泥漿泵整體解決方案設計與實施關鍵因素

作者：抽沙泵生產廠家人氣：發表時間：2020-02-11 20:41

泥漿泵是污泥或泥漿抽取和遠程輸送的有效設備。高質量泥漿泵既可以實現一定深度的泥漿抽取，也可以多臺泥漿泵組成系統實現泥漿的抽取和遠程泵送。在工程實際應用中，泥漿泵系統的設計和操作解決方案要考慮很多因素，下面對其中的關鍵因素進行了分析和總結。

1930年，在卡爾古利金礦領域工作時，一位名叫查爾斯·沃曼（Charles Warman）的年輕澳大利亞工程師，發明了一種相比以往的渣漿輸送方案更有效、更可靠的離心泥漿泵，并申請了專利。到1970年代，他建立的公司已成為全球市場的領導者。時至今日，世界各地的泵制造商都在復制沃曼泥漿泵的設計原理。遠洋泵業的泥漿泵產品也參考了沃曼泵的一些獨特的設計理念和配套方式，并加以改進和再組合，形成了比較成熟的產品設計以及整體解決方案。現代泥漿泵的優點在于其耐磨性和易操作維護性。泥漿泵通常在偏遠和惡劣的環境中運行，因此它必須可靠且易于維護。2019年，僅泥漿泵的全球市場就超過了12億美元。然而，總資本和運營支出遠不止于此。

選擇和維護泥漿系統的工程師必須了解泥漿處理的基本原理。泥漿處理問題的后果可能包括停機時間長以及密封區域的泄漏。本文闡述了每位工程師需要了解的關鍵考慮因素，包括管道摩擦損失，固體沉降，還有泥漿泵系統的性能和使用壽命。

什么是泥漿？

在泥漿泵的概念中，“泥漿”是包含固體顆粒的液體。它可能看起來像是厚厚的紅色泥漿，也可能是濃度不高的顆粒泥漿塊，也有可能有十多公分的礫石摻雜其中。離心泵被廣泛用于輸送泥漿，最初的輸送距離很短，但現在也有長達數十甚至數百公里的長管道中使用，遠洋泵業在浙江有幾條輸送距離50-80公里的項目正在進行，工期至2022年，感興趣的客戶可以前往現場考察指導。

泥漿運輸在采礦業中很普遍，是礦物采集加工和洗煤的一部分。固體可以包括原始礦料，或加工到細尾礦的任何東西。泥漿處理的其他應用包括發電，污水，沙子和礫石，甚至是農業工程。

為了簡化分類，輸送的泥漿液通常分為兩種：

一、介質均勻的，也稱為非沉降性泥漿，通常看起來是具有流動性的泥水混合物。一個例子是紅色泥漿，固體顆粒很小，不易沉降，輸送狀態下管道底部的固體濃度通常高于頂部，管道中成子彈頭狀分布。

用于不沉降泥漿設計的方案是將流體建模為非牛頓（也稱為賓漢塑料）流體。如果將這種液體釋放到地面上，它不會像水一樣流動，而是會稍微坍塌（即小幅度散落）。液體坍落度“越小”，其剪切應力和剪切速率值越高，泵送就越困難。

有時候，離心泵也無法處理介質均勻的漿料。一個典型案例就是深錐濃縮機輸送的煤尾礦。在這種情況下，設備工人可以使用比較昂貴的容積泵，也可以使用聯合處置方法，例如將尾礦添加到傳送帶上的粗品中，然后進行尾礦加工提取處理。

二、處理泥漿中還有較大固體，且濃度較高。D50的粒徑通常在0.02毫米到150毫米之間，其中就包含礫石。

處理這種的沉降漿液的方式通常借鑒多年的實操經驗。理論方法不一致，部分原因是這種方式無法為湍流的使用效果進行建模。經驗方法需要大量數據，并取決于以下因素：

· D50粒徑
· 介質比重
· 固體濃度
· 粒徑分布與泵葉輪直徑的比率。

泥漿泵輸送過程中的難點

處理漿料時需要考慮五件事，分別是泥漿泵磨損和腐蝕、泥漿泵的密封、泥漿泵的性能、管道摩擦損失和管道阻塞。

1. 泥漿泵磨損與腐蝕

遠洋泵業生產的泥漿泵最需要考慮的問題是泥漿泵和管道的磨損和腐蝕。對于某些泥漿泵材料，泵殼可能會在幾天內被打穿，這樣會有泥漿泄漏危害環境的后果，并會導致整套流水線工程停工。最初的Warman泥漿泵通過使用加厚的過流鑄件來延長磨損壽命，并通過加入易于更換的襯套來減少停機時間的困擾。

盡管現代的泥漿泵仍具有這些功能，但在開發更具耐磨性的材料方面已付出了巨大的努力。這些包括：

  ·  橡膠和聚氨酯，具有出色的耐腐蝕性和抗氣蝕性能，并在處理細顆粒時降低了磨損。

  ·  硬金屬，例如白口鐵材質和高鉻合金材質，其中一些具有專利保護。這些材料適用于堅硬而尖銳的顆粒，例如用于硬質金屬礦物加工。

  ·  陶瓷由于難以制造且價格昂貴而不太成功，而且一旦有裂紋就被打碎。

另外，在最佳效率流量的70％到110％的區間中，泥漿泵的磨損是最低的。在其他區間內由于流速高或汽蝕加大磨損會更快一些。

2. 泥漿泵密封

泥漿泵的密封也是遠洋泵業工程師需要考慮的問題。其中最便宜，最有效的密封方法是填料密封。但是，這需要添加清潔的填料密封水，在某些情況下取水會有難度。一種替代方法是使用離心軸密封，從而消除了對填料密封水的需求。

遠洋泵業工程師面臨的第二種選擇是使用機械密封，它造價相對昂貴。在停機保養時間上，零件更換方面，機械密封失效成為一項代價高昂的工作，因為更換機械密封的工序中，整個泥漿泵都需要拆卸。因此在選擇機械密封配置時要謹慎。

3. 泥漿泵的性能

遠洋泵業在設計每款泥漿泵時，會發布每個泵的性能曲線，通常都符合GB3216。現場工程師使用這些曲線為他們的應用選擇最合適的泥漿泵型。因為性能曲線的試驗都是以清水為載體，在使用中無論漿液的類型如何，與清水相比，泥漿泵的輸送壓力和效率都會有降低折扣。

對于恒定的輸送漿料，這些降低折扣通常被概括為總壓比（HR）和效率比（ER）。工程師經常使用基于經驗論來估計這些值，在考慮中也參考了部分的意外因素。

4. 管道摩擦損失

與泵送水相比，輸送泥漿時管道摩擦損失會增加。對于沉降淤漿，當管道流為層流而不是湍流時，增加最大。對于均質漿料，可以使用計算公式來計算管道摩擦損失，這些計算公式假定來自Bingham Plastic模型的輸入。在這種情況下，工程師可以使用泥漿流變測試來確定輸入值。

5. 管道堵塞

泥漿泵疏松的所有淤漿，特別是非沉降性淤漿，都會在管道內沉降成固體。可能會發生底部淤積的情況，固體顆粒附著在管道底部并沿管道底部移動，但是如果沉降過多，水流速變慢，管道將阻塞，需要停機檢查。

為阻止管道阻塞，必須要增加漿體的流速，以減少固體沉降的風險。但是，由于摩擦損失與管道速度的平方成正比，因此管道速度太高會導致摩擦損失大，并且需要大型配套動力。設計人員必須謹慎的權衡這些標準。

結束語

本文概述了選擇和操作泥漿泵時的主要注意事項。遠洋泵業的選型工程師會選擇具有足夠功率和壓力的泥漿泵整體解決方案來運輸泥漿，同時還考慮了泵的密封，過流部件的磨損和管道堵塞。施工中工程師也需考慮前期資本成本。他們需要控制好泵和動力設備的尺寸和重量，并考慮整體使用壽命成本。

有效的漿料系統設計需要專家的建議。遠洋泵業設計師團隊具有豐富的泥漿運輸經驗，并樂于提供協助。詳詢：18605381019。

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