起因源自上周接到的一个项目,水质工艺神马的就不多说了,单说其中1台泵:流量260m3/h,扬程40m,材质304。
起初,拿到这个参数,觉得很简单——流量不算离谱,扬程又不高,材质也常规。选一台卧式离心泵就好了呗,杭州某上市品牌(就不给他们打广告了),又便宜又好用。
岂料,老板特意交代,不要选冲压的泵,选铸造的。
然后,我就晕圈了,以前只关注过流量、扬程、材质这些水处理工艺参数,从未留意过泵的制造工艺。
本着学无止境的态度开此贴,和众坛友聊聊泵的选型,以及那些被我们忽略的东西。想到哪就聊到哪,不求系统、全面,但求干货满满,盼广大坛友多多参与。
01
泵应该是水处理中最常用到的设备了吧,因为不可能所有的项目都靠重力自流。
另外,对于有些工艺来说,比如膜工艺,其本身就需要泵来提供驱动压。
因此,泵的重要性不言而喻。
根据作用原理和结构形式,泵可以分为:
离心泵、柱塞泵、隔膜泵、转子泵、叶片泵,等等。
回到开始,什么是铸造?什么又是冲压?
度娘告诉我:
(1)铸造是将原材料融化让其在成型模具中自然成型
(2)锻造是将原材料加热到一定温度然后使用工具锻打成型
(3)冲压是将原材料用合适的冲压模具冲压成型
泵厂家告诉我:
所有端吸泵,无论谁家生产的,都是铸造的,因为泵壳流道复杂,靠锻造或冲压实现不了。
我来翻译一下度娘的话:
(1)铸造:材料——化成水儿——浇到模具里——成型
(2)锻造:材料——加热——打——成型
(3)冲压:材料——打——成型
根据我的翻译(理解)再做延伸,再结合经验验证下。
铸造:
感觉更厚重,更结实,用料足;
相应的,加工周期长,不利于备货;
模具开的够大,泵体就可以做的够大;
当然咯,价格也相对较高。
锻造/冲压:
感觉比较轻,外观可以处理得比较光滑美观;
相应的,加工周期短,可做标准化,利用库存备货;
体量不宜做得很大,猜测是加工难度和成本原因;
当然咯,价格相对较实惠。
举几个栗子!
铸造泵:
以美国某品牌PWT系列、杭州某品牌NIS系列为代表的单级端吸离心泵。
如图:
继续铸造和冲压的话题,以离心泵叶轮为例。
4
铸造:原材料-模具-毛坯-应力消除-二次加工(打磨、切削等)
冲压:板材-模具-叶轮片-焊接
由于制造工艺的不同,导致了:
铸造泵在事实上属于“订制”泵,模具铸造出来的只是毛坯,真正成为零件还要进行二次加工。比如对外观打磨、比如对叶轮进行切削以满足不同流量、扬程的需求。
因此,不利于备货。此外,由于毛坯到加工之间,还需要时间进行应力消除,就好比喷漆之后要有时间等油漆干。因此,货期会比较长。
冲压泵则比较容易实现标准化,模具冲出来的就是零件,然后把各种零件通过焊接、紧固等手段组装在一起。因此,备货容易、货期较短。
另外,同样是铸造泵,铸铁和不锈钢的模具是不一样的。原因是两类材质的熔点、膨胀系数等特性不同。通常,铸铁泵用砂模,不锈钢泵的铸造模具没记住。
02
单纯论述有点儿枯燥哈,继续说故事。
老板不是说要选铸造泵么,咨询过泵厂家之后,得知所有端吸泵都是铸造的。
那么好办了,参数都有了,端吸泵也锁定了,找几个牌子询价比价呗。
然后问了2国产2进口,共4个牌子,整理成表格发给老板看,加上老板自己问的1家。
原以为剩下的就是简单的5选1了。其实所谓的5选1,由于3家货期实在太长,实际上只是2选1的事情。
没想到,吃过午饭,老板突然跑来问我,电机是多少转的?
说是他自己问的那家,选了1450rpm的电机,总价比我问的那家贵了40%左右。
照理说两家都是国产牌子,主打产品类似,连工厂都在一个城市,价位不至于差那么多,差4%还合理,但40%啊胖友们!
那么,问题来了,到底是什么原因导致两家价格差异这么大呢?
坛友A:流量与转速基本成正比,你询的是2900转的泵,你老板询的1450转的泵。同样流量扬程下,你老板询的那台泵要大好多呢。
坛友B:应该是水泵级数不一样吧,级数高了转的慢。
我想说的是:意思对了,措辞不严谨。
应该是电机极数,而且是这个“极”,电极的极,也是南北极的极。
水泵的级数,是这个“级”,级别的级,这个“级”和转速没有关系,和扬程有关。
坛友:选泵这活,还真不简单。
以前主要做纯水,常用的大多是轻型泵,也就是锻造的泵。
现在主打污水,大部分选铸造泵,耐磨呀。
所谓转数,一般跟扬程有关,同样级数,高扬程的泵,很少有低转数的。转数越高,泵越容易损坏。
价格差异,跟选用的配件有很大关系,比如轴封,国产跟进口货,要差几倍。
双手赞同!另外,补充说明2点:
1、对于离心泵而言,转速不仅和扬程有关,而且和流量有关,这是泵的结构、原理决定的;
2、对于柱塞泵而言,转速和扬程基本无关,而只和流量有关,这也是泵的结构、原理决定的。(注:柱塞泵属于容积泵的类型。容积式泵是指利用泵缸内容积的变化来输送液体的泵。如往复泵、转子泵、等。理论上,容积泵的扬程可以是无限大。但实际上,受泵体材料、动力等因素影响,扬程有一定限制。容积泵使用时,千万不能把出口阀门关死,否则后果自己脑补)
3、流量、扬程无可厚非是选泵的重要数据之一,但是要想真正选个最合适泵,我们还应该了解清楚液体的性质,输送不同性质的流体,对泵的材质要求是不相同的。比如粘度高的液体,对泵的扬程影响是非常大的,一般建议采用螺杆泵。
先简单普及下电机极数和转速的关系(至于极数的概念,感兴趣的自行百度):
电机的极数与电机的同步转速成反比,即电机极数越多,转速越低。
2极的电机的同步转速为3000r/min;
4极的电机的同步转速为1500r/min;
6极的电机的同步转速为1000r/min ;
8极的电机的同步转速为750r/min。
基于离心泵的结构原理,在泵壳一定的情况下,电机转速越快,则相应流量越大。或者换句话说,在电机转速一定的情况下,泵壳越大,能提供的流量也就越大。
回到我这个实例当中,我需要264m3/h的流量,流量是一定的。那么当电机转速只有1450rpm的时候(即4极电机)所需要的泵壳,就远大于电机转速2950rpm(即2极电机)所需要的泵壳了。
差价的原因主要就在于此。当然,同样功率的2极电机和4极电机也有差价,但在此例中可忽略。
问:什么场合要用不锈钢的?
答:TDS比较高的,可能用到不锈钢泵;再高的,还可能用到双相钢泵。
超纯水系统,好像不锈钢泵用的也比较多。
还有一些行业,要求达到或接近卫生级的,必须要用不锈钢泵。(我的理解:TDS影响泵的材质;粘度影响泵的效率,或者功耗,再或者电机功率;SS影响泵的种类。)
问:什么时候选冲压泵?什么时候选铸造泵?
答:冲压泵和铸造泵,首先就是价格问题,价格不一样。如果是污水,直接就是铸造泵,便宜。
污水用铸造泵不是因为便宜,同样材质的情况下冲压更便宜哦~~~~
或者换句话说,污水泵便宜是用的铸铁泵,而不是不锈钢泵
坛友:主要是污水工作环境差,不需要太好材质的泵)
坛友:供水泵一般流量不大、扬程不高,属于比较常规的产品。
大部分厂家的产品都可以满足要求,所以选价格便宜的。
坛友:高压泵和循环泵,要么扬程高,要么流量大。
还是有一定技术含量在的,这种一般选寿命长的,品牌质量有保障的。
一定程度上也是花钱买放心嘛!
问:在价格和寿命之间大家一般怎么选择?
答:看工况和位置。对于膜系统来说,一般2台泵:供水泵、高压泵(或循环泵)。通常,前者优先选择便宜的,后者则优先选择持久耐用的。
结合本案例:供水泵选了冲压的立式多级离心泵,比较便宜,货期也短,性价比较高;
循环泵选了铸造的卧式端吸离心泵,且配4极电机,比较皮实,货期也长,价格也高。
问:铸造磨具一次浇筑就成了,冲压未必一次成型?
答:起初我也是这么认为的,后来和泵厂商聊过才发现不是!
铸造出来的只是毛坯,还要经过应力消除(这个要时间的)、切削、打磨、甚至探伤等等工序;冲压出来的就是零件,剩下的就是焊接、拼装了。
问:高压泵指多高的压力?高、低压有没有分类标准?
答:不一定。
100多米(约10bar),300多米(约30bar)、500多米(约50bar)甚至更高都有可能。其实有些纯水系统,高压泵100多米的扬程,也会选国产某品牌的比较便宜的冲压泵。
就是按泵在系统中的功能和作用分的。比如有的系统高压泵只有100多米扬程,有的系统要到600米甚至更高。但由于在系统中的功能和起到的作用而都被叫做“高压泵”。
如果单纯从压力值本身来说的话,印象中,25bar是个界限,待考。
坛友:
低压(代号L)0.1MPa≤P<1.6MPa
中压(代号M)1.6MPa≤P<10MPa
高压(代号H)10MPa≤P<100MPa
超高压(代号U)P≥100MPa)
找了个机械部的标准,和这个管道压力等级划分还是有差异的。
低压:0~2.5 MPa
中压:2.5~8 MPa
中高压:8~16 MPa
高压:16~31.5 MPa
超高压:>31.5 MPa
猜测应该和泵的加工制造工艺,以及配件承压等因素有关系。
问:这个是管道分类,也适用于泵吗?泵的前后不都要安装管道吗?
答:如果适用的话,那么水行业用到的泵基本属于中压和低压范围了。
即使是“高压泵”,也很少用到超过10MPa的。
坛友:其实,高压泵是咱们的习惯叫法,厂家没有这么叫的,只有多级泵,高压泵只是膜工艺上的叫法。
对于泵厂家来说,就是立式多级离心泵、卧式多级离心泵,或者柱塞泵神马的。
RO前的高压泵 正常运行压力 普通地下水地表水处理压力一般也都不超25kg吧 也都叫高压泵 (说是按用途和功能界定的)
是这样,《特种设备安全监察条例》是这么规定的。跟咱们的印象有点差距。可能与搞水处理的平时用不到太高压力有关。
问:现在高层上是不是就 这中泵?
答:这个不太确定哦。感觉应该不是这种立式多级离心泵,而有可能是管道泵。
03
坛友:立式水泵选型选对较简单些;卧式水泵选型需格外注意,除了依照流量、扬程、功率、效率、曲线外,还需要与厂家再进行核实,根据以往的经验,往往工程公司选定的型号厂家并不认为是最佳型号。所以几个牛掰的国外公司,不提供产品手册,只提供解决方案。
实践出真知。就拿这次选型来说,我按选型样本册选出的型号比厂家帮忙选的要大一号。厂家说小一号的那款,叶轮做到最大,可以满足我的要求,价格更实惠些。
坛友:
1.首先要看的是输送物质是什么,是水还是浆液,各种介质对泵的要求都不同,比如输送含砂颗粒的水,就不能用螺杆泵,磨损特别严重;
2.粘度是个重要参数,关乎泵的扬程的种类,粘度高的物料比如PAM液不能用普通离心泵,可以使用隔膜泵或者螺杆泵,输送距离还不能太长;
3.温度是个影响比较大的参数,输送高温液体和低温液体泵的 选择无论是密封、泵型等都需要仔细选择;
4.一般参数就不多说了。
对,流量、扬程、材质、汽蚀余量、功率。——这些是泵最基本的参数,做设计的都必须知道。
坛友:我认为还是应该按压力才正确 用途和功能是不是要分场合或行业作业工序 既然是高低压分档就应该是按压力吧。
坛友:水处理行业很少用到高压部分吧,超过10MPa真的不多见。不过话说回来,我在给向供应商询价或者给采购下单的时候不会写“原水泵”、“高压泵”,而会写“离心泵”、“柱塞泵”。
坛友:你写什么泵都无所谓 关键是要把参数写清楚。
光有参数不够,泵的种类还是要写清楚的,尤其对于高压泵来说。牵扯到价格、布置、配管等。
问:以前会用到过锻造或者冲压么?啥时候会用到?
答:就我的理解回答下铸造和冲压的选择问题。
有些泵的结构比较特殊,没办法通过冲压方式制造出来的,就得用铸造泵。比如,潜污泵、管道泵(待考)、卧式端吸离心泵。
有些水质比较复杂,比如杂质多、SS含量高,可以选择更为皮实耐磨的铸造泵。
再比如,流量大的,冲压泵选不到合适的型号,又不想多台并联的,就可以选铸造泵。
其他的场合,水质好、流量不高、货期要求快、价格要求便宜的,优先选冲压泵了。
04
还是继续说故事。
记得前年投一个标,项目地点在准高原地区,当地海拔大概几百米的样子,环境气压低于标准大气压。具体数据记不清楚了。
我隐约记得曾经在泵选型手册上看到过,有对海拔的界定,是1000米。
那么,在这种高海拔、低大气压、但又没有超过界定极限的工况下,我该如何选型呢?
坛友:个人理解海拔对泵的杨程影响比较大,比如一台泵的杨程是40米在高海拔地区可能就达不到这台泵的设计杨程,可能只有20、30米,选型就需要考虑杨程的影响。
理解到位!加鸡腿!记得当时我问过泵厂家的销售,他还专门去问了技术,说是对电机功率有影响,要选功率大一些的电机。
话题继续,我们来聊聊泵的材质。先上一个表,大家消化下。
看完这个表发现神马规律了没有?同一列(也就是同一系列的泵)有那么4-5行(也就是4-5个配件)的材质是相同的。
不同列(也就是不同系列的泵)也有那么4-5行(也就是4-5个配件)的材质是相同的。)
这个话有点儿绕口,我翻译一下:
我们和泵厂家提的材质要求,默认是接液材质。
非接液部分的材质,一般按厂家的标准来。
再回到那个表:
看部件一栏会知道泵的主要组成部分有哪些。
对比后面几列会发现,这些部件中与液体接触的是哪些,或者换句话说容易被腐蚀的是哪些。
问:接液部分材质特殊要求,是防腐考虑还是耐磨?
答:个人觉得二者都有,主要看水质:比如海淡,更多考虑防腐;污水可能更要考虑耐磨,这个就有请专业的你们来回答了。
问:这个同系列和不同系列也是同一个厂家的泵吧,不一样的地方主要是过流部件有不同还是什么?
答:是同一个厂家的不同材质的泵,主要的不同就在于过流部件的材质。
问:316和316L材质有啥区别?
答:碳含量不同,带L的碳含量低。316L的抗腐蚀能力略优于316
问:一般水泵使用的最高温度多少?
答:海拔1000米以下,温度70℃(好像是这个数)。
也有高温泵,印象中与普通泵的主要区别在于密封材质的不同。
一般水的温度道不了70度,这就是温度的要求一般不被重视的原因,另外我记得冬季送暖时,热水泵和普通泵没啥区别。
问:如何选择选高原电机,高效电机?
答:可以再详细些说说:
高原电机和非高原电机的区别?
高效电机和普通电机的区别?
这个是不是牵扯到能效等级呢?
高原电机,顾名思义就是高原上用的电机。海拔1000米以上的都是高原电机了。之前是在青海格尔木,3000米海拔。选设备前先把海拔给说明了。海拔不一样,电机也不同。
一般电动机的正常使用环境温度为-5至40度,并且所在地应在海拔1000米以下。海拔对电机的效率影响不大。海拔对电机的功率有较大影响,由于海拔高,空气稀薄,转子和定子之间的间隙的导磁能力差,直接影响到电机的额定功率输出。电机带动负荷的能力减小,同时发热量也增大,从而引起效率降低。
高海拔地区使用的变压器主要考虑两点,满足这两点就可用于高海拔地区使用:
1、外绝缘间隙,也就是套管和套管之间的距离,GB1094.3-2003规定,海拔大于1000米后,随着海拔高度的增加,要逐步加大套管间距;
2、温升,GB1094.2规定,海拔大于1000米后,随着海拔高度的增加,要逐步降低温升值。(注:是海川那边靠过来的)
某泵样本上的截图,参考下:
热水和常温有区别,但我看泵外形基本相同,不知区别在哪。
150-125-315-4-45kw
150——泵入口公称直径
125——泵出口公称直径
315——名义叶轮直径
4-45kw——45kw4极电机
坛友:“结构决定性能”这个是真理啊!世界的一流大师都是从这个角度出发啊
再深入一些,结构是什么决定的?制造工艺么?
或者说,结构和制造工艺是相互影响和相互决定的?
回到铸造和冲压的问题,泵厂家告诉我说:
所有端吸泵都是铸造的,结构复杂,冲压实现不了;你看结构奇怪的泵,肯定都是铸造的。
05
这个故事大约发生在前年10月份的样子,我蹲现场期间。
那个项目用卧式端吸离心泵作为反渗透的高压泵,进口还是出口来着,是DN200的法兰。
然后,我们买了DN200 PN10的法兰,结果发现:竟然!不!匹!配!小伙伴们来猜测一下,为什么都是DN200的法兰,但却对不上呢?
坛友:法兰标准不一样啊,孔数不一样,我遇到过,后来选法兰的时候一律根据统一标准选择···········(BUT:法兰标准相同,都是国标9119的平焊法兰,RF密封面)
公布答案:因为法兰的压力等级不同!
延伸一下,相同公称直径、相同密封面的情况下:
不同标准下的法兰,极有可能因为螺栓孔的中心距不同,而导致不匹配;
相同标准下的法兰,还有看压力等级,不同压力等级可能可以匹配,也可能不匹配。
一般情况下,PN10和PN16很多直径的都可以匹配。
二班情况是,DN200 PN10和DN200 PN16不匹配。
最后,再说另外一个二班情况,遇到DN65的法兰,一定问清楚是4个螺栓孔的,还是8个的。
这个PN10就是杨程压力等级提示,O(∩_∩)O哈哈~
顺便再延伸一下,不同标准体系下的压力等级标法也是不同的:
如果是美标法兰,这个压力等级应该是CLASS300等等,而不会出现PN;
如果是日标法兰,这个压力等级应该是10K等等,也不会出现PN。)
这里还可以再做一个延伸:泵(也包括其他设备)的接口法兰,很有可能压力等级会比我们实际需要的高。
因为泵(也包括其他设备)的应用场合,可能要满足不同压力等级的需求,比如PN6、PN10、PN16、PN25,甚至更高等等。
那么,泵(也包括其他设备)作为标准化的产品来说,宁可把接口统一成高压力等级的,这样的话开模具啊、备货啊之类的就方便很多了。
对于本案例来说,这个等级是PN16(其他也有统一成PN25的,甚至PN64的)。但是,我们实际需要的管道压力只要PN10就足够了。
矛盾由此产生,如何避免呢?
就需要设计人员在做配管设计的时候,格外留意与泵(也包括其他设备)的对接接口的各种参数。
否则,多花钱不说,还耽误工期,再碰到特殊材质,直接崩溃,O(∩_∩)O哈哈~)
问:什么是气蚀余量,什么情况会发生气蚀,气蚀余量在设计和安装使用中中具体和什么参数有关联?
答:讲汽蚀余量就得先上这张图了:
(注:本帖整合自水世界——虎妞,发布该帖,希望能和大家一起探讨更多内容。)
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