Vật liệu phớt bơm nước thải và bơm bùn ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy của thiết bị. Mặt chà phải chống mài mòn, trong khi elastomer và các chi tiết kim loại phải chịu được lưu chất, nhiệt độ, tạp chất và hóa chất vệ sinh.
Đối với nhiều bơm nước thải và bùn có hạt mài mòn mịn, silicon carbide chạy với silicon carbide là một điểm khởi đầu tốt. Tungsten carbide có thể đáng cân nhắc khi hạt lớn, rung động, va đập hoặc tải cơ học nặng làm tăng nguy cơ mẻ mặt chà. Không có một tổ hợp vật liệu duy nhất phù hợp cho mọi bơm sewage hoặc bơm bùn.
Hướng dẫn chọn vật liệu phớt cơ khí giải thích vì sao cần xem xét toàn bộ điều kiện làm việc trước khi phê duyệt thông số vật liệu.
Quy trình lựa chọn thực tế cho nước thải và bùn
- Xác định chính xác máy bơm và bố trí phớt hiện có.
- Xác định mọi loại lưu chất có thể tiếp xúc với phớt.
- Ghi lại nồng độ, kích thước, độ cứng, hình dạng và xu hướng lắng của chất rắn.
- Kiểm tra trục, ổ bi, độ đồng tâm, rung động và xâm thực.
- Chọn cặp mặt chà dựa trên yêu cầu về mài mòn, va đập, ăn mòn, bôi trơn và nhiệt.
- Chọn elastomer và kim loại tiếp xúc lưu chất theo hóa học và nhiệt độ thực tế.
- Xác nhận thiết kế khoang phớt, flush, lưu chất barrier, khoang dầu và các điều kiện hỗ trợ khác.
- So sánh phương án thay thế đề xuất với dạng hỏng trước đó trước khi đặt hàng.
Xác định đúng điều kiện nước thải hoặc bùn thực tế
Không nên chỉ mô tả ứng dụng là “nước bẩn” hoặc “bùn”. Nước thải đô thị chứa sợi mềm đặt ra yêu cầu vật liệu và thiết kế phớt khác với bùn silica, quặng thải khoáng hoặc bùn ăn mòn chứa tinh thể mịn.
Trước khi chọn vật liệu, hãy ghi lại:
- Model và số serial đầy đủ của máy bơm
- Loại phớt cơ khí, vị trí và kích thước
- Bố trí phớt đơn, kép, tandem hoặc khoang dầu
- Áp suất khoang phớt bình thường và tối đa
- Nhiệt độ bình thường và tối đa
- Tốc độ trục
- Thành phần lưu chất chính xác và pH khi có liên quan
- Chloride, hóa chất, dầu, dung môi hoặc nhiễm hydrocarbon
- Nồng độ, kích thước, độ cứng, hình dạng và tỷ trọng của chất rắn
- Xu hướng lắng và kết tinh
- Hóa chất vệ sinh
- Chi tiết lưu chất flush, barrier hoặc khoang dầu
- Tuổi thọ phớt trước đó và dạng hỏng
Chất rắn làm hỏng phớt cơ khí như thế nào?
Chất rắn có thể làm hỏng phớt cơ khí theo nhiều cách. Hạt mài mòn mịn có thể đi vào khe mặt chà và làm tăng mòn. Sợi và cặn có thể cản trở các chi tiết chuyển động. Hạt lớn có thể gây va đập hoặc làm mẻ mặt chà giòn. Chất rắn lắng có thể đóng quanh lò xo hoặc ngăn phớt thứ cấp dịch chuyển khi khởi động.
Vì vậy độ cứng vật liệu rất quan trọng, nhưng thiết kế phớt cũng quan trọng không kém. Khe hở lớn, lò xo được bảo vệ, hệ thống flush, khoang dầu và bố trí phớt kép có thể quan trọng hơn một khác biệt nhỏ giữa hai cấp mặt chà cứng.
Silicon carbide và tungsten carbide
Cả silicon carbide và tungsten carbide đều có thể làm việc tốt trong môi trường mài mòn.
Silicon carbide thường là điểm khởi đầu tốt cho hạt mịn, nước thải có tính mài mòn và lưu chất ăn mòn nhờ độ cứng, khả năng chống mài mòn và khả năng kháng hóa chất rộng ở các cấp phù hợp.
Tungsten carbide có thể có lợi thế khi mài mòn đi kèm va đập, rung động, hạt thô hoặc tải cơ học nặng. Hóa học chất kết dính vẫn phải được kiểm tra về khả năng chống ăn mòn.
Bài so sánh chi tiết silicon carbide và tungsten carbide giải thích sâu hơn về độ cứng, độ dai, khả năng chống ăn mòn và đặc tính nhiệt.
Một số phớt sử dụng cặp SiC/TC để cân bằng khả năng chống mòn và độ dai. Cặp mặt chà, tải ép và giới hạn vận hành phải được xác nhận cho đúng thiết kế phớt cụ thể.
Vật liệu phớt cơ khí cho bơm nước thải
Nước thải đô thị và thoát nước
Đối với phớt phía sản phẩm tiếp xúc với nước thải, cát và sợi, mặt SiC/SiC là một hướng khởi đầu phổ biến. NBR, EPDM hoặc FKM có thể được chọn theo lưu chất thực tế. Các chi tiết inox hoặc hợp kim cao hơn nên được lựa chọn theo điều kiện ăn mòn, không theo một quy tắc cấp vật liệu chung.
Bơm chìm có thể sử dụng khoang dầu cùng bố trí phớt trên/phớt dưới theo thiết kế của nhà sản xuất máy bơm. Không nên mặc định rằng cả hai vị trí phải dùng cùng vật liệu.
Để xem các ví dụ thay thế liên quan, hãy xem danh mục phớt bơm Flygt thay thế . Khả năng tương thích vẫn phải được xác nhận theo đúng máy bơm và phớt hiện có.
Nước thải chứa sợi
Sợi có thể quấn quanh lò xo, chi tiết giữ hoặc các cơ cấu truyền động lộ ra ngoài. Chỉ một mặt chà cứng không thể ngăn kiểu hỏng này. Các chi tiết được che chắn, hình học khoang phớt và khả năng đẩy cặn ra ngoài có thể quan trọng ngang với cặp mặt chà.
Vật liệu phớt cơ khí cho bơm bùn
Bùn mài mòn mịn
Hạt cứng mịn có thể làm mặt chà mòn nhanh. SiC/SiC là hướng khởi đầu phổ biến khi hóa học và điều kiện bôi trơn phù hợp. Cần xem xét nồng độ chất rắn và việc bùn có duy trì trạng thái lơ lửng tại mặt chà hay không.
Chất rắn thô hoặc có va đập
Hạt thô, rung động và va đập làm tăng mức độ khắc nghiệt cơ học. Cặp dựa trên tungsten carbide hoặc một bố trí mặt cứng có độ dai được phê duyệt khác có thể đáng cân nhắc. Vật liệu có độ dai cơ học cao vẫn không thể khắc phục chuyển động trục quá mức.
Nếu có rung động hoặc chuyển động trục, hãy kiểm tra độ đảo trục và lệch trục và xâm thực và rung động của máy bơm trước khi dựa vào việc nâng cấp vật liệu.
Bùn lắng khi dừng máy
Chất rắn nặng có thể lắng trong khoang phớt khi máy bơm dừng. Khe hở nhỏ hoặc lò xo lộ ra ngoài có thể bị chất rắn đóng kín, khiến phớt không thể dịch chuyển đúng khi khởi động lại.
Đối với bùn lắng mạnh hoặc môi trường bùn khắc nghiệt, kết cấu phớt, hệ thống hỗ trợ và biện pháp ngăn chất rắn có thể quan trọng hơn việc chọn giữa hai cấp mặt chà cứng tương tự. Thiết kế chuyên cho bùn có thể sử dụng khe hở lớn, chi tiết được bảo vệ hoặc bố trí phớt kép.
Elastomer cho môi trường nước thải và bùn
| Elastomer | Ưu điểm thường gặp | Giới hạn quan trọng |
|---|---|---|
| NBR | Dịch vụ nước thông dụng, dầu khoáng, kiểm soát chi phí tốt | Khả năng chịu ozone, nhiệt độ cao và hóa chất còn hạn chế |
| HNBR | Khả năng chịu nhiệt và cơ học tốt hơn NBR tiêu chuẩn | Tính tương thích vẫn phụ thuộc vào compound và lưu chất cụ thể |
| EPDM | Nước, nước nóng, nhiều axit loãng, kiềm và môi trường oxy hóa | Thông thường không phù hợp với dầu mỏ và nhiên liệu hydrocarbon |
| FKM | Nhiều loại dầu, nhiên liệu và ứng dụng hóa chất | Không phù hợp cho mọi trường hợp với hơi nước, amine, ketone hoặc mọi hóa học nước thải |
| FFKM | Khả năng kháng hóa chất rất rộng ở các compound phù hợp | Chi phí cao; cấp cụ thể vẫn cần được xác nhận |
Xem hướng dẫn elastomer phớt cơ khí để lựa chọn đến cấp compound. Không nên nhận dạng elastomer chỉ bằng màu sắc.
Kim loại và hệ thống hỗ trợ phớt
Lò xo, ống lót, chi tiết giữ, chốt truyền động, gland và bulông phải chịu được lưu chất cũng như hóa chất vệ sinh hoặc flush. Mặt chà cứng không thể bảo vệ lò xo yếu, O-ring không tương thích, chi tiết giữ bị ăn mòn hoặc ống lót hư hỏng.
Tình trạng hệ thống hỗ trợ cũng có thể quyết định tuổi thọ phớt. Flush kém, lưu chất barrier nhiễm bẩn, dầu không đúng hoặc áp suất sai đều có thể làm hỏng ngay cả vật liệu cao cấp. Bố trí phớt kép hoặc khoang dầu nên tuân theo yêu cầu của nhà sản xuất máy bơm hoặc phớt thay vì một quy tắc châm lưu chất chung.
Các ví dụ bên ngoài về hệ thống phớt cho bùn và nước thải gồm tài liệu phớt cho bùn của John Crane và tài liệu bơm nước thải dùng phớt kép.
Danh sách kiểm tra chọn vật liệu từng bước
- Model và số serial đầy đủ của máy bơm
- Loại phớt, kích thước, vị trí và chiều dài làm việc
- Bố trí mặt chà
- Áp suất và nhiệt độ bình thường/tối đa
- Tốc độ trục
- Thành phần lưu chất chính xác, pH và chloride khi có liên quan
- Nồng độ, kích thước, độ cứng, hình dạng và xu hướng lắng của chất rắn
- Nhiễm dầu, dung môi hoặc hydrocarbon
- Hóa chất vệ sinh
- Tương thích elastomer
- Khả năng chống ăn mòn của kim loại
- Thiết kế khoang phớt
- Yêu cầu về flush, dầu hoặc lưu chất barrier
- Tình trạng trục, ổ bi, độ đồng tâm và rung động
- Tuổi thọ phớt trước và dạng hỏng
Nếu chưa xác định chắc chắn phớt gốc, hãy sử dụng hướng dẫn nhận dạng phớt cơ khí. Đối với các tính chất vật liệu mặt chà nói chung, xem hướng dẫn vật liệu phớt cơ khí.
Những lỗi lựa chọn thường gặp
- Chọn mặt chà cứng nhất mà chưa xác định vấn đề chất rắn
- Bỏ qua hóa học chất kết dính tungsten carbide
- Coi mọi cấp silicon carbide là giống nhau
- Chọn elastomer theo màu sắc
- Bỏ qua hóa chất vệ sinh
- Chỉ nâng cấp mặt chà nhưng giữ nguyên elastomer hoặc kim loại yếu
- Bỏ qua tình trạng flush, barrier hoặc khoang dầu
- Dùng thông số vật liệu của một máy bơm khác mà không kiểm tra điều kiện làm việc thực tế
Vật liệu phớt bơm nước thải tốt nhất là vật liệu được lựa chọn theo đúng chất rắn, hóa học, bôi trơn, tình trạng máy bơm, thiết kế phớt và hệ thống hỗ trợ thực tế. Việc nâng cấp vật liệu nên giải quyết một vấn đề mài mòn, ăn mòn hoặc cơ học đã xác định, thay vì chỉ tăng độ cứng hoặc chi phí.
