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          螺桿泵

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          壓濾機用泵,選型與比較

          作者:ALMATEC機械制造有限公司產品經理Peter Schüten

          污泥處理

          在許多工業過程中,物質以水狀或“泥漿”形式出現,必須去除其中的液體成分。這可能在生產過程中發生,例如在食用油或酵母溶液的過濾中,但是更多地發生在各行各業生產過程結束階段對廢污泥處理時,涉及了從表面處理到廢水處理等行業。

          因為這類污泥的處理工作是按照重量和體積來計費的,所以對污泥的增稠和干燥利潤特別大。在處理過程中,使用化學制品和/或物理工藝來處理污泥,使其中的物質形成片狀固體。使用石灰乳將污泥pH值調至中性或堿性后,再通過脫水過程將水分離出來,剩余的污泥體積會顯著減少。

          對于此處理方式,最簡單的技術就是利用重力來收集和增稠污泥。但除此之外,還有更顯著更有效的干燥方法和技術,就是使用諸如離心機和蒸發器,或者更常見的廂式壓濾機之類的設備(如圖)。

          廂式壓濾機

          廂式壓濾機中包括多個塑料濾框,它們會在高壓作用下擠壓在一起。在這些濾框內部是中空的濾室,壓濾機因此而得名,濾室周圍是濾布。當施加壓力使污泥進入濾室時,即可在濾室內形成“濾餅”,濾液通過濾布流入排水通道。當所有的濾室完全充滿時,污泥進料停止?,F在可以打開壓濾機并取出固體濾餅。關閉壓濾機后,即可準備進行新的壓濾過程。

          為了填充這些壓濾機,需要過濾材料和壓力。壓力峰值通常在8到15巴之間,壓力大小應該保持均勻,以便在進料期間不破壞絮凝物。還應在進給區域內為絮狀物留出足夠的自由空間。在壓濾過程結束之前,反壓力不斷增大,除此之外,還可能出現一種制約現象,那就是空運行的污泥槽,可能導致用于產生壓力的泵干運轉。

          容積泵

          為了形成壓力,經常使用各種形式的容積泵,其中包括活塞隔膜泵,它們最常用于大型壓濾機。在這些大型昂貴的裝置中,由液壓驅動一個或兩個隔膜,并通過閥門將污泥送入壓濾機。即使用到的是一些小型設備,這些泵也會產生高昂的間接費用,例如用于平衡進料速率的空氣壓力容器、最大壓力監測器或支管。還使用偏心螺桿泵,它們即可用作自調節泵(帶有通過變頻器進行電子控制的電動機),也可用作循環系統(當空氣壓力容器被泵充滿氣體時)。

          當處理大量的污泥時或由于污泥中存在長纖維而不能使用閥門時,這種不用閥門的處理工藝格外有用。然而,它在中小型設備中的應用受到制約,因為它們對磨損和干運行頗為敏感。使用該系統所需的空間也相當大。

          其他類型的容積泵還包括軟管隔膜活塞泵和活塞泵,前者的功能類似于活塞隔膜泵,但其內部是波紋軟管而不是隔膜。后者活塞泵通常產生強烈的脈動,需要持續潤滑。這兩種泵都具有以下特點——簡單的電氣化操作,安裝和維護成本相當高。

          AODD泵

          相比之下,氣動雙隔膜(AODD)泵更易于使用; 它們耐干運行,幾乎無需維護、自吸、自調節,結構極為緊湊。

          在沒有操作員或電子系統的控制或干預時,廂式壓濾機的反壓力,自動調節進料速率。當反壓力隨著濾室填充程度同步增加時,進料速率持續下降。這種效果可用于檢測廂式壓濾機何時充滿。?

          當達到充滿狀態時,泵實際上停止了工作——進給速率為零——或者只是偶爾進行輸送沖程。還可使用壓縮空氣作為驅動力來使隔膜移動,工作效率高,且可形成規則而緩和的循環驅動,使介質平穩地進給。

          增大壓力

          標準的氣動隔膜泵通常受到供氣壓力的限制,這樣的氣壓往往不足以填充壓濾機。 因此,通常需要增大壓力。要達到這一目的,有三種非常不同的技術解決方案:

          ?第一種技術:使用標準泵上的一個隔膜產生額外的壓力。這層隔膜僅被空氣和壓縮空氣包圍,它受到的力通過內部的隔膜連接,被傳送至進料隔膜,使進料隔膜能夠在兩倍壓力的工況下工作。

          這種方法現已很少使用,因為它會引起強烈的脈動,導致進料速率低,而且需要大量的空氣。由于與空氣接觸這一側的隔膜非常敏感,極易斷裂,所以該方法的維修成本也相當高昂。

          ?另一項技術,使用帶有氣壓放大器的標準泵來操作。該氣壓放大器利用增壓的空氣壓力來驅動泵。然而,大多數情況下使用的都是標準泵,限制了該方法的應用。雖然這些泵配有外部增強件,但從技術角度來看,這里所討論的標準泵是針對極低的壓力而設計和制造的,因此它們對于增大應力的承受能力有限。?

          另外,由這些空氣壓力放大器或“增壓器”產生的增強壓力會發生強烈的波動,可能會影響產品的流動。增壓器在維持壓力方面(即在限制壓力過程中)似乎也到了極限。因為使用的設備幾乎總是太小。它們產生所需的最終壓力,但可能需要更長的填充時間。

          ?第三種解決方案,是具有內部壓力轉換裝置的泵。圖2顯示了該技術解決方案——如何使壓縮空氣隨著隔膜一起施加在差壓活塞上。

          表面積通常增大到兩倍或更大,使得壓縮空氣產生的力也相應地增大。這種經過轉換后的力作用在具有增強(雙倍)壓力的進料隔膜上。整個構造的設計既要能適應由最大壓力引起的高應力,也要能適應由典型的研磨性污泥引起的應力。 因此,泵殼由不銹鋼或聚乙烯(PE-UHMW)等材料制成。這種堅韌的材料是維持泵經久耐用的決定性因素(參見下圖的磨損試驗)。

          圖3.基于砂漿過程的磨損因子。

          聚乙烯 = 1(上); 聚丙烯 = 7(中); 鋼= 1.6(下)

          得益于一些有效的措施,使用壓縮空氣為泵提供動力非常有效。泵以最小的密封空間運行,即,必須填充泵的內部空間,而不用于實際的進料過程。因此,泵總是具有足夠的動力儲備來處理大量廢水。

          新一代泵

          隨著新一代高壓氣動隔膜泵的推出,現在又出現了一種技術解決方案,它在壓力轉換泵極為堅固的外殼上,結合設計了一個不發生空氣轉換的部分。 因此,這種形式的泵適用于重載工況下的所有應用,涵蓋了從低進給壓力到高達15 bar(218 psig)的高壓應用。?

          如果用戶在如此高的氣壓下操作泵,無論這樣的高壓是來自外部增壓器還是直接來自壓縮機,他們都可以非常安全、安心地進行工作,因為他們知道泵在結構上的設計完全能夠適應這種壓力范圍,不需要通過外部加固件來維持泵的穩定。

          在這些新型泵上,采用了專門開發的一種集成了金屬芯體的重載隔膜,它們不僅使用壽命長,而且能夠處理重載荷。隔膜的硬化芯體支撐著非常厚的橡膠層。為了傳遞吸力,還采用特殊的織物來加固芯體,這些織物幾乎在任何方向上都不具有彈性。

          此外,這些泵可以與可選的傳感器結合在一起使用,傳感器對隔膜的運動做出響應,便于監視其運動周期。因此,伴隨著全壓力的慢行程頻率,幾乎不觸發信號。如果使用PLC編程來呈現一個會產生形程的時間窗口,那么此時間窗口內不再出現這些罕見信號,就意味著廂式壓濾機內部已被污泥充滿了。

          可以切斷壓縮空氣的供應,并且可以設置信號來提醒操作者清空壓濾機。該方法完全通過物理手段來實現,與敏感的壓力表和廢水水流中的污染傳感器均無關。

          總之,當選擇適用于壓濾機工作的泵時,氣動隔膜泵是首選的解決方案,它有許多頗具特色的優點。具有電子驅動和控制元件的常規容積泵則不具備AODD泵的這些設計特點,包括干運行能力,良好的可控性和無墊圈的機械設計等等,不一而足。

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