装置を設計する際には、設計機関はポンプの目的と性能を決定し、ポンプの種類を選択する必要があります。この選択は、まずポンプのタイプと形式から始める必要があります。それでは、ポンプを選択するにはどのような原則を使用する必要があるのでしょうか?根拠は何ですか？
ポンプの選定基準
ポンプの選択の基準は、プロセスの流れと給排水の要件に基づいて、送液量、装置揚程、液体特性、パイプラインのレイアウト、運転条件の 5 つの側面から検討する必要があります。
1. 流量
流量はポンプを選択する際の重要な性能データの 1 つであり、装置全体の生産能力と吐出能力に直接関係します。たとえば、設計機関はプロセス設計においてポンプの通常、最小、最大流量を計算できます。ポンプ選定の際は常用流量を考慮した最大流量を基準とします。最大流量がない場合は、通常、通常流量の1.1倍を最大流量として使用できます。
2. 頭
デバイスシステムに必要な揚程も、ポンプの選択における重要な性能データです。通常、余白を5%-10%拡大した後の頭部が選択に使用されます。
3. 液体の性質
液体の特性には、液体媒体の名前、物理的特性、化学的特性、その他の特性が含まれます。物理的特性には、温度 c、密度 d、粘度 u、固体粒子の直径、媒体中のガス含有量などが含まれます。これには、システム ヘッド、有効キャビテーション マージンの計算、および適切なポンプの種類が含まれます。化学的特性は、主に化学的腐食性と液体媒体の毒性。これは、ポンプの材質とどのタイプのシャフト シールを選択するかを選択するための重要な基礎となります。
4. パイプラインの配置条件
装置システムの配管配置条件とは、送液高さ、送液距離、送液方向、吸込側最低液面、吐出側最高液面等のデータと配管仕様およびその長さを指します。システムの揚程を計算し、キャビテーションマージンを確認するために、材料、管継手の仕様、数量などを確認します。
5. 動作条件
運転条件には、液運転T、飽和蒸気力P、吸入側圧力PS（絶対）、吐出側容器圧力PZ、高度、周囲温度、断続運転か連続運転か、運転条件など多くの内容が含まれます。ポンプの位置は固定または可動です。
石油および化学産業は国家経済において非常に重要な位置を占めています。重要なサポート機器として、化学プロセスポンプもますます注目を集めています。化学媒体の複雑な特性と環境保護への要求の高まりにより、ケミカルポンプを選択する際にはどのような点に注意を払う必要がありますか?
01. 腐食の影響
腐食は常に化学装置の最も厄介な危険の 1 つです。注意を怠ると、少なくとも機器の破損、最悪の場合は事故や災害を引き起こす可能性があります。関連統計によると、化学装置の損傷の約 60% は腐食によって引き起こされます。したがって、ケミカルポンプを選択するときは、まず材料選択の科学的性質に注意を払う必要があります。
ステンレスは「万能素材」であると誤解されがちです。媒体や環境条件に関係なく、ステンレス鋼を使用することは非常に危険です。以下は、一般的に使用されるいくつかの化学媒体の材料選択の重要なポイントについての説明です。
1. 硫酸
硫酸は強力な腐食性媒体の 1 つとして、幅広い用途を持つ重要な工業原料です。硫酸の濃度と温度が異なると、材料の腐食に大きな違いが生じます。濃度80%以上、温度80度未満の濃硫酸に対しては、炭素鋼や鋳鉄は耐食性が良好ですが、高速で流れる硫酸には適さず、用途には適しません。ポンプやバルブなどの材料。
304 (0Cr18Ni9) や 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti) などの通常のステンレス鋼も、硫酸媒体としての用途は限られています。そのため、硫酸を輸送するためのポンプやバルブは、通常、高シリコン鋳鉄（鋳造や加工が難しい）や高合金ステンレス鋼（合金20）で作られています。フッ素樹脂は耐硫酸性に優れているため、フッ素ライニングポンプ（F46）を使用すると経済的です。同社の適用製品には、IHFフッ素ライニングポンプ、PF（FS）高耐食渦巻ポンプ、CQB-Fフッ素樹脂マグネットポンプなどがあります。
2. 塩酸
ほとんどの金属材料（各種ステンレス鋼材料を含む）は塩酸腐食に耐性がなく、モリブデン含有高ケイ素鉄は50度以下、30％以下の塩酸にしか使用できません。金属材料とは対照的に、ほとんどの非金属材料は塩酸に対して優れた耐食性を備えているため、塩酸の輸送にはライニング付きゴムポンプやプラスチックポンプ（ポリプロピレン、フッ素樹脂など）が最適です。同社の適用製品は、IHFフッ素ライニングポンプ、PF（FS）強耐食渦巻ポンプ、CQポリプロピレン製マグネットポンプ（またはフッ素樹脂製マグネットポンプ）などです。
3. 硝酸
一般に、ほとんどの金属は硝酸で急速に腐食し、破壊されます。ステンレス鋼は最も広く使用されている耐硝酸性材料です。室温であらゆる濃度の硝酸に対して良好な耐食性を示します。モリブデン含有ステンレス鋼 (316、316L など) は、硝酸に対する耐食性が通常のステンレス鋼 (304、321 など) より優れていないだけでなく、場合によってはさらに劣ることもあります。
高温硝酸の場合、通常はチタンやチタン合金の材質が使用されます。同社の適用製品には、304製DFL(W)Hケミカルポンプ、DFL(W)PHシールドケミカルポンプ、DFCZプロセスポンプ、DFLZP自吸式ケミカルポンプ、IHケミカルポンプ、CQBマグネットポンプなどが含まれます。
4. 酢酸
有機酸の中で最も腐食性の強い物質の一つです。通常の鋼は、あらゆる濃度および温度の酢酸中で著しく腐食されます。ステンレス鋼は耐酢酸性に優れた素材です。モリブデン含有 316 ステンレス鋼は、高温および希酢酸蒸気にも使用できます。高温、高濃度の酢酸やその他の腐食性媒体などの厳しい要件には、高合金ステンレス鋼またはフッ素樹脂ポンプを選択できます。
5. アルカリ（水酸化ナトリウム）
鋼は、80度以下、濃度30%以内の水酸化ナトリウム溶液中で広く使用されています。未だに100度75％以下の普通鋼を使っている工場も多い。腐食は増えますが経済的です。
通常のステンレス鋼には、アルカリ溶液に対する耐食性において鋳鉄に比べて明らかな利点はありません。少量の鉄を培地に添加できる限り、ステンレス鋼は推奨されません。高温のアルカリ溶液には、チタンおよびチタン合金または高合金ステンレス鋼が主に使用されます。当社の一般的な鋳鉄製ポンプは、室温で低濃度のアルカリ溶液に使用できます。特別なご要望がある場合には、各種ステンレス製ポンプやフッ素樹脂製ポンプも使用可能です。
6. アンモニア（水酸化アンモニア）
ほとんどの金属および非金属は、液体アンモニアおよびアンモニア水（水酸化アンモニア）中でわずかに腐食しますが、銅および銅合金のみが使用に適していません。同社の製品のほとんどは、アンモニアおよびアンモニア水の輸送に適しています。
7. ブライン（海水）
塩化ナトリウム溶液、海水、塩水中での普通鋼の腐食速度はそれほど高くないため、一般にコーティング保護が必要です。さまざまな種類のステンレス鋼も均一腐食速度は非常に低いですが、塩化物イオンによる局部腐食を引き起こす可能性があり、通常は 316 ステンレス鋼の方が優れています。同社のケミカルポンプは全タイプ316種類の材料で構成されている。
8. アルコール、ケトン、エステル、エーテル
一般的なアルコール媒体にはメタノール、エタノール、エチレングリコール、プロパノールなどが含まれ、ケトン媒体にはアセトン、ブタノンなどが含まれ、エステル媒体にはさまざまなメチルエステル、エチルエステルなどが含まれ、エーテル媒体にはメチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテルなどが含まれます。 、など、基本的には腐食性がなく、一般的に使用されている材質が使用できます。選択するときは、媒体の特性と関連する要件に基づいて合理的な選択を行う必要があります。
また、ケトン、エステル、エーテルは多くの種類のゴムに可溶であるため、シール材の選択を間違えないように注意してください。
02. 他の要因の影響
一般に、産業用ポンプのプロセス流量ではパイプライン システム内の漏れは無視できますが、流量に対するプロセスの変化の影響を考慮する必要があります。農業用ポンプが水の輸送に開水路を使用する場合、漏れと蒸発も考慮する必要があります。
圧力：吸入タンク圧力、排水タンク圧力、パイプラインシステム内の圧力差（損失水頭）。
パイプライン システム データ (パイプの直径、長さ、パイプライン付属品の種類と数、吸引タンクから圧力タンクまでの幾何学的高さなど)。
必要に応じて、デバイスの特性曲線も描く必要があります。
03. パイプラインの影響
パイプラインを設計および配置する際には、次の事項に注意する必要があります。
(1) パイプライン径の合理的な選択。パイプライン径が大きいと、同じ流量でも液体の流速が小さくなり、抵抗損失が小さくなりますが、価格が高くなります。パイプラインの直径が小さいと、抵抗損失が急激に増加し、選択したポンプの揚程が増加し、出力が増加し、コストと運転費が増加します。したがって、技術的、経済的観点から総合的に検討する必要がある。
(2) 吐出配管及びその配管継手は、耐圧力を考慮してください。
(3) パイプラインは可能な限り真っ直ぐに配置し、パイプライン内の付属品の数とパイプラインの長さを最小限に抑える必要があります。回転が必要な場合、エルボの曲げ半径はパイプラインの直径の 3 ～ 5 倍とし、角度はできるだけ大きくする必要があります。
(4) ポンプの吐出側にはバルブ（ボールバルブ、ストップバルブ等）、逆止弁を設置してください。バルブはポンプの動作点を調整するために使用されます。逆止弁により、液体逆流時のポンプの逆流を防止し、ポンプのウォーターハンマーを防ぐことができます。 （液が逆流すると大きな逆圧が発生し、ポンプが破損する恐れがあります）
04. 流頭の影響
流量の決定
(1) 製造工程で最小流量、通常流量、最大流量が指定されている場合は、最大流量を考慮する必要があります。
(2) 製造工程上、通常の流量のみを与える場合には、ある程度のマージンを考慮する必要があります。
ns100 大流量および低ヘッドポンプの場合、流量マージンは 5%、ns50 小流量および高ヘッドポンプの場合、流量マージンは 10%、50 ns 以下、100 ns 以下のポンプの場合、流量マージンは 10% です。マージンも 5% ですが、ポンプの品質が悪く、動作条件が悪い場合、流量マージンは 10% にする必要があります。
(3) 基礎データが重量流量のみを示している場合は、体積流量に換算する必要があります。
05、温度の影響
高温媒体の輸送では、ポンプの構造、材料、補助システムに対してより高い要件が課されます。さまざまな温度変化下での冷却要件と、同社の該当するポンプの種類について説明します。
(1) 媒体温度が 120 度以下の場合、通常は特別な冷却システムは設置されず、主に媒体自体が潤滑と冷却に使用されます。 DFL(W)Hケミカルポンプ、DFL(W)PHシールドケミカルポンプと同様に（シールドモータの保護レベルは90度を超えるとHレベルとなります）。
DFCZ普通型およびIHケミカルポンプはサスペンション構造により上限温度140度～160度に達します。 IHFフッ素ライニングポンプの最高動作温度は200度に達することがあります。 CQB の通常の磁気ポンプのみ、動作温度が 100 度を超えません。結晶化しやすい媒体や粒子を含む媒体の場合は、シール面のフラッシング パイプラインを提供する必要があることに注意してください (インターフェースは設計中に予約されています)。
(2) 120 度を超え 300 度以内の媒体の場合、通常、ポンプ カバーに冷却室を設ける必要があり、シール室も冷媒に接続する必要があります (両端メカニカル シールを設ける必要があります)。冷却剤が媒体に浸透できない場合は、媒体自体を冷却してから接続する必要があります (これは単純な熱交換器によって実現できます)。
現在、当社ではDFCZ化学プロセスポンプ、GRG高温パイプラインポンプ、HPK熱水循環ポンプ(開発中)を選定しております。また、CQB-G高温用磁気ポンプは280度以内の高温媒体にも使用可能です。
(3) 300 度を超える高温媒体の場合、ポンプヘッドを冷却するだけでなく、サスペンションベアリングチャンバーにも冷却システムを装備する必要があります。ポンプ構造はセンターサポート型が一般的です。メカニカルシールはメタルベローズタイプが望ましいが、価格が高い（通常のメカニカルシールの10倍以上）。現在、同社は 420 度の温度に達することができる DFAY 遠心オイル ポンプのみを保有しています (開発中)。
06. シール性能の影響
漏れのないことは化学機器の永遠の追求です。この要件により、磁気ポンプやシールド ポンプの用途が増加しています。しかし、磁気ポンプ隔離スリーブやシールドポンプのシールドスリーブの寿命、材料の孔食問題、静的シールの信頼性など、真に漏れをゼロにするまでにはまだ長い道のりがあります。 . ここで、シーリングについての基本的な情報を簡単に紹介します。
シール形状
静的シールには通常、シール ガスケットとシール リングの 2 つの形式しかなく、O リングが最も広く使用されているシール リングです。
ケミカルポンプのダイナミックシールにはパッキンシールはほとんど使用されず、主にメカニカルシールが使用されます。メカニカルシールはシングルエンド型とダブルエンド型、バランス型とアンバランス型に分けられます。バランス型は高圧媒体（通常1.0MPa以上の圧力を指します）のシールに適しています。ダブルエンドメカニカルシールは、主に高温、結晶化しやすい、粘性のある、粒子を含む有毒な揮発性媒体に使用されます。ダブルエンドメカニカルシールではシールキャビティに隔離液体を注入する必要があり、その圧力は一般に中圧よりも0.07~0.1MPa高くなります。
シール材
ケミカルポンプの静電シールの材質はフッ素ゴムが一般的ですが、特殊な場合にはポリテトラフルオロエチレン材質が使用されます。メカニカルシールの動的リングと静的リングの材料構成はより重要であり、超硬合金に対しては最適ではありません。価格が高いのも一面であり、両者に硬度差がないのは合理的ではないので、媒体の特性に応じて使い分けるのがベストです。
(注: アメリカ石油協会の API 610 第 8 版には、付録 D にメカニカル シールと配管システムの一般的な構成に関する詳細な規定が記載されています)
05. 粘度の影響
媒体の粘度はポンプの性能に大きな影響を与えます。粘度が増加すると、ポンプの揚程曲線が減少し、それに応じて最適作動状態の揚程と流量が減少しますが、出力が増加するため、効率が低下します。