油气行业：精确运转的旋转凸轮泵

作者：Paul Krampe

欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 油品的黏稠性造成其对泵送技术的要求也相应苛刻。合适的泵不但要可靠地输送高粘度的物料，并且需要在诸如槽罐车这样有限的空间内提供较大的流通量，来自福格申（Vogelsang）公司的专家，旋转凸轮泵研发主管Paul Krampe进行了以上阐述。 石油是首要的能源形式。2009年， 全球泵送的矿物油达38.2亿吨。 除了主要的产油国如俄罗斯、沙特阿拉伯和美国，也可以在英国和挪威发现欧洲的一些大规模产油区。除其他一些输送方式，还会采用管道和船舶等方式来输出油品，随后在运往精炼厂及其他采购方之前储存于油库。无论运输的途径如何，总是包含将油泵送、转入或抽离自各自输送工具的过程，比方说油罐车。然而泵送具有不同粘度的介质将给泵送技术带来巨大的挑战。例如，在介质粘度增加的情形下，离心泵的流通能力将会大打折扣。对于螺杆凸轮泵而言，粘度升高将会大幅度增加扭矩，导致耗电量相应提高。对矿物油和石化行业来说，这将尤其依赖于产品可否提供可靠且高效的泵送工艺。 旋转凸轮泵的特性 旋转凸轮泵可满足可靠性和高能效的要求，德国制造商福格申机械工程公司（Hugo Vogelsang Maschinenbau）（图1）所生产的系列泵就证明了这一点。凸轮泵非接触式的运转（图2）说明其不受空转的影响，且能够在较大的速度范围内运行。这使得此种产品能出色适应各种粘度、输送扬程、速率、管长以及压力波动的工况。此外，凸轮泵即使在极低位输送的情况下也能够自吸。而对于离心泵来说，这是不可能实现的，另外空转将迅速破坏偏心螺杆泵。无脉动凸轮的几何特性（如福格申的HiFlo®技术）确保泵能安静、低震动的运转，这不但保护了驱动装置且惠及整个系统。整体橡胶硬化外套的凸轮可使凸轮泵特别坚固，抵御异物的侵蚀。此外使用全钢材质的凸轮意味着可以泵送高温或具有化学腐蚀性的介质。所有这些特性将会拓宽产品在矿物油和石化行业应用范围。 此外， 得益于福格申泵的QuickService（快速维护）设计，内部所有磨损件的更换轻松便捷。这意味着凸轮、密封件、侧边和径向磨损盘可在线更换而无需拆卸泵。然而，更换其他类型的泵，如偏心螺杆泵的内件时却需要将泵体完全拆卸，且只能由专家在现场完成。此外，还会产生一笔额外的维护和服务支出。旋转凸轮泵的简易维护同时也意味着高度的可用性。其备件价格同样相对低廉。为流通能力60立方米/时的旋转凸轮泵所配置的丁晴橡胶（NBR）凸轮约600欧元，相比较而言，容积式螺杆泵的一个定子将花费约1000欧元。 节省油罐车的空间 对油罐车来说，有必要使用结构紧凑且易于维护的泵（图3）。如福格申所述，其泵在最有限的空间提供了相对较高的功率密度。另外，每辆车只需配置一台泵，鉴于旋转凸轮泵流向可逆，因此可同时适用于装载和卸载操作，这也使得在车辆上安装的整个过程十分轻松。旋转凸轮泵的高能效意味着它可以和一台液压马达配置并可通过车载液压系统直接驱动。福格申还有一款具有独特设计的泵，可防止槽罐爆燃的蔓延。与此同时，这些泵还配置了防焰器，这减少了空隙，同时作为火焰反射器使用。因此便无需在送油和排油管上安装额外的火焰清除器。 油罐的清空和清洁 就油罐清洁这一目的而言，将罐内的物质彻底泵送出罐体尤其重要。否则，沉淀物将会在罐底不断累积。这不但会降低罐的储存容积，还会导致腐蚀。无论您应对的是潜水泵或罐体外安装的泵，具有抵御空转的泵可实现罐体清空和清洁的无故障运行。除了罐体清洁的问题之外，废油同时给泵送技术提出了特别的要求。废油经常受到异物的污染，如石块和诸如螺母螺帽这类金属零件。因此，在泵送废油时需要采用坚固的泵抵抗异物的侵袭。 高粘度和低粘度介质 在油库同样需要坚固和可靠的泵。对于这种情况，主要任务包括油的传输或往油罐注油，以及其他形式的运输。能够吸入流体并且流向可逆的泵可广泛用于各种应用。精炼工业同样能够利用这些不同的产品特性。石化产品如重油、煤油、燃料油以及生物柴油需要采用的泵需满足精炼设备所需具备的强制要求（详细参考下个章节），还需要有能力应对高粘度和低粘度的介质，同时也得适用于需要缓和泵送工艺的介质。与离心泵形成反差的是，旋转凸轮泵可以泵送各种介质。离心泵只能较为经济地泵送粘度不超过200mm2/s的介质。另外，螺杆泵只能在8巴的压力下泵送粘度15mm2/s以上的介质。这些泵的能耗随粘度升高而增加，如图4所示，螺杆泵（紫色曲线）和旋转凸轮泵（蓝色曲线）的能耗比较：在粘度为60mm2/s时，两种类型的泵的所需能耗均为55千瓦。在介质粘度增加时，螺杆泵的所需能耗显著升高。在粘度为375mm2/s时，螺杆泵所需能耗为75千瓦，而旋转凸轮泵的能耗仅需48千瓦，对于具有NBR外层的旋转凸轮泵（橙色曲线）来说，能耗仅为45千瓦。跟螺杆泵相比，旋转凸轮泵在高粘度的场合可减少能耗约40%，因此其节能经济效应十分显著。 满足精炼行业的需求 为了满足精炼行业对设备的强制要求，可选用福格申符合ATEX标准的旋转凸轮泵。这类泵满足欧盟防爆指令ATEX 94/9/EC的标准，经验证允许应用于潜在爆炸区域，还可以用来泵送有可燃性的液体。采用一流技术的泵产品保证了油及其他高粘度介质的泵送，并同时符合法规要求。旋转凸轮泵作为一项解决方案已正在包括矿物油和石化业在内的行业取得应用。(end)

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