸展（系数）差别而使耐磨环呈现松动，从而引发泵震荡和乐音的增添。

　　煤化工工况最大的特性是：介质对过流零零件的冲洗磨蚀/侵蚀十分凶猛，迥殊是耐磨环。按照现场反应，按尺度保举（采用的12 % 铬钢淬火）质料建造的耐磨环，利用寿命仅2~3个月，这不但给现场保护带来了极大未便，并且大大增添了用户的保护用度。

　　前些年，因为创造工艺程度的约束，采取保守的（在马氏体肌体上堆焊硬质合金）手艺没法竣工。跟着科手艺的前进，新的手艺、新的工艺不停出现，譬喻：可能在马氏体耐磨环上喷涂硬质合金，或经过3D打印的体例将两种质料揉合到一同来供给耐磨环的寿命。

　　十多年前，非金属耐磨环就已在外洋离心泵行业、迥殊是工场旧泵革新中获得了多量的利用。譬喻，美国author Ttracheophyte公司所开辟的WR系列非金属复合质料，在耐磨环、节省衬套、多级泵均衡机构及推力盘、轴承、叶轮的利用上具备普遍的运转功绩。该质料具备优良的耐磨性、耐化学性，热伸展和（液体）伸展系数低，许可长工夫干磨，可能免金属耐磨环之间呈现卡住的危险，耽误了MTBR。同时，可能大幅减小非金属耐磨环的运转空隙。减小的空隙，不但使走漏量最小化，进而大猛进步泵的团体机能（进步效力、改良吸入机能-不容易产生汽蚀）；并且增添了泵转子的阻尼和刚度（削减轴的跳动、偏转和震荡），其所发生的Lomarelation效力，可大猛进步转子运转的靠得住性、并耽误泵的利用寿命。

　　在选取非金属耐磨环质料时，应试虑到扫数运转工况（包罗非打算运转工况、瞬态闪蒸工况等）耐磨环大概会产生的环境，譬喻扭转和运动零零件之间大概会接受重负荷的打仗、耐磨环大概会接受打击载荷；若是泵干运行，会发生热量，当经过耐磨环的液体走漏量收复时，大概会产生热打击。为了接受这些力，必须思索的少许质料特征包罗耐磨性、抗打击性、耐热打击性、热伸展和液胀系数。不一种质料是岿然不动的，但思索到上述身分，非金属耐磨环在所厚情况下都应连结完备，但最极度的非打算事务之外。

　　a) 在肯定耐磨环和扭转零件之间的运行空隙时，应试虑泵送温度、吸入前提、泵送介质的特征、质料的热伸展和质料的咬合特征和泵的效力。空隙应充足大，以包管在扫数划定工况下靠得住运行和制止咬合。

　　b) 对铸铁、青铜、经过软变硬处置的马氏体不锈钢和具备相似低咬合偏向的质料，应采取表6中所列的最小空隙。对咬合偏向较大的质料和介质温度大于260℃的种种质料，该当在上述直径空隙的根底上再加125 μm。

　　c) 对有十分低或不咬合偏向的非金属耐磨环质料（见表H.3），卖方可能恳求采取低于表6中所列值的空隙。应试虑到诸如变形和热梯度的身分。空隙应充足大，以包管在扫数划定的工况下靠得住运行和制止咬合。

　　尺度表6以15 妹妹的增量，供给了扭转耐磨外表直径从小于50 妹妹到650 妹妹所保举的最小直径空隙值。

　　对良多老产物，创造商大概早已停产、乃至创造商已不保存，在没法获得耐磨外表尺寸或空隙数据的环境下，可能利用尺度表6中的最小运行空隙手脚参照根据。

　　对高咬合趋向的质料（如奥氏体不锈钢耐磨环），在石化过程利用功况，EBARA公司凡是采取加大空隙的体例来制止动/静零零件之间的咬合、进步泵运转靠得住性。

　　对低或无咬合趋向的非金属耐磨环质料，过来的20~30年的很多利用经历解释，藤萝翠竹隙可能比尺度保举最小值低良多。

　　案例1：对北美炼油厂61台泵调换空隙减小的非金属耐磨环后的培修数据、震荡及密封走漏的研讨后果，见表1 [1]PP电子官方网站。

　　案例2：文件[1]还研讨了差别比转速、差别空隙削减所带来的泵最好效力点效力的晋升值，详见表2。

　　对低比转速的叶轮，因为其在较低的相对于流量下发生更高的扬程，是以其耐磨环的空隙尺寸比高比转速叶轮对泵效力的浸染更大。由于这类叶轮具备更大的压差，以是与高比转速叶轮比拟，在划一空隙（面积）的环境下，经过空隙的走漏量占泵总流量的百分比更大。为此，现实工程利用中，对具备节能哀求的泵，应采取恰当的办法（譬喻，采取刚性轴打算– 下降转子挠度，减小耐磨环空隙；采用非金属质料的耐磨环– 减小耐磨环空隙；进步比转速– 增添泵级数，下降压差等）来下降走漏量。

　　KSB公司用于动力行业的双壳体、卧式、多级、可抽芯型离心泵，其内壳体十分怪异意依照转子的挠度停止打算（见图3）。该构造具备或者两大凸起长处：

　　- 制止在煽动、停机及运转（特别是在低转速盘车时）进程直达子与运动零零件之间的打仗磨擦、（咬合）抱轴。迥殊是用于频仍启停的工况，可能大猛进步零零件的利用寿命。

　　恰当的耐磨环空隙、符合的质料及合适的构造是保证泵高效和靠得住运转的根底，本文为泵创造商及泛博用户供给了少许可参照的建媾和经历。