Bơm hóa chất được định nghĩa là những người có ứng dụng chế tạo, sử dụng hoặc thải bỏ hóa chất. Chúng được thiết kế và chế tạo từ các vật liệu có thể chịu được các chất với mức độ nhớt, ăn mòn và mài mòn khác nhau. Một số máy bơm hóa chất cũng là máy bơm định lượng, cung cấp khả năng đo và kiểm soát dòng chảy cho các ứng dụng đòi hỏi khối lượng hóa chất chính xác.
Bơm hóa chất có ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ ứng dụng công nghiệp nói chung đến dầu khí, nhà máy bia và nhà máy chưng cất, chất bán dẫn và các ngành khác. Biểu đồ sau cho biết các ngành công nghiệp dành cho hơn 12.000 người dùng bộ lọc SpecSearch ® tham số của IEEE GlobalSpec cho máy bơm hóa chất từ năm 2012 đến 2016.
Chọn bơm hóa chất chính xác liên quan đến nhiều biến. Sổ tay bơm và phần mềm chuyên dụng có thể hỗ trợ đặc điểm kỹ thuật bơm. MSDS hóa học và dữ liệu tương thích cũng có thể được yêu cầu. Bước đầu tiên trong việc lựa chọn bơm hóa chất là sự hiểu biết đúng đắn về các yêu cầu ứng dụng và các đặc tính của phương tiện hóa học cùng với việc chọn máy bơm có thông số kỹ thuật để thực hiện nhiệm vụ. Đồ họa sau đây liệt kê một số tiêu chí chính cần xem xét trong quá trình lựa chọn bơm hóa chất.
vật liệu xây dựng
Một trong những tiêu chí quan trọng nhất để xem xét là phương tiện hóa học được bơm. Các vật liệu được sử dụng để xây dựng máy bơm phải tương thích với môi trường hóa học. Ăn mòn là một mối quan tâm lớn với nhiều hóa chất. Các axit như axit sulfuric và axit hydrochloric đặc biệt ăn mòn. Ngoài axit, các hóa chất gây ra vấn đề ăn mòn ở các mức độ khác nhau là clo, dung dịch kiềm và nước. Phải cẩn thận để chọn một máy bơm được sản xuất từ vật liệu tương thích với môi trường hóa học.
Vật liệu bơm có thể được phân thành hai loại chính Kim loại và phi kim loại. Bơm kim loại có thể được phân loại thêm là kim loại màu hoặc kim loại màu. Máy bơm làm bằng gang, sắt dễ uốn hoặc thép carbon có thể được sử dụng với một số hóa chất, nhưng hầu hết các bơm hóa chất kim loại được sản xuất từ thép không gỉ, hợp kim niken hoặc vật liệu kỳ lạ như titan để chống ăn mòn. Vật liệu phi kim loại có thể được phá vỡ như cao su (cả tự nhiên và tổng hợp), nhựa, gốm sứ, thủy tinh, v.v ... Tất cả các vật liệu phi kim loại này có ứng dụng làm vật liệu bơm cho vật liệu ăn mòn, đặc biệt là nhựa.
Ngoài phương tiện hóa học và vật liệu xây dựng máy bơm, những thông số kỹ thuật nào khác quan trọng nhất đối với các kỹ sư khi lựa chọn máy bơm hóa chất?
Trong một đánh giá gần đây về các lựa chọn của hơn 12.000 kỹ sư hoặc người dùng truy cập vào bộ lọc tham số SpecSearch của Chemical Pump trên IEEE GlobalSpec để khám phá hoặc tìm máy bơm hóa chất cho các ứng dụng của họ, chúng tôi đã tìm thấy:
54 phần trăm các lựa chọn thông số kỹ thuật là cho các thông số kỹ thuật hiệu suất số (lưu lượng xả tối đa, áp suất xả tối đa, kích thước xả, v.v.)
33 phần trăm lựa chọn thông số kỹ thuật là loại bơm (ly tâm, màng ngăn, định lượng, v.v.)
Theo người dùng của IEEE GlobalSpec, việc lựa chọn thông số kỹ thuật và hiệu suất bơm phù hợp là tiêu chí quan trọng nhất khi chỉ định máy bơm hóa chất. Theo đánh giá năm 2010 đến 2016 về tìm kiếm bơm hóa chất, đặc điểm kỹ thuật hoặc hiệu suất phổ biến nhất được tìm kiếm bởi các kỹ sư và người mua kỹ thuật sử dụng tìm kiếm tham số SpecSearch là lưu lượng xả tối đa. Sau lưu lượng xả tối đa, áp suất xả tối đa (đầu) có mức sử dụng cao nhất tiếp theo, tiếp theo là kích thước đầu vào, kích thước xả và nhiệt độ phương tiện, tương ứng.
Một máy bơm có kích thước không chính xác có thể dẫn đến các vấn đề vận hành trong hệ thống truyền chất lỏng bơm. Khi được chỉ định chính xác, hầu hết các máy bơm hơi quá khổ do hệ số an toàn tích hợp; tuy nhiên, một máy bơm quá khổ có thể khiến động cơ bị tải nhẹ (dưới 50 phần trăm toàn tải) trong quá trình vận hành. Một động cơ AC tải nhẹ sẽ tạo ra hệ số công suất thấp hơn, tăng chi phí vận hành. Các ước tính của ngành công nghiệp xử lý chỉ ra rằng giá liên quan đến việc sử dụng máy bơm quá khổ là đáng kinh ngạc và khiến các công ty tốn hàng tỷ đô la mỗi năm. Việc sử dụng nhiều nhà thầu là một yếu tố góp phần, với mỗi nhà thầu tạo ra các thông số kỹ thuật riêng của họ. Vào thời điểm nhà thầu cuối cùng tham gia, các yêu cầu về năng lực cảm nhận có thể thay đổi lớn so với năng lực thực tế cần thiết, gần giống với trò chơi thời thơ ấu của điện thoại.
Ngoài chi phí, quá khổ một máy bơm có ý nghĩa bổ sung, chẳng hạn như rung quá mức, hỏng ổ trục sớm, tăng nhiệt độ vận hành và các vấn đề xâm thực.
Việc nhấn mạnh một máy bơm hóa chất cũng có thể là một mối quan tâm, đặc biệt là trong một số loại máy bơm nhất định, chẳng hạn như máy bơm khoang tiến bộ. Lưu lượng của bơm khoang tiến bộ được xác định bởi kích thước của khoang. Một máy bơm không có kích thước nhỏ với khoang nhỏ hơn cần bơm nhanh hơn, điều này có thể gây căng thẳng cho các bộ phận của máy bơm và dẫn đến giảm khả năng hút, tăng hao mòn và hỏng sớm.
Tốc độ dòng chảy, hoặc xả, là một chức năng của đầu và được xác định như sau:
Q = (3960 x WHP) / H
Trong đó: Q = tốc độ dòng chảy (xả); WHP = mã lực nước; H = đầu (áp suất chênh lệch)
Các yếu tố khác để định cỡ bơm là công suất cần thiết để vận hành bơm và đầu hút ròng dương (NPSH).
NPSH = V 2 / 2g + p / SW - p v / SW
Trong đó: NPSH = đầu hút ròng dương; V = vận tốc của chất lỏng hoặc chất lỏng; p = áp suất đầu vào của bánh công tác; p v = áp suất hơi của chất lỏng hoặc chất lỏng; SW = trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc chất lỏng; g = gia tốc trọng trường
Loại bơm hóa chất
Sau khi chọn vật liệu xây dựng phù hợp để tương thích với môi trường hóa học và định cỡ bơm cho các thông số vận hành, bước tiếp theo là chọn loại bơm. Nhiều loại máy bơm khác nhau có sẵn để lựa chọn cho các ứng dụng hóa học.
Máy bơm ly tâmlà máy bơm được sử dụng thường xuyên nhất trong ngành hóa chất. Chúng là loại bơm hóa chất phổ biến nhất vì tính đơn giản và hiệu quả của thiết kế và vận hành, điều này cũng khiến chúng rẻ hơn so với các loại máy bơm khác. Họ sử dụng một hoặc nhiều cánh quạt trong vỏ bơm tròn để di chuyển chất lỏng qua hệ thống. Các cánh quạt tạo ra dòng chảy bằng một trong ba hành động: dòng trục, dòng xuyên tâm hoặc dòng hỗn hợp. Bơm lưu lượng dọc trục nâng chất lỏng theo hướng song song với trục cánh quạt, hoạt động về cơ bản giống như chân vịt. Áp lực được phát triển toàn bộ bởi tác động đẩy của các van cánh quạt. Bơm lưu lượng dọc trục được đặc trưng bởi lưu lượng cao và áp suất thấp. Bơm lưu lượng dọc trục tăng tốc chất lỏng qua trung tâm của bánh công tác và ra dọc theo các cánh của bánh công tác ở góc bên phải (triệt để) đến trục bơm. Áp lực được phát triển toàn bộ bởi lực ly tâm. Bơm lưu lượng hướng tâm được đặc trưng bởi áp suất cao và lưu lượng thấp. Bơm lưu lượng hỗn hợp đẩy chất lỏng ra khỏi trục bơm ở góc lớn hơn 90 độ. Áp lực được phát triển một phần bởi lực ly tâm và một phần do tác động nâng của bánh công tác. Bơm lưu lượng hỗn hợp kết hợp các đặc tính từ cả bơm lưu lượng hướng trục và hướng tâm, với lưu lượng trung bình và áp suất trung bình.
Tất cả các loại máy bơm ly tâm đều tạo ra chân không, hút chất lỏng đến bánh công tác bằng cách hút. Bánh công tác tạo ra vận tốc chất lỏng và vỏ buộc chất lỏng xả ra khỏi bơm, chuyển đổi vận tốc thành áp suất. Điều này được thực hiện bằng cách bù đắp cho bánh công tác trong vỏ và bằng cách duy trì một khoảng trống gần giữa bánh công tác và vỏ ở vùng nước. Bằng cách buộc chất lỏng đi qua mà không cần tách nó, máy bơm ly tâm có thể đạt được tốc độ dòng chảy rất cao.
Các loại bơm quay được sử dụng cho các ứng dụng hóa học bao gồm bơm bánh răng, bơm trục vít, bơm cánh gạt quay và bơm piston, tất cả đều là loại bơm chuyển tích cực. Bơm chuyển tích cực được thiết kế để di chuyển chất lỏng ở tốc độ ổn định thông qua một hệ thống. Những máy bơm này hiệu quả hơn so với máy bơm ly tâm trong việc xử lý chất lỏng có độ nhớt cao và áp suất hơi thấp, chảy ở tốc độ thấp hơn và tạo ra nhiều sức cản hơn.
Bơm bánh răng sử dụng các bánh răng xen kẽ để bơm các loại chất lỏng khác nhau. Thông thường, một thiết bị là người lái xe và cái còn lại là tự do. Bơm trục vít có một hoặc nhiều ốc vít để truyền chất lỏng hoặc vật liệu cùng với một trục. Bơm trục vít Archimedes là một ví dụ vẫn được sử dụng trong các ứng dụng thủy lợi và nông nghiệp. Bơm cánh gạt quay tạo ra các vùng áp suất thấp bằng cách di chuyển chất lỏng bằng cách sử dụng cụm cánh quạt quay trong buồng bơm. Thông thường, có hai hoặc nhiều van quay di chuyển chất lỏng từ đầu vào đến đầu ra. Bơm pít-tông pittông chuyển động tích cực sử dụng pít-tông để di chuyển phương tiện qua buồng hình trụ. Bơm piston có thể cung cấp áp suất bơm cao và có khả năng xử lý chất lỏng nhớt.
Bơm màng là máy bơm dịch chuyển tích cực di chuyển các chất khí, chất lỏng hoặc hỗn hợp khí-lỏng thông qua một màng ngăn đối ứng. Chúng không có bất kỳ thành phần hao mòn bên trong do thiết kế màng đơn giản, làm cho chúng trở thành máy bơm có độ tin cậy cao. Họ cũng không yêu cầu niêm phong hoặc bôi trơn dầu trong đầu bơm, do đó không có khả năng rò rỉ hơi dầu hoặc nhiễm bẩn của phương tiện được xử lý. Bơm màng đơn giản bao gồm một màng ngăn, buồng chuyển vị, hai van và cơ cấu lái. Màng loa được làm bằng vật liệu linh hoạt và phải được kiểm tra tính tương thích với hóa chất được bơm. Nó được niêm phong ở vị trí giữa bên của buồng dịch chuyển và một mặt bích kèm theo. Thể tích của buồng lớn hơn một chút so với những gì cơ hoành có thể thay thế.
Bơm tuabin tái sinh , còn được gọi là bơm xoáy hoặc bơm ngoại vi, sử dụng cánh quạt giống như tuabin với răng định hướng triệt để để di chuyển chất lỏng. Bơm tuabin kết hợp áp suất xả cao của dịch chuyển tích cực hoặc bơm ly tâm nhiều tầng với hoạt động linh hoạt của bơm ly tâm. Không giống như hầu hết các
máy bơm hóa chất ly tâm, tốc độ dòng chảy của máy bơm tuabin không thay đổi lớn với những thay đổi lớn về áp suất. Chúng được ưa thích trong các ứng dụng mà mong muốn đầu cao, lưu lượng thấp và thiết kế nhhỏ gọn nhưng không phù hợp với hỗn hợp chất lỏng rắn. Khi sử dụng bơm tuabin cho hóa chất, độ hở bên trong phải đủ để tránh cọ xát, làm giảm hiệu quả.
Chứng nhận bơm hóa chất
Một số ngành và ứng dụng có mã, tiêu chuẩn và quy định cụ thể cần phải được đáp ứng. Trong một số trường hợp, một máy bơm phải đáp ứng hoặc được chứng nhận theo các tiêu chuẩn này (ASME, ANSI, API, NACE, v.v.) trước khi nó có thể được sử dụng trong một số nồi hơi, bình áp lực, nhà máy lọc dầu, hạt nhân hoặc các ứng dụng quan trọng khác.
