Selezione delle pompe per liquami abrasivi: usura, corrosione e fattori di applicazione

Perché i fanghi abrasivi distruggono rapidamente le pompe

Immaginate un impianto di acido fosforico in cui una pompa di trasferimento sposta giorno e notte liquami carichi di gesso. Il primo involucro in acciaio al carbonio si è guastato in sei settimane. La sostituzione, una pompa centrifuga in ferro ad alto contenuto di cromo che funzionava a velocità ridotta, mostrava ancora erosione sulle punte delle pale della girante dopo un anno, ma manteneva la linea in funzione. Questo contrasto riassume il pompaggio di liquami abrasivi: la pompa che si guasta ti dice cosa è andato storto; la pompa che sopravvive ti dice cosa effettivamente richiedeva l'applicazione.

Un impasto abrasivo è una miscela di particelle liquide e solide in cui i solidi sono sufficientemente duri da rimuovere il materiale dalle superfici della pompa durante il flusso. Il meccanismo di usura può essere un impatto ad alto angolo, un’erosione ad angolo basso o un’abrasione da scorrimento, a seconda della dimensione delle particelle, della velocità e della geometria del percorso del flusso. La corrosione spesso accelera il danno indebolendo lo strato superficiale in modo che le particelle possano rimuoverlo più facilmente.

La conclusione è semplice: La scelta efficace di una pompa per liquami abrasivi non consiste nel scegliere una pompa con la parola "liquame" nel nome . Si tratta di adattare la progettazione idraulica, il materiale di usura, la disposizione delle guarnizioni e il margine operativo alla specifica miscela solido-liquido.

Le vere sfide del pompaggio di liquami abrasivi

La maggior parte dei guasti alle pompe nei servizi abrasivi deriva da una piccola serie di problemi ricorrenti. Capirli aiuta a decidere a cosa prestare attenzione durante la selezione.

Questi problemi sono prevenibili, ma solo se si definisce correttamente il liquame prima di scegliere la pompa.

Centrifuga, spostamento positivo o qualcosa nel mezzo?

Una volta definito il liquame, arriva la decisione sul tipo di pompa. La maggior parte dei fanghi abrasivi nei processi chimici e minerari vengono gestiti da pompe centrifughe con involucri extra pesanti, ampi passaggi di flusso e giranti progettate per il passaggio di solidi.

Centrifugal slurry pumps

Le pompe centrifughe per liquami sono il cavallo di battaglia per i liquami a flusso libero con viscosità moderata. Funzionano meglio quando l'obiettivo è un flusso elevato con prevalenza da bassa a media e quando mantenere i solidi in sospensione è più importante del controllo preciso del flusso. Sono disponibili disposizioni orizzontali, verticali e sommergibili. Per le acque madri cariche di cristalli negli evaporatori e nei cristallizzatori, an pompa di circolazione evaporazione cristallizzazione fornisce la circolazione ad alto flusso e a bassa prevalenza che mantiene i cristalli sospesi senza schiacciarli. La bassa velocità di rotazione e gli ampi giochi interni riducono la velocità di impatto che determina l'erosione.

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Pompe volumetriche per liquami tenaci

Quando il liquame è viscoso, sensibile al taglio o presenta un carico di solidi molto elevato, le pompe volumetriche spesso superano le prestazioni delle pompe centrifughe. Forniscono un flusso fisso per giro, il che significa che i solidi non si separano dal liquido all'interno della pompa. A G-type screw pump , ad esempio, può gestire paste spesse e fanghi con solidi morbidi o fini e viene spesso scelto per l'alimentazione della filtropressa o il trasferimento dei fanghi. Il compromesso è che le pompe a vite non gestiscono bene le particelle grossolane e taglienti, quindi una pompa centrifuga rivestita in metallo o in gomma rimane l’opzione migliore per i fanghi minerali altamente abrasivi.

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Per i fanghi chimicamente aggressivi e abrasivi, il materiale di costruzione domina la selezione. A pompa per acque luride resistente alla corrosione con un involucro opportunamente rivestito è in grado di gestire fanghi di scarto acidi o alcalini laddove l'acciaio al carbonio non rivestito si romperebbe rapidamente.

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Parametri di selezione chiave per pompe per liquami abrasivi

Prima di dimensionare una pompa, è necessario quantificare il liquame. La tabella seguente elenca i parametri che hanno il maggiore impatto sulla scelta e sulla durata della pompa.

La densità merita un'attenzione particolare. La maggior parte degli utenti stima la potenza in base all'acqua, quindi aggiunge un fattore di sicurezza. Con un liquame contenente il 30% di solidi in peso, il fabbisogno di potenza della pompa può essere superiore del 20–40% rispetto a quello dell'acqua pulita con la stessa portata e prevalenza. Se il motore è marginale, la pompa rallenterà e ciò aumenta la possibilità di assestamenti e blocchi.

Se il tuo liquame ha una viscosità elevata o una quantità significativa di solidi sospesi, consulta la guida nel nostro articolo su movimentazione di liquami ad alta viscosità con solidi sospesi copre le soglie che vale la pena controllare prima di impegnarsi in una dimensione della pompa.

Materiali e rivestimenti che prolungano la durata della pompa per liquami

La scelta del materiale fa la differenza tra una pompa che dura due anni e una che dura due mesi. Non esiste un unico materiale migliore per ogni impasto abrasivo, ma esiste una logica affidabile per sceglierne uno.

Per particelle grossolane e angoli di impatto elevati, i metalli duri come la ghisa ad alto contenuto di cromo (25% o più di cromo) e la ghisa bianca con strutture in carburo forniscono la migliore resistenza all'erosione. Questi materiali sono fragili, quindi non sono adatti per sezioni sottili o carichi di impatto pesanti. Per particelle fini e angoli di impatto bassi, i rivestimenti elastomerici in gomma naturale, cloroprene o poliuretano sono spesso migliori perché consentono alle particelle di deviarsi elasticamente invece di tagliare la superficie. I rivestimenti in gomma gestiscono bene anche i fanghi a basso pH. Per i fanghi chimicamente aggressivi, le pompe rivestite in fluoropolimero offrono resistenza alla corrosione, ma il rivestimento è più morbido e più vulnerabile agli abrasivi grossolani, quindi è necessario controllare la dimensione e la velocità delle particelle.

Per uno sguardo più approfondito su come la scelta dei materiali influisce sulla sopravvivenza delle pompe in ambienti corrosivi e abrasivi, il nostro articolo su selezione dei materiali per pompe in ambienti corrosivi e abrasivi spiega la stessa logica applicata alle pompe magnetiche.

Strategie di manutenzione per i liquami abrasivi

Nessun materiale dura per sempre in servizio abrasivo. La chiave è prevedere quando l'usura supererà il limite di sicurezza e sostituire le parti prima che causino danni secondari.

Nelle pompe per liquami abrasivi, le parti che si usurano più velocemente sono:

• Pale della girante, in particolare i bordi d'uscita e l'area vicino alle punte delle pale.
• Rivestimenti a spirale o piastre antiusura opposte all'uscita della girante.
• Manicotti dell'albero e superfici della tenuta meccanica esposte a solidi.
• Coperchi aspirazione e boccole premistoppa.

Monitorare le vibrazioni, la corrente del motore e la pressione di scarico. Un aumento graduale della corrente del motore con una diminuzione della prevalenza segnala solitamente un crescente ricircolo interno dovuto all'usura. Un improvviso picco di vibrazione spesso indica una girante bloccata o un cuscinetto danneggiato. Per le pompe a vite, i limiti pratici di limiti di viscosità e solidi delle pompe a vite vale la pena esaminarli quando si valutano le opzioni di cilindrata positiva, poiché l'usura dello statore modifica la curva delle prestazioni nel tempo.

Adatta la pompa al liquame e non il contrario

Le pompe per liquami abrasivi si guastano quando i dati dell'applicazione sono incompleti o la selezione si basa su un nome anziché su una specifica. Inizia con l'impasto liquido: dimensione delle particelle, durezza, concentrazione, densità, viscosità, temperatura, pH e NPSH disponibile. Quindi abbinare il tipo di pompa, il materiale di costruzione, la velocità e il piano di manutenzione. Se il liquame cambia durante il processo, progettare il caso peggiore, non quello medio.

Un produttore di pompe con esperienza di processo può aiutare a tradurre questi parametri in specifiche di pompa realizzabili. Se non sei sicuro di come convertire i dati sui liquami in una disposizione di pompa affidabile, i nostri ingegneri possono esaminare la tua applicazione e consigliare una configurazione che bilanci la durata dell'usura, il costo energetico e la manutenibilità. La giusta combinazione di progettazione idraulica, materiali duri e margine operativo realistico manterrà sotto controllo il funzionamento della linea e il budget di manutenzione.