渣浆压滤泵原理与特点

湖北省天门泵业有限公司渣浆压滤泵原理与特点一、压滤机与压滤机入料泵压滤机入料泵是给压滤机供料的专用设备。压滤机广泛应用于需要固液分离的作业过程，尤其是自动化程序高、处理能力大的行业如：•煤炭行业：精煤尾煤脱水。•电力行业：电厂粉煤灰处理。•矿山冶炼：选矿分离、金属冶炼过程和尾矿的压滤。•环保污水：城市工业和生活污水处理、化工、轻工污水分离。•非金属矿：高岭土、膨润土、活性白土等脱水。•一般工业：石化工业、化工工业、染料工业（白炭黑）等运作。压滤机入料泵在压滤过程中流量、扬程的变化•第一阶段：开始进料阶段，由于压滤腔内没有压力，混合物快速充满内腔，此时要求泵处于大流量，低扬程下运行。•第二阶段：充满阶段，随着腔内液体的逐渐排出，泵流量逐渐减小，内腔压力逐渐增加，泵扬程逐渐增大。•第三阶段：压饼阶段，出液口流量为零，泵流量也为零，泵扬程最高，压力最大，固体物在压力作用下保压一段时间后被压缩成饼。二、2003年以前的压滤机入料泵•2003年以前的没有专用的压滤机入料泵而使用普通渣浆泵替代。1、普通渣浆泵结构、外形、装配示意：普通渣浆泵外形图渣浆泵的泵头部件•渣浆泵的主要过流件是叶轮在一个由前后护板和护套组成空间里旋转，叶轮产生离心力输送浆液。付叶轮在减压盖与后护板组成的空间里旋转，它与叶轮的付叶片共同起到密封作用，不让浆液泄漏。2、普通渣浆泵作压滤机入料泵时泵内流动分析•进料和充满阶段部分固液混合物在压力作用下试图沿线2方向流动，但由于叶轮付叶片的降压作用和付叶轮的密封作用，产生一个沿线3方向的密封力f，使固液混合物无法向2方向流动，所以当设计合理时，填料A处无泄漏。普通渣浆泵作压滤机入料泵时泵内流动分析•保压阶段•泵相当于在出口1处封闭，流量为零，泵扬程最高，泵内压力最大。固液混合物在走途无路的情况下只得沿线2方向流动。我们知道，在封闭容器里压强相等，在这几乎封闭的空间里，叶轮付叶片的降压作用和付叶轮的密封作用已微不足道。填料A处大量泄漏。因第三阶段要把固体物压缩成饼故时间最长。泄漏造成大量污染;与此同时泵效率急剧下降。•这就是我们需要研制无泄漏的压滤机专用渣浆压滤泵的原因。三、我们的发明专利——渣浆压滤泵创新的结构1.泵体2.叶轮3.泵盖4.吸入段5.付叶轮6.减压盖7.填料8.填料压盖从结构上看，渣浆压滤泵最大的创新点是把普通渣浆泵的吸入口从A处改到了B处，而将原泵吸入口位置封闭。创新的结构渣浆压滤泵普通渣浆泵•从图中可以看出叶轮在泵体和泵盖组成的空间里运转，产生离心力输送浆液，付叶轮在减压盖和吸入段组成的空间里运转，应用动密封对进口压力进行密封，防止浆液泄漏。渣浆压滤泵无泄漏原理由于将吸入口改装到了减压盖和泵体、泵盖之间，所以不管压滤过程进行到那一阶段，也不管泵内流量和B腔压力有多大变化，吸入口内A腔的压力始终恒定的等于进口压力。我们知道：进口压力一般都在0.06Mpa以内（几米水头），故只要合理设计一小小付叶轮，让其产生一个沿1方向的力，就能使欲向2方向流动的固液混合物无法流动，就能保证填料密封C处不泄漏。在泵内部，随着压滤过程从第一阶段到第三阶段，B处和D处逐渐的压力逐渐加大，泵内沿3和4方向的泄漏也逐渐增大，但不管多大，漏不到泵外。四、渣浆压滤泵特点与社会效益1、渣浆压滤泵的创新点之一：创造了一种全新渣浆泵结构，这种结构与付叶轮密封技术相配合彻底解决了压滤机入料泵的泄漏问题。为此我们把它命名为“渣浆压滤泵”。它的出现，使压滤机入料泵有了专用产品。压滤机入料泵是量大面广的通用产品。它泄漏的料浆有些是对人体有害的物质,直接对人体造成伤害；即使是无害物质，泄漏也会造成环境污染;有些是贵金属矿（如金矿），它的泄漏会造成资源浪费。如压滤机入料泵使用我公司生产的渣浆压滤泵就能保证无泄漏，无污染，避免了对人体的伤害，节约了以往因防治污染所投入的大量资金。渣浆压滤泵特点与社会效益2、渣浆压滤泵的创新点之二：渣浆压滤泵使用了最新的设计理论和设计方法，设计出的产品水力性能优良、效率高、磨损率低。它的设计过程中使用了那些最新的设计理论和设计方法呢？（1）三维造型：下图为叶轮的三维造型叶轮内部形状观察渣浆压滤泵特点与社会效益（2）CAD设计渣浆压滤泵特点与社会效益（3）计算机流体动力学分析（CFD）在90年代以前，现在我们研制新泵的流程是：我们研制新泵的流程是：叶轮内的压力分布和速度变化图渣浆压滤泵特点与社会效益(4)泵优化设计理论a、泵叶轮的优化设计叶轮是泵的心脏渣浆压滤泵在设计实践中，充分利用了现有的泵优化设计理论对叶轮进行优化设计，优化设计的主要对象是叶轮的几何参数如外径（D2)，出口宽度（b2）叶轮进出口角（β1β2），叶轮的包角(θ)。上世纪80年代开始，国内外有很多专家研究叶轮几何参数优化设计，我也参与其中。左图为叶轮的进口角和包角的优化依据—我在1996年第二期《水泵技术》发表的论文《离心泵叶轮进口角和包角的优化设计》的封面和目录。下一页为论文的前两页。渣浆压滤泵特点与社会效益(4)泵优化设计理论b、泵付叶轮和叶轮付叶片的优化设计•泵付叶轮和叶轮付叶片的设计是关系到泵能否做到既不泄漏，又对泵效率影响小的关键。为此我专程到华中科技大学与我的老师—华中科技大学博士生导师张克危老师一同研究渣浆泵的付叶轮和叶轮付叶片设计新方法。左图为研究完毕后我们共同写的论文《泵副叶片动密封的CFD分析》。文由张老师带的博士生刘伟超起草。渣浆压滤泵特点与社会效益（5）泵设计过程中应用了“无过载设计”理论，大流量时扬程低，小流量时扬程高的扬程曲线完全符合压滤机对入料泵的要求。选用适当的电机后，可保证泵在全流量范围内工作，电机无过载。渣浆压滤泵特点与社会效益（6）应用可靠性设计技术、保证了整机平均无故障时间（MTBF）大幅度提高。渣浆泵运行环境恶劣，在轴系设计时不仅考虑到轴的强度、刚度，还充分考虑到轴承在高温下有40000小时以上的使用寿命,轴设计时都适当的加粗了。使用稀油润滑轴承，合理设计润滑冷却系统，保证轴承在最佳温度下运行渣浆压滤泵特点与社会效益3、泵使用直联传动，传动效率高4、泵过流部件使用本公司研究并获一九九零年湖北省科技进步二等奖的优质耐磨材料制造，泵使用寿命长渣浆压滤泵特点与社会效益上世纪80年代，国家推广节能产品Y系列电机，用它替代JO2系列电机，是因为它的平均效率比老产品高2％；国家推广IS系列清水泵，用它替代B系列清水泵，是因为它的效率比老产品高3～5％。澳大利亚WARMAN公司是生产世界上著名的渣浆泵专业生产厂家。它生产的产品代表了世界先进水平。那么用湖北省天门泵业有限公司生产的ZBYL系列渣浆压滤泵替代澳大利亚WARMAN公司(或石家庄强大泵业有限公司引进)生产的HH系列渣浆泵（以下简称WARMAN泵）节能效果如何呢？ZBYL系列渣浆压滤泵替代澳大利亚WARMAN公司生产的渣浆泵节电计算序号泵型号生产厂流量扬程效率轴功率年运行300天耗电单台年节电节电率或效率提高率单台节约运行成本QHηP电价：0.8元／度m3/hm％kw度度％元150ZBYL-450湖北省天门泵业有限公司546844.122.65163066.7848440.429.7138752.343/2D-HH澳大利亚WARMAN公司石家庄强大泵业有限公司54683429.38211507.20280ZBYL-450湖北省天门泵业有限公司1406855.846.41334121.29106634.531.9185307.564/3E-HH澳大利亚WARMAN公司石家庄强大泵业有限公司1406842.361.22440755.74渣浆压滤泵特点与社会效益•用本公司生产的新型渣浆压滤泵50ZBYL—450替代3/2D—HHWARMAN泵，泵效率提高10.1％，单台年节电48440.4度，节电率29.71％，年节约电费38752.34元。050000100000150000200000250000年耗电（度）年电费（元）50ZBYL-4503/2D-HH渣浆压滤泵特点与社会效益•用本公司生产的新型渣浆压滤泵80ZBYL—450替代4/3E—HHWARMAN泵，泵效率提高13.5％，单台年节电106634.5度，节电率31.91％，年节约电费85307.56元050000100000150000200000250000300000350000400000450000年耗电（度）年电费（元）80ZBYL-4504/3E-HH渣浆压滤泵特点与社会效益•泵使用了创新的渣浆泵结构，径向吸入方式与付叶轮密封技术相配合彻底解决了压滤机入料泵的泄漏问题；避免了因泵泄漏造成资源浪费、环境污染和对人体的伤害。•渣浆压滤泵使用了最新的设计理论和设计方法，设计出的产品水力性能优良、效率高、磨损率低，与代表世界先进水平的澳大利亚WARMAN公司(或石家庄强大泵业有限公司引进)产品相比，单台平均年节电7.75万度，平均年节约电费6.2万元。以本公司年产500台渣浆压滤泵计算，一年可节电3875万度，节省电费3100万元。可见节能效果十分显著，社会效益明显。小结：渣浆压滤泵—高科技产品五、本产品曾获科技奖励情况渣浆压滤泵获2006年天门市人民政府科技进步一等奖；2008年湖北省人民政府科技发明奖。六、本产品曾获国家专利证书发明专利：专利号：ZL200310111424.7授权公告日：2008年2月6日实用新型：专利号：ZL200320115965.2授权公告日：2005年1月19日外观设计：专利号：ZL200330113880.6授权公告日：2004年8月25日六、本产品曾获国家专利证书