耐磨環(huán)保護和提高泵的性能

一、前言

泵在冶煉作業(yè)中有著非常重要的作用，是提煉流程的必要設(shè)備。在大型石化提煉廠，有上千臺泵在工作，以保證工廠能夠順利運轉(zhuǎn)。在冶煉作業(yè)中，通常是采用離心泵來取代原有的反向泵和回轉(zhuǎn)泵。制造技術(shù)及冶金學方面的改善，使得離心泵制造成本大幅下降；同時由于泵內(nèi)的移動或轉(zhuǎn)動零件越來越少，使得維修作業(yè)變得越來越簡單。

泵運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)機械問題或是效率降低，就會對整個工廠的生產(chǎn)造成不良影響。耐磨環(huán)可以在泵非正常操作條件下運轉(zhuǎn)時，對泵起到提供保護以及控制液體的回收循環(huán)情況。所以其性能的優(yōu)化十分重要。傳統(tǒng)的耐磨環(huán)是以不同材料的金屬所制造，但是由于金屬材料的特性所限，影響了離心泵整體功能的進一步提升。

二、耐磨環(huán)的作用

耐磨環(huán)的作用，是將泵中轉(zhuǎn)動及靜止的零件，高壓和低壓的部分分隔開。多年來，設(shè)計人員嘗試了不同的材料來取代金屬耐磨環(huán)，以期獲得性能的改善。在美國石油協(xié)會標準(API 610)中，規(guī)定離心泵中必須使用耐磨環(huán)，并且準許使用復合材料來制造這些零件 ，耐磨環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

三、金屬耐磨環(huán)失效原因

當金屬耐磨環(huán)有所接觸時，通常會產(chǎn)生高溫、造成金屬焊接在一起(摩擦焊接)，并造成泵運轉(zhuǎn)不順。這種情況會大幅增加耗電量，造成設(shè)備嚴重損壞，同時可能會使得液體滲漏到大氣中，對現(xiàn)場的工作人員造成傷害。以下情況耐磨環(huán)可能會發(fā)生接觸。

（1）在泵剛起動，液體還沒有流過葉片之前而空轉(zhuǎn)時(尤其是垂直式泵更為嚴重)。

（2）當轉(zhuǎn)動軸變形，轉(zhuǎn)動葉片因為泵內(nèi)壓力突然升高或其他異常情況而偏離轉(zhuǎn)動軸。

（3）在起動或停止期間“慢速轉(zhuǎn)動”時，因為振動而使得套管偏離轉(zhuǎn)動軸。

（4）在低壓蒸汽下、出現(xiàn)氣泡或在處理低密度的液體時。

（5）放射狀軸承失靈，使得耐磨環(huán)彼此接觸時。

四、金屬耐磨環(huán)之外的其他選擇

在了解使用金屬和復合材料零件的實際成本費用之后，有些生產(chǎn)廠商轉(zhuǎn)而使用石墨/金屬合金等替代材料。但是石墨/金屬合金制造的零件脆性太大，耐沖擊性、抗振動和抗強烈撞擊性能差。這些特性使得石墨/金屬合金零件，在運送和安裝的過程中可能會出現(xiàn)斷裂的情況，大幅提高更換組件的成本。

在20世紀80年代中期，DuPontTM杜邦開發(fā)出一種以氟化樹脂為基材，通過特種纖維強化的高性能材料Vespel CR-6100。CR—6100結(jié)合氟化樹脂的抗化學侵蝕及耐高溫性（使用溫度可高達288℃），以及特種纖維的強度與尺寸穩(wěn)定性。
CR—6100材料已被應(yīng)用在西岸純化公司、鋼材研磨、紙張研磨、化學工廠以及食品加工廠等產(chǎn)業(yè)使用的泵中。它取代金屬及其他復合材料，作為泵中的耐磨環(huán)、喉管軸襯和套管軸承，大幅度提升泵的效能。