泥浆泵

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泵送砂、泥浆和泥浆的实用方面

在砂、泥浆和泥浆的泵送中,多年来发展起来的实践是成功操作的真正关键。这些实践必然建立在熟悉理论的修正之上。在下面的讨论中阐述了解决涉及泵送材料问题的实际方法。

基本要求

为了经济地泵送砂和泥浆,整个泵送系统必须满足一些基本要求。
必须确定一个管道速度,使流体混合物在整个系统中流动,而不产生固体沉淀的可能性。要做到这一点,流动的速度必须稍微超过混合物的临界速度。混合物的临界速度从3英尺/秒到18英尺/秒不等,这取决于筛析、浓度和混合物中固体的比重。

如果含有矿泥,大多数尾矿的泵送速度最低为4英尺/秒,而砂和砾石的管道需要高达18英尺/秒的速度。

关于保持固体悬浮所需的最低速度的测定,已经写了许多文章。在处理悬浮固体时,也对摩擦和泵头的发展进行了研究。

到目前为止,我们的经验表明,在泵送系统的正常运行范围内,摩擦因数更接近Howard所描述的基础,他的结论之一是:“/(摩擦因数)值将随着速度的增加而减小。”这一结论由我们的实际经验证明。当管内流速不足以使固体颗粒保持悬浮时,总摩擦压头大于当流速增加到固体颗粒悬浮时的总摩擦压头。给泵的进料量的轻微增加和泵转速的轻微增加通常都是使系统平衡所必需的。

保持恒定体积

在合理的范围内,通过管道处理的混合物的体积应保持恒定,以便在任何时候都能提供所需的流速。有几种方法可以实现这一点。最常见的方法是提供一个足够容量的油底壳,以处理被注入泵送系统的混合物体积的轻微波动。然而,这个污水坑不应该像沉降室那么大。在污水坑中使用浮子控制的淡水补给阀将保证恒定的容积。在体积变化很小的地方,引入淡水来保持恒定的体积对被泵送的混合物的密度几乎没有影响。

当磨矿尾矿被泵送时,磨矿废水的添加量保持恒定

泥浆泵操作

容积满足抽水问题,处理废水。有时流程要求对尾矿进行沉淀,然后将“清”水返回磨机循环。用一些水来化妆是没有问题的。

通常,要泵送的流体量会在一定的预定范围内变化,因此管道的尺寸应该允许在最低体积限制下的流速保持在临界点以上。为了使泵在这种条件下正常运行,应在泵的转速变化时调整以满足容积条件。

为了在泵系统运行时改变泵的转速,有许多可能的辅助设备的安排,以适应每个具体的问题。如果随时都有人力可用,手动控制,通过使用卷筒控制器和绕线转子电机直接连接到泵上,或通过v带连接到泵上,是最灵活的。使用这种设备可以保证50%的速度范围。
还可以安装稍微便宜一些的设备,包括允许在装置运行时改变一个或两个滑轮的节距直径的v带驱动。然而,在这种安排下,泵速的变化被限制在20%至30%,这取决于一个或两个滑轮是否可调。

如果需要额外的费用,就可以实现泵转速的自动改变,并且无需泵操作员的服务。自动控制设备可以适应所描述的两种布置方式,并且可以使用液压和磁力联轴器,由油底壳中的液位变化来驱动(图1)。

流线水头的确定

在砂和泥浆泵送过程中,确定泵必须运行的总动力扬程是最重要的。在十分之九的现场故障报告中,我们发现故障不是由泵引起的,而是由要求泵运行的条件引起的。通常总动力水头没有被正确地计算。

总动水头是静态水头、摩擦水头和吸力水头的总和。如果泵是用“淹水”的吸力运行,并且有足够的高度到泵中心线以上的液位,则吸头为负值。

静态扬程通常可以准确地确定,因为它仅仅是要处理的液体柱的垂直高度,通常是泵吸入侧和排出点的液面之间的高差。这条规则的例外情况是,如果管道的剖面是这样的,即管道中任何一点与其排放端之间的落差大于这两点之间的管道摩擦。

摩擦水头是根据给定体积通过管道时遇到的阻力来计算的。管道的长度必须已知,弯头、阀门等的数量必须考虑在内,才能得出总等效长度。

Williams和Hazen已经在不同尺寸的管道中建立了摩擦损失。对于每一种类型的管道,一个系数已经发展来代表管道的相对条件-新,旧,粗糙或光滑。

在普通水管的正常计算中,每一百英尺管道的摩擦损失通常是从使用系数C = 100的表中取的。这个系数表示15年的管道的摩擦损失。

经验证明,研磨材料在水被泵通过金属管道速度足够高保持固体悬浮在管,所以流动阻力产生摩擦损失几乎等于那些出现在表系数C = 140。这种摩擦损失相当于新的光滑管道的摩擦损失。

因此,假设摩擦水头在C = 100的基础上计算,对于给定的体积通过给定的管道尺寸,并选择泵转速来克服该水头;如果摩擦头为C = 140,或近似为计算的0.54,泵将以相同的速度移动更大体积的混合物。因此,它会“泵过”,对易损件造成有害结果,通常还会产生喘振放电,并对电机施加不适当的有害负载。图2说明了如果不使用适当的摩擦因数会发生什么。

所引用的例子是基于以下假设条件:在500英尺8英寸的管道中,每分钟有1600加仑的混合物需要处理。带有40英尺静态排出压头的管道。吸力被淹没,并假定指示的进口损失。

在C = 100的基础上,为500英尺的8英寸。7.0英尺/ 100:摩擦头= 35.0英尺;静态头= 40.0 ft.;进口损失= 5.0英尺;总动力头= 80英尺。

在C = 140的基础上,为500英尺的8英寸。3.78英尺/ 100的管道:摩擦头= 19.0英尺;静态头= 40.0 ft;进口损失= 5.0英尺;总动力扬程= 64.0英尺。

要处理1600加仑每分钟,80英尺的扬程需要泵,因为

离心物料输送泵的性能

例如,以每分钟850转的速度行驶,这样的速度需要48匹清水制动的马力。

另一方面,要以每分钟1600加仑的速度和64英尺的扬程行驶,同样的泵要以每分钟770转的速度运行,在这种速度下,只需要38个清水制动马力就够了。

如果将泵的速度提高到80英尺的假扬程,并将足够的混合物引入水池,那么泵的处理量将达到2000加仑/分钟,而扬程为75英尺。然而,动力会增加到56个清水制动马力。这可能会使马达超负荷。

实际操作中的经验支持这样的假设,即由于固体物质在悬浮液中的流动所产生的额外摩擦阻力与混合物的比重成正比。在普通矿浆密度和速度足以保持固体悬浮的条件下,这是正确的。静态表压也随着混合物比重的增加而增加。增加由泵处理的较重混合物的动能需要增加输入功率。

实践支持Fairbank等人的理论和实验;也就是说,在给定的比重下,移动给定体积的流体所需要的动力,等于移动等量的水所需要的动力乘以所涉及的混合物的比重。

如果固体与水的重量比不超过40%至50%,则无需提高泵的转速,并且控制管线流速以保持固体悬浮。

因此,对于平均泵送作业,总动态水头可以在清水基础上计算出来。

其他损失

由于大多数砂浆泵在淹水抽吸条件下运行,进口损失通常可以克服。吸力侧的正静压头在贷方工作,吸气管道和管件中的速度头、进口损失和摩擦在借方工作。在正常情况下,这三个损失约为3英尺。因此,正的静态头不应小于3英尺,超过这将有助于整体头部状况。

只要可能,泵送砂子和泥浆时应避免吸升。不利的操作条件,包括启动的必要性,是很好的理由。当吸入扬程不能避免时,必须小心保持吸入管路紧密,防止漏气,管路中不得有空气袋。如果阀门和三通在它们的侧面旋转,大部分这种情况都可以避免。永远不要使用底阀。

油底壳钱伯斯

泵系统中相当大的问题是由不适当的油底壳设计引起的。大多数情况下,任何旧的饲料箱都不行。当然,油槽的大小取决于所处理的体积,但油槽的形状在所有条件下都是相似的。油底壳应该有足够的容量来处理正常的进料变化而不溢出。理想的污水坑应该是圆柱形的,容积为每分钟400到800加仑时,直径应约为3英尺。油池的高度应该足够高,可以提供4英尺的液位高于泵的中心线,然后12到18英寸。更高以提供激增能力。

集水坑的底部从水平方向向吸入口的三面倾斜不小于450度。除了一个“井”外,还应该在污水坑的顶部提供一个溢流连接,以适应浮子控制的淡水补给。

垂直挡板应该安装在油底壳的上部,以防止形成漩涡,如果饲料滴到油底壳的高度足以携带空气分解成液体油底壳水平挡板或溅板应该安装略高于正常液位。

在所有无人值守的污水坑中,应安装低电平报警器,以防止暴露泵的吸入口。当一个泵带走进料的速度比后者进入油箱的速度快时,液位就会下降,空气就会被吸入泵内。这往往会中断流体流动,从而导致放电管内的流速下降,如果中断发生的时间间隔或多或少有规律,则可能导致管道堵塞。

注入泡沫

大多数规则的一个例外是泵送泡沫混合物。对于这些,应该有至少6英尺的液体高于泵吸的中心线。泵的吸入口应尽可能大,以提供尽可能低的进口速度。泵本身应该是过大的,以允许低速。如果一个3。泵通常用于处理的数量,一个6-in。应安装泵,并应利用6-in的优点。入口连接,使泵低速运转。但是,应该减少排放连接,以提供足够高的流速,使固体在排放管道中保持悬浮。

在允许的情况下,应在饲料中向污水池喷洒少量的水,以消除泡沫。

泵送设备

到目前为止,一直强调泵送系统整体设计的重要性。这种系统的成功,包括泵送砂、泥浆和泥浆,在于正确选择泵本身。选择和使用不当的良好设备会导致高的操作和维护费用。

每种服务都有一种泵。由于设计和所涉及的材料,对于一种应用场合满意的泵,在另一种应用场合可能就不能令人满意。与用于清水服务的泵相比,物料处理泵效率不高。清水泵的设计有很紧密的间隙,在泵的大部分使用寿命中都是这样。材料处理泵可以设计成接近间隙,但这种情况不会持续很长时间,因为含有磨料的水通过这些间隙时会短路。除非在泵的设计中体现一些保护原则来防止这种短路,否则间隙就会增大,效率就会下降。当这种情况发生时,处理的容积也下降,泵必须加快速度,增加功率需求。

在清水泵中,填料的润滑是通过松开压盖并允许少量水泄漏来完成的。而在材料处理泵中则不能这样做,因为漏出的水还会携带磨料,导致填料浸渍,很快轴或轴套就会被划伤和破坏。在物料处理泵中,这种设计应该使淡水从泵外进入压盖,而不是从泵内进入。

易损件应该是所涉及的特定工作中可用的最佳材料。橡胶,如果合成得当,在处理细小的泥浆和矿泥时比任何已知的金属都耐用,但如果用于处理大于3/8英寸的固体则会很快破碎。大小。

锰钢很适合在砂石泵送中处理大块固体,因为它在大块的冲击下会变硬。如果用于处理细小的泥浆和矿泥,锰钢会很快磨损。

许多合金在材料输送泵中使用,每一种合金都特别适合于特定的混合物。实际实践表明,只要材料不太脆,不受冲击,通常较硬的合金是最好的。

据我们所知,物料输送泵一般都是单级离心泵。当涉及特别高的扬程时,通常需要使用两个或多个泵串联而不是一个泵以超高速运转。零件上的磨损几乎与泵的转速成正比。当选择合适的泵缩小到两种尺寸中的一种时,最好选择叶片顶端转速最低的尺寸。两个低速泵串联使用要比一个高速泵的维修费用高得多。

操作程序

在所有用于泵送悬浮固体的安装中,如果安装是经济的,设备必须正确操作和维护。

为了获得最好的结果,应该遵循一些简单的规则,其中一些值得在此说明:

  1. 试车前的初步检查。-许多泵在动力作用下不能反向旋转而不会造成相当大的损坏。因此,在与泵连接之前,应检查驱动装置的转动情况。压盖的水应该打开,以确保它是干净的,并在适当的压力下,确保它在有压力的情况下流入泵,而不是像清水泵那样从压盖流出。
  2. 严格执行启动和停止系统的程序。-水泵系统应在可行的情况下在清水上启动。这样的程序将允许检查所有的吸入和排放连接是否有泄漏。操作人员还可以通过查看泄流仪表的指示器到达适当的预定点来确定管道是否畅通。当系统运行正常时,可以引入进料。
    对于正常的停机,应该颠倒刚才描述的程序。首先应切断进料,然后允许系统运行一段时间的清水足以清除线路。然后可以关闭泵和压盖水关闭。
    在紧急停机的情况下,应该为排出任何物质-泵送系统做准备。泵后面的排气管中的排气管阀可以用电连接到泵的马达回路中。在电源故障的情况下,这些阀门应该打开,允许系统排放。
  3. 压盖水,轴承温度。在泵的运行过程中,应检查腺体,以确保没有磨料短路进入它们。应注意轴承的温度,特别是在运行初期。它们应该按照制造商的说明进行润滑。
  4. 油底壳内液位。如果没有提供自动设备保持恒定体积泵的饲料,或如果没有自动调整泵的速度,应该得到额外的小心的运营商,以确保泵变得既不太多也不太少。
  5. 固体混合物供应的变化。-通常情况下,混合物中的固体浓度可以通过在混合物到达沉淀池之前的流程中的许多步骤来很好地控制。当固体与流体在进入沉淀池前混合时,应该有一些控制固液比的方法。不建议在油底壳内进行混合——混合应在距离较短的地方进行,并允许流体在重力作用下流入油底壳。
  6. 定期检查和大修。-物料搬运泵需要维护。定期检查很快就形成了一个时间周期,在这个周期中可以定期进行维修,没有意外停机的可能性,除非是由于不寻常的原因。

结论

  1. 管道中固体-流体混合物的速度必须保持在排泄管道的临界点以上。
  2. 总动力水头必须精确计算。
  3. 油底壳和泵的设计必须适合于手头的特殊问题。
  4. 必须建立并遵守操作和维护程序。
  5. 体现上述原则的装置一定是成功和经济的。

泵送砂、泥浆和泥浆的实用方面

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