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无泄漏泵技术哪家强?4家外资品牌对比

作者:泵友圈


Hayward Tyler
关于海伍德泰勒的品牌故事,一切起始于1815年。

Mr.WilliamRussell在1815年在泰晤士河畔创立了海伍德泰勒公司,在1835年的时候开始专业从事泵的生产,到了1908年我们开发出了全世界第一台潜水泵。经历了第二次世界大战之后,我们的先辈为了战后的复苏与重建,于1948年开发出了全世界第一台无密封电机泵,并且以此为基础发展出了两种产品—锅炉水循环泵(BCP)和屏蔽电机泵(CMP)。

由于海伍德泰勒品牌的泵类产品在设计及制造方面一直处于世界领先地位,同时在无密封泵(Glandless Motor Pump)领域,海伍德泰勒品牌认知度与产品市场占有率一直处于主导地位,公司在中国加大投资力度,已建成海伍德泰勒中国昆山新工厂。

海伍德泰勒的昆山新工厂于2018年投入使用,占地3250㎡,拥有各型无密封泵的检测与测试能力,具备满足6台泵同时绕线、组装的能力,同时新工厂配备了高精度数控机床以满足生产所需。此外,昆山新工厂的供应链及质量体系均已经过海伍德泰勒英国团队的严格审核。目前昆山新工厂已经生产了3台无密封泵,其设计工作压力超过20MPa、设计工作温度达到350℃。

除此之外,海伍德泰勒在英国卢顿及美国维蒙特州拥有2个制造工厂,在印度德里拥有1个地区性的服务站点。(见图一)

图一:海伍德泰勒全球工厂分布

海伍德泰勒公司与世界众多的顶尖运营商都有广泛的合作,其中包括中国国电集团、中国华电集团、中国华能集团、中国神华能源、中国大唐集团、杜克能源公司(Duke Energy)、意昂集团(EON)、南非国家电力公司(Eskom)、印度国家火电公司(NTPC)、塔塔电力公司(Tata Power)等。凭借雄厚的技术力量、严格的质量控制及高效的生产能力,为广大用户提供高质量的泵类产品。

此外,海伍德泰勒可为全球客户提供高品质的售后服务,海伍德泰勒在欧洲、美洲、中亚、南亚及远东地区均设有专门机构,遍布全球的专业技术人员为所有海伍德泰勒装机设备提供全方位的售后维保服务,海伍德泰勒与客户一道共同守护设备安全。

海伍德泰勒保留所有设备的原始图纸及设计、制造参数,同时储备大量高品质原装备件,可为客户提供快速、优质售后服务。同时,海伍德泰勒作为屏蔽泵技术的最高水准的参加,可为其他厂家的屏蔽泵提供现场与厂内的高品质维修服务。海伍德泰勒公司专业的售后服务得到客户一致好评。

屏蔽泵的产品特点与技术

如果分别问两个人,一个有经验的机械应用工程师和另一个资深工艺工程师,去形容一个完整的无密封电泵(也被称之为屏蔽泵),有可能得到两个不同的答案。就像盲人摸象一样,海伍德泰勒的屏蔽泵技术对于不同的市场有不同的认识。这篇文章着重介绍了海伍德泰勒的屏蔽泵在化工领域应用的特点,也解释了在化工应用市场的众多特点和好处。

许多工程师和泵的使用者比较熟悉海伍德泰勒屏蔽泵,这种泵依靠一根转子轴连接屏蔽电机和离心泵的吸入端,泵与电机之间没有联轴器和耦合器,保证泵送的介质无泄漏,其工作原理与应用于火电站中的锅炉水循环泵基本一致。

图二:典型的海伍德泰勒屏蔽泵

海伍德泰勒屏蔽泵的技术优势主要有以下9点:(见图二)

转子和定子采用哈氏合金屏蔽套密封,无轴密封、防泄漏;结构设计紧凑,节省占地面积竖直布置,热膨胀均匀减轻热应力且有助于气体排空,避免不凝气聚集在屏蔽套内部导致换热不均烧坏屏蔽套清洁介质润滑冷却,噪音小真空树脂封装定子,提高电机冷却效果泵、电机和热交换器压力分布连续,耐高温、高压设计防爆设计,电感器,传感器和检测装置可靠的高压防泄漏接线盒定子可以直接从电机下部抽出,维护方便

海伍德泰勒屏蔽泵被广泛应用于各种大型化工领域,适合输送高温、高压、有毒性、挥发性、会带有碎屑的液体、高温高压热油、腐蚀性或难对付的液体(低粘度或高蒸汽压)。例如1、4丁二醇装置(BDO)的泵选用上,海伍德泰勒的屏蔽泵就是工艺包推荐的选择。(见图三)

图三:1、4丁二醇装置(BDO)相关系统图

由于我们拥有几十年的经验积累,我们通常会建议我们的用户采用立式的布置方案,原因如下:

立式布置方案,泵及电机可随管道热膨胀自由移动,最大限度减轻热应力对设备的影响。立式布置方案,取消泵吸入端的弯管设计,泵吸入工况更佳。立式布置方案,更利于腔内气体排出,避免气体排出不彻底,对设备造成不良影响。立式布置方案,泵更利于泵及电机腔内液体的排空,利于设备检修及维护。立式布置方案,更利于电机的拆卸。拆除主法兰螺母,电机可依靠自身重量下放至地面。

典型的案例介绍

位于美国德克萨斯州拉波特的英威达化工公司,之前属于美国杜邦公司,这是全球第一套英威达专利BDO工厂,安装了四台海伍德泰勒的屏蔽泵用作塔底循环液体泵(见图四),三用一备,操作更加灵活,设计压力达到了413.7 bar,设计温度是140℃,通过定期维护保养,设备虽已连续工作了几十年,但至今健康状况依旧良好,得到了用户很高评价。泵的具体参数见下表。

自海伍德泰勒泵业为美国BDO工厂提供了屏蔽泵作为塔底循环液体泵,得到了BDO的专利商英威达(INVISTA)的推荐,并将我们的名字纳入了其工艺包中,并备注了典型的特点--立式布置。经过十几年的实际使用,在根据该工厂的自身总结,认为立式屏蔽泵在这个项目上的突出优点在于:

泵壳/电机悬挂在连接管道下方,泵壳/电机的移动是不受限的,能够随着系统热膨胀而移动,因此能够最大程度的减轻泵壳和系统管道的热应力。简单的管道系统,竖直布置让气体排空更方便更彻底,避免不凝气聚集在屏蔽套内部导致换热不均烧坏屏蔽套。不需要平台的支撑,节省占地面积。树脂填充定子,定子内无气体,也让换热更好,增强了电机冷却效果。立式布置的设计,径向轴承受力更小,并让电机轴达到水力自平衡。

图四:英威达化工公司的塔底循环液体泵

此外,海伍德泰勒在国内已为陕西省韩城市添工冶金BDO工厂安装了两台屏蔽泵,泵的型号为6X6X13H,设计压力为401公斤力,设计温度205℃,立式布置。


HERMETIC德国海密梯克泵业有限公司(HERMETIC-PumpenGmbH) 成立于1866年,至今已走过150多年的风雨历程。它是世界无泄漏泵(屏蔽泵、磁力泵)高端市场的领导者,其产品遍布全球42个国家和地区。

1997年,公司迈出亚洲大陆的重要一步:“大连海密梯克泵业有限公司”在中国素有“泵业制造中心”的大连成立。与中国领先的泵生产商“大连大耐泵业有限公司”决定以合资方式进行合作。

自1998年初以来,大连海密梯克拥有HERMETICDeutschland的部分产品。从那时起,新生产基地大连,可以保证为中国和东南亚的客户快速交货。另外,海密梯克在中国设有7个分支机构,实现了全球30%的销售额,是除欧洲以外最重要的市场。

典型的案例介绍

作为无泄漏泵开发和制造领域的世界领先企业,Hermetic Pumpen GmbH向位于特隆赫姆的挪威科技大学(NTNU)捐赠了一台无泄漏制冷剂屏蔽泵。专门为二氧化碳应用而设计的屏蔽泵正在一个试验工厂中使用,该试验工厂正在研究在工业二氧化碳制冷系统中使用相变材料的热能储存。其目的是减少峰值负载,由此产生的效益,是大大降低了整个系统的投资成本和持续的能源消耗成本。

为了降低工业用二氧化碳制冷系统的能耗,位于挪威特隆赫姆的NTNU能源与工艺工程专业实验室正在测试一种新的热能储存系统。该研究项目调查了相变材料(PCM)在低负荷时的热能储存程度,相变材料(也称为相变储能或潜在储能)可在峰值负荷期间重复使用。增加蓄热器可以降低负载峰值。这允许系统设计为较低的负载水平,从而有助于系统缩小规模。

这样,就可以显著降低整个系统的购置成本和持续的能源成本。这项技术的巨大潜力存在于工厂使用中,例如在食品工业的冷却过程中,这些工厂在白天的冷却需求方面存在重大差异。工厂方面的受益包括管道尺寸小、泵循环能耗低、压降小和传热效率高。

二氧化碳的一个显著特点是它的临界点是31°C,它需要比工业冷却中通常使用的更高的散热压力。这对使用的部件提出了特殊要求。在试验装置中,制冷剂二氧化碳在5°C至-50°C的温度范围内循环,最大额定压力为52bar。

对于泵送技术而言,控制泵送介质的高压尤为重要。即使在正常工作温度下,二氧化碳的粘度也很低,随着温度的升高,粘度会持续下降。这会对滑动轴承的承载能力产生负面影响。其他要点是所需的绝对无泄漏和较低的MTBF值都要求所用泵的最高可靠性。

对于试点工厂,Hermetic Pumpen GmbH提供专为二氧化碳应用而设计的无泄漏制冷泵。该系列产品的开发是为了满足在52bar压力和静压力下运行的要求。采用最先进的材料制成的大尺寸滑动轴承确保了泵运行的无接触,从而几乎无磨损运行。泵系列的结构和材料选择可靠地覆盖了PN 52的额定压力。

根据有效标准(如适用于屏蔽泵的ISO 15783),对每个泵进行78 bar的压力试验。此外,使用氮气测试二级安全壳的密封性。通过这种方式,无泄漏泵确保了试验装置中制冷剂的可靠和受控流量。


IWAKI是一家日本品牌的化工泵制造厂家,同时也是一家在日本上市的公司。

从昭和年代(1956年)开始一直致力于化工泵制造,不断研发改良,推出性能更优异的产品。易威奇在全球超过23个国家和地区设有子公司和联营公司,服务全球客户。易威奇亦是极少数提供多种类产品的化工泵制造商,产品阵容强大,包括非金属流程磁力泵、精密计量泵、电子级气动风囊泵、气泵、齿轮泵、金属磁力泵、隔膜泵、蠕动泵、水质控制器和传感器等。产品线提供过千种型号,使用各种新型材料及最新技术,致力于满足客户不同要求。

应用范围同样十分广泛,适用于各类化工流程项目、半导体晶圆清洗、CMP磨桨输送、光刻胶输送,LCD制造工艺、线路板生产设备、表面处理工艺、工业水处理、市政废水处理、医疗设备、电池生产工艺、三元前驱体制造、电池正负极材料生产、实验室设备、造纸业、食品加工等等。

产品介绍

1.非金属磁力泵系列

易威奇是世界最大级别非金属磁力泵制造商,重载流程磁力泵有众多型号。大型磁力泵产品包括MDW、MDM和MXM系列等,已经拥有多年的优良运行记录,获多项专利设计。特式是大流量、高扬程、耐腐蚀性优异和适用范围宽广,备受客户赞誉。小型的MX-F、SMX-F、MD-F系列磁力泵同样性能出众,再加上大量国际专利设计,让易威奇磁力泵产品被广泛采用。

2.金属磁力泵系列

金属磁力泵可以输送有机溶液,耐腐蚀性优异。而且输送液体的温度高达450°C,极高的耐热性和耐压性,十分适合用于LCD的清洗工作。独家的SiC-D轴承是经过特殊处理的独特材质,摩擦系数是一般SiC材质的1/4,在空转或异常状态下产生较少热量,因此可以承受一定时间的空转。而且可以减少表面磨损,延长使用寿命。

技术介绍

1.半导体行业

IWAKI半导体PFA磁力泵有广泛应用,对于必须洁净条件下生产的半导体、液晶工艺,产生或混入颗粒/杂质是绝对禁止的。

IWAKI对于此类精细化工工艺所要求的超纯水及药液的移送控制技术有绝对的自信。

2. PCB行业

针对PCB行业对应强酸、强碱、高比重药液的输送和蚀刻等用途,IWAKI推出专门针对高强度PCB电镀工艺的MX系列无泄漏非金属磁力驱动离心泵。使用高品质的树脂素材,确保充分的耐腐蚀性,解决高腐蚀性的药液的安全输送。

获得国际专利的自循环冷却结构,使液体通过叶轮磁囊组件的热扩散孔强制循环,有效散发摩擦产生的热量。防止树脂的高温变形或熔化。

获得国际专利的组合式蜗壳泵腔,MX 系列首次在树脂材质的磁力泵前壳与后壳上设计成分割式蜗壳形状,组装后得到整体的理想螺旋形状的腔室。有效地抑制了从叶轮喷出的液体再次回流到泵腔室内产生的泄漏现象,从而将液体平稳高效地导向泵出口。实现了泵的高效率化。

非接触构造,通过精确设置被动磁铁与主动磁铁的相对位置,可以有效对磁囊的位置进行磁力控制,即使在卷入空气时轴承的后端也不会与后止推环接触,这种构造有效的抑制了摩擦热的产生,确保摩擦部的润滑。

3.化工行业

在化工领域,输送强酸/强碱和高纯度化学药品是必不可少的。IWAKI的技术发展,充分追求其耐腐蚀性和安全性,为化学工艺的发展做出了巨大贡献。促进无泄漏磁力泵的小型化和高效率化。推出使用NEW PFA以上纯净等级材料的MDM系列磁力驱动离心泵,使析出的污染物降到最少,非常适用于输送高纯度化学药液。

具有符合ISO标准的通用的管道接口尺寸。配合独特的后拉式构造,无需拆卸管道便可进行内部检修和零件更换,安全性高,即使支架被向后拉仍可防止液体泄漏。

独特的非接触构造,稀土磁铁的强磁力可防止磁囊与后止推环接触,从而防止因发热导致的氟塑料部件熔化。与传统的氟塑料磁力泵相比,大大提高了耐短时空转的性能。

案例介绍

半导体生产工艺里,离不开电子级化学品的输送。IWAKI半导体级磁力泵在电子级化学品行业有着绝对领先的地位。

CDS:ChemicalDispense/Delivery System(化学品分配/传输系统)

CCSS:CentralChemical Supply System(中央化学品供应系统)

SDS:CMP Slurry Delivery/Dispense System(CMP浆液分配/传输系统)

Circulation pump(循环PUMP):Mixing & Transfer system(混合/传输系统)

特别是用在稀释装置(Dilution System)和CMP Slurry的搅拌。

需要稀释设备的理由是高浓度的液体在工厂里稀释,那么就不必要特别安排槽车送稀释后的液体,从而可以大幅度减少运输成本(Running cost)

比如,高浓度的HF49%液体送到工厂,在工厂里可以稀释成HF100:1,就不必用槽车特意运送类似水的HF100:1到工厂,所以RunningCost减少。

CMP Slurry供应装置(SDS) = CMP Slurry Supply System 不是供应化学液体,而是供应CMP Slurry到研磨装置。输送的液体有Tungsten(记号W) Slurry (Cabot公司的商品名“W2000”),Oxide slurry 、Rodel1501(公司商品名)等。一般来说,CMP Slurry由于会沉降,所以必需要用Circulationpump(循环泵)在Tank里搅拌液体。

CMP是Chemical Mechanical Polishing(化学品机械研磨)或者ChemicalMechanical Planarization(化学品机械平面化)的简称。在半导体工厂随着Siliconwafer的微细化,多层配线化必需要对Silicon wafer表面进行完全平面化的工艺处理,所以要用CMP Slurry (研磨剤)

IWAKI磁力泵在液晶厂/芯片厂广泛应用,使用超过10年以上的比比皆是。


NIKKISO日机装集团从1956年开始生产离心式屏蔽泵,是日本第一家生产屏蔽泵的公司,同时也是是世界上第一批将屏蔽泵进行产业化生产的公司之一,且持续至今。

经过60多年的发展,日机装集团已经发展成日本最大的特殊泵制造企业,其产品涵盖屏蔽泵、定量泵、极低温泵、高速泵以及医疗器械、航空材料、以及UV-LED相关产品。日机装集团凭借其独有的技术在涉足的领域内均处于世界领先地位。

1994年,日机装集团与上海石化合资成立了上海日机装屏蔽泵有限公司。为谋求发展,2006年,日机装集团全面收购了中方股份,上海日机装屏蔽泵有限公司由合资企业变身为独资企业,继续专注于日机装屏蔽泵在中国的生产、销售及服务。

2019年9月1日,为了在国内将泵业务推上一个新的台阶,在大连成立了里瓦日机装(大连)流体技术有限公司,新成立的公司将专注于里瓦计量泵、日机装屏蔽泵的销售及服务业务。

屏蔽泵又称屏蔽电泵,属于一种无泄漏的泵。屏蔽泵问世于上世纪三十年代,起源于19世纪初核工业的发展的需要,在核装置中需要一种无泄漏的离心泵,促使了屏蔽泵的研究发展。上个世纪五十年代,屏蔽泵的应用范围摆脱了核工业的局限,在多个行业得到了广泛的应用。

日机装屏蔽泵在结构上完全摒弃了动密封,全部采用静密封,从而保证在运行中密封无磨损,无泄漏。图1为一种常见的日机装屏蔽泵的结构:屏蔽泵的泵部分与电机部分是直接相连,转子部分的轴直接伸到泵部分,轴的前端装有叶轮,泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的容器内,屏蔽套将电机的转子和定子隔开,前后2个滑动轴承将转子支撑在定子当中,其动力通过定子磁场传给转子,转子在被输送的介质中运转。

图1 日机装屏蔽泵的剖面图(摘自API685 2011 Figure C.2)

1. 泵壳 237 轴承

2. 叶轮 243 电机接线盒

8. 轴 300 热敏开关

201 电机腔体 301 接线板

217 定子屏蔽套 303 止推板

221 转子屏蔽套 305 护套

222 转子组件 306 轴套

223 定子组件 308 转子腔体

235 轴承 309 液体间隙

屏蔽泵一般采用滑动轴承,由输送液润滑滑动轴承,轴承材料大多选择石墨或者碳化硅,特殊情况下需要选择非金属材料轴承。轴承在使用期内除了正常的磨损外,运转过程中的异物混入,缺液运行的意外情况也无法完全避免。

屏蔽泵的全封闭结构实现了完全无泄漏地输送液体。但是这样的结构也带来了一个问题,即无法从外部直观的观察屏蔽泵内部零部件的运行情况。尤其是屏蔽泵内部轴承的工作状态无法从外部得知。那如何有效的对屏蔽泵的轴承状态进行监控,避免因轴承损坏而引发更大的损失?

所以,轴承监测装置就成为了屏蔽泵不可或缺的配置。

目前,日机装屏蔽泵有下面2种轴承监测方式:

(1) 机械式轴承监测器

机械式轴承监测器安装在屏蔽泵的尾部,由2部分组成:显示仪表和探头部分。

显示仪表本身是就是一个压力表, 探头深入到带沉头的轴头螺母,轴头螺母随转子转动,当发生轴承磨损后,转子发生偏转,轴头螺母的沉头与表检测探头在相摩擦,最终导致探头磨损,导致显示仪表指针偏转,实现报警功能。同时如果由于轴向推力发生异常,轴头螺母也会与探头前测发生接触摩擦,这样也会造成探头磨损。

机械式轴承监视器结构简单,能够同时监测轴承轴向磨损、径向的磨损,同时对于异常腐蚀也可以起到监测作用。但机械式轴承监视器动作后,无法再次使用,需更换新的机械式轴承监测器。

图2 机械式监测器结构

(2) 电子式轴承监视器(又名E-monitor)

日机装集团开发了用于持续动态监测轴承状态的电子式轴承监视器(又名E-monitor)。

我们可以根据这种最先进的监测器对轴承状态进行监测,最重要的是,依据E-monitor可以进行预判保养。

E-monitor可以提供如下显示信息:

单独对轴承轴向磨损和径向磨损提供显示前侧轴承或者后侧轴承不均匀的磨损泵的通电状态显示转向显示

图3 E-monitor的外观

E-monitor的显示仪表上面,共有上下2组共计10只LED灯,上面的一组供5只LED灯用以表示轴向的轴承磨损情况;下面的一组5只LED灯用以表示径向的轴承磨损情况。

1.指示转子组件轴向的位置(即轴承轴向的磨损情况)

2.指示转子组件径向的位置(即轴承径向的磨损情况)

3.指示电动机的转向

4.指示泵的运行情况

在正常起动后,在转子组件处于正常位置(接近于屏蔽电机的中央位置)时,上下2组灯,均只有第一只绿灯发光。

图5 E-monitor 在轴承正常时显示

日机装集团依靠多年积累的应用经验以及独特的屏蔽泵技术,针对多种极端苛刻的应用需求,提供了多种的屏蔽泵产品。比如在输送低温液体或高温液体的应用领域,日机装集团为用户提供了非常可靠的解决方案—HX系列屏蔽泵,又称超耐热型屏蔽泵,就是很有代表性的一种产品。

HX系列屏蔽泵设计用来在无冷却的条件下输送温度最高至400℃的液体,传统的屏蔽泵在输送液体温度超过150℃时,就需要现场配置冷却水系统对屏蔽电机进行冷却。

一般来说,在配置冷却水系统的时候,因为冷却水的腐蚀可能性或者冷却水系统的结垢问题,会引发的二次故障。同时,冷却水会将高温液体的热量带走,造成系统能量的损失。

日机装集团开发的最高耐温至450℃的专用电机能完美的解决以上问题。

凭借着独一无二的电机,日机装的HX系列屏蔽泵可以依靠其自我冷却系统,用输送的高温液体来冷却屏蔽电机和润滑轴承。

因此,HX系列的投入使用,帮助客户在输送高温液体时,完全可以摈弃冷却水,杜绝了可能会因冷却水引起的多种故障,而且为系统节约了功耗和能量。

图6 HX屏蔽泵现场安装图

日机装集团的泵+系统的产品,除了应用在原油与天然气的开采,LNG输送与石油化工工厂设备等以外,我们还向医疗与食品以及电子部件与半导体工厂提供了大量的高性能能高质量的泵+系统等产品。

日机装集团依靠将泵的技术与辅助设备进行系统化的工程技术实力,同时与集团内各个公司的制造技术进一步融合,持续为各个行业的发展做出贡献。


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